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DE102011016818A1 - Verwendung von Schmierstoffen auf Wasserbasis für Textilmaschinen - Google Patents

Verwendung von Schmierstoffen auf Wasserbasis für Textilmaschinen Download PDF

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DE102011016818A1
DE102011016818A1 DE102011016818A DE102011016818A DE102011016818A1 DE 102011016818 A1 DE102011016818 A1 DE 102011016818A1 DE 102011016818 A DE102011016818 A DE 102011016818A DE 102011016818 A DE102011016818 A DE 102011016818A DE 102011016818 A1 DE102011016818 A1 DE 102011016818A1
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DE
Germany
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water
lubricant
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soluble
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Prior art date
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Withdrawn
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DE102011016818A
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English (en)
Inventor
Dr. Schweigkofler Martin
Dr Kilthau Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Original Assignee
Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Schmierstoffen auf Wasserbasis für Textilmaschinen, insbesondere die Verwendung als Nadelöl und/oder Platinenöl.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Schmierstoffen auf Wasserbasis für Textilmaschinen, insbesondere die Verwendung als Nadelöle und/oder Platinenöle in Textilstrickmaschinen.
  • Zur Schmierung von Textilstrickmaschinen werden Schmierstoffe eingesetzt, die hohen Anforderungen genügen müssen. Die Zusammensetzungen eines Nadel- oder Platinenöls sollte eine konstante Viskosität bei unterschiedlichen Maschinendrehzahlen und Temperaturen aufweisen. Dabei sollte die Betriebsviskosität des Schmierstoffs im Bereich von ISO VG 15–ISO VG 100 liegen. Die Zusammensetzungen der Nadel- oder Platinenöle sollten zudem alterungsbeständig sein.
  • Die Schmierstoffe sollen in Form einer möglichst farblosen und klaren Lösung vorliegen. Diese farblosen Schmierstoffe sollen eine gute bis hervorragende Auswaschbarkeit aufweisen, insbesondere sollten die Schmierstoffe bei niedrigen Temperaturen auswaschbar sein. Wenn ein Schmierstoff nur unvollständig ausgewaschen werden kann, kommt es zu Problemen bei den nachfolgenden Behandlungen der Gestricke. Insbesondere ist ein gleichmäßiges Färben der gestrickten Waren nicht mehr möglich und die Folge sind irreversible Farbfehler.
  • Außerdem sollen die Schmierstoffe auch bei tiefen Temperaturen ohne Bildung von Niederschlägen lagerstabil sein. Die Bildung von Niederschlägen kann zum Verstopfen der Ölzuführungssysteme an den Strickmaschinen führen.
  • Der Schmierstoff darf auch nicht zu einer Phasentrennung über den gesamten Gebrauchstemperaturbereich von 0°C bis 80°C neigen. Die Phasentrennung des Schmierstoffs kann zu einer mangelnden Schmierung der Maschinenteile führen und so zu Inhomogenitäten des Gestricks führen, was ebenfalls bei der nachfolgenden Farbbehandlung zu Fehlern in der Wirkware führen kann.
  • Der Schmierstoff muß neben einem guten Verschleiß- und Korrosionsschutz auch ein möglichst niedriges Reibniveau aufweisen. Dies führt zu einer beträchtlichen Energieeinsparung und zur Reduzierung des Geräuschpegels, was wiederum zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen führt.
  • Außerdem muß der Schmierstoff leicht biologisch abbaubar sein, da über das Auswaschverfahren der Schmierstoff in das Abwasser gelangen kann und dementsprechend über Klärverfahren behandelt und abgebaut werden muß.
  • Die zur Zeit verwendeten Textilöle, die in Form einer Emulsion vorliegen, bestehen meist aus mehr als 80% Mineralöl, dem übliche Verschleißschutz- und Korrosionsschutzadditive zugesetzt werden. Außerdem werden zur Verbesserung der Auswaschbarkeit Emulgatoren zugesetzt. Hierbei können sowohl anionische (z. B. Sulfonate), nichtionische (z. B. Fettalkoholethoxylate oder auch NPE) als auch kationische Emulgatoren (z. B. quartäre Ammoniumverbindungen) verwendet werden. Manchmal müssen emulgatorhaltigen Textilölen zur Stabilisierung bzw. Verringerung der Niederschlagsneigung geringe Mengen (weniger als 1%) an Wasser zugefügt werden. Höhere Wasserkonzentrationen führen zu unzulässiger Trübung durch Bildung einer Emulsion, was zur Phasentrennung führt, oder können eine Hydrolyse der verwendeten Additive bewirken.
  • Des weiteren ist bekannt, Schmiermittel auf Textilgarne zu applizieren, indem eine Rolle, die über das entsprechende Garn läuft, in eine Schmiermittelemulsion getaucht wird, um so die Verarbeitbarkeit der Garne zu erleichtern. Dazu wird in der US 3 338 830 A eine Zusammensetzung beschrieben, die 50 bis 80 Gewichtsteile Poly(oxyethlylen-oxy-1,2-propylen)glycol, 10 bis 40 Gewichtsteile Emulgator und 10 bis 40 Gewichtsteile eines Esters enthält. Diese Mischung liegt als Konzentrat vor und wird mit Wasser verdünnt, so dass 1 bis 25 Gewichts-% nicht wässrige Komponenten vorhanden sind und wird in Form einer wässrigen Emulsion verwendet. Aus der DE 30 08 500 C2 ist eine wasserlösliche Metallbearbeitungsflüssigkeit bekannt, die Diethanoldisulfid und ein oder mehrere wasserlösliche Polyoxyalkylenglykole enthält. Diese Flüssigkeit wird zur Bearbeitung von Metallen verwendet, wobei durch die Bereitstellung einer ausreichenden Menge der Flüssigkeit Höchstdruck- und Antiverschleißeigenschaften gewährleistet sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen flüssigen Schmierstoff auf Wasserbasis für Tetxilmaschinen bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile, die bei der Verwendung eines Mineralöls entstehen, überwunden werden und der in Form einer Lösung vorliegt.
  • Damit der Schmierstoff soll in Textilmaschinen eingesetzt werden kann, sollte er biologisch abbaubar sein und bei möglichst niedrigen Temperaturen auswaschbar sein, sowie im gesamten Gebrauchstemperaturbereich ohne Phasentrennung eingesetzt werden, einen guten Verschleiß- und Korrosionsschutz bieten und ein möglichst niedriges Reibniveau aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird deshalb ein Schmierstoff auf Wasserbasis für Textilstrickmaschinen verwendet, der 5 bis 50 Gew.-% wasserlösliches Polymer und/oder 5 bis 50 Gew.-% Emulgator sowie ad 100 Gew.-% Wasser enthält.
  • Zusätzlich kann der Schmierstoff noch 0 bis 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 5 Gew.-% Korrosionsschutzmittel; 0 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 5 Gew.-% Verschleißschutzmittel; 0 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,75 Gew.-% Biozid; 0 bis 50 Gew.-%, insbesondere 2 bis 25 Gew.-% Frostschutzmittel enthalten.
  • Das in dem Schmierstoff enthaltene wasserlösliche Polymer wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyalkylenglycolen, insbesondere Polyethylenglycol mit Molmassen von 1000 bis 35000, wasserlöslichen Estern, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyvinylpyrrolidonen, Polyacrylamiden, Carboxymethylcellulose, Polyanionic cellulose, Hydroxycellulose, Hydroxyethylcellulose.
  • Der in dem Schmierstoff enthaltene Emulgator wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus nichtionischen, anionischen und kationischen Emulgatoren, insbesondere Alkylenoxidpolymere, Sulfonate, Carbonsäure- und Dicarbonsäurederivaten mit einer Kettenlänge von 6 bis 16 Kohlenstoffatomen, Phosphatestern, quartäre Ammoniumverbindungen.
  • Das in dem Schmierstoff enthaltene Korrosions- und Verschleißschutzmittel wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wasserlösliche Phosphor- und/oder Schwefelverbindungen, Stickstoffverbindungen, das Biozid Benzoesäure ist und das Frostschutzmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus niedermolekularen Glycolen, insbesondere Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Glycerin, Salzen oder Ionische Flüssigkeiten.
  • Der erfindungsgemäße Schmierstoff kann auch in Form eines Konzentrats verwendet werden. Vorteilhaft dabei ist vor allem der reduzierte Warenverkehr, da die Fertigformulierung direkt beim Kunden durch Verdünnen mit Wasser erstellt werden kann. Zudem ist der beim Anwender erforderliche Lagerplatz reduziert. Überdies kann der Anwender den Schmierstoff direkt für seine Anwendung auf die gewünschte Viskosität einstellen.
  • Um zu erreichen, daß der Schmierstoff biologisch abbaubar, bei möglichst niedrigen Temperaturen auswaschbar ist, im gesamten Gebrauchstemperaturbereich ohne Phasentrennung eingesetzt werden kann, einen guten Verschleiß- und Korrosionsschutz bietet und einen möglichst niedriges Reibniveau aufweist, wird Wasser als Trägerflüssigkeit verwendet. Dieser Trägerflüssigkeit werden spezielle wasserlösliche Zusätze, wie Polyalkylenglykol und/oder wasserlösliche Ester zugegeben und dann wird die entsprechende Betriebsviskosität zwischen ISO VG 15–ISO VG 100 eingestellt.
  • In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei den nachfolgenden Beispielen um keine Emulsionen, sondern um echte klare wässrige Lösungen handelt. Der Verwendungszweck ist ausschließlich die Schmierung von Maschinen bzw. Maschinenteilen und nicht die Schmierung/Ausrüstung von Garnen.
  • Die vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schmierstoffes werden anhand der nachfolgenden Beispiele und dem Vergleichsbeispiel gezeigt.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Der Schmierstoff hat folgende Zusammensetzung:
    Wasser dest. 68,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Polymer, Polyglycol 8000 S, Fa. Clariant 22,0 Gew.-%
    Alkoholpolyalkylenglycolether, Marlowet 5056, Fa. Sasol 5,0 Gew.-%
    Borsäureester und Alkanolamine, Hostacor BI, Fa. Clariant 2,0 Gew.-%
    Geschwefelte Fettsäure, LUBIO EP 1,
    Schäfer Additivsysteme GmbH 3,0 Gew.-%
  • Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Untersuchungen der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schmiermittels gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen mit denen eines bekannten Schmiermittels auf Mineralölbasis. Tabelle 1
    Vergleichsbeispiel auf Mineralölbasis (Klüberoil Tex 1-22 N) Beispiel
    Aussehen, Hazen-Farbzahl Farblos klar, Hazen < 50 Farblos klar, Hazen < 50
    Korrosionsschutz auf Stricknadeln, KLM-Test Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 65°C mit Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 30°C ohne Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 schlecht Sehr gut
    Kin. Viskosität bei 40°C 22 cst 22 cst
    Verschleißschutz (SRV) DIN 51834-1; DIN 51834-2 Sehr gut Sehr gut
    Reibzahl (SRV) 0,10 0,06
    Bioabbaubarkeit - sehr gut
  • Der KLM-Test wird folgendermaßen durchgeführt
  • In einer Petrischale (Durchmesser 80 mm) wird eine mit Aceton gereinigte Stricknadel (Länge 44 mm) auf einen Rundfilter (Filterpapier mit Durchmesser 55 mm, Whatman) gelegt und mit 10 ml des wässrigen Textilöls bedeckt. Nach 48 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur wird die Nadel (schwarze Flecken) und das Filterpapier (gelb-rote Verfärbung) auf Korrosion geprüft.
  • Die in Tabelle 1 gezeigten Untersuchungsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen. Der nach der Erfindung hergestellte Schmierstoff ist eine praktisch farblose wasserklare Lösung. Die vollständige Auswaschbarkeit ist selbst bei niedrigen Temperaturen ohne Waschmittel gegeben, was eine deutliche Energieeinsparung ermöglicht. Das im Vergleich zu herkömmlichen Nadelölen drastisch reduzierte Reibniveau lässt eine deutlich verbesserte Energieeffizienz sowie geringeres Geräuschniveau und verlängerte Standzeiten im Betrieb erwarten. Durch den Austausch von Mineralöl oder eines diesem entsprechenden Grundöls durch Wasser wird bei mit dem Schmierstoff der vorliegenden Erfindung ein starker Fokus auf Nachhaltigkeit gelegt. Beispiel 2
    Wasser dest. 68,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Polymer, Polyglycol 20000 S, Fa. Clariant 22,0 Gew.-%
    Alkoholpolyalkylenglycolether, Marlowet 5056, Fa. Sasol 5,0 Gew.-%
    Borsäureester und Alkanolamine, Hostacor BI, Fa. Clariant 2,0 Gew.-%
    Geschwefelte Fettsäure, LUBIO EP 1,
    Schäfer Additivsysteme GmbH 3,0 Gew.-%
    Beispiel 3
    Wasser dest. 68,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Polymer, Polyglycol 8000 S, Fa. Clariant 22,0 Gew.-%
    Alkoholpolyalkylenglycolether, Marlowet 5056, Fa. Sasol 5,0 Gew.-%
    Tolyltriazol, Fa. Rheinchemie 2,0 Gew.-%
    Geschwefelte Fettsäure, V 345, Schäfer Additivsysteme GmbH 3,0 Gew.-%
  • In Tabelle 2 sind die Eigenschaften der Formulierungen der Beispiele 2 und 3 zusammengestellt. Tabelle 2
    Beispiel 2 Beispiel 3
    Aussehen, Harzen-Farbzahl Farblos klar, Hazen < 50 Farblos klar, Hazen < 50
    Korrosionsschutz auf Stricknadeln, KLM-Test Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 65°C mit Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 30°C ohne Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 Sehr gut Sehr gut
    Kin. Viskosität bei 40°C 46 cst 22 cst
    Verschleißschutz (SRV) DIN 51834-1; DIN 51834-2 Sehr gut Sehr gut
    Reibzahl (SRV) 0,07 0,06
  • Auch hier zeigt der Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel die hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verwendung eines Schmierstoffes auf Wasserbasis gemäß den Beispielen 2 und 3. Beispiel 4
    Wasser dest. 60,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Dicarbonsäureethoxylat 35,0 Gew.-%
    Geschwefelte Fettsäure 3,0 Gew.-%
    Borsäureester und Alkanolamine 2,0 Gew.-%
    Beispiel 5
    Wasser dest. 60,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Dicarbonsäureethoxylat 17,0 Gew.-%
    Wasserlösliches Polyethylenglycol 18,0 Gew.-%
    Geschwefelte Fettsäure 3,0 Gew.-%
    Borsäureester und Alkanolamine 2,0 Gew.-%
  • In Tabelle 3 sind die Eigenschaften der Formulierungen der Beispiele 5 und 6 zusammengestellt. Tabelle 3
    Beispiel 5 Beispiel 6
    Aussehen, Harzen-Farbzahl Farblos klar, Hazen < 50 Farblos klar, Hazen < 50
    Korrosionsschutz auf Stricknadeln, KLM-Test Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 65°C mit Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 Sehr gut Sehr gut
    Auswaschbarkeit bei 30°C ohne Waschmittel DIN EN ISO 105-A01 Sehr gut Sehr gut
    Kin. Viskosität bei 40°C 22 cst 22 cst
    Verschleißschutz (SRV) DIN 51834-1; DIN 51834-2 Sehr gut Sehr gut
    Reibzahl (SRV) 0,11 0,10
  • Vorteilhafter weise kann das verwendete Wasser sowohl in destillierter/entmineralisierter Form als auch als Leitungswasser eingesetzt werden, was eine mögliche Anwendung in Form eines Konzentrats vereinfacht.
  • Zum Erreichen der geforderten Betriebsviskosität von ISO VG 15–ISO VG 100 kann es erforderlich sein, den wässrigen Schmierstoff auf eine niedrigere Viskosität einzustellen. Durch Verdampfen eines Teils des Wassers an der Reibstelle wird dann die Zielviskosität erreicht.
  • Die in dem Schmierstoff gegebenenfalls enthaltenen Emulgatoren umfassen alle nichtionischen, anionischen und kationischen Systeme aus der Reinigungsmittelindustrie und der metallverarbeitenden Industrie.
  • Beispiele der verwendeten nichtionischen Emulgatoren sind Alkylenoxidpolymere, wie Alkoholethoxylate bestehend z. B. aus Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit Alkylenoxideinheiten von 5–50 und linearen oder verzweigten Alkylresten mit einer Kettenlänge von C10 bis C20.
  • Beispiele für anionische Emulgatoren sind Sulfonate, Carbonsäure- und Dicarbonsäurederivate mit einer Kettenlänge von 6 bis 16 Kohlenstoffatomen sowie Phosphatester.
  • Beispiele für kationische Emulgatoren sind quartäre Ammoniumverbindungen.
  • Wasserlösliche Polymere umfassen Polyalkylenglycole, wobei Polyethylenglycole mit Molmassen von 1000 bis 35000 bevorzugt werden. Darüber hinaus können wasserlösliche Ester wie zum Beispiel Polyacrylate oder Polymethacrylate verwendet werden sowie Polyvinylpyrrolidone oder Polyacrylamid, Zellulose- oder Zuckerderivate, insbesondere Carboxymethylcellulose, Polyanionic cellulose, Hydroxycellulose, Hydroxyethylcellulose. Über unterschiedliche Molekulargewichte der Polymere sind die gewünschten Viskositäten einstellbar.
  • Typische einsetzbare Korrosionsschutz- und Verschleißschutzadditive entstammen der (Kühl)Schmierstoffindustrie, und umfassen Phosphor- und/oder Schwefelhaltige wasserlösliche Verbindungen sowie Borverbindungen, wie Borsäurederivate oder Stickstoffverbindungen wie z. B. Triazolderivate oder VCIs (volatile corrosion inhibitors, z. B. sekundäre Amine).
  • Zur Vermeidung von bakteriellem Wachstum in der wässrigen Lösung einhergehend mit Schlammbildung können Bakterizide zugesetzt werden, z. B. Benzoesäure.
  • Zur Verbesserung des Tieftemperaturverhaltens können Frostschutzmittel wie niedermolekulare Glycole, insbesondere Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Glycerin, Salze oder Ionische Flüssigkeiten verwendet werden.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schmierstoffs können folgendermaßen zusammengefaßt werden:
    • – sie sind mit Leitungswasser bei Raumtemperatur ohne Waschmittel auswaschbar, dadurch wird bei dem Waschvorgang Energie eingespart,
    • – durch den Verzicht auf Mineralöl und Waschmittel wird die Gewässerbelastung deutlich verringert, es kann auf einen Klärschritt verzichtet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (6)

  1. Verwendung eines Schmierstoffs auf Wasserbasis enthaltend 5 bis 50 Gew.-% wasserlösliches Polymer und/oder 5 bis 50 Gew.-% Emulgator ad 100 Gew.-% Wasser als Nadel- und/oder Platinenöl in Textilstrickmaschinen, insbesondere in Rund- und Flachstrickmaschinen.
  2. Verwendung eines Schmierstoffes auf Wasserbasis nach Anspruch 1, wobei der Schmierstoff des weiteren 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 2 bis 5 Gew.-% Korrosionsschutzmittel, 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 5 Gew.-% Verschleißschutzmittel, 0 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,75 Gew.-% Biozid, 0 bis 50 Gew.-%, insbesondere 2 bis 25 Gew.-% Frostschutzmittel enthält.
  3. Verwendung eines Schmierstoffes auf Wasserbasis nach Anspruch 1 oder 2, wobei das in dem Schmierstoff enthaltene wasserlösliche Polymer ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Polyalkylenglycolen, insbesondere Polyethylenglycol mit Molmassen von 1000 bis 35000, wasserlöslichen Estern, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyvinylpyrrolidonen, Polyacrylamiden, Carboxymethylcellulose, Polyanionic cellulose, Hydroxycellulose, Hydroxyethylcellulose.
  4. Verwendung eines Schmierstoffes auf Wasserbasis nach Anspruch 1 oder 2, wobei der in dem Schmierstoff enthaltene Emulgator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus nichtionischen, anionischen und kationischen Emulgatoren, insbesondere Alkylenoxidpolymere, Sulfonate, Carbonsäure- und Dicarbonsäurederivaten mit einer Kettenlänge von 6 bis 16 Kohlenstoffatomen, Phosphatester, quartäre Ammoniumverbindungen.
  5. Verwendung eines Schmierstoffes auf Wasserbasis nach Anspruch 1 oder 2, wobei das in dem Schmierstoff enthaltene Korrosions- und Verschleißschutzmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus wasserlösliche Phosphor- und/oder Schwefelverbindungen, Stickstoffverbindungen, das Biozid Benzoesäure ist und das Frostschutzmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus niedermolekularen Glycolen, insbesondere Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Glycerin, Salzen oder Ionische Flüssigkeiten.
  6. Verwendung des Schmierstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Form eines Konzentrats.
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