EP3658847B1 - Geschosspatrone und verfahren zur herstellung einer geschosspatrone - Google Patents

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EP3658847B1
EP3658847B1 EP17725508.0A EP17725508A EP3658847B1 EP 3658847 B1 EP3658847 B1 EP 3658847B1 EP 17725508 A EP17725508 A EP 17725508A EP 3658847 B1 EP3658847 B1 EP 3658847B1
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projectile
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case
cartridge
additive
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Michael MUSTER
Markus Bucher
Peter Biedermann
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RUAG Ammotec AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/067—Mounting or locking missiles in cartridge cases

Definitions

  • the invention relates to a projectile cartridge with a projectile and a case and with a seal between the projectile and the case, the seal containing a highly viscous sealing medium, in particular a bitumen mixture, as for example in FIG GB2305994 A described.
  • the invention further relates to a method for producing a projectile cartridge with a seal between a projectile and a sleeve, the seal containing a highly viscous sealing medium, in particular a bitumen mixture.
  • seals are required which are absolutely tight over a long period of over 10 years in the case of limited negative or positive pressure and in the event of a planned temperature fire.
  • the seal between the projectile and the sleeve should be done as inexpensively as possible.
  • the seal between the projectile and the case should also ensure high pull-out resistances and be as simple as possible to manufacture in series.
  • Sealing means with a highly viscous sealing medium are generally known from the prior art.
  • viscous sealing medium with an appropriate thinner is applied to the inside of the sleeve.
  • the joining of the projectile into the case pushes part of the applied sealing medium into the case.
  • the remaining sealing medium then creates the seal.
  • the sealing medium is burned.
  • the connection of the projectile and the sleeve by means of the highly viscous sealing medium is force and cohesive.
  • a highly viscous sealing medium is very difficult to handle because of its viscosity and lubricates when the projectile is joined to the case.
  • a projectile cartridge has become known in which a projectile is sealed with a cartridge case by means of a two-component adhesive.
  • the disadvantage of the known bullet cartridges and their manufacture is that the attraction forces should be greater than 400 N if possible.
  • the materials measurement and copper alloys used in particular for the sleeve are not good bonding partners for synthetic adhesives. Therefore, only low tightening forces are possible through the use of the known acrylate adhesives and two-component adhesives. When using synthetic adhesives, the tightening force is only generated by the force-fit connection between the projectile and the case.
  • the invention is based on the problem of developing a projectile cartridge of the type mentioned at the outset in such a way that it enables high pull-out resistances with a small scatter. Furthermore, a method for the production of the projectile cartridge is to be created which enables high pull-out resistances with a small scatter.
  • the first-mentioned problem is solved according to the invention in that the seal has two layers of a highly viscous sealing medium, in particular a bitumen mixture, a first layer of a highly viscous sealing medium, in particular a bitumen mixture, with an additive to increase the sliding properties of the highly viscous sealing medium, in particular a bitumen mixture, and a second layer contains no or a lower proportion of additive than the first layer.
  • the second layer ensures the sealing performance of the bullet cartridge.
  • the first layer protects the second layer from shearing off when the projectile is joined to the case.
  • the projectile cartridge is therefore particularly tightly sealed. Since the adhesive properties of the highly viscous sealing medium on the material of the sleeve are significantly higher than with the acrylate adhesive according to the prior art, the projectile is also held in a materially bonded manner.
  • the second layer creates a uniform first layer with the additive, which keeps the spread of the pull-out resistances and the speed ranges of the bullet cartridge particularly low.
  • the highly viscous sealing medium is preferably mixed with a suitable thinner.
  • the bullet cartridge can be manufactured particularly inexpensively if the highly viscous sealing medium is a bitumen mixture.
  • shearing of the first layer when joining the projectile into the case can be avoided if the two layers are sandwiched on top of each other and when the first layer faces the projectile and the second layer faces the case.
  • the additive contains graphite.
  • graphite as an additive is particularly inexpensive and easy to process.
  • Graphite is also resistant to high temperatures and is retained even if the bitumen is burned when it is fired. This improves the sliding properties when firing.
  • a particularly small spread of the pull-out resistances can easily be ensured if the mixing ratio of bitumen to graphite in the first layer corresponds to 2.5 to 3.
  • This choice of material means that the bitumen is burned when it is fired and the graphite remains and creates a high-temperature-resistant sliding layer.
  • the first layer can preferably also be used as an additive.
  • the sealing media are particularly advantageous. According to another advantageous development of the invention, high pull-out resistances with small scatter are achieved if the first layer contains 48-35% by weight bitumen, 8-25% by weight graphite and the remainder thinner and / or if the second layer contains 55-75% by weight of bitumen and 45-25% by weight of thinner.
  • the second problem namely the creation of a method for producing the bullet cartridge, which enables high pull-out resistances with low scattering, is solved according to the invention in that two layers of bitumen are applied one behind the other before joining the projectile to the case on the projectile or the case, wherein the layer closest to the opposite component of the projectile or the sleeve has an additive to increase the sliding properties of the bitumen.
  • This design creates two layers between the projectile and the case, one layer contributing to the creation of a high level of tightness and the layer provided with the additive ensuring a low spread of the pull-out resistance.
  • smearing of the layers can easily be avoided if the two layers are applied to the inside of the sleeve, with a first layer located closer to the edge of the sleeve not containing the additive and a second layer located deeper in the sleeve or contains a lower proportion of additive than the first layer.
  • the first layer provided with the additive is pressed against the other second layer.
  • the first layer provided with the additive is smoothed out and thus creates a particularly homogeneous layer.
  • Figure 1 shows a projectile 1 and a case 2 before being joined to one in Figure 3 projectile cartridge 3 shown.
  • the sleeve 2 is shown in a longitudinal section.
  • Two layers 4, 5 are applied to the inside of the sleeve 2.
  • a first layer 4 arranged closer to the free edge of the sleeve 2 contains bitumen mixed with an additive.
  • a second layer 5 located deeper in the sleeve 2 contains bitumen without an additive.
  • the layers 4, 5 can be created in one operation with a suitable tool, preferably by means of spray technology.
  • the first layer 4 has 42% by weight bitumen, 42% by weight thinner and 16% by weight graphite. For the width of the first layer 4 of approximately 1 mm, an amount of approximately 0.7 mg is sufficient.
  • the second layer 5 contains 66% by weight of bitumen and 34% by weight of thinner. For the width of the second layer 5 of 3 mm, the amount used is approximately 0.8 mg.
  • the distance between the two layers 4, 5 is less than 1.5 mm.
  • Figure 2 shows the projectile 1 and the case 2 from Figure 1 during joining. It can be seen here that the first layer 4 provided with additive is pressed against the second layer 5. The second layer 5 prevents the additive-provided first layer 4 from being pushed in.
  • Figure 3 shows the projectile cartridge 3 produced with the method in a highly schematic manner. It can be seen here that the two layers 4, 5 create a seal 6 of the projectile 1 with respect to the case 2.
  • Figure 4 shows a force-expansion diagram of pull-out resistances of several projectile cartridges 3.
  • the spread of the pull-out resistances of different projectile cartridges is particularly small.
  • the projectile cartridges 3 according to the invention have an initial pull-out resistance of over 600N.
  • Figure 5 shows a force-expansion diagram of pull-out resistances of several projectile cartridges, which according to the state of the art only have a non-positive connection of the projectile 1 with the case 2.
  • the comparison of the Figures 4 and 5 shows that the course of the purely frictional connection according to Figure 5 is noticeably more uneven over the stretch.
  • the initial pull-out resistance in the purely frictional connection is only half of the pull-out resistance of the bullet cartridge 3 according to the invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Geschosspatrone mit einem Projektil und einer Hülse und mit einer Abdichtung zwischen Projektil und Hülse, wobei die Abdichtung ein hochviskoses Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, enthält, wie zum Beispiel in GB2305994 A beschrieben. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Geschosspatrone mit einer Abdichtung eines Projektils gegenüber einer Hülse, wobei die Abdichtung ein hochviskoses Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, enthält.
  • Insbesondere bei Klein- und Mittelkaliber sind Abdichtungen erforderlich, welche bei begrenzten Unter-oder Überdruck und in einem vorgesehenen Temperaturbrand über eine lange Zeitdauer von über 10 Jahren absolut dicht sind. Die Abdichtung zwischen Projektil und Hülse soll dabei möglichst kostengünstig geschehen. Die Abdichtung zwischen Projektil und Hülse soll zudem hohe Auszugswiderstände gewährleisten, und möglichst einfach in Serie herstellbar sein.
  • Dichtmittel mit einem hochviskosen Dichtmedium sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Hierbei wird zähflüssiges Dichtmedium mit einem dazugehörigen Verdünner auf die Innenseite der Hülse aufgetragen. Das Fügen des Projektils in die Hülse drückt einen Teil des aufgetragenen Dichtmediums in die Hülse. Das restliche Dichtmedium erzeugt dann die Abdichtung. Beim Abschuss des Projektils wird das Dichtmedium verbrannt. Die Verbindung des Projektils und der Hülse mittels des hochviskosen Dichtmediums erfolgt kraft- und stoffschlüssig. Jedoch ist ein hochviskoses Dichtmedium wegen seiner Zähflüssigkeit sehr problematisch zu handhaben und schmiert beim Fügen des Projektils mit der Hülse.
  • Aus der DE 198 23 971 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Patrone bekannt, bei der anstelle eines hochviskosen Dichtmediums ein Acrylatkleber eingesetzt wird. Ein solcher Kleber soll durch Kapillarwirkung in sehr kleinen Spalten zwischen Projektil und Hülse eindringen. Damit wird ein Eintrag des Dichtmediums in einen Laderaum vermieden.
  • Aus der DE 39 38 122 A1 ist eine Geschosspatrone bekannt geworden, bei der ein Geschoss mittels eines Zweikomponentenklebers mit einer Patronenhülse abgedichtet ist.
  • Nachteilig bei den bekannten Geschosspatronen und deren Herstellung ist, dass die Anzugskräfte möglichst größer 400 N sein sollen. Die insbesondere für die Hülse verwendeten Materialien Messung und Kupferlegierungen stellen jedoch keinen guten Klebepartner für synthetische Klebstoffe dar. Daher sind durch Einsatz der bekannten Acrylatkleber und Zweikomponentenkleber nur geringe Anzugskräfte möglich. Die Anzugskraft wird beim Einsatz der synthetischen Klebstoffe nur von der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Projektil und Hülse erzeugt.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Geschosspatrone der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie hohe Auszugswiderstände bei kleiner Streuung ermöglicht. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung der Geschosspatrone geschaffen werden, welches hohe Auszugswiderstände bei kleiner Streuung ermöglicht.
  • Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abdichtung zwei Schichten aus einem hochviskosem Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, aufweist, wobei eine erste Schicht ein hochviskoses Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, mit einem Additiv zur Erhöhung der Gleiteigenschaften des hochviskosen Dichtmediums, insbesondere Bitumengemisch, und eine zweite Schicht kein oder einen geringeren Anteil an Additiv als die erste Schicht enthält.
  • Durch diese Gestaltung stellt die zweite Schicht die Dichtleistung der Geschosspatrone sicher. Die erste Schicht schützt die zweite Schicht vor dem Abscheren beim Fügen des Projektils mit der Hülse. Somit ist eine besonders hohe Dichtigkeit der Geschosspatrone gegeben. Da die Hafteigenschaften des hochviskosen Dichtmediums auf dem Material der Hülse wesentlich höher sind als beim Acrylatkleber nach dem Stand der Technik ist das Projektil auch stoffschlüssig gehalten. Die zweite Schicht erzeugt eine gleichmäßige erste Schicht mit dem Additiv, wodurch die Streuung der Auszugswiderstände und der Geschwindigkeitsspannweiten der Geschosspatrone besonders gering gehalten wird. Vorzugsweise wird das hochviskose Dichtmedium mit einem geeigneten Verdünner gemischt. Die Geschosspatrone lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn das hochviskose Dichtmedium ein Bitumengemisch ist.
  • Ein Abscheren der ersten Schicht beim Fügen des Projektils in die Hülse lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die beiden Schichten sandwichartig übereinander liegen und wenn die erste Schicht dem Projektil zugewandt und die zweite Schicht der Hülse zugewandt ist.
  • Eine hohe Dichtheit lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn die beiden Schichten das Projektil umlaufen.
  • Besonders hervorragende Gleiteigenschaften der mit dem Additiv versehenen Schicht lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn das Additiv Graphit enthält. Weiterhin ist Graphit als Additiv besonders kostengünstig und leicht zu verarbeiten. Graphit ist zudem hochtemperaturbeständig und bleibt auch erhalten, wenn der Bitumen beim Abschuss verbrannt wird. Hierdurch werden die Gleiteigenschaften beim Abschuss verbessert.
  • Eine besonders kleine Streuung der Auszugswiderstände lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn das Mischungsverhältnis Bitumen zu Graphit in der ersten Schicht 2,5 bis 3 entspricht. Durch diese Materialwahl wird beim Abschuss der Bitumen verbrannt und das Graphit bleibt bestehen und erzeugt eine hochtemperaturfeste Gleitschicht.
  • Grundsätzlich sind nahezu sämtliche pulverförmigen Gleitadditive einsetzbar. Vorzugsweise lässt sich die erste Schicht alternativ oder zusätzlich zu Graphit auch Molybdändisulfid, Bornitrid oder Teflon als Additiv einsetzen.
  • Besonders vorteilhaft sind die Dichtmedien. Hohe Auszugswiderstände bei kleiner Streuung werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreicht, wenn die erste Schicht 48 - 35 Gew.% Bitumen, 8 - 25 Gew.% Graphit und als Rest Verdünner enthält und/oder wenn die zweite Schicht 55 - 75 Gew.% Bitumen und 45 - 25 Gew.% Verdünner enthält.
  • Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung der Geschosspatrone, welches hohe Auszugswiderstände bei kleiner Streuung ermöglicht, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor dem Fügen des Projektils mit der Hülse auf dem Projektil oder der Hülse zwei Schichten aus Bitumen hintereinander aufgebracht werden, wobei die dem gegenüberliegenden Bauteil des Projektils oder der Hülse nächste Schicht ein Additiv zur Erhöhung der Gleiteigenschaften des Bitumens aufweist.
  • Durch diese Gestaltung werden zwischen Projektil und Hülse zwei Schichten erzeugt, wobei die eine Schicht zur Erzeugung einer hohen Dichtheit beiträgt und die mit dem Additiv versehene Schicht eine geringe Streuung der Auszugswiderstände sicherstellt.
  • Ein Verschmieren der Schichten lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die zwei Schichten auf die Innenseite der Hülse aufgetragen werden, wobei eine näher am Rand der Hülse angeordnete erste Schicht das Additiv und eine tiefer in der Hülse angeordnete zweite Schicht kein oder einen geringeren Anteil an Additiv als die erste Schicht enthält. Durch diese Gestaltung wird die mit dem Additiv versehene erste Schicht gegen die andere zweite Schicht gedrückt. Dabei wird die mit dem Additiv versehene erste Schicht glatt gestrichen und erzeugt damit eine besonders homogene Schicht.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig. 1-3
    schematisiert mehrere Verfahrensschritte zur Erzeugung einer Geschosspatrone,
    Fig.4
    ein Kraft-Dehnungsdiagramm von Auszugswiderständen mehrerer Geschosspatronen,
    Fig.5
    ein Kraft-Dehnungsdiagramm von Auszugswiderständen mehrerer Geschosspatronen nach dem Stand der Technik.
  • Figur 1 zeigt ein Projektil 1 und eine Hülse 2 vor dem Fügen zu einer in Figur 3 dargestellten Geschosspatrone 3. Die Hülse 2 ist in einem Längsschnitt dargestellt. Auf die Innenseite der Hülse 2 sind zwei Schichten 4, 5 aufgetragen. Eine erste, näher am freien Rand der Hülse 2 angeordnete Schicht 4 enthält mit einem Additiv versetztes Bitumen. Eine zweite, tiefer in der Hülse 2 angeordnete Schicht 5 enthält Bitumen ohne Additiv. Die Schichten 4, 5 lassen sich mit einem geeigneten Werkzeug vorzugsweise mittels Sprühtechnik in einem Arbeitsgang erstellen.
  • In Versuchsreihen wurden folgende bevorzugte Mischungen ermittelt. Die erste Schicht 4 weist 42 Gew.% Bitumen, 42 Gew.% Verdünner und 16 Gew.% Graphit auf. Für die Breite der ersten Schicht 4 von etwa 1 mm genügt eine Menge von ca. 0,7 mg. Die zweite Schicht 5 enthält 66 Gew.% Bitumen und 34 Gew.% Verdünner. Für die Breite der zweiten Schicht 5 von 3 mm beträgt die verwendete Menge ca. 0,8 mg. Der Abstand zwischen den beiden Schichten 4, 5 beträgt weniger als 1,5 mm.
  • Figur 2 zeigt das Projektil 1 und die Hülse 2 aus Figur 1 während des Fügens. Hierbei ist zu erkennen, dass die mit Additiv versehene erste Schicht 4 gegen die zweite Schicht 5 gedrückt wird. Dabei verhindert die zweite Schicht 5 ein Hineindrücken der mit Additiv versehenen ersten Schicht 4.
  • Figur 3 zeigt stark schematisiert die mit dem Verfahren hergestellte Geschosspatrone 3. Hierbei ist zu erkennen, dass die beiden Schichten 4, 5 eine Abdichtung 6 des Projektils 1 gegenüber der Hülse 2 erzeugen.
  • Figur 4 zeigt ein Kraft-Dehnungsdiagramm von Auszugswiderständen mehrerer Geschosspatronen 3. Die Streuung der Auszugswiderstände verschiedener Geschosspatronen ist besonders gering. Die erfindungsgemäßen Geschosspatronen 3 weisen einen anfänglichen Auszugswiderstand von über 600 N auf.
  • Figur 5 zeigt ein Kraft-Dehnungsdiagramm von Auszugswiderständen mehrerer Geschosspatronen, welche nach dem Stand der Technik nur eine kraftschlüssige Verbindung des Projektils 1 mit der Hülse 2 aufweisen. Der Vergleich der Figuren 4 und 5 zeigt, dass der Verlauf der rein kraftschlüssigen Verbindung nach Figur 5 über die Dehnung deutlich ungleichmäßiger verläuft. Weiterhin beträgt der anfängliche Auszugswiderstand bei der rein kraftschlüssigen Verbindung nur die Hälfte des Auszugswiderstandes der Geschosspatrone 3 nach der Erfindung.

Claims (10)

  1. Geschosspatrone (3) mit einem Projektil (1) und einer Hülse (2) und mit einer Abdichtung (6) zwischen Projektil (1) und Hülse (2), wobei die Abdichtung (6) ein hochviskoses Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung (6) zwei Schichten (4, 5) aus dem Dichtmedium aufweist, wobei eine erste Schicht (4) das Dichtmedium mit einem Additiv zur Erhöhung der Gleiteigenschaften des Dichtmediums und eine zweite Schicht (5) kein oder einen geringeren Anteil an Additiv als die erste Schicht (4) enthält.
  2. Geschosspatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (4, 5) sandwichartig übereinander liegen und dass die erste Schicht (4) dem Projektil (1) zugewandt und die zweite Schicht (5) der Hülse (2) zugewandt ist.
  3. Geschosspatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (4, 5) das Projektil (1) umlaufen.
  4. Geschosspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv Graphit enthält.
  5. Geschosspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis Bitumen zu Graphit in der ersten Schicht 2,5 bis 3 entspricht.
  6. Geschosspatrone nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (4) 48 - 35 Gew.% Bitumen, 8 - 25 Gew.% Graphit und als Rest Verdünner enthält.
  7. Geschosspatrone nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (5) 55 - 75 Gew.% Bitumen und 45 - 25 Gew.% Verdünner enthält.
  8. Geschosspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv Molybdändisulfid, Bornitrid oder Teflon enthält.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Geschosspatrone (3) mit einer Abdichtung (6) eines Projektils (1) gegenüber einer Hülse (2), wobei die Abdichtung (6) ein hochviskoses Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fügen des Projektils (1) mit der Hülse (2) auf dem Projektil (1) oder der Hülse (2) zwei Schichten (4, 5) aus hochviskosem Dichtmedium, insbesondere Bitumengemisch, hintereinander aufgebracht werden, wobei die dem gegenüberliegenden Bauteil des Projektils (1) oder der Hülse (2) nächste Schicht (4) ein Additiv zur Erhöhung der Gleiteigenschaften des hochviskosen Dichtmediums, insbesondere Bitumengemisch, aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schichten (4, 5) auf die Innenseite der Hülse (2) aufgetragen werden, wobei eine näher am Rand der Hülse (2) angeordnete erste Schicht (4) das Additiv und eine tiefer in der Hülse (2) angeordnete zweite Schicht (5) kein oder einen geringeren Anteil an Additiv als die erste Schicht (4) enthält.
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