CH632323A5 - Walze fuer die druckbehandlung von warenbahnen. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze für die Druckbehandlung von Warenbahnen mit einem feststehenden Kern, der von einer Abstand zu dem Kern belassenden, drehbaren Hohlwalze umgeben ist und bei der zwischen Kern und Hohlwalze Längsdichtungen und Enddichtungen vorgesehen sind, die eine zwischen Kern und Hohlwalze auf der Seite des Arbeitsspalts sich erstreckende, mit einer Druckflüssigkeit füllbare Längskammer abdichten, und mit einer Einrichtung zur Ableitung von Druckflüssigkeit aus dem zwischen Kern und Hohlwalze auf der dem Arbeitsspalt abgewandten Seite verbleibenden Zwischenraum zwischen Kern und Hohlwalze.
Walzen dieser Art sind grundsätzlich aus den deutschen Patentschriften 1 026 609 und 1 193 739 bekannt, bei denen sich die Längskammer etwa über die Hälfte des Umfangs des Kerns erstreckt, d.h., bei denen die Dichtleisten einander gegenüberliegend etwa in halber Höhe des Kerns angeordnet sind. Während bei diesen Ausführungsformen die Enddichtung durch quer zur Achse angeordnete Dichtplatten gegeben ist, ist aus der japanischen Gebrauchsmuster-Auslegeschrift 5835/65 eine Walze bekannt, bei der längs des Kerns zwei parallele, gegen 5 den Walzspalt gerichtete Nuten vorgesehen sind, die an den Enden durch kreisbogenförmige Nuten verbunden sind, wobei in der gesamten Nut eine entsprechend geformte endlose Dichtleiste sitzt, die gegen den Innenumfang der Hohlwalze anliegt und die Längskammer umschliesst.
io Der Arbeitsdruck bei diesen Walzen, durch die in der Längskammer befindliche Druckflüssigkeit ausgeübt wird, ist über die Breite der Bahn gleichmässig. Walzen dieser Art finden deshalb immer dann Anwendung, wenn es auf die genaue Einhaltung eines gleichmässigen Drucks über die Bahnbreite an-15 kommt. Dies ist insbesondere in der Papierindustrie der Fall, wo bei Bahnbreiten bis zu 10 m auf andere Weise eine gleichmässi-ge Druckausübung überhaupt nicht zu bewerkstelligen ist.
Seit einiger Zeit nun wird in bestimmten Fällen mit sehr hohen Geschwindigkeiten im Bereich oberhalb 1500 m/min. 20 gefahren. Dies kann sowohl im Bereich der Papierherstellung als auch im Bereich der Papierveredlung und -Weiterverarbeitung der Fall sein.
Es hat sich nun herausgestellt, dass bei der erforderlichen starken Steigerung der Laufgeschwindigkeiten der Leistungsbe-25 darf für den Antrieb der eingangs genannten Walzen erheblich ansteigt. Bei höheren Geschwindigkeiten treten die Reibungsverluste an den Dichtleisten gegenüber der Reibung der Hohlwalze an der zwischen Kern und Hohlwalze befindlichen Druckflüssigkeit zurück. Die viskose Druckflüssigkeit befindet sich in so einem relativ schmalen Zwischenraum zwischen der sehr rasch umlaufenden Hohlwalze und dem feststehenden Kern und wird an den Grenzflächen jeweils mitgenommen bzw. festgehalten, so dass eine starke Scherbeanspruchung auftritt. Je grösser der Druckflüssigkeit enthaltende Umfangsbereich ist, um so höher 35 werden die Verluste durch Flüssigkeitsreibung. An dem Widerstandsanteil der in der Längskammer unter Druck befindlichen Druckflüssigkeit lässt sich nichts ändern. Einen erheblichen Widerstandsanteil liefert aber auch die Druckflüssigkeit, die an den Längsdichtungen als Leckflüssigkeit in den Zwischenraum zwi-40 sehen Hohlwalze und Kern auf der dem Arbeitsspalt abgewandten Seite übertritt. Diese Flüssigkeit sammelt sich in dem Zwischenraum an, staut sich vor der in Umlaufrichtung der Hohlwalze folgenden Längsdichtung und füllt den Zwischenraum nach einiger Zeit teilweise aus. Es kann schliesslich sogar zu « einem unerwünschten Druckaufbau in dem Zwischenraum kommen.
In der DT-OS 24 61 914 ist versucht worden, dem Problem der Flüssigkeitsreibung dadurch abzuhelfen, dass die den Arbeitsdruck aufweisende Längskammer in Umfangsrichtung be-50 sonders schmal gemacht wird. Dadurch verringert sich natürlich auch die zur Verfügung stehende Druckausübungsfläche. In dem in der DT-OS 24 61 914 behandelten Spezialfall ging es aber nur um Walzen, die bei hoher Geschwindigkeit nur einen geringen Liniendruck zu übertragen haben.
55 Die Erfindung hat die Aufgabe, die bei Walzen der eingangs genannten Art bei hohen Drehzahlen auftretende Flüssigkeitsreibung zu vermindern, ohne ansonsten in die Konstruktion der Walze einzugreifen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss in dem 60 Zwischenraum eine sich längs der Hohlwalze erstreckende, an dem Kern festgelegte und mit dem Innenumfang der Hohlwalze zusammenwirkende Leiste vorgesehen, die zwischen Innenumfang der Hohlwalze und Kern befindliche Druckflüssigkeit in im Kern vorgesehene Ableitkanäle lenkt.
65 Hierdurch wird die in den Zwischenraum übergetretene Flüssigkeit fortlaufend entfernt, so dass sich der Zwischenraum nicht anfüllen kann und der hierauf sonst anfallende Flüssig-keitsreibungsanteil vermieden ist.
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Die Leiste kann in einer ersten Ausführungsform in Umlaufrichtung vom Kern gegen den Innenumfang der Hohlwalze ausladen und in der Nähe derjenigen Längsdichtung angeordnet sein, gegen die die Hohlwalze in dem Zwischenraum anläuft.
Durch die Leiste entsteht zwischen Kern und Hohlwalze vor der der Leiste in Umfangsrichtung folgenden Längsdichtung eine Kammer, in der sich die von der umlaufenden Hohlwalze dauernd mitgenommene, in den dem Arbeitsspalt abgelegenen Zwischenraum zwischen Kern und Hohlwalze durch Leckverluste an den Längsdichtungen eingedrungene Leckflüssigkeit fortlaufend hineinbefördert wird. Die Ableitkanäle sind so angeordnet, dass sie in diese Kammer münden und die Leckflüssigkeit fortlaufend ableiten können. Die Leiste hat die Wirkung, die Leckflüssigkeit in dem Bereich der wegen der Nähe der Leiste zur benachbarten Längsdichtung schmalen Bereich festzuhalten. Die in der Kammer befindliche Leckflüssigkeit kann nämlich wegen der Schrägstellung der Leiste nicht mehr aus der Kammer in den Zwischenraum zurückströmen, weil sich die Leiste dann fest und dichtend gegen den Innenumfang der Hohlwalze anlegt. Durch die Schrägstellung der Leiste ergibt sich zwischen ihrer Aussenseite und dem Innenumfang der Hohlwalze ein spitzer Winkel, in den die am Innenumfang der Hohlwalze befindliche Leckflüssigkeit hineingezogen wird. Es hat sich gezeigt, dass besonders bei den hier in Rede stehenden höheren Drehzahlen die an dem Innenumfang haftende Leckflüssigkeit ohne weiteres unter der Kante der Leiste hindurch mitgenommen wird und dass sich sogar eine gewisse Pumpwirkung ergibt, insofern in der durch die Leiste gebildeten schmalen Kammer ein Überdruck entstehen kann, der die darin sich ansammelnde Leckflüssigkeit durch die Ableitkanäle wegdrückt bzw. die Ableitung jedenfalls unterstützt.
Die Leiste kann mit ihrer freien Längskante leicht am Innenumfang der Hohlwalze anliegen.
Der Durchzugeffekt, mittels dessen die am Innenumfang der Hohlwalze anhaftende Leckflüssigkeit unter der Leiste hindurch in die Kammer transportiert wird, bleibt dabei erhalten. Zwar erhöht sich durch die Anlage der Leiste am Innenumfang der Hohlwalze der Leistungsbedarf geringfügig, doch ist dieser Betrag gegenüber dem durch die Verringerung der Stauzone auf die durch den Abstand zwischen der Längsdichtung und der Leiste gegebene Breite und die entsprechend verminderte Flüssigkeitsreibung eingesparten Betrag vernachlässigbar.
Die Erfindung funktioniert aber ebenfalls, wenn die Leiste mit ihrer freien Längskante einen geringen Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze belässt. Der Abstand soll normalerweise möglichst gering sein. Die Leiste soll also den Innenumfang der Hohlwalze gerade noch nicht berühren. Bei einem besonders grossen Leckflüssigkeitsanfall in dem Zwischenraum zwischen Kern und Hohlwalze kann ein etwas grösserer, aber immer noch sehr geringer Abstand empfehlenswert sein, damit sich nicht an der Aussenseite der Leiste ein Stau bildet.
Die Leiste kann aber auch als Rakel ausgebildet sein, die entgegen der Umlaufrichtung der Hohlwalze an deren Innenumfang anliegt und die Hohlwalze fortlaufend abrakelt, so dass keine weitere Druckflüssigkeit in die Stauzone hineintransportiert wird.
Es empfiehlt sich, dass die Rakel in der Nähe derjenigen Längsdichtung an der Hohlwalze anliegt, gegen die die Hohlwalze anläuft, um den zwischen der Rakel und der betreffenden Längsdichtung noch für den Aufbau einer Stauzone verbleibenden Umfangsbereich möglichst klein zu machen.
Die Leiste ist, sofern sie flach ist, bei allen Ausführungsformen vorzugsweise etwa tangential zum Kern angeordnet.
Der Kern hat normalerweise einen dem Innenumfang der Hohlwalze angepassten, d.h. insgesamt etwa kreisförmigen Querschnitt, wobei bestimmte konstruktive Gegebenheiten Abweichungen der Aussengestalt von der Zylinderform bedingen mögen. Die Schräglage der Leiste kann dadurch definiert werden, dass sie ungeachtet dieser Abweichungen etwa so angeordnet wird, dass, wenn der Umriss des Kernquerschnitts zu einem Kreis ergänzt wird, näherungsweise eine tangentiale Lage gegeben ist.
5 Die Breite der durch die Leiste gebildeten Kammer soll möglichst gering sein, damit die Wirkung der Leiste möglichst stark zur Geltung kommt. Die freie Längskante der Leiste soll daher höchstens 15° in Umlaufrichtung vor der folgenden Längsdichtung angeordnet sein.
io Die Leiste kann aus einem füllstoffverstärkten Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Epoxyharz bestehen.
Es kommen aber auch andere Werkstoffe in Betracht, die eine vergleichbare Steifigkeit und Elastizität aufweisen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung 15 dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1 ;
Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsformen entspre-20chend Fig. 1 ;
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit als Rakel ausgebildeter Leiste.
Die als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze umfasst einen feststehenden Kern 1, der seinerseits die Gestalt einer massiven 25 Walze hat, die über die Breite der Bahn durchgeht und an den Enden gelagert ist. Der Kern 1 ist von einer Hohlwalze 2 umgeben, die mit ihrem Innenumfang 3 radialen Abstand zu dem Kern 1 belässt. Dieser Abstand ermöglicht es, dass sich der Kern 1 unter der Belastung im Innern der Hohlwalze 2 durch-30 biegen kann, ohne diese zu berühren.
Zwischen Kern 1 und Hohlwalze 2 sind Längsdichtungen 4, 5 vorgesehen, die im Kern 1 festgelegt sind und gegen den Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 anliegen. Die Längsdichtungen 4,
5 sind lediglich durch schraffierte Rechtecke angedeutet, weil 35 ihre Konstruktion im einzelnen für die Erfindung nicht wesentlich ist. An den Enden der Hohlwalze 2 sind nicht dargestellte Enddichtungen vorgesehen, so dass auf der dem Walzspalt 6 zugewandten Seite zwischen Kern 1 und Hohlwalze 2 eine Längskammer 7 abgedichtet ist, die durch im Kern 1 vorgesehe-
40 ne Zuführkanäle 8 mit Druckflüssigkeit füllbar ist. Durch den Druck der Druckflüssigkeit wird die Hohlwalze 2 im Walzspalt
6 gleichmässig gegen die Gegenwalze 20 gedrückt.
Die Längsdichtungen 4, 5 können nicht absolut dicht sein. Eine gewisse Menge an Leckflüssigkeit tritt stets unter den 45 Längsdichtungen 4,5 hindurch in den Zwischenraum 9 über, der zwischen Kern 1 und Hohlwalze 2 auf der dem Walzspalt 6 abgelegenen Seite gebildet ist. Bei einem Umlauf der Hohlwalze 2 in dem durch den Pfeil 11 angedeuteten Sinn wird diese Leckflüssigkeit gegen die Längsdichtung 5 hin mitgenommen, gegen so die die Hohlwalze 2 anläuft. Es bildet sich vor der Längsdichtung 5 eine Stauzone, in die die von der Hohlwalze 2 mitgenommene Leckflüssigkeit hineingefördert wird und den Zwischenraum zwischen Kern 1 und Hohl walze 2 ausfüllt. Die Stauzone dehnt sich allmählich aus, weil durch die Leckverluste ständig 55 etwas Druckflüssigkeit in den Zwischenraum 9 nachgeliefert wird. In dem Bereich, in dem die Druckflüssigkeit sowohl am Kern 1 als auch an der Hohlwalze 2 anliegt, ergibt sich die unerwünschte Flüssigkeitsreibung, die sich besonders bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten in einem zusätzlichen Leistungsbe-60 darf bemerkbar macht.
In dem Zwischenraum 9 ist nun, in Umlaufrichtung 11 gesehen, vor der Längsdichtung 5 eine Leiste 13 an dem Kern 1 angebracht, die von dem Kern 1 etwa tangential zu diesem gegen die Längsdichtung 5 und gegen den Innenumfang 3 der 65 Hohlwalze 2 auslädt. Die Festlegestelle 17 der Leiste 13 liegt, in Umlaufrichtung 11 gesehen, vor der Anlagestelle der freien Längskante 13' am Innenumfang 3 der Hohlwalze 2. Die Leiste 13 besteht in dem Ausführungsbeispiel aus glasfaserverstärktem
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Epoxyharz und ist, wie im einzelnen aus Fig. 2 hervorgeht, an tung 5 sammeln und durch die Ableitkanäle 15 abgesaugt wer-
der Festlegestelle 17 an den Kern 1 mittels einer Halteleiste 14 den können. Auch hier hat die Leiste 13 jedoch noch einen und Schrauben 18 an dem Kern 1 angebracht. Die Halteleiste Sinn, weil sie das Zurücksteigen der Leckflüssigkeit in den zwi-
14 erstreckt sich längs des einen Längsrandes der Leiste 13. Die sehen den Ableitkanälen 15 gelegenen Bereichen zuverlässig freie Längskante 13' berührt den Innenumfang 3 der Hohlwalze 5 verhindert.
2 leicht. Sie kann aber auch einen geringen Abstand von dem ' In Fig. 4 ist eine zweckmässige Ausführungsform 10' darge-Innenumfang 3 belassen, wenn sie unbelastet ist. stellt, bei der eine horizontale Anordnung der Walzen 10', 20 Die von der Hohlwalze 2 bei ihrem Umlauf im Sinne des verwirklicht ist und die Walze 10' für beide Umlaufrichtungen Pfeiles 11 mitgenommene Leckflüssigkeit wird in den spitzen IIa und IIb ausgerüstet ist, indem vor beiden Längsdichtungen Winkel 19 zwischen der Leiste 13 und dem Innenumfang 3 der 10 4,5 oben und unten Leisten 13 der beschriebenen Art angeord-Hohlwalze 2 hineingetrieben und unter der Längskante 13' der net sind. Wenn die Leisten 13 leicht anliegend ausgebildet sind, Leiste 13 hindurch in die zwischen Kern 1 und Hohlwalze 2 tritt sogar noch eine Steigerung der Wirkung ein. Wenn nämlich sowie der Leiste 13 und der Längsdichtung 5 gebildete Kammer die Hohlwalze 2 bei der Walze 10' in der Umlaufrichtung 1 lb 12 eingeführt. Aus der Kammer 12 gelangt die Flüssigkeit in umläuft, wird die an der Längsdichtung 5 übertretende Leck-den Ableitkanal 15, aus dem sie ständig abgesaugt wird. 15 flüssigkeit von der Leiste 13 abgerakelt und in die oberen Ab-Ein Zurückströmen der Leckflüssigkeit unter der Längskan- leitkanäle 15 abgeleitet. Die untere Leiste 13 erfasst die Leckte 13' hindurch in den Zwischenraum 9 ist nicht möglich, weil flüssigkeit, die trotz des Abrakelns an der Leiste 13 am Innen-sich dann die Leiste 13 nach Art einer Dichtlippe gegen die umfang 3 der Hohlwalze 2 verbleibt. Das Entsprechende gilt für Innenwandung 3 der Hohlwalze 2 anlegt. die andere Umlaufrichtung IIa.
Auf diese Weise ist die Zone der Flüssigkeitsreibung auf den 20 Die als Ganzes mit 20 bezeichnete Walze der Fig. 5 unter-
Bereich zwischen der Längsdichtung 5 und der Längskante 13 ' scheidet sich durch die Orientierung der Leiste von den vorigen beschränkt. Dieser Bereich wird so schmal gemacht, wie es aus Ausführungsformen. Um die Flüssigkeit nicht dazu kommen zu konstruktiven Gründen möglich ist. Der Winkel 16 (Fig. 1), um lassen, grössere Umfangsbereiche des Zwischenraums 9 zwi-
den die Längskante 13' der Leiste 13 von der Längsdichtung 5 sehen Kern 1 und Hohlwalze 2 auszufüllen, ist die Leiste 23 hier entfernt ist, beträgt in dem Ausführungsbeispiel etwa 10°. 25 als über die Länge der Walze reichende Rakel ausgebildet, die
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, bei dem also in dem Ausführungsbeispiel aus einem Streifen aus glasfaserver-die erfindungsgemässe Walze Unterwalze ist, läuft die Hohlwal- stärktem Kunststoff besteht und an einem Längsrand mittels ze 2 auf der Seite der Leiste 13 von unten gegen die Längs- einer Halteleiste 14 am Kern 1 festgelegt ist. Die Leiste 23 dichtung 5 an. Bei dieser Anordnung ist die Anbringung der erstreckt sich entgegen der Umlaufrichtung 11 der Hohlwalze 2 Leiste 13 besonders wirksam, weil ohne diesselbe die von der 30 und bildet mit dem unter ihr gelegenen Teil des Innenumfangs Hohlwalze 2 hochgeförderte Leckflüssigkeit zwischen den ein- der Hohlwalze 2 einen spitzen Winkel. Am anderen Längsrand zelnen Ableitkanälen, die ja als einzelne mit Abstand über die liegt die Leiste 23 am Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 an und Länge der Walze 10 verteilte Bohrungen ausgebildet sind, am räkelt die von der Hohl walze 2 mitgenommene Flüssigkeit von Kern 1 entlang herablaufen und wieder in die tiefer gelegenen dieser ab, um sie in einen Ableitkanal 15 im Kern gelangen zu Bereiche des Zwischenraums 9 gelangen würde. Trotz des Vor- 35 lassen, der dem frei vorstehenden Teil der Leiste 23 gegenüber handenseins der Ableitkanäle 15 könnte also der Zwischenraum mündet und aus dem die Flüssigkeit ständig abgesaugt wird. 9 nicht von eingedrungener Leckflüssigkeit befreit werden. Der Winkel 16, um den die Anlagestelle der freien Längs-Dank der Leiste 13 hingegen wird sämtliche von der Hohlwalze kante 23' der Leiste 23 am Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 2 gegen die Längsdichtung 5 hochgeförderte Leckflüssigkeit entgegen deren Umlaufrichtung 11 vor der Längsdichtung 5 eingefangen und abgeleitet. 40 gelegen ist, beträgt in dem Ausführungsbeispiel etwa 15°. Die Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Walze 10 Ober- Leiste 23 kann aber auch näher an die Längsdichtung 5 heranwalze. Bei der Umlaufrichtung 11 würde sich die Leckflüssigkeit gerückt werden, um die Ausdehnung der verbleibenden Stauzo-auch ohne die Leiste 13 in dem Raum oberhalb der Längsdich- ne möglichst zu verringern.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Walze für die Druckbehandlung von Warenbahnen mit einem feststehenden Kern, der von einer Abstand zu dem Kern belassenden, drehbaren Hohlwalze umgeben ist und bei der zwischen Kern und Hohlwalze Längsdichtungen und Enddichtungen vorgesehen sind, die eine zwischen Kern und Hohlwalze auf der Seite des Arbeitsspalts sich erstreckende, mit einer Druckflüssigkeit füllbare Längskammer abdichten, und mit einer Einrichtung zur Ableitung von Druckflüssigkeit aus dem zwischen Kern und Hohlwalze auf der dem Arbeitsspalt abgewandten Seite verbleibenden Zwischenraum zwischen Kern und Hohlwalze, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (9) eine sich längs der Hohlwalze (2) erstreckende, an dem Kern (1) festgelegte und mit dem Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) zusammenwirkende Leiste (13,23) vorgesehen ist, die zwischen Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) und Kern (1) befindliche Druckflüssigkeit in im Kern (1) vorgesehene Ableitkanäle (15) lenkt.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (13) in Umlaufrichtung vom Kern (1) gegen den Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) auslädt und in der Nähe derjenigen Längsdichtung (5) angeordnet ist, gegen die die Hohlwalze (2) in dem Zwischenraum (9) anläuft.
3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (13) mit ihrer freien Längskante (13') leicht am Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) anliegt.
4. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (13) mit ihrer freien Längskante (13') einen geringen Abstand vom Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) belässt.
5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (23) als Rakel ausgebildet ist, die entgegen der Umlaufrichtung der Hohlwalze (2) an deren Innenumfang (3) anliegt.
6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (23) in der Nähe derjenigen Längsdichtung (5) an der Hohlwalze (2) anliegt, gegen die die Hohlwalze (2) in dem Zwischenraum (9) anläuft.
7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (13,23), sofern sie flach ist, etwa tangential zum Kern (1) angeordnet ist.
8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Längskante (13', 23') der Leiste (13,23) höchstens 15 ° in Umlaufrichtung vor der folgenden Längsdichtung (5) angeordnet ist.
9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (13,23) aus einem füllstoffverstärkten Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Epoxy-harz besteht.
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