EP0576940B1 - Schädlings- und Brandschutzmittel für Holz und andere organische Materialien - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of a pest and fire protection agent for wood and other organic materials.
- Protective agents for wood and other organic materials are primarily intended to protect them from pests, in particular from fungi, destructive insects and bacteria. In addition, the protective agents also have to reduce the flammability of wood in many cases.
- protective effects should, if possible, be achieved by the protective means without endangering humans and farm animals or the environment. Furthermore, protective agents should be environmentally friendly and inexpensive to manufacture.
- the invention has set itself the task of creating a protective agent that optimally fulfills the aforementioned conditions.
- whey which is preferably saponified by dilution with approximately the same amount of water, with bases or substances with a basic action, as pesticides and fire protection agents for wood and other organic materials.
- DE-C-35 18 188 describes a process for producing lactic acid clay, the clay having obtained its lactic acid properties by slurrying with fermentation whey.
- the alumina thus created is used as an antiseptic, bactericide and / or bacteriostat.
- the invention proposes a new use of a whey treated in this way.
- Whey is produced in comparatively large quantities as a cheap by-product when processing milk. If fat and casein are excreted from the milk by acidification or rennet, the whey remains, which, among other things, still contains about 0.9 g protein, 0.3 g fat and 4.5 g lactose per 100 g.
- This whey is saponified basic for the preparation of protective agents according to the invention, preferably with dilution with approximately the same amount of water. Fresh whey or the appropriate amount of whey powder dissolved in water can be used for the saponification.
- the basic saponification of the whey can preferably be carried out using alkali solutions such as sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution.
- the saponification is generally carried out by mixing the reaction components dissolved or suspended in water in stoichiometric or non-stoichiometric proportions, preferably with an excess of base, and optionally with heating.
- the saponification extends not only to the residual fat content in the whey, but also to the remaining components.
- the amount of base or basic reacting substances added is chosen so that a pH value of 7.5 to 14, preferably 8 to 13, in particular 9 to 12 results in the saponification product.
- pest and fire-retardant substances in dissolved, emulsified or suspended form can be added to the protective agent, for example boron salts, ammonium compounds, amines, aminoplast resins, sugars, starches, polyols, phosphates, silicates or carbonates and also organic ones and inorganic fungicides and insecticides.
- the protective agent in dissolved, emulsified or suspended form, e.g. B. water repellents such as waxes or silicones, binders such as alkyd, acrylate, vinyl resins or drying oils.
- B. water repellents such as waxes or silicones
- binders such as alkyd, acrylate, vinyl resins or drying oils.
- dyes e.g. Carotene, or pigments, e.g. Earth colors
- the materials to be protected are treated with the protective agent according to the invention by brushing, spraying, pouring, flooding, dipping or soaking.
- the protective effect the surface treatment of the materials to be protected with the protective agent is sufficient.
- the partial or complete impregnation of the material for example by using vacuum, pressure or pressure-vacuum methods, can be advantageous.
- the amount of protective agent applied to wood chips is 0.5-2, preferably 0.8-1.2 kg / kg.
- the material treated with the protective agent is then subsequently dried in air at normal or elevated temperatures.
- the material treated according to the invention has excellent, long-term resistance to pests of all kinds, in particular to discoloring and destructive fungi (e.g. mold, blue stain, rot), against destructive insects (e.g. anobia, house goat, lyctus) and against bacteria.
- the material treated according to the invention is also avoided by other vermin that otherwise nest in appropriate materials, e.g. Ants, mice, etc.
- the effectiveness of the protective agent against pests is mainly due to its alkalinity.
- the treated material has a significantly reduced flammability.
- the whey constituents contained in the protective agent form an insulating carbon protective layer in the event of fire and, by splitting off non-flammable gases, develop an inert gas atmosphere which hinders the supply of oxygen.
- the overall effect of the protective agent is essentially based on the interaction of the special material structure of the whey with the alkalinity caused by the saponification.
- the effective components of the protective agent also penetrate into the materials to be protected and therefore achieve more than just superficial protection.
- the protective agent according to the invention is preferably used for the treatment of wood, in particular in the construction field. It is particularly suitable for the treatment of solid wood and wood-based materials Protection of small-sized wood materials such as wood wool and especially wood chips. Small-scale wood products treated in this way can be used, for example, for insulation purposes, in particular for environmentally friendly and inexpensive heat insulation in the construction sector.
- the protective agent according to the invention is also advantageously suitable for protecting organic materials other than wood, in particular in the construction sector.
- the risk of pests or fire can be reduced for the following materials: for cellulose and cotton products, construction paper, cellulose or paper flakes, peat, cork, coconut, jute, wool, straw, reed, hay -, bark products and products made from pods and skins of fruit.
- the protective agents can achieve an advantageous fire protection effect, e.g. for molded parts, films, tapes, chips, fibers, granules, powder and corresponding foams made of polyethylene, polypropylene and other polyolefins, also polystyrene and other styrene polymers, acrylates, rubbers, alkyd resins, formaldehyde resins, polyester resins etc.
- the protective agents achieve positive effects such as reduced brittleness and reduced insect nesting.
- the binding forces of the protective agent also reduce the formation and release of dusts.
- the protective agent according to the invention also has a preserving action against metals. This will e.g. Iron or steel parts, such as fasteners, not only do not attack, but even protect against corrosion.
- the protective agent according to the invention has the advantage of being simple, non-hazardous and inexpensive to produce from inexpensive raw materials that largely arise naturally. Residual or old materials treated with the protective agent can also be disposed of without major problems. This means that thermal recycling by combustion is possible without the creation of particularly polluting substances. Composting is also an option. If necessary, the disposal can be further facilitated by first eliminating the alkalinity of the protective agent by neutralization, preferably with non-environmentally relevant acids such as acetic acid, citric acid, etc.
- Fresh whey is saponified by stirring with an aqueous base at 50 ° C.
- the base is prepared beforehand by dissolving and / or suspending the corresponding basic substance in 50 ° C warm water.
- the saponification is carried out in different versions with the proportions and bases given in the table below.
- Example No. Whey parts by mass Water mass parts Base bulk parts pH of the end product 1 47 47 soda 6 10th 2nd 47 48 soda 2nd 8th NaHCO3 3rd 3rd 70 22 soda 4th 11.5 lime 4th 4th 70 24th soda 2nd 9.5 borax 4th 5 50 45 NaOH 2nd 11 Al (OH) 3 3rd 6 70 24th NaOH 1 10th borax 4th 7 50 49.5 NaOH 0.5 12th 8th 50 47 NaOH 3rd 13
- Another part of the treated and dried shavings is briefly flamed with a Bunsen burner.
- the one with the Shavings treated with different whey saponification products only smolder and extinguish themselves after the flame is removed.
- a comparison sample made from untreated shavings immediately catches fire with the same flame treatment and then burns completely.
- Example 4 70 parts by mass of the whey saponification product prepared according to Example 4 are mixed with 30 parts by mass of a paraffinic wax emulsion. With the mixture, wood chips are treated on all sides and dried. The chips thus prepared are artificially irrigated for three hours and then dried to a moisture content of 30%. Storage and fire tests are then carried out with the chips as in Examples 1 to 8. The chips show no fungal attack during storage and flame retardancy during fire testing.
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Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schädlings- und Brandschutzmittels für Holz und andere organische Materialien.
- Schutzmittel für Holz und andere organische Materialien sollen diese vor allem vor Schädlingen schützen, insbesondere vor Pilzen, zerstörenden Insekten und Bakterien. Daneben müssen die Schutzmittel in vielen Fällen auch die Brennbarkeit von Holz herabsetzen.
- Diese Schutzwirkungen sollen durch die Schutzmittel nach Möglichkeit erzielt werden, ohne daß Menschen und Nutztiere oder die Umwelt gefährdet werden. Ferner sollen Schutzmittel umweltschonend und billig herstellbar sein.
- Weitere Forderungen an die Schutzmittel sind einfache und ungefährliche Aufbringungsmöglichkeiten auf die zu schützenden Materialien sowie problemlose Entsorgungsmöglichkeiten für Reststoffe und behandelte Altstoffe.
- Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Schutzmittel zu schaffen das die vorerwähnten Bedingungen möglichst optimal erfüllt.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Verwendung von Molke vorgeschlagen, die vorzugsweise unter Verdünnen mit etwa der gleichen Menge Wasser, mit Basen oder basisch wirkenden Stoffen verseift ist, als Schädlings- und Brandschutzmittel für Holz und andere organische Materialien.
- In der DE-C-35 18 188 wird ein Verfahren zur Herstellung von milchsaurer Tonerde beschrieben, wobei die Tonerde durch Aufschlämmung mit Gärungsmolke ihre milchsauren Eigenschaften erlangt hat. Die so geschaffene Tonerde wird dabei als Antiseptikum, Bakterizid und/oder Bakteriostatikum verwendet. Durch die Erfindung wird eine neue Verwendung einer so behandelten Molke vorgeschlagen.
- Molke fällt in vergleichsweise großen Mengen als billiges Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Milch an. Wenn dabei aus der Milch Fett und Casein durch Säuerung oder Lab ausgeschieden ist, verbleibt die Molke, die unter anderem je 100 g noch etwa 0,9 g Eiweiß, 0,3 g Fett und 4,5 g Lactose enthält. Diese Molke wird zur erfindungsgemäßen Herstellung von Schutzmittel basisch verseift, vorzugsweise unter Verdünnung mit etwa der gleichen Menge Wasser. Für die Verseifung kann Frischmolke oder in der entsprechenden Menge in Wasser aufgelöstes Molkepulver eingesetzt werden. Die basische Verseifung der Molke kann vorzugsweise mit Alkalilaugen wie Natronlauge oder Kalilauge erfolgen. Es ist aber auch möglich, andere Basen oder basisch wirkende Stoffe zu verwenden, zum Beispiel Natriumcarbonat (Soda), Kaliumcarbonat (Pottasche), Calciumhydroxid (gelöschter Kalk, Kalkmilch), Calciumcarbonat (Kalkstein), Aluminiumhydroxid, Natriumphosphat oder Borax. Ferner ist es auch möglich, Mischungen unterschiedlicher Basen, zum Beispiel von Soda und Kalk, einzusetzen.
- Die Durchführung der Verseifung erfolgt in der Regel durch Vermischen der in Wasser gelösten oder suspendierten Reaktionskomponenten in stöchiometrischen oder nicht stöchiometrischen Mengenverhältnissen, vorzugsweise mit Basenüberschuß, sowie gegebenenfalls unter Erhitzen. Die Verseifung erstreckt sich nicht nur auf den Restfettanteil in der Molke, sondern auch auf deren übrigen Bestandteile. Die Menge an zugegebener Base bzw. basisch reagierenden Stoffen wird so gewählt, daß sich im Verseifungsprodukt ein pH-Wert von 7,5 bis 14, vorzugsweise 8 bis 13, insbesondere 9 bis 12 ergibt.
Dem erfindungsgemäßen Schutzmittel können zur Abrundung des Eigenschaftsbildes oder Erzielung spezieller Zusatzeigenschaften andere schädlings- und brandhemmende Stoffe in gelöster, emulgierter oder suspendierter Form beigemischt werden, z.B. Borsalze, Ammoniumverbindungen, Amine, Aminoplastharze, Zucker, Stärke, Polyole, Phosphate, Silikate oder Carbonate sowie organische und anorganische Fungizide und Insektizide. - Für spezielle Anwendungen kann es vorteilhaft sein, dem Schutzmittel weitere Zusatzstoffe in gelöster, emulgierter oder suspendierter Form beizumischen, z. B. Hydrophobierungsmittel wie Wachse oder Silikone, ferner Bindemittel wie Alkyd-, Acrylat-, Vinylharze oder trocknende Öle. Dadurch kann die Auswaschbeständigkeit des Schutzmittels verbessert und die Feuchtigkeitsaufnahme des mit dem Schutzmittel behandelten Materials verringert werden. Schließlich kann es auch vorteilhaft sein, dem Schutzmittel Farbstoffe, z.B. Karotin, oder Pigmente, z.B. Erdfarben, beizumengen, um dadurch eine Kennzeichnung der behandelten Materialien, eine dekorative Gestaltung oder einen verbesserten Lichtschutz zu erreichen.
- Die Behandlung der zu schützenden Materialien mit dem erfindungsgemäßen Schutzmittel erfolgt durch Streichen, Sprühen, Gießen, Fluten, Tauchen oder Tränken. Im allgemeinen ist für die Schutzwirkung die oberflächliche Behandlung der zu schützenden Materialien mit dem Schutzmittel ausreichend. In besonderen Fällen kann die teilweise oder vollständige Durchtränkung des Materials, z.B. durch Anwendung von Vakuum-, Druck- oder Druck-Vakuum-Verfahren vorteilhaft sein. Die Aufbringmenge des Schutzmittels beträgt bei Holzspänen 0,5 - 2, vorzugsweise 0,8 - 1,2 kg/kg. Das mit dem Schutzmittel behandelte Material wird in der Regel anschließend an der Luft bei normaler oder erhöhter Temperatur getrocknet.
- Das erfindungsgemäß behandelte Material besitzt eine hervorragende, anhaltende Beständigkeit gegen Schädlinge aller Art, insbesondere gegen verfärbende und zerstörende Pilze (z.B. Schimmel-, Bläue-, Fäulnispilze), gegen zerstörende Insekten (z.B. Anobien, Hausbock, Lyctus) sowie gegen Bakterien. Das erfindungsgemäß behandelte Material wird auch von anderem Ungeziefer gemieden, das sich sonst in entsprechenden Materialien einnistet, z.B. Ameisen, Mäusen usw. Die Wirksamkeit des Schutzmittels gegenüber Schädlingen beruht hauptsächlich auf seiner Alkalität. Daneben besitzt das behandelte Material eine deutlich verringerte Brennbarkeit. Diese kommt offensichtlich im wesentlichen dadurch zustande, daß die im Schutzmittel enthaltenen Molkebestandteile im Brandfalle eine isolierende Kohleschutzschicht bilden sowie durch Abspaltung unbrennbarer Gase gleichsam eine Schutzgas-Atmosphäre entwickeln, die die Sauerstoffzufuhr behindert. Die Gesamtwirkung des Schutzmittels beruht im wesentlichen auf dem Zusammenspiel des besonderen stofflichen Aufbaus der Molke mit der durch die Verseifung bewirkten Alkalität. Die wirksamen Bestandteile des Schutzmittels dringen auch in die zu schützenden Materialien ein und erzielen deswegen einen mehr als nur oberflächlichen Schutz.
- Das erfindungsgemäße Schutzmittel wird vorzugsweise zur Behandlung von Holz, insbesondere auf dem Baugebiet, benutzt. Es eignet sich außer zur Behandlung von Massivholz und Holzwerkstoffen vorzugszum Schutz von kleinteiligen Holzmaterialien wie Holzwolle und insbesondere Holzspänen. Derartig behandelte kleinteiligen Holzerzeugnisse können beispielsweise für Isolierzwecke eingesetzt werden, insbesondere zur umweltfreundlichen und kostengünstigen Wärmeisolierung im Baubereich.
- Das erfindungsgemäße Schutzmittel eignet sich auch vorteilhaft zum Schutz anderer organischer Materialien als Holz, insbesondere im Baubereich. Beispielsweise kann damit die Gefährdung durch Schädlinge oder Feuer bei folgenden Materialien verringert werden: bei Cellulose und Baumwolleprodukten, Baupapieren, Zellstoff- bzw. Papierflocken, Torf-, Kork-, Kokos-, Jute-, Wolle-, Stroh-, Schilf-, Heu-, Rindenprodukten sowie Erzeugnissen aus Hülsen und Schalen von Früchten.
- Auch bei synthetischen organischen Produkten wie Kunststoffmaterialien kann durch die Schutzmittel insbesondere eine vorteilhafte Brandschutzwirkung erzielt werden, z.B. bei Formteilen, Folien, Bändern, Schnitzeln, Fasern, Granulat, Pulver und entsprechenden Schaumstoffen aus Polyethylen, Polypropylen und anderen Polyolefinen, ferner Polystyrol und anderen Styrolpolymerisaten, Acrylaten, Kautschuken, Alkydharzen, Formaldehydharzen, Polyesterharzen usw.
- Selbst bei bestimmten anorganischen Materialien wie künstlichen Mineralfasern werden mit den Schutzmitteln positive Wirkungen erzielt wie verringerte Brüchigkeit und reduzierte Einnistung von Ungeziefer.
- Bei allen genannten Materialien wird durch die bindenden Kräfte des Schutzmittels auch die Bildung und das Freiwerden von Stäuben vermindert.
- Das Schutzmittel gemäß der Erfindung besitzt aufgrund seiner Alkalität auch eine konservierende Wirkung gegenüber Metallen. Dadurch werden z.B. Eisen- oder Stahlteile, etwa Befestigungsmittel, nicht nur nicht angegriffen, sondern sogar gegen Korrosion geschützt.
- Neben der schädlings- und feuerabweisenden sowie staubbindenden und konservierenden Wirkung hat das erfindungsgemäße Schutzmittel den Vorteil der einfachen, ungefährlichen und billigen Herstellbarkeit aus großteils auf natürlichem Wege entstehenden, kostengünstigen Rohstoffen. Mit dem Schutzmittel behandelte Rest- oder Altstoffe lassen sich auch ohne große Probleme entsorgen. So ist die thermische Verwertung durch Verbrennung ohne Entstehung besonders umweltbelastender Stoffe möglich. Auch die Kompostierung kommt in Betracht. Gegebenenfalls kann die Entsorgung dadurch weiter erleichtert werden, daß zuvor die Alkalität des Schutzmittels durch Neutralisation vorzugsweise mit nicht umweltrelevanten Säuren wie Essigsäure, Citronensäure usw. beseitigt wird.
- Frischmolke wird durch Verrühren mit einer wäßrigen Base bei 50 °C verseift. Die Base wird zuvor durch Auflösen und/oder Suspendieren des entsprechenden basischen Stoffes in 50 °C warmem Wasser zubereitet. Die Durchführung der Verseifung erfolgt jeweils in unterschiedlichen Ausführungen mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Massenanteilen und Basen.
Beispiel Nr. Molke Massenteile Wasser Massenteile Base Massenteile pH-Wert des Endproduktes 1 47 47 Soda 6 10 2 47 48 Soda 2 8 NaHCO₃ 3 3 70 22 Soda 4 11,5 Kalk 4 4 70 24 Soda 2 9,5 Borax 4 5 50 45 NaOH 2 11 Al(OH)₃ 3 6 70 24 NaOH 1 10 Borax 4 7 50 49,5 NaOH 0,5 12 8 50 47 NaOH 3 13 - Mit den oben erhaltenen unterschiedlichen Molke-Verseifungsprodukten werden jeweils gesondert Holzspäne unter ständigem Umwälzen allseitig besprüht. Die Aufnahme der Späne an Molke-Verseifungsprodukt beträgt jeweils ca. 1 kg/kg.
- Jeweils ein Teil der behandelten Späne wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 30 % getrocknet und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80 % sowie einer Temperatur von 23 °C gelagert. An keinen der mit den unterschiedlichen Molke-Verseifungsprodukten behandelten Spänen tritt unter diesen Bedingungen im Verlauf von Wochen ein erkennbarer Pilzbefall auf. An einer Vergleichsprobe aus unbehandelten Spänen zeigt sich unter gleichen Bedingungen innerhalb von Tagen ein intensiver Befall unterschiedlicher Schimmelarten.
- Jeweils ein anderer Teil der behandelten und getrockneten Späne wird kurzzeitig mit einem Bunsenbrenner beflammt. Die mit den unterschiedlichen Molke-Verseifungsprodukten behandelten Späne kommen jeweils lediglich zum Glimmen und erlöschen nach Entfernung der Flamme von selbst. Eine Vergleichsprobe aus unbehandelten Spänen fängt beim gleicher Beflammung sofort Feuer und verbrennt anschließend vollständig.
- Werden die mit den unterschiedlichen Molke-Verseifungsprodukten behandelten Holzspäne in die Nähe von Ameisen gebracht, so werden die Späne von den Ameisen gemieden.
- Entsprechende Ergebnisse wie bei der oben beschriebenen Behandlung von Holzspänen werden erreicht, wenn mit den einzelnen Molke-Verseifungsprodukten jeweils andere organische Materialien wie Papierflocken, Kork-, Kokos-, Jute-, Wolle-, Stroh- oder Schilfmatten bzw. -schnitzel behandelt werden.
- 70 Massenteile des gemäß Beispiel 4 hergestellten Molke-Verseifungsproduktes werden mit 30 Massenteilen einer paraffinischen Wachsemulsion vermischt. Mit der Mischung werden Holzspäne allseitig behandelt und getrocknet. Die so präparierten Späne werden drei Stunden lang künstlich beregnet und anschließend auf 30 % Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Mit den Spänen werden dann wie in den Beispielen 1 bis 8 Lagerungs- und Brandprüfungen durchgeführt Die Späne zeigen bei der Lagerung keinen Pilzbefall und bei der Brandprüfung Schwerentflammbarkeit.
Claims (9)
- Verwendung von Molke, die vorzugsweise unter Verdünnen mit etwa der gleichen Menge Wasser, mit Basen oder basisch wirkenden Stoffen verseift ist, als Schädlings- und Brandschutzmittel für Holz und andere organische Materialien.
- Verwendung von Molke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verseifungsmittel Natronlauge, Kalilauge, Natriumcarbonat (Soda), Kaliumcarbonat (Pottasche), Calciumhydroxid (gelöschter Kalk, Kalkmilch), Calciumcarbonat (Kalkstein), Natriumphosphat oder Borax sowie deren Mischungen eingesetzt worden sind.
- Verwendung von Molke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung mit Basenüberschuß sowie gegebenenfalls unter Erhitzen erfolgt ist.
- Verwendung von Molke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an zugegebener Base bzw. basisch ragierenden Stoffen so gewählt worden ist, daß sich ein pH-Wert von 7,5 bis 14, vorzugsweise 8 bis 13, insbesondere 9 bis 12, ergibt.
- Verwendung von Molke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verseiften Molke andere schädlings- und feuerverhindernde Stoffe in gelöster, emulgierter oder suspendierter Form beigemischt sind, vorzugsweise Borsalze, Ammoniumverbindungen, Amine, Aminoplastharze, Zucker, Stärke, Polyole, Phosphate, Silikate oder Carbonate sowie organische und anorganische Fungizide und Insektizide.
- Verwendung von Molke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verseiften Molke Hydrophobierungsmittel wie Wachse oder Silikone und/oder Bindemittel wie Alkyd-, Acrylat-, Vinylharze oder trocknende Öle und/oder Farbstoffe wie Karotin und/oder Pigmente wie Erdfarben zugemischt sind.
- Verwendung von Molke nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung von Holz und Holzwerkstoffen, vorzugsweise von kleinteiligen Holzmaterialien wie Holzwolle und vor allem Holzspänen, insbesondere als Isoliermaterial für den Baubereich.
- Verwendung von Molke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung von bei Cellulose- und Baumwollprodukten, Baupapieren, Zellstoff- bzw. Papierflocken, Torf-, Kork-, Kokos-, Jute-, Wolle-, Stroh-, Schilf-, Heu-, Rindenprodukten sowie Erzeugnissen aus Hülsen und Schalen von Früchten, vorzugsweise als Isolierungsmittel für den Baubereich.
- Verwendung von Molke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung von synthetischen organischen Produkten wie Formteilen, Folien, Bändern, Schnitzeln, Fasern, Granulat, Pulver und entsprechenden Schaumstoffen aus Polyethylen, Polypropylen und anderen Polyolefinen, ferner Polystyrol und anderen Styrolpolymerisaten, Acrylaten, Kautschuken, Alkydharzen, Formaldehydharzen und Polyesterharzen.
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