DE2300234A1

DE2300234A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlkoerpern aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2300234A1
Application number: DE2300234A
Authority: DE
Inventors: Kalman Koermendi; Wilfried Mrusek
Original assignee: Elbatainer Kunststoff und Verpackungs GmbH
Current assignee: Elbatainer Kunststoff und Verpackungs GmbH
Priority date: 1973-01-04
Filing date: 1973-01-04
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3910746A; GB1399854A; FR2327061A1; FR2327061B1; JPS507867A

Description

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ELBATAINER Kunststoff- und Verpackungs-Gesellschaft mbH & Co.

7505 Ettlingen/Baden

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff im Blasverfahren, indem in Plastifizierwärme befindliche Vorformlinge in der Formkammer einer geschlossenen Blasform geblasen und die Hohlkörper durch Eindrücken eines flüssigen Kühlmittels, z.B. Wasser, in deren Innenraum gekühlt werden.

Bei der Herstellung von nach dem Blasverfahren in vorbestimmte Dimensionen und Konturen aufgeweiteten Hohlkörpern ist es erforderlich, deren nach dem Blasvorgang noch in erheblicher Plastifizierwärme befindliche Kunststoffwandung unter Einbehaltung

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eines Stützluftdruckes ausreichend abkühlen zu lassen, bis die Hohlkörper ohne Zusammenfall der Wandung entformt werden können. Zumal durch die erhebliche Erwärmung der Blasformwände kühlt der Kunststoff nur sehr langsam ab, was bisher nach jedem Blasvorgang eine unproduktive Standzeit erforderte und die Produktionsziffern jeder Blasanlage äußerst beschränkte. Um diese Standzeiten zu verkürzen und die Blasmaschinen produktiver einsetzen zu können, wurden bisher oftmals wassergekühlte Blasformen verwendet, aus denen die aufgenommene Wärme durch eine kontinuierlich Wasser durch die Blasformwände pumpende Anlage abgeleitet wird. Diese indirekte Kühlung der Hohlkörper führte jedoch zu keiner durchgreifenden Standzeitverkürzung.

Um die Kühlwirkung zu intensivieren, wurde bereits vorgeschlagen, die Hohlkörperwandung direkt durch Einblasen eines gasförmigen oder mit Luft vermischten flüssigen Kühlmittels in den Hohlkörper-Innenraum zu kühlen. Auch diese Vorschläge führten ohne den Einsatz von teuren Kältemitteln nicht zu dem gewünschten Erfolg. Der Einsatz dieser Kältemittel würde jedoch die Kühlung und damit das ganze Herstellungsverfahren viel zu teuer und somit die Produktion insgesamt unwirtschaftlich machen. Diese Vorschläge brachten insbesondere für die Herstellung von großvolumigen, relativ dickwandigen Hohlkörpern keine praktizierbare Lösung, weil hierin die Gefahr der nur zonenweisen Schnellabkühlung liegt, die mit Sicherheit gerade die unbedingt zu vermeidenden Spannungen im Wandmaterial hervorruft.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, durch einen Kanal des Blasdornes kurzzeitig Kühlwasser in den Hohlkörper hinein

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gegen dessen Wandung zu sprühen und danach durch nochmaliges Einblasen von Luft die besprühte Ilohlkörperwandung zu trocknen ( siehe USA-Patentschrift 2 348 738). Auch dieser Vorschlag birgt selbst bei kleinvolumigen Hohlkörpern die Gefahr einer ungleichmäßigen Flächenkühlung, so daß die bereits vorerwähnten Spannungen in der Hohlkörperwandung auftreten können. Je nach Kunststoffart, der Wanddicke und des Verwendungszweckes der Hohlkörper wirken sich diese Spannungen bei der Weiterverwendung dieser Hohlkörper mehr oder weniger nachteilig, vorwiegend korrosiv, aus. Darüber hinaus verlangen großvolumige Hohlkörper mit entsprechend dicker Wandung auch bei diesem Kühlsystem noch viel zu lange Kühl- und Standzeiten, als daß sich der hierfür erforderliche Aufwand lohnt.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Hohlkörpern nach dem Blasverfahren zu schaffen, mit dem unter Einbeziehung eines verbesserten Kühlungssystems die Blasanlagen wirtschaftlicher ausgelastet werden können und das unter Vermeidung der vorbeschriebenen Nachteile für die Herstellung von beliebig großen Hohlkörpern mit unterschiedlicher Wanddicke geeignet ist. Eine weitere Aufgabe ist in der Schaffung einer, in jede Blasanlage relativ leicht einbaufähigen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sehen.

Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach jedem Blasvorgang in dem jeweiligen Hohlkörper der Blasdruck aufrechterhalten bleibt, währenddessen das flüssige Kühlmittel von der Blasform-Unterseite aus bei

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gleichlaufender Verdrängung der Blasluft mit einem, gegenüber dem Blasdruck höhex-en Druck in den I-Iohlkörper-Innenraum eingeflutet wird, und daß der Hohlkörper nach seinem, mindestens nahezu vollständigen Auffüllen mit dem flüssigen Kühlmittel durch einen Richtungswechsel der Luft- und Kühlmittelströmung unter »Saug- und Druckkraft wieder ausgeleert, danach bis auf atmospärischen Innendruck entlüftet und entformt wird.

Hierdurch ist ein einfach praktizierbarer und wirtschaftlich anwendbarer Weg für einen schnellen Ablauf der Arbeitsvorgänge in den Blasanlagen gewiesen. Die vollständige, unter Innendruck gleichmäßig ansteigende Innenbeflutung dei- Hohlkörper bewirkt eine relativ schnelle und intensive Kühlung der gesamten Hohlkörperwandung, so daß keine Spannungszonen . auftreten können. Auch wird die Standzeit nach jedem Blasvorgang im wesentlichen auf die verhältnismäßig sehr kurze Zeit beschränkt, die für das in rascher Folge durchführbare Be- und Entfluten des Hohlkörper-Innenraumes erforderlich ist.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Kühlmittel in einem, mit dem Hohlkörper-Innenraum im Druckausgleich stehenden Vorratsbehälter enthalten und wird für jeden Kühlvorgang wechselweise jeweils unter druckausgleichendem Nachfluß der Blasluft in den Hohlkörper und danach zurück in den Vorratsbehälter eingeflutet. Dies ermöglicht eine schnelle Be- und Entflutung und somit Kühlung der Hohlkörper, was zu einer erheblichen Produktionssteigerung und im Endeffekt einer wirtschaftlicheren Hohlkörper-Herstellung als bisher führt. Es ermöglicht darüber hinaus die Verwendung von verhältnismäßig

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einfachen Vorrichtungsteilen und eines billigen, aber auch ständig regenerierbar en Kühlmittels.

Für die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens weist die Blasanlage gemäß der Erfindung eine Vorrichtung auf, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Blasform ein von deren Unterseite eingeführter, sich bis dicht unter die oberseitigen Schließkanten der Form erstreckender Blas- und Fülldorn mit in den Unter- und den Oberbereich des Hohlkörper-Innenraumes mündenden Ein- und Auslaßkanälen einesteils für die Blasluft uritl andernteils für das Kühlmittel angeordnet ist, deren Zuleitungen über getrennte Wege mit dem Vorratsbehälter einesteils im Bereich des Kühlmittel-Vorrats und andernteils im Bereich eines Luftraumes verbunden sind. Vorzugsweise ist dieser Vorratsbehälter zylindrisch und weist eine in dessen Achsrichtung bewegbar aufgehängte., kolbenförmig ausgebildete Zwischenwand auf, die den Vorratsbehälter einerseits in eine das Kühlmittel enthaltende und andererseits in eine die Blasluft aufnehmende Kammer unterteilt. Vorteilhaft ist die Zwischenwand des Vorratsb ehalte rs mit der Kolbenstange eines Antriebsaggregates, z.B. eines Hydraulikzylinders, verbunden.

Mit einer solchen Vorrichtung kann jede Blasanlage ohne großen Aufwand ausgestattet und zu einer erheblich größeren Produktionsleistung geführt werden. Sie ermöglicht einen schnellen Ablauf der Kühlvorgänge sowie den Einsatz einer bestimmten Menge eines verhältnismäßig billigen Kühlmittels, wie z.B. Wasser, das je nach Erfordernis und Vorrichtungsaufbau entweder gänzlich ohne oder zumindest mit nur geringen Verlustmengen wechselweise zwischen der Blasform und de^Nm Vorratsbehälter pendelt. Hierbei wird dem Kühlmittel im Vorratsbehälter entweder durch eine eingebaute Wärmeaustauschvorrichtung einer bekannten Kühlanlage

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die beim Kühlvorgang aufgenommene Wärme entzogen oder es wird beim Übersteigen einer vorbestimmten Eigentemperatur ein angepaßter Kühlmittel-Anteil entnommen und durch kaltes, die Eigentemperatur insgesamt senkendes Kühlmittel ersetzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Blasform einer

an sich bekannten Blasanlage, mit einer Be- und Entblutungsvorrichtung, teilweise im Schnitt; und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1, im

größeren Maßstab.

In der Fig. 1 ist von einer an sich bekannten und deshalb nicht insgesamt dargestellten Blasanlage eine Hälfte einer Blasform dargestellt, die unterhalb eines nicht dargestellten Schlauchextruders um einen aus dessen Extruderdüse in Plastifizierwärme ausgetretenen Abschnitt eines der besseren Übersicht wegen in der Fig. 1 nicht dargestellten Kunststoffschlauches schließbar ist. In der senkrechten Schließebene der Blasform sitzt ein Blas- und Fülldorn 11, der sich von der Unterseite der Blasform aus in deren Formraum 12 bis dicht unter die oberenen Schließkanten 10a erstreckt.

Wie in Fig. 2 verdeutlicht ist, wird der Blas- und Fülldorn in seinem unteren Bereich von den unteren Schließkanten 13 der Blasform unter Zwischenlage des unteren Endabschnitts des als bereits ausgeformten Hohlkörper 14 dargestellten Kunststoffschlauches dicht umschlossen. Unmittelbar über diesen Schließkanten IS münden aus dem Blas- und Fülldorn mehrere Be- und

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Entflutungskanäle 15 in den Formraum 12 bzw. Innenraum des Hohlkörpers 14. Diese Kanäle laufen unterhalb der Blasform in einem Verteilerstück 11a aus und sind über eine Kühlmittel-Zuleitung 16 mit dem Innen raum eines Vorrats behälters 17 verbunden, von dessen Unterseite aus die Zuleitung in den Behälter einmündet (Fig. 1).

Innerhalb des Formraumes 12 besitzt der Blas- und Fülldorn 11 ein Steigrohr 11b, das sich bis dicht unter die oberseitigen Schließkanten 10a der Blasform erstreckt. Dieses Steigrohr enthält einen Blasluftkanal 18, der somit ebenfalls dicht unter diesen oberseitigen Schließkanten in den Formraum einmündet. Auf der Unterseite der Blasform läuft dieser B'asluftkanal 18 ebenfalls in dem Verteilerstück 11a aus und ist mit einer Blasluft-Zuleitung 19 verbunden, die von der Oberseite des Vorratsbehälters 17 aus in dessen Innenraum einmündet.

Der Vorratsbehälter 17 ist ein geschlossener Zylinder mit senkrecht verlaufender Achse. Er weist in seinem Innenraum eine seinem Querschnitt angepaßte Zwischenwand 20 auf, die in der Art eines Kolbens dicht an der zylindrischen Innenwand des Vorratsbehälters anliegt und in dessen Achsrichtung bewegbar ist. Auf der Oberseite des Vorratsbehälters sitzt zentral ein Hydraulikzylinder 21 mit nur teilweise dargestellten Öldruckleitungen und einem nicht dargestellten Antriebskolben, dessen Kolbenstange 23 mit der Zwischenwand 20 verbunden ist. Die Zwischenfwand unterteilt den Innenraum des Vorratsbehälters in zwei Kammern 24 und 25. Die unterhalb der Zwischenwand liegende Kammer 24 nimmt einen Vorrat an Kühlmittel auf, während die darüber gebildete Kammer 25 zur Aufnahme der Blasluft dient.

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Im Unterbereich der Kühlmittel-Kammer 24 münden in den Vorratsbehälter 17 ein Zulaufrohr 26 mit einem Einlaßventil 27 und ein Ablauf rohr 28 mit einem Auslaßventil 29 ein, durch die das Kühlmittel je nach Erfordernis ganz oder teilweise ausgetauscht werden kann. Außerdem ist im Oberbereich des Vorratsbehälters oberhalb der Zwischenwand 20 ein Ablaufventil 30 für die in der Blasluftkammer 25. sich ansammelnde Kühlflüssigkeit vorgesehen. Ferner mündet in die vorbeschriebene Blasluft-Zuleitung 19 eine, von einem nicht dargestellten Luftkompressor ausgehende Druckluftleitung 31 ein, an deren Mündungsstelle ebenfalls" ein Ventil 32 angeordnet ist. An dem Verteilerstück 11a sitzt ein weiteres Ventil *33, das mit den jeweiligen Kanälen 15 und 18 sowohl der Blasluft-Zuleitung 19 wio auch der Kühlmittel-Zuleitung 16 verbunden ist und jeweils vor dem Entformen der Hohlkörper für deren Innenraum-Entlüftung bis zur Einstellung des atmosphärischen Druckes sowie eine Entfeuchtung der Hohlkörper und der Kanäle sorgt. Auch in der vorbeschriebenen Kühlmittel-Zuleitung 16 sitzt vor dem Verteilerstück 11a ein Ventil 34 zum zeitweiligen Sperren des Zuleitungsweges zum Blas- und Fülldorn 11. Alle diese Ventile werden hinsichtlich ihrer Öffnungszeit und -dauer von einer nicht dargestellten elektrischen Steuervorrichtung durch Kraftmagnete betätigt. . ·

Bevor nachstehend die Arbeitsweise beschrieben wird, ist zu bemerken, daß die Vorrichtung vor ihrem Arbeitsbeginn die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt und die untere Kammer des Vorratsbehälters 17 vollständig mit Kühlwasser aufgefüllt ist. Sobald ein in Plastifizierwärme befindlicher Kunststoffschlauch ausreichend aus dem Extruder getreten ist, schließen sich die Blasformhälften 10 um den Schlauchabschnitt und den darin befindlichen Teil des Blas- und Fülldorns 11. Hierbei ist

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im Vorratsbehälter 17 die Zwischenwand 20 in der oberen, in Fig. 1 dargestellten Lage. Das Ventil 32 wird kuizzeitig geöffnet, so daß aus der Dructkluftleitung 31 durch die Blasluft-Zuleitung 19 und den Blasluftkanal 18 des Blas- und Fülldorns 11 stoßartig ein Blasdruck in den Formraum 12 gelangt. Unter diesem Druck wird die Schlauchwand gegen die Formwand gepreßt.

Nunmehr bewegt der Hydraulikantrieb über die Kolbenstange 23 die Zwischenwand 20 senkrecht nach unten. Dadurch wird das Kühlwasser durch die Kühlmittel-Zuleitung 16 und deren inzwischen geöffnetes Sperrventil 34 sowie die im Blas- und Fülldorn 11 angeschlossenen Kanäle 15 in den Hohlkörper-Innenraum gedrückt. Dies geschieht inmittelbar nach dem Blasvorgang mit einem, gegenüber dem Blasdruck höheren Druck, wobei zugleich die Blasluft durch den Kanal 18 des Blas- und Fülldorns 11 und die Blasluft-Zuleitung 19 in die obere Kammer 25 des Vorratsbehälters 17 einströmt.

Der Innenraum des Hohlkörpers 14 wird zügig und vollständig von unten nach oben hin beflutet, wonach er auf umgekehrtem Wege wieder entflutet wird. Hierfür steuert ein nicht dargestellter, in der unteren Totpunktlage der Zwischenwand 20 ansprechender Endschalter den Hydraulikantrieb um, so daß die Zwischenwand wieder nach oben fährt. Sie saugt das Kühlwasser wieder durch die Kanäle 15 aus dem Hohlkörper heraus und durch die Kühlmittel-Zuleitung 16 in die untere Kammer 24 des Vorratsbehälters zurück. Auch das Sperrventil 34 wird danach wieder geschlossen.

Während dieser PJntflutung wird die zuvor in der oberen Kammer

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des Vorratsbehälters befindliche Blasluft wiederum durch die Blasluft-Zuleitung 19 und den Blasluftkanal 18 des Blas- und Fülldorns 11 in den Hohlkörper-Innenraum gedruckt. Diese Luft unterstützt die vollständige Entlee rung des Hohlkörpers und der Kanäle 15 und 18. wie auch des, dem Dorn zugekehrten Abschnitts der Kühlmittel-Zuleitung 16 bis zu deren Sperrventil 34 während der Entflutung. Danach wird das Entlüftungsventil 33 geöffnet, um die noch unter erheblichem Druck im Hohlkörper befindliche Luft durch sämtliche Kanäle 15 und 18 abzulassen. Hierbei reißt diese Luft die eventuell noch verbliebene Feuchtigkeit aus dem Hohlkörper und den.Kanälen mit, so daß danach deren Flächen weitgehend abgetrocknet sind. Sogleich darauf kann die Entformung des Hohlkörpers und der Beginn eines neuen Arbeitsvorganges folgen.

Der gesamte Be- und Entlüftungsvorgang zwischen dem Blasen und dem Entformen des Produktes dauert nur einen Bruchteil der bisher üblichen Kühl- und Standzeit. Er verlängert sich allerdings bei erheblichem Anstieg der Kühlmittel-Temperatur. Um dies zu vermeiden, ist es zweckmäßig, in vorbestimmten Zeitäbständen oder von einem Thermostat gesteuert die beiden am Vorratsbehälter 17 angebrachten Ventile 27 und 29 jeweils kurzzeitig zu öffnen, so daß durch Abfluß eines Teils des erwärmten Kühlmittels und einem entspreclienden Zufluß kalten Kühlmittels dessen Gesamttemperatur gesenkt wird. Anstelle eines solchen periodischen oder gesteuerten Kühlmittel-Austausches kann der Vorratsbehälter 17 im Bereich der, das Kühlmittel enthaltenden unteren Kammer 24 eine bei Kühlanlagen an sich bekannte Wärmeaustauschvorrichtung aufweisen. Dies kann beispielsweise ein

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Kühlrohr - oder Verdampfersystem einer an sich bekannten Kühlanlage sein, deren Wärmoaustausehflächen entweder in dem Zwischenraum einer doppelten Behälterwand oder direkt in dem freien Raum dicht über dem Behältorboden der Kammer 24 eingebaut sein können.

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Claims

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1. Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff im Blasverfahren, indem in Plastifizierwärme befindliche Vorformlinge in der Formkammer einer geschlossenen Blasforra geblasen und die Hohlkörper durch Eindrücken eines flüssigen Kühlmittels, z.B. Wasser, in deren Innenraum gekühlt ■werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Blasvorgang in dem jeweiligen Hohlkörper (14) der Blasdruck aufrechterhalten bleibt, währenddessen das flüssige Kühlmittel von der Blasform-Unterseite aus bei gleichlaufender Verdrängung der Blasluft mit einem, gegenüber dem Blasdruck höheren Druck'in den Hohlkörper-Innenraum eingeflutet wird, und daß der Hohlkörper nach seinem, mindestens nahezu vollständigen Auffüllen mit dem flüssigen Kühlmittel durch einen Richtungswechsel der Luft- und.Kühlmittelströmung unter Saug- und Druckkraft wieder ausgeleert, danach bis auf atmosphärischen Innendruck entlüftet und entformt wird.

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2. Verfallen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in einem, mit dem Hohlkörper-Innenraum im Druckausgleich stehenden Vorratsbehälter (17) enthalten ist und für jeden Kühlvorgang wechselweise jeweils unter druckausgleichendem Nachfluß der Blasluft in den Hohlkörper (15) und danach zurück in den Vorratsbehälter eingeflutet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Blasform (10) ein von deren Unterseite eingeführter, sich bis dicht unter die oberseitigen Schließkanten (10a) der Form erstreckender Blas- und Fülldorn (11) mit in den Unter- und den Oberbereich des Hohlkörper-Innenraumes mündenden Ein- und Auslaßkanälen (15, 18) einesteils für die Blasluft und andernteils für das Kühlmittel angeordnet ist, deren Zuleitungen (16,B) über getrennte Wege mit dem Vorratsbehälter (17) einesteils im Bereich des Kühlmittel-Vorrats und andernteils im"Bereich eines Luftraumes verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (17) zylindrisch ist und eine in dessen Achsrichtung bewegbar aufgehängte, kolbenförmig ausgebildete Zwischenwand (20) aufweist, die den Vorratsbehälter einerseits in eine das Kühlmittel enthaltende Kammer (24) und andererseits in eine die Blasluft aufnehmende Kammer (25) unterteilt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Zwischenwand (20) mit der Kolbenstange (23) eines Antriebsaggregates, z.B. eines Hydraulikzylinders (21), verbünde» ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,, daß der Vorratsbehälter (17) im Bereich der, das Kühlmittel enthaltenden Kammer · (24) für einen Kühlmittelaustausch mit einem ein Einlaßventil (27) aufweisenden Zulaufrohr (26) und von diesem räumlich entfernt mit einem ein Auslaßventil (29) aufweisenden Ablaufrohr (28) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß.der Vorratsbehälter (17) im Bereich der, das Kühlmittel enthaltenden Kammer (24) eine Wärmeaustauschvorrichtung, ζ. Β.

Kühlrohre, Verdampfer oder dergleichen, einer an sich bekannten Kühlanlage aufweist.

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