DE1619297A1 - Material fuer Schutzbekleidung - Google Patents

Material fuer Schutzbekleidung

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Description

293-11.77*P ■ ' · ■ 19.9.1966
.If 19.1971
Patentanwälte
Dipl.-lng. R. Beetz u.
Dipl.-Ing. Lamprscht
München 22, Steinsdorfstr. 10
Der Staatssekretär für Verteidigung in der Regierung Ihrer Majestät der Königin der Vereinigten Königreiche von Großbritannien und Nordirland, Whitehall, London S.W.l, England
Material für Schutzbekleidung
Die Erfindung bezieht sich auf Bekleidungsmaterialien und Kleidungsstücke zum Schutz gegen den Durchtritt von gewissen aggressiven Chemikalien sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bekleidungsmaterials.
Bei der Herstellung und Verwendung gewisser gefährlicher Chemikalien, wie von Pesticiden (pesticides), treten aggressive oder toxische Flüssigkeiten in Teilchenform (particulate form) auf, wie z.B. als zerstäubte Flüssigkeiten oder Nebel, gegen die das Bedienungspersonal geschützt werden muß. Obwohl ein angemessener Grad an Sicherheit durch eine umsichtige Planung der Fertigungsanlage und durch Aufstellung umfassender Sicherheitsvorschriften erreicht werden kann, besteht ein großes Interesse daran, das Personal mit einer Schutzkleidung auszustatten, die es beispielsweise im Falle eines Handhabungsfehlers oder einer unerwarteten Störung in der Anlage gegen eine direkte Einwirkung schädlicher Stoffe schützt.
Schutzkleidung, die aus praktisch vollkommen undurchlässigem Material, wie aus Kunststoffen oder Ölhaut)hergestellt ist, bietet im allgemeinen einen guten Schutz gegen die Berührung mit
293-JX23IO/O9-NÖH (6)
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Flüssigkeiten, sie kann jedoch den Wärmeaustausch des Trägers bis zu einem unerträglichen Ausmaß hemmen, indem sie die Abgabe der vom Träger aufgeheizten Luft und von Schwitzwasserdampf durch das undurchlässige Material hindurch verhindert .
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Bekleidungsmaterial vorgesehen, das angemessen luftdurchlässig ist, aber gleichzeitig einen weitgehenden Schutz gegen alle möglichen Einwirkungen gewährt, mit Ausnahme derart verschärfter Einflüsse, wie einer außerordentlich hohen Kontamination durch Kontaminationsflüssigkeitsteilchen und daher rührender Dämpfe oder der Aufbringung von Kontaminationsflüssigkeit und von genügendem Druck, um einige Kontaminationsflüssigkeit durch die Kleidung hindurchzupressen.
Das Schutzkleidungsmaterial gemäß der Erfindung besteht aus hoch-luftdurchlässigem Stoff, der mit einem flüssigkeitsabstoßenden Mittel behandelt und auf einer Seite mit einem Futter aus absorbierender Substanz Kohle (charcoal) versehen ist; die Anteile der flüssigkeitsabstoßenden Substanz und der absorbierenden Kohle, die auf den Stoff aufgebracht werden, reichen nicht aus, den Luftdurchtritt durch den Stoff zu verhindern, aber sie genügen für die Bildung einer wirksamen Schranke für den Durchtritt von korrosiven oder toxischen Chemikalien, die auf die der Kohlebesohichtung abgewandte Oberfläche des Stoffes
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als Flüssigkeit in Teilchenform gelangen. Eine anhanftende Absorptionskohlebeschichtung kann auf den Soff vor oder nach der Behandlung mit der flüssigkeitsabstoßenden Verbindung oder Zusammensetzung aufgebracht werden, jedoch bringt die letztere Verfahrensweise beträchtliche Vorteile in der Fertigung, z.B. hinsichtlich der Begrenzung eines Eindrigens von Absorjationskohle in den Stoff.
Stoffe, die für die Durchführung der Erfindung verwendet werden können, umfassen gewebte, nicht gewebte, gewirkte und zusammengesetzte Stoffe aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder deren Kombinationen. Derartige Stoffe sollten eine hohe Luftdurchlässigkeit haben, so daß das resultierende Material trotz der unvermeidlichen Verminderung der Größe des Anteils der Lücken zwischen den Fasern, aus denen der Stoff besteht, noch den freien Durchtritt von Luft zuläßt. Die bevorzugte untere Grenze für die Luftdurchlässigkeit des ursprünglichen Materials bzw. Stoffes liegt bei etwa 45 m/min (150 linear fest; i.e. cu. ft. of air/sq. ft. of material/minute) bei einer Druckdifferenz von 1,27 cm Wassersäule (über dem Stoff) und gibt einen typischen Durchlässigkeitswert des resultierenden Schutzmaterials von etwa 50 m/min.
Handelsübliche Stoffe mit der erforderlichen Luftdurchlässigkeit sind im allgemeinen nicht-gewebte Stoffe, die durch Verbinden von Schichten aus vereinigten bzw. verdichteten Fasern (consolidated fibres) gebildet werden. Die Orientierung der
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Pasern in jeder Schicht und relativ zu den anderen Schichten, aus denen der nicht-gewebte Stoff aufgebaut ist, kann bei der Herstellung genau kontrolliert werden, um dem Material eine gewünschte Luftdurchlässigkeit und eine erhöhte Festigkeit in einer gewählten Richtung zu verleihen.
Synthetische Pasern sind im allgemeinen, auf das Gewicht bezogen, fester als natürliche Pasern und sie sind folglich bevorzugte Bestandteile der zur Durchführung der Erfindung verwendeten Fasern, da maximale Zerreiß- und Abnutzungsfestigkeit des Stoffes zur Verhinderung von Rissen oder Beschädigungen des behandelten Bekleidungsmaterials gewünscht sind. Besonders geeignete nicht-gewebte Stoffe mit synthetischen Fasern enthalten einen hohen Anteil an Polyester- oder Polyamidfasern, zusammen mit einem geringeren Anteil an Viskosefasern. Eine weitere Schicht aus einem leichten, gewebten oder gewirkten Stoff aus natürlichem oder synthetischem Fasermaterial kann mit dem Stoff nach Wunsch zur Erzielung einer zusätzlichen Zerreißfestigkeit verbunden sein.
Die flüssigkeitsabstoßende Verbindung, mit der das Bekleidungsmaterial flüssigkeitsabstoßend gemacht wird, sollte sowohl öle wie auch Wasser abstoßen, damit das Schutzbekleidungsmaterial gegenüber einem weiten Bereich von möglichen !Contaminations flüssigkeiten wirksam ist. Derartige oleophobe und hydrophobe flüssigkeitsabstoßende Verbindungen sind in der Textilindustrie gut bekannt und sie zeichnen sich im allgemeinen durch eine
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Fluorkohlenstoffkette aus und Endgruppen, die in der Lage sind, an natürlichen oder synthetischen Fasern auf Grund physikalischer oder chemischer Kräfte zu haften.
Die flUssigkeitsabstoßenden Eigenschaften können dem Bekleidungsmaterial bequem durch Eintauchen in ein Bad verliefen werden, das flüssigkeitsabstoßende Verbindungen enthält, wobei überschüssige flüssigkeitsabstoßende Anteile durch Auspressen zwischen Abpreßwalzen nachfolgend wieder entfernt werden können. Der Stoff wird dann getrocknet und die so gebildete Beschichtung der Fasern des Stoffes mit der trockenen flüssigkeitsabstoßenden Verbindung kann durch Aufheizen auf erhöhte Temperatur dauerhafter auf die Fasern aufgezogen werden, das über eine kurze Zeitspanne hinweg erfolgt, während der eine gewisse Polymerisation der flüssigkeitsabstoßenden Verbindung stattzufinden scheint.
Es ist selbstverständlich, daß andere Wege und Arten der Aufbringung der flüssigkeitsabstoßenden Verbindung auf das Bekleidungsmaterial innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen und auch, daß angemessene flüssigkeitsabstoßende Eigenschaften durch Aufbringen der flüssigkeitsabstoßenden Verbindung auf nur eine Seite des Bekleidungsmaterials erzielt werden können.
Die Absorptiongskohlebeschichtung sollte auf das Bekleidungsmaterial in der Weise aufgebracht werden, daß die Absorptionsfähigkeit der Kohle nicht merklich vermindert und die Beschichtung fest mit dem Stoff verbunden wird. Die Bezeichnung Absorptions-
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kohle soll im Rahmen dieser Beschreibung Kohlen einschließen, welche die Fähigkeit haben. Flüssigkeiten und Gase durch Absorptions- oder Adsorptionsprozesse aufzunehmen. Die bevorzugte Form der Absorptionskohle ist Aktivkohle, die durch Aufheizen gewisser organischer Materialien unter kontrollierten Bedingungen hergestellt wird. Eine sehr geeignete Aktivkohle mit hohem Absorptionsvermögen kann aus Kokosnußschale hergestellt werden.
Die Absorptionskohle sollte in feinverteilter Form aufgebracht werden, wobei die Teilchengröße typischerweise in einem Bereich zwischen etwa 0,5 /U und 50 /U liegt.
Es wurde gefunden, daß die beste Art und Weise zum Aufbringen der Absorptionskohlebeschichtung auf das Bekleidungsmaterial in einem Aufsprühen besteht und es wurde eine für das Aufbringen durch Besprühen geeignete befriedigende Beschichtungsmischung entwickelt. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung besteht daher ein Verfahren zur Aufbringung einer AbsorptionskohlebeSchichtung auf eine Seite des Bekleidungsmaterials, vorzugsweise nachdem dieses, wie vorstehend beschrieben, flüssigkeitsabstoßend gemacht wurde, darin, eine Seite des Bekleidungsmaterials mit einer BeSchichtungsmischung zu besprühen, die aus einer wäßrigen Suspension von feinzerteilten Absorptionskohleteilchen bestehen kann, die ein Eindickmittel zur Stabilisierung der Suspension und ein Bindemittel enthält, das in der Lage ist, die Haftung der Absorptionskohleteilohen auf dem Bekleidungsmaterial zu vermitteln.
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Ein besonders wirksames Bindemittel ist Naturkautschuklatex, der bequem mit einem Peststoffgehalt von 60 % verwendet werden kann. Da Naturkautschuklatex unter sauren Bedingungen koaguliert, ist es bei dessen Verwendung als Bindemittel notwendig, die Beschichtungsmischung alkalisch zu halten, wenn notwendig, durch Zusatz eines Alkali, wie Ammoniak. Eindickmittel, die verwendet werden können, umfassen Celluloseäther, wie Methylcellulose und Kasein.
Dicke und Dichte der Absorptionskohlebeschichtung können entweder durch Änderung der Zusammensetzung der Beschichtungsmischung oder des auf die Flächeneinheit des Bekleidungsmaterials aufgesprühten Volumens der Mischung verändert werden. Mit einer zu dünnen Beschichtung kann das Material als Schutzkleidung unbrauchbar bzw. unwirksam sein, während bei zu dicker Beschichtung der Fall eintreten kann, daß die Porosität des Schutzmaterials für eine angemessene Luftdurchlässigkeit nicht mehr ausreicht, üblicherweise wird eine geeignete Absorptionskohlebeschichtung
durch Aufbringen von Jk bis 51 g/m Besehichtungsmischung (Trockengewicht) auf den Stoff erzielt.
Bei Gebrauch bietet das gemäß der Erfindung hergestellte Schutzkleidungsmaterial einen ersten Schutz auf Grund seiner flüssigkeitsabstoßenden Oberfläche gegenüber einer Kontamination durch Flüssigkeitsteilohen; solche Kontaminationsflüssigkeiten, die auf der Oberfläche des Materials abgeschieden werden, können
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nicht normal durch das Material in flüssiger Form hindurchtreten Aber selbst Flüssigkeiten mit geringer Flüchtigkeit, wie einige Pesticide u.dgl., verdampfen an der kontaminierten Oberfläche und diese Dämpfe können dann den flüssigkeitsabstoßenden Teil des Materials durchdringen. Derartige Dämpfe werden dann im wesentlichen vollständig durch die Absorptionskohleschicht auf der Innenseite der aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellten Kleidung absorbiert, die der ursprünglichen Kontaminationsfläche abgewandt ist. Es ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Schutzkleidungsmaterial auch einen gewissen Schutz bietet, wenn die ursprüngliche Kontamination durch ein Gas oder einen Dampf gebildet wird, aber unter diesen Umständen trägt die flüssigkeitsabstoßende Eigenschaft des Stoffes nichts zum Schutz bei, der in diesem Falle nur durch die Absorptionskohleschicht gegeben ist.
Es ist natürlich zusätzlich günstig, wenn das Schutzbekleidungsmaterial feuerfest ist und zu diesem Zweck können flammenhemmende Mittel, wie Antimonoxyd, in das Material entweder während der Herstellung des zugrundeliegenden Stoffes eingebracht werden oder in irgendeiner Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einige Bindemittel, wie Chloropren (2-Chlor-butadleη), die bei der Herstellung von nicht-gewebten Materialien verwendet werden, zeigen gewisse flammenhemmende Eigenschaften.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die Schutzbekleidung luftdurchlässig ist und
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auf diese Weise einen guten Luftaustausch für den Träger zuläßt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß Wasserdampf durch die Schutzkleidung hindurchtreten kann, so daß beispielsweise von der natürlichen Transpiration herrührender Wasserdampf durch die Kleidung frei hindurchgehen kann und auf diese Weise den Wärmeaustausch stark unterstützt, was für den Träger sehr angenehm ist. Die Wirksamkeit der Kohlebeschichtung hinsichtlich der Absorption von Kontaminationsdämpfen wird durch die Anwesenheit von Wasserdampf nicht wesentlich vermindert, da die Kontaminationen fast unveränderlich durch Kohleschichten bevorzugt aufgenommen oder sorbiert werden und sorbiertes Wasser verdrängen.
Nachfolgend wird ein spezielles Beispiel für die Herstellung von erfindungsgemäßen Schutzkleidung beschrieben.
Ein nicht-gewebter Stoff, der zum größeren Teil aus Polyamid-Fasern aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin (Nyljjm 66) und zum geringeren Teil aus Viskosefasern gebunden bzw. geschichtet (banded) mit Polychloropren (Neopren) und verstärkt mit einem leichtgewichtigen Baumwollmull besteht mit einem Gewicht von etwa 170 g/m und einer Luftdurchlässigkeit von etwa 45 m/min wird in ein Bad getaucht, das eine hydrophobe und oleophobe flüssigkeitsabstoßende Verbindung in Form von "Textile Chemical FC 208" der Firma Minnesota Mining und Manufacturing Company Limited enthält.
Nach Herausnahme aus dem Bad wird der Stoff getrocknet und
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- ίο -
die flüssigkeitsabstoßende Verbindung durch 5 Minuten langes Aufheizen auf 1500G gehärtet (cured), zur Erzielung eines flüssigkeitsabstoßenden Stoffes, der mit etwa 0,6 Gew.% flüssigkeitsabstoßender^Verbindung imprägniert ist. Der flüssigkeitsabstoßende Stoff wird dann auf nur einer Seite mit einer wäßrigen Beschichtungsmischung besprüht, die pro Liter folgende Bestandteile aufweist:
Kohleaufschlämmung von Aktivkohle
" aus Kokosnußschalen mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 50 /U mit einem mittleren Durchmesser (bezogen auf die Masse) 170 g Kohle in von 8 /U 500 ml Wasser
Methylcellulose-Eindickmittel (2,5#ige
wäßrige Lösung) 200 ml wäßriger Ammoniak
Dichte 0,880) 5 ml
Naturkautschuklatex-Bindemittel (60 #
trockenem Gummifeststoff) 4-5 g
Wasser für 1 Liter
Bei der Herstellung dieser BeSchichtungsmischung wird das Naturkautschuklatex-Bindemittel bevorzugt zu einer sorgfältig gerührten Mischung von Aktivkohlenaufschiämmung, Methylcellulose-Eindickmittel· und wäßrigem Ammoniak gegeben und zum Schluß Wasser zugesetzt, um das Volumen der BeSchichtungsmischung auf einen Liter zu bringen.
Die Menge der auf den Stoff aufgebrachten Kohlemischung liegt
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- li -
bei etwa 34 bis 51 g/m Trockengewicht nach einer Trockenbehandlung.
Drei Proben des so hergestellten getrockneten Schutzkleidungsmaterials wurden geprüft, indem das Schutzkleidungsmaterial über zwei Schichten aus konventionellen Textilmaterialien angeordnet wurde, von denen das eine ein 505 g/m2 Satin und das andere ein
170 g/m Baumwollfutterstoff war, zur Simulierung einer üblichen Bekleidung; diese Kombination wurde hinsichtlich der Schutzwirkung mit einer Kontrollprobe verglichen, die allein aus den beiden konventionellen Textilmaterialien bestand.
Triäthy!phosphat, das in seinen physikalischen Eigenschaften einer Anzahl von allgemein gebrauchten toxischen Organophosphorverbindungen ähnlich ist, wurde in Form von 10 Tropfen von je 0,05 mm5 über eine Fläche von 3 cm2 des Schutzkleidungsmaterials und des Kontrollmaterials aufgebracht. Der Prozentsatz des aufgebrachten Triäthylphosphats, der 24 Stunden nach dem Auftragen durch das Material hindurchgetreten war, ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben:
Durchtritt von Triäthy!phosphat
geprüfte Kleidung
Testzahl
Mittel
S tandardabwei chung
Kontrollprobe (Satin und Baumwolle)
2,8
Schutzkleidungsmaterial Probe A
(über Satin und Baumwolle) Probe B
Probe C
0,
109ä29/4i69:
0,49*
0,48
0,27 0,26
ORIGINAL INSPECTED
Das erfindungsgemäß hergestellte Material ist für viele Zwecke verwendbar« So können aus dem Material .Schutzanzüge in Form von Überkleidern hergestellt werden, die über der normalen Kleidung zu tragen sind oder für den Fall, daß nur bestimmte Teile einer Person einer Kontaminationsgefahr durch aggressive oder toxische Flüssigkeiten in Teilchenform ausgesetzt sind, können bestimmte Kleidungsstücke zu deren Schutz, wie z.B. eine Art Haube zur Abdeckung von Kopf und Nacken oder Schutzhand- * schuhe oder Fäustlinge, daraus hergestellt werden oder es kann als Material für die Handschuhe einer "Glove-box" oder von Abzugs schränken dianen. Es kann weiter für Binden oder Verbände verwendet werden zur Verhinderung von unangenehmen oder schädlichen Ausflüssen von Wunden u.dgl.
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Schutzbekleidungsmaterial aus hochluftdurchlässigem Stoff, der mit einem flüssigkeitsabstoßenden Mittel behandelt ist, gekennzeichnet durch eine einseitige Beschichtung mit Absorptionskohle und durch solche Anteile an flüssigkeitsabstoßendernMittel und Absorptionskohle, daß die Luftdurchlässigkeit des Stoffes nicht ernsthaft vermindert wird, die aber zur Bereitstellung einer wirksamen Barriere für den Durchtritt aggressiver Chemikalien, die auf die der Kohlebeschichtung abgewandte Oberfläche des Stoffes gelangen, ausreichen.
2. Vollständige Schutzkleidung zur Abschirmung des Trägers gegen äußerlich aufgebrachte aggressive Chemikalien in Form flüssiger Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Bekleidungsmaterial nach Anspruch 1 mit der Kohlebeschichtung auf der zum Träger hingewandten Innenseite und flUssigkeitsabstoßenden Eigenschaften auf der Außenseite hergestellt ist, dessen Anteile von i flüssigkeitsabstoßendem Mittel und Ab.sorptionskohle keine merkliche. Barriere für die Abgabe von Wärme und Ausschwitzungen des Trägers bilden.
3. Verfahren zur Herstellung von Schutzkleidungsmaterial nach Anspruch 1 mit Behandlung eines hochluftdurchlässigen Stoffes mit einer flüssigkeitsabstoßenden Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man vor odenhach dieser Behandlung eine anhaftende Beschichtung aus Absorptionskohleteilchen auf die Oberfläche nur einer Seite des Stoffes aufbringt.
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4. Verfahren nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufsprühen einer Beschichtungsmischung auf den Stoff aufgebracht wird, die durch ein wäßriges Medium gebildet wird, das Absorptionskohleteilchen einer Größe zwischen 0,5 und 50 /U sowie ein Eindickmittel und ein Bindemittel enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Naturkautschuklatex in einer alkalischen Beschich-
* tungsmichung ist.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der luftdurchlässige Stoff zumindest zum Teil aus nichtgewebtem Stoff aus synthetischen Fasern besteht.
1J. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nicht-gewebte Schicht von synthetischen Fasern und eine Schicht eines hoch-permeablen gewirkten oder gewebten Stoffes miteinander verbindet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen nicht-gewebten Stoff, der zum größeren Teil aus Polyamidfasern (Nylon) und zum geringeren Teil aus Viskosefasern gebunden mit Polychloropren (Neopren) besteht, mit einem leichtgewichtigen Baumwollmull als Verstärkung verbindet.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff vor der Behandlung eine Luftdurchlässigkeit von zumindest 45 m/min bei einer Druckdifferenz von 1,27 cm Wassersäule hat und von zumindest ^O m/min im fertigen Zustand.
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10. Verfahren nach den Ansprüchen j5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsabstoßende Verbindung sowohl wasserabstoßend wie ölabstoßend wirkt und aus Fluorkohlenstoffverbindungen besteht oder solche enthält.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff vor Aufbringung .der Absorptionskohlebeschichtung zunächst in ein Bad einer flüssigkeitsabstoßenden Verbindung getaucht, nachfolgend über Abpreßwalzen zum Auspressen über- g schüssiger flüssigkeitsabstoßender Verbindung geschickt und dann getrocknet und aufgeheizt wird, so daß die Verbindung zumindest teilweise an den Stoff gebunden und gehärtet wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei irgendeiner Stufe ein flammenhemmendes Mittel in das Material eingebracht wird, das dem resultierenden Bekleidungsmaterial Feuerfestigkeit verleiht.
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