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Gebiet der
Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Asphaltadditivzusammensetzung
mit hoher Temperatur.
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Stand der Technik und Probleme, die
durch diese Erfindung gelöst
werden sollen.
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Wenn der Straßenbelag durch Asphalt durchgeführt wird,
werden Aggregate und der Asphalt erwärmt und vermischt. Die Adhäsion zwischen
dem Asphalt, der nicht polar und hydrophob ist, und Aggregaten,
die hydrophil sind, ist unzureichend. Daher gibt es den Nachteil,
daß der
Asphalt von den Aggregaten durch die Wirkung von Wasser, wie Wasser
von Regen oder Grundwasser gelöst
wird.
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Ein technisches Thema zur Verbesserung
der Adhäsion
zwischen Asphalt und Aggregaten ist ein sehr wichtiges Problem zur
Verbesserung des Asphaltbelages. Verschiedene Verfahren wurden zur
Lösung
dieses Problems vorgeschlagen. Z. B. beschreiben JP-A-60-188462
und US-A-2693425 die Verwendung einer spezifischen sauren organischen
Phosphor-Verbindung für
Asphalt mit hoher Temperatur. Bei diesen Verfahren werden die Adhäsion und
die Abstreifwirkung verbessert, aber es verbleibt das Problem der
schnellen Wirkung davon, was bei dem Markt erforderlich ist. Zur
Entfaltung der Adhäsion
und die Antiabstreifeigenschaft nach Zugabe der Phosphor-Verbindung zu Asphalt
mit hoher Temperatur ist es notwendig, den Asphalt und die Phosphor-Verbindung
ausreichend und homogen zu vermischen. Aus diesem Grund ist viel
Zeit für
die ausreichende Entfaltung der Wirkungen erforderlich.
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Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin,
eine Asphaltadditivzusammensetzung anzugeben, die eine hohe Antiabstreifwirkung
von Asphalt von Aggregaten aufweist und die Wirkung ebenfalls schnell
entfaltet.
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Mittel zur
Lösung
des Problems
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Diese Erfindung gibt eine Asphaltadditivzusammensetzung
an, umfassend 100 Gew.-Teile von (A) zumindest einer Phosphor-Verbindung mit der
Formel (1) und 25 bis 400 Gew.-Teile von (B) zumindest einem Mitglied,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Mineralölen, Alkoholen mit 8 bis 18
Kohlenstoffatomen, Carbonsäuren
mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und Triglyceriden von Carbonsäuren mit
8 bis 18 Kohlenstoffatomen: [R1O-(PO)m(EO)n]xP(=O)-(OH)y (1)worin PO
eine Oxypropylen-Einheit, m die Molzahl der zugegebenen Oxypropylen-Einheiten
im Schnitt ist und im Bereich von 0 bis 4 liegt, EO eine Oxyethylen-Einheit
ist, n die durchschnittliche Molzahl der zugegebenen Oxyethylen-Einheiten ist und
im Bereich von 0 bis 6 liegt, R1 eine Kohlenwasserstoff-Gruppe
mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, x eine Zahl von 1 bis 2 ist
und y eine Zahl ist, vorausgesetzt, daß die Gesamtsumme von x und
y 3 sein kann.
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Weiterhin gibt diese Erfindung eine
Asphaltzusammensetzung an, umfassend Asphalt und 0,05 bis 3 Gew.-%,
pro Asphalt, der Additivzusammensetzung.
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Diese Erfindung gibt ein Verfahren
zur Erzeugung von Asphalt an, umfassend das Mischen von Aggregaten
mit Asphalt in der Gegenwart der Additivzusammensetzung.
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Diese Erfindung gibt die Verwendung
der Additivzusammensetzung an, zum guten Mischen von Asphalt mit
Aggregaten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Die Komponente (A) der Asphaltadditivzusammensetzung
dieser Erfindung muß eine
P-OH-Gruppe haben. Weiterhin kann die Komponente (A) alleine oder
eine Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten sein.
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In der Formel (1) ist R1 eine
Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, bevorzugt
eine Alkyl-, Alkenyl- oder
Alkylphenyl-Gruppe mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und mehr bevorzugt
eine Alkyl-Gruppe mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen. Mehr bevorzugt
hat R1 eine verzweigte Gruppe wie eine Methyl-Gruppe. Spezifische
Beispiele von R1 umfassen 2-Ethylhexyl,
Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl,
Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Alkyl-Gruppen wie Alkyl-Reste
von Alkohol, erhalten durch Oxosynthese, Alkyl-Gruppen, die von
Kokosnußölalkohol
stammen, der eine Mischung davon ist, und Alkylphenyl-Gruppen wie
Octylphenyl und Nonylphenyl.
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In der Formel ist m, das die durchschnittliche
Zahl der zugegebenen Moleküle
Oxypropylen ist, von 0 bis 4, bevorzugt von 0 bis 3 und mehr bevorzugt
von 0 bis 2. In der Formel (1) ist n, das die durchschnittliche Zahl
der zugegebenen Moleküle
Oxyethylen ist, von 0 bis 6, bevorzugt von 0 bis 5 und mehr bevorzugt
von 0 bis 4. Insbesondere bevorzugt sind m und n jeweils 0. Die
Reihenfolge der zugegebenen Oxypropylene und Oxyethylene kann wahlweise
sein. Die Form der Zugabe davon kann eine Blockaddition oder eine
statistische Addition sein.
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In der Formel (1) ist x von 1 bis
2, bevorzugt von 1 bis 1,5 und insbesondere bevorzugt 1,0 und y
ist eine solche Zahl, daß die
Gesamtzahl von x und y 3 sein kann. D. h., die Verbindung der Formel
(1) ist ein Monoester oder Diester von Phosphorsäure oder eine Mischung davon.
Das Mischungsverhältnis
davon kann wahlweise sein. Selbst wenn irgendeine dieser Verbindungen
verwendet wird, kann eine Antiabstreifwirkung erhalten werden.
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Die Komponente (A) dieser Erfindung
kann ein Oligomer (z. B. ein Dimer oder ein Trimer), basierend auf
P-O-P-Bindungen, enthalten, das von der gegenseitigen Kondensation
von Phosphoratomen in der Verbindung (1) resultiert.
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Das Verfahren zur Erzeugung der Verbindung
(1) ist nicht besonders beschränkt.
Jedoch umfaßt
es im allgemeinen den Erhalt eines einwertigen Alkohols mit 8 bis
22 Kohlenstoffatomen oder einer Verbindung, erhalten durch Durchführen einer
Additionspolymerisation der Verbindung mit Propylenaxid und/oder
Ethylenoxid und Umwandeln in einen Phosphorester. Die Umwandlung
in den Phosphorester kann auf bekannte Weise erfolgen. Die Umwandlung
kann beispielsweise durch Reaktion der erwähnten Verbindung mit Phosphorsäureanhydrid,
Phosphoroxytrichlorid oder Phosphortrichlorid durchgeführt werden.
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Das Mineralöl der Komponente (B) ist bevorzugt
Kerosin, leichtes Öl,
schweres Öl,
Anthracenöl,
Kreosotöl
oder dgl. und ist insbesondere bevorzugt Kerosin oder leichtes Öl. Der Alkohol
mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ist bevorzugt 2-Ethylhexanol, Tridecanol,
Octadecenol oder dgl. Die Carbonsäure mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen
ist bevorzugt Oleinsäure,
Linolensäure,
2-Ethylhexansäure,
Tallölfettsäure, die
eine Mischung davon ist, oder dgl. Das Triglycerid der Carbonsäure ist
bevorzugt Sojabohnenöl,
Tallöl,
Rindertalg oder dgl. und insbesondere bevorzugt Sojabohnenöl oder Tallöl. Die Komponente
(B) ist bevorzugt eine Komponente mit einem Gefrierpunkt oder einem
Stockpunkt von 20°C
oder weniger und ist mehr bevorzugt eine Komponente mit einem Gefrierpunkt
oder Stockpunkt von 0°C
oder weniger. Insbesondere bevorzugt sind Mineralöl und Triglycerid,
die dieses Erfordernis erfüllen.
Spezifisch sind Kerosin, Sojabohnenöl und Tallöl bevorzugt. Der Gefrierpunkt
und der Stockpunkt werden auf der Basis von JIS K 0065 bzw. JIS
K 2269 gemessen.
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Die Komponente (B) hat vermutlich
die Funktion, die dafür
sorgt, daß die
Komponente (A) die Kompatibilität
mit Asphalt angemessen verbessert und daß die Komponente (A) sich schneller
und effektiver an der Grenzfläche
zwischen dem Asphalt und den Aggregaten orientiert.
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In dieser Erfindung wird die Komponente
(B) in einer Menge von 25 bis 400, bevorzugt 50 bis 300 und mehr
bevorzugt 100 bis 300 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der Komponente
(A) vermischt. In diesem Bereich wird die Wirkung, daß die Komponente
(B) eine angemessene Verbesserung der Kompatibilität der Komponente
(A) mit Asphalt verursacht, entfaltet und die Orientierung der Komponente
(A) an der Grenzfläche
zwischen dem Asphalt und den Aggregaten verbessert. Somit werden
eine Antiabstreifwirkung und eine schnelle Wirkung ausreichend entfaltet.
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Die Form der Additivzusammensetzung
dieser Erfindung kann eine feste, flüssige und Pastenform haben.
Angesichts der Adhäsion,
der Schnelligkeit der Antiabstreifeigenschaft und der Verarbeitbarkeit
ist die Viskosität
bei 25°C
bevorzugt 3000 mPa·s
oder weniger, mehr bevorzugt 2000 mPa·s oder weniger und insbesondere
bevorzugt 500 mPa·s
oder weniger. Die Viskosität
wird auf der Basis von JIS Z 8803 gemessen.
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Die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung wird
in einer Menge von 0,05 bis 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2,0 Gew.-%
und mehr bevorzugt 0,15 bis 1,5 Gew.-% Asphalt mit einer Temperatur
von 100 bis 250°C
verwendet. In diesem Bereich werden ausgezeichnete Wirkungen für die Adhäsion zwischen
Asphalt und den Aggregaten und der Antiabstreifwirkung des Asphalts
von den Aggregaten entfaltet.
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Eine Asphaltzusammensetzung wird
durch Zugabe von 0,05 bis 3,0 Gew.-% der Asphaltadditivzusammensetzung
dieser Erfindung zu Asphalt mit hoher Temperatur, beispielsweise
mit einer Temperatur von 100 bis 250°C hergestellt. Das Verfahren
zur Zugabe der Additivzusammensetzung dieser Erfindung zu dem Asphalt
ist nicht besonders beschränkt.
Z. B. wird eine gegebene Menge der Additivzusammensetzung zu Asphalt
mit einer Temperatur, von 100 bis 250°C gegeben, die in einem Behälter oder
einer Behälterwalze
erwärmt
oder geschmolzen wird. Wie oben beschrieben hat die Additivzusammensetzung
eine gute Kompatibilität
oder Affinität
mit Asphalt; daher werden die Zusammensetzung und Asphalt ausreichend
und homogen durch die thermische Konvektion oder Vibration bei der
Beförderung
davon gemischt, wenn sie vermischt werden. Somit ist ein Rühren unnötig. Jedoch
ist das Rühren
bevorzugt, wenn eine schnellere Wirkung erforderlich ist.
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Beispiele des erfindungsgemäß verwendeten
Asphalts umfassen reinen Petrolasphalt, halbgeblasenen Asphalt,
zurückgeschnittenen
Asphalt, natürlichen
Asphalt und Asphalt, der durch Zugabe eines Weichmachers zu Petrolteer,
Pech oder Bitumen erzeugt ist, der von der Lösungsmittel-Deasphaltierung resultiert, so daß er für den Standard
von Asphalt für
den Belag von Straßen
geeignet ist. Weiterhin kann modifizierter Asphalt ebenfalls verwendet
werden, worin natürlicher
Gummi, synthetischer Gummi, thermoplastisches Elastomer oder eine
Mischung davon zu dem erwähnten
Asphalt gegeben wird, um die Konsistenz des Asphalts zu erhöhen. In
Abhängigkeit
von der Anwendung kann ein anorganischer Füllstoff wie Calciumcarbonat,
gelöschter
Kalk, Zement oder Aktivkohle, ein organischer Füllstoff, verschiedene Plastifizierer,
Schwefel und dgl. zum erfindungsgemäß verwendeten Asphalt gegeben
werden.
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Die Asphaltzusammensetzung, erhalten
durch Zugabe der Additivzusammensetzung dieser Erfindung, hat eine
gute Adhäsion
für alle
Arten von Aggregaten, einschließlich
Aggregaten in dem Bereich von sauren Aggregaten, hergestellt hauptsächlich aus
Kieselsäurematerialien,
bis zu basischen Aggregaten, hergestellt hauptsächlich aus Kalk, und hat gute
Antiabstreifwirkungen.
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Vorteilhafte
Wirkung der Erfindung
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Die Additivzusammensetzung dieser
Erfindung macht die Adhäsion
zwischen Asphalt und Aggregaten intensiv und gibt sehr gute Antiabstreifwirkungen
für den
Asphalt. Darüber
hinaus wird diese Wirkung sehr schnell nach der Zugabe zu Asphalt
mit hoher Temperatur entfaltet. Aus diesem Grund ist die Additivzusammensetzung
für die
praktische Verwendung sehr nützlich.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Ein Verfahren gemäß einem Abstreiftest von Asphaltfilmen,
beschrieben in dem Manual für
Asphaltbeläge
(veröffentlicht
von Japan Road Association) wurde durchgeführt.
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(Abstreiftestverfahren)
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100 g Aggregate von Takarazuka (Quarzporphyrie)
und Aggregate von Kuzu (Kalkstein), die durch das Sieb mit einer Öffnung von
13 mm passen und nicht durch das Sieb mit einer Öffnung von 5 mm passen, wurden
jeweils als Proben gezogen und dann ausreichend gewaschen. Dann
wurden die Aggregate in einen 300 ml Metallbehälter gegeben und getrocknet.
Die Aggregate wurden eine Stunde in einem thermostatisierten Trockner,
der vorher bei 150°C
gehalten war, erwärmt.
Auf der anderen Seite wurde eine Asphaltzusammensetzung für zwei oder
48 Stunden in einem thermostatisierten Trockner bei 180°C erwärmt. Dann
wurden 5,5 g der Asphaltkomponente zu den erwähnten Aggregaten gegeben und
2 bis 3 Minuten mit einem Spatel gut gerührt, um eine perfekte Beschichtung
der Oberfläche
der Aggregate mit der Asphaltzusammensetzung sicherzustellen. Dann
wurden die beschichteten Aggregate auf einer Glasplatte verteilt
und konnten eine Stunde zum Kühlen
auf Raumtemperatur stehen. Auf diese weise wurde eine Asphaltzusammensetzung
zum Härten gebracht.
Die mit Asphalt beschichteten Aggregate wurden 90 Minuten in heißes Wasser
in einem thermostatisierten Bad, das bei 80°C gehalten war, eingetaucht.
Danach wurden die beschichteten Aggregate in dem Wasser von oben
beobachtet und die Prozentzahl der Fläche des Asphaltfilms, der von
den Aggregaten abgestreift war, wurde aufgrund dieser Beobachtung
mit den Augen erhalten. Dieser Prozentsatz ist als Abstreifrate angegeben.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Die Asphaltzusammensetzung wurde
durch Zugabe der Asphaltadditivzusammensetzung, die in Tabelle 1
beschrieben ist, in einer in Tabelle 1 gezeigten Menge zu reinem
Asphalt (Eindringgrad: 60 bis 80), Erwärmen und Schmelzen bei 180°C und anschließendes Mischen
der resultierenden Mischung mit einer turbinenartigen Rührpfanne
bei 180°C
für eine
gegebene Zeit erhalten.
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(Bemerkung)
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In der Tabelle 1 sind "Tridecyl (1)" und "Tridecyl (3)" Gruppen, bei denen
die Gesamtkohlenstoffzahl 13 ist, die von "Diadol 115" (Tridecanol mit einer Methyl-Gruppe
im Schnitt als Verzweigungsketten und von Mitsubishi Chemical Corp.)
und "Tridecanol" stammen (Tridecanol,
mit drei Methyl-Gruppen im Schnitt als verzweigte Ketten und von
Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.). Die Mischungsmenge der Zusammensetzung
ist "Gew.-%" bezogen auf das
Gesamtgewicht des Asphalts. Die Zeit zum Mischen ist eine Mischzeit
nach Zugabe der Zusammensetzung zum Asphalt. Die "2 Stunden" und die "48 Stunden" bezüglich der
Abstreifrate sind Stunden für
das Erwärmen
der Asphaltzusammensetzung. Die Angabe "weniger als 5" bei der Abstreifrate bedeutet "0 < abgestreifte Fläche (%) < 5". Dieses gilt auch
für Beispiel
2.
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(Ergebnisse)
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Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, entfalteten
die erfindungsgemäßen Additivzusammensetzungen
für Asphalt
bei den Beispielen 1 bis 10 eine intensivere Adhäsion sowohl für Aggregate
aus sauren Steinen und basischen Steinen nur durch Mischen für eine kurze
Zeit als Amin-Additive, die im Stand der Technik verwendet wurden
(Vergleichsbeispiele 11 und 12). Die Wirkung ging selbst durch Erwärmen für eine lange
Zeit nicht verloren. Ruf der anderen Seite ist von den Vergleichsbeispielen
2 und 3 zu verstehen, daß die
Komponente (A) alleine oder die Komponente (B) alleine keine Wirkung
bezüglich
der Adhäsion
ergab, aber es kann von den Beispielen 1 bis 10 dieser Erfindung
verstanden werden, daß die
Verwendung von beiden von diesen eine Verbesserung bei der Antiabstreifwirkung
verursacht. Vergleichsbeispiel 13 demonstriert, daß die Abstreifwirkung nicht
verbessert wurde, selbst wenn die Komponente (B) zusammen mit der
Amin-Additivzusammensetzung, die
beim Stand der Technik verwendet wird, verwendet wird. Somit kann
festgestellt werden, daß die Wirkung der
Additivzusammensetzung dieser Erfindung einheitlich ist. Insbesondere
ist aufgrund des Vergleiches der Beispiele 1 und 2 mit Beispiel
3 oder des Vergleiches der Beispiele 4 bis 6 mit Beispiel 7 zu verstehen,
daß Kerosin,
leichtes Öl,
Sojabohnenöl
und Tallöl
mit einem Gefrierpunkt oder einem Stockpunkt von 0°C oder weniger
als Komponente (B) bevorzugt sind. Weiterhin ist vom Vergleich des
Beispiels 6 mit Vergleichsbeispielen 4 und 5 oder der Beispiele
8 bis 10 mit den Vergleichsbeispielen 6 und 7 zu verstehen, daß gute Ergebnisse erhalten
werden können,
wenn die Mischungsmenge der Komponente (B) im Bereich von 25 bis
400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der Komponente (A) liegt.
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Beispiel 2
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Additivzusammensetzungen für Asphalt,
gezeigt in Tabelle 2, wurden zur Durchführung des gleichen Tests wie
bei Beispiel 1 verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Es wird dann festgestellt, daß die Komponente
(A) von den Beispielen 29 und 30, die R1 mit
einer geraden Ketten aufweist, eine hohe Antiabstreifwirkung selbst
bei der Mischzeit Null aufweist.
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(Ergebnisse)
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Wie bei den Beispielen dieser Erfindung
in Tabelle 2 gezeigt wird, ermöglicht
die Verwendung der verschiedenen Komponenten (A) zusammen mit den
verschiedenen Komponente (B) den Erhalt von Additivzusammensetzungen
für Asphalt
mit einer niedrigen Abstreifrate, d. h. einer hohen Antiabstreifwirkung
selbst beim Mischen für
eine kurze Zeit. Weiterhin ist aufgrund des Vergleiches der Beispiele
25 und 26 mit Vergleichsbeispiel 14 zu verstehen, daß gute Ergebnisse
erhalten werden können,
wenn m in der Formel (1) im Bereich von 0 bis 4 liegt. Und dann
ist ebenfalls vom Vergleich des Beispiels 27 mit Vergleichsbeispiel
15 zu verstehen, daß gute
Ergebnisse erzielt werden können,
wenn n in der Formel (1) im Bereich von 0 bis 6 ist.
