DE2051946A1 - Hartbare Überzugsmassen - Google Patents
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Description
SHELL INOiERIiATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V.
Den Haag, Niederlande
" Härtbare Überzugsmassen "
Priorität: 24. Oktober 1969» Grossbritannien, Nr. 52 222/69
(provis. specif.)
28, August 1970, Grossbritannien,
(compl. specif.)
Die Erfindung betrifft härtbare Überzugsmassen, gegebenenfalls in Form von mindestens zwei Vormischungen, sowie deren Verwendung
zur Herstellung von Überzugsschichten, insbesondere Überzugsschichten
von Strassen sowie Start- und Landebahnen von Plughäfen.
Gegenstand der Erfindung sind somit härtbare Überzugsmassen, gegebenenfalls
in Form von mindestens zwei Vormischungen, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie aus
A) einem Polyol mit einem Hydroxylwert von mindestens 200 mg
KOH/g,
B) einem Polyisocyanat,
C) einem Füllstoff und
D) einem niedrißviskosen aromatischen Erdöldestillat und/oder
einem niedrigviskosen aromatischen Extrakt eines Erdöl-
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destillats ("niedrigviskose aromatische Komponente") bestehen.
Der Ausdruck "Vormischung" ist hier im weiteren Sinne zu verstehen,
d.h., eine "Vormischung" kann auch aus nur einer einzigen Komponente bestehen.
Der Hydroxylwert des in den erfindungsgemässen Überzugsmassen
enthaltenen Polyols (A) beträgt vorzugsweise 250 bis 600 mg KOH/g. Beispiele für geeignete Polyole sind gesättigte
aliphatische Polyole, wie ÄthylengIykol, Glycerin, 1,2,6-Hexantriol
oder Pentaerythrit, bevorzugt werden jedoch Polymere oder Copolymere von Alkylenglykolen und/oder Arylenglykolen. Als Monomere
eignen sich anstelle von Glykolen aber auch Oxiranverbindungen, d.h. Verbindungen, die sich von Alkenen durch Ersatz
der Gruppe der Formel I
^C = CCC (D
durch die Gruppe der Formel II
ableiten. Spezielle Beispiele für diese Oxiranverbindungen sind Äthylenoxid, Epichlorhydrin, 1,2-Dimethyläthylenoxid, Propylenoxid,
1,2-Butenoxid und Cyclohexenoxid. Styroloxid wird ebenfalls
als ein Alkylenoxid angesehen, da die Oxirangruppe im aliphatischen Teil seines Moleküls enthalten ist. Die vorgenannten Polymeren
oder Copolymeren sind Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen, deren Grundkette unverzweigt oder verzweigt sein
tonn. Die Ätherbindungen (-0-) sind durch Alkyl- oder Arylreste
voneinander getrennt. Im Falle von Copolymeren können diese
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lock— oder Ran&omeopolymere , dUJUdUdBBSBBBBBPBPB^XT sein.
Bevorzugt werden Polyöle, welche aus mit den Hydroxylgruppen
eines niedermolekularen Polyols, wie Glycerin, verätherten PoIyalkylenglykolketten
bestehen. Die Polyalkylenglykolketten können sich von einem oder mehr als einem Alkylenoxid ableiten. Sie
können z.B. zur Hauptsache aus Propylenglykolgruppen mit einer Äthylenglykolgruppe oder einer einzigen ankondensierten Äthylenglykolgruppe
bestehen, wie es beim "mit Äthylenoxid gepfropftem Polypropylenglykol" der Fall ist. Geeignet sind, wie erwähnt, f
hauptsächlich Addukte von Glycerin und Polyalkylenglykolen mit einem Molekulargewicht von 300 bis 6000, vorzugsweise 2000 bis
5500, insbesondere von etwa 3000.
Das niedermolekulare Polyol kann auch durch eine niedermolekulare,
mehrwertige Carbonsäure ersetzt werden, wie Adiprn-, Sebacin-,
Bernstein- oder Phthalsäure. Die Polyalkylenglyxo': x.-.-. Lten
sind in diesem Falle mit den Säuremolekülen verestert. Spezielle Beispiele für solche Ester sind Dipolyäthylenglykoladipat,
Dipolyäthylenglykolsebacat, Dipoly-l,2-propylenglykoladipat, "
Dipolyäthylenglykolsuccinat und Dipoly-l,2-propylenglykolsucci~ nat, sowie Alkydharze, wie Glycerinphthalat. Im allgemeinen handelt
es sich bei diesen Estern um durch Umsetzung mehrwertiger Alkohole, wie Äthylenglykol, oder Glycerin, mit einer Polycarbonsäure
erhaltene Estei . Gegebenenfalls werden auch Produkte mit Amidgruppen im Molekül verwendet, die durch Umsetzung von
Polyolen mit Aminen oder Aminoalkoholen erhalten wurden. Ein Beispiel für ein solches Produkt ist ein Polyol, das durch Umsetzung
von Äthylenglykol oder Äthylenoxid mit Adipinsäure und Hexamethylendiamin herstellbar ist.
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Die vorgenannten Polyole können nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.
Das Polyisocyanat (B) kann ein aliphatisch.es, cycloaliphatisches
oder aromatisches Polyisocyanat sein. Es kann auch Substituenten aufweisen, vorausgesetzt, dass diese den Härtungsvorgang nicht
beeinträchtigen. Beispiele für geeignete Diisocyanate sind $ene
Verbindungen, die als Alkane mit zwei Isocyanatgruppen als Substituenten an den beiden endständigen Kohlenstoffatomen angesehen
werden können, wie Polymethylendiisocyanate, z.B. Äthylendiisocyanat,
Trimethylendiisocyanat, TetramefhjTondiisocyanat
oder Pentarnethylendiisocyanat; ferner analoge Diisocyanate, bei
denen eine der beiden Isocyanatgruppen oder beide dieser Gruppen nicht an ein endständiges C-Atom gebunden sind, wie Proylen-1,2-diisocyanat,
Buten-l,2-diisocyanat, Buten-l,3-diisocyanat, oder Buten-2,3-diisocyanat. Die beiden vorgenannten Gruppen von
Diisocyanaten können auch als "Alkylendiisocyanate" bezeichnet
werden. Ebenfalls geeignet sind Diisocyanate, bei denen beide Isocyanatgruppen an dasselbe C-Atom gebunden sind, z.B. Alkylidendiisocyanate,
wie Äthylidendiisocyanat oder Butylidendiisocyanat. Auch Cycloalkylendiisocyanate, wie Cyclohexen-l,3-diisocyanat
oder Cyclohexen-1,4—diisocyanat, Cycloalkylidendiisocyanate,
wie Cyclopentylidendiisocyanat oder Cyclohexylidendiisocyanat, ferner aromatische Diisocyanate, wie n-Phenylendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat, l-Methyl-2,4~phenylendiisocyanat,
Naphthalin-l,4-diisocyanat oder Diphenylen-4,4'-diisocyanat, sowie
aliphatisch - aromatische Diisocyanate, wie Xylylen-l,3-diisocyanat,
Xylylen-l,4-diisocyanat, 2,2-Bis-(4-isocyanatophenyl)-propan,
Bis-i^-isocyanatophenylJ-methan oder Cumoldiisocyanat,
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können verwendet werden. Gegebenenfalls werden auch Polyisocyanatgemische,
insbesondere Gemische isomerer Polyisocyanate ,sowie polymere Polyisocyanate eingesetzt .Bevorzugt wird Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan.
Die erfindungsgemässen härtbaren Überzugsmassen enthalten, wie
erwähnt, eine niedrig-viskose aromatische Komponente (D), d.h. ein niedrig-viskoses aromatisches Erdöldestillat und/oder einen
niedrig-viskosen aromatischen Extrakt eines Erdöldestillats. Beispiele für niedrig-viskose aromatische Erdöldestillate sind
durch katalytische Krackung von sogenanntem "R^cklauföl" gewonnene
leichte Öle, die z.B. einen Siedebereich von 200 bis 3000C
aufweisen. Ein Beispiel für einen niedrig-viskosen aromatischen Extrakt ist ein im Handel erhältlicher Kerosinextrakt, der etwa
74 Gewichtsprozent aromatische Verbindungen enthält. Ein weiteres Beispiel für einen solchen Extrakt ist ein im Handel erhältlicher
Schmierölextrakt. Bevorzugte Extrakte weisen eine Viskosität (60°C)von 5,5 bis 13 cS auf.
Der in den erfindungsgemässen härtbaren Überzugsmassen enthaltene Füllstoff (C) besteht aus inerten Teilchen. Spezielle Beispiele
für geeignete Füllstoffe sind verschiedene Siliciumdioxidsorten, wie SiOp-Sand, Quarz, Kieselgur oder Feuerstein, sowie
Silikate, wie Ton, Glimmer, Bimsstein, Pumicit, Fullererde oder Asbest. Geeignet sind auch verschiedene Kohlenstoffarten,
wie Büß, Koks oder Holzkohle, sowie Schwerspate, Gips, Anhydrit,
Aluminiumoxid, Siliciumcarbid und Schmirgel, Die Durchschnitts-Nennkorngrösse
der Füllstoffteilchen kann vom jeweiligen Anwendungezweck der Überzugsmasse abhängen. Es können daher verschie-
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dene Füllstoffe miteinander vermischt und/oder Teilchen von verschiedenen Abmessungen miteinander kombiniert werden. Bevorzugt
werden Teilchen mit einer Efennkorngrösse von 1 bis 10 jxt
es können jedoch auch Teilchen mit einer Nennkarngrösse von 60 μ oder sogar 2 mm noch eingesetzt werden. Als Füllstoff bevorzugt
wird calcinierter Kaolin mit einer Nennkorngrösse von 1
bis 10 Ji. '
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der vorgenannten r härtbaren Überzugsmassen zur Herstellung von Überzugsschichten,
insbesondere Überzugsschichten von Strassen sovje Start- und
Landebahnen von Flughafen, wobei gegebenenfalls vor der Aushärtung
inerte Teilchen, insbesondere calcinierte Bauxitteilchen, auf die Schichtoberfläche gestreut werden.
Bei der Herstellung einer Überzugsschicht aus den erfindungsgemässen
härtbaren Überzugsmassen werden diese Massen auf die zubeschichtende Fläche aufgebracht. Nach kurzer Zeit, z.B. innerhalb
von 10 bis 50 Minuten, härtet die zuvor weiche Schicht zum fertigen Überzug aus. Die Härtung kommt dadurch zustande, dass
das in den erfindungsgemässen Überzugsmassen enthaltene Polyöl
mit dem ebenfalls zugegenen Polyisoeyanat zu einem steifen Polyurethanharz
reagiert.
Zur Förderung der Reaktion des Polyols und des Polyisocyanate und damit der Härtung ist es zweckmässig, den erfindungsgemässen
Überzugsmassen einen Katalysator zuzusetzen. Dies kann kurz vor dem Aufbringen der Überzugsmassen auf die zu beschichtende
• Überfläche geschehen. Es ist jedoch vorteilhafter, wenn der Katalysator von Beginn an in der Überzugsmasse zugegen ist. In diesem
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i.alle muss man jedoch von zwei Vormischungen (a) und (b) ausgehen,
um ein vorzeitiges Eintreten der Härtungsreaktion zu verhindern. Die Vormischung (a) enthält dabei das Polyol, die Vor-.mischung
(b) das Polyisocyanat. Der Katalysator kann ohne Gefahr entweder der Vormischung (a) oder der Vormischung (b) zugesetzt
werden. Es ist z.B. zweckmässig, eine Vormischung (b) herzustellen, welche entweder ausschliesslich aus dem Polyisocyanat besteht
oder ausser diesem 28 bis 56 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Vormischung (b), der niedrigviskosen aromatischen
Komponente enthält, während die entsprechende Vormischung (a) aus den übrigen Bestandteilen, einschliesslich des Katalysators,
besteht.
Organische Zinnverbindungen eignen sich im allgemeinen besonders gut als Katalysatoren. Dabei kann es sich sowohl um Organozinnverbindungen
(mit an C-Atome gebundenen Zinnatomen) als auch um Zinn(ll)-salze von Carbonsäuren handeln. Es können auch beide
Bindungsarten des Zinns an organische Reste nebeneinander vorkommen. Erfindungsgemäss bevorzugt werden Dibutylzinndilaurat und
Zinn(ll)~2-äthyl-l-capronat. Geeignet sind jedoch auch z.B.
Zinn(Il)-salze bestimmter gemischter, im Handeln erhältlicher
Carbonsäuren (cyclische, zumeist tertiäre Cg--.-,-Carbonsäuren).
Bevorzugte erfindungsgemässe Überzugsmassen bestehen zu 20 bis 40 Gewichtsprozent aus dem Polyol (A), zu 15 bis 30 Gewichtsprozent
aus dem Polyisocyanat (B), zu 15 bis 30 Gewichtsprozent aus dem Füllstoff (C) und zu 20 bis 40 Gewichtsprozent aus der nie- ·
drigviskosen aromatischen Komponente.
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Die härtbaren Überzugsmassen der Erfindung können somit ausser den vorgenannten Komponenten (A) bis (D) noch weitere Bestandteile
enthalten, wie Verdünnungsmittel oder Zusatzstoffe. Beispiele für geeignete Zusatzstoffe sind oberflächenaktive Mittel
auf Silikonbasis, Pigmente und Bitumen. Unter "Bitumen" sind hier im allgemeinen alle bituminösen Materialien zu verstehen,
die im Strassenbau verwendbar sind. Beispiele für solche bituminöse
Materialien sind ein Bitumen, welches in Form eines Bückstands bei der Destillation eines Rohöls -gewonnen
wurde und das als "direkt-destilliertes Bitumen" bezeichnet wird, sowie ein bei der Destillation eines solchen "cuLrekt-destillierten
Bitumens" als Rückstand erhaltenes Bitumen. Verwendbar ist auch das sogenannte "geblasene Bitumen", d.h. ein durch Lufteinwirkung
bei hohen Temperaturen oxydiertes Bitumen, und das so-
Verschnittgenannte "Bitumen "» d»n· e:i-n Bitumen, dessen Viskosität
mit Hilfe eines im wesentlichen nicht—flüchtigen Verdünnungsmittels
erniedrigt wurde. Ebenfalls geeignet ist das sogenannte
^ ' "Kaltbitumen",d.h. ein Bitumen, dessen Viskosität mit HiI-fe
eines flüchtigen Verdünnungsmittels erniedrigt wurde. Auch natürlich vorkommender oder raffinierter Asphalt, Pech oder Teer
sind verwendbar. Bevorzugt werden Bitumen mit einem Penetrationswert (25 C) von 90 bis 100 mm, wie ein bestimmtes, im Handel erhältliches
,direkt destilliertes Bitumen.
Die erfindungsgemässen härtbaren Überzugsmassen können als Zusatzstoffe
ferner Wasserbindemittel enthalten, welche das Wasser absorbieren, das mit der Masse bei ihrer Anwendung in Berührung
kommt. Für diesen Zweck werden Zeolithe bevorzugt, wie Zeolithe T-Pas-te (Handelsprodukt) und ein bestimmtes feinteiliges SiO2
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(Handelsprodukt).
Bei der Anwendung der erfindungsgemassen Überzugsmassen zur Herstellung
von Überzugsschichten kann man diese-in kalter Form auf -die betreffende Oberfläche aufbringen, wonach die Härtung von
selbst eintritt. Es ist als ein Vorteil der erfindungsgemassen Überzugsmassen anzusehen, dass ein Erhitzen unterbleiben kann.
Das Aufbringen der Massen auf die betreffende Oberfläche kann in der verschiedensten Weise durchgeführt werden. Wenn eine dicke
Überzugsschicht hergestellt werden, oder wenn eine hohe Füllstoffmenge zugegen ist, wird die Masse am zweckmässigsten mit einer
Kelle, einer Schaufel oder einem Besen aufgebracht. Wenn die Überzugsmasse jedoch genügend flüssig 'ist, kann man sie auch aufbürsten
oder -sprühen. Die Oberfläche, auf welche die erfindungsgemassen, härtbaren Überzugsmassen aufgebracht werden können, bestehen
z.B. aus Holz, Asbest, Bitumen oder Beton. Die Betonoberflächen können dabei vom herkömmlichen Typ, z.B. aus hydraulischen
Zementen, wie Portland-Zement oder einer anderen aluminiumhaltigen Zementsorte, hergestellt sein.
Die nach der Härtung erhaltene gehärtete Überzugsschicht besteht aus einem steifen Polyurethanharz, einem Füllstoff und einer
niedrig-viskosen aromatischen Komponente. Die gehärtete Überzugs-
schicht besitzt vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 100 χ 10
8 2 2
-bis 200 χ 10 dyn/cm (etwa 1020 bis 2040 kg/cm ) und eine
Dehnung (250C) von 30 bis 100 # (Zugfestigkeit und Dehnung wurden
gemäss ASTM-Prüfnorm D 638-64T bestimmt); Geeignete, aus den erfindungsgemassen
Überzugsmassen hergestellte Überzugsschichten weisen gemäss ASTM-Prüfnorm D 2240-64T eine Härte von mindestens
40 Shore A, vorzugsweise mindestens 60 Shore A, auf«
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20519A6
Vor der Aushärtung können, wie erwähnt, inerte Teilchen, insbesondere caleinierte Bauxitteilchen,
auf die aus einer erfindungsgemässen überzugsmasse hergestellte
Schichtoberfläche gestreut werden. Diese inerten Teilchen bleiben an der anschliessend erhaltenen, gehärteten Oberfläche haften,
wodurch somit eine modifizierte gehärtete Oberzugsschicht
entsteht. Der Vorteil solcher modifizierter, gehärteter Über-
zugsschichten kann darin bestehen, dass die inerten Teilchen
nicht
infolge der Verkehrsbelastung vollständig in die Überzugs-
infolge der Verkehrsbelastung vollständig in die Überzugs-
schicht eingepresst werden.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
Es werden vier für die Herstellung einer Überzugssehicht auf
einer Strassenoberflache geeignete, härtbare Oberzugsmassen der
in der Tabelle angeführten Zusammensetzung hergestellt.
Überzugsmasse. I II _III IV
Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan
Glycerin/Propylenoxid-Addukt eines Molekulargewichts von etwa 600 und
eines Hydroxylwerts von etwa 280 mg KOH/g
Zlnn(II)-salz bestimmter Carbon- . 0,1 " 0,15 0,1
säuren *)
Dibutylzinndilaurat
calcinierter Kaolin einer Nominalkorngrösse
von 1 bis 10 u
niedrigviskoser aromatischer. Schmierölextrakt **)
Direkt destilliertes Bitumen ***)
Feinteiliges SiO2 (Handelsprodukt) - 0,85
Zeolith T-Paste (Handelsprodukt ) - - 1,5 1,44
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| 19 | ,5 | 20, | O | 20, | 0 | 20, | 0 |
| 26 | ,4 | 28, | O | 28, | 0 | 27, | 6 |
| — | O | — | O | — | 0 | o, | 16 |
| 20, | O | 21, | O | 21, | 0 | 20, | 8 |
| 34, | 30, | 27, | 4 | 30, | 0 | ||
| _ | 2, | _ | |||||
*) Im Handel erhältliche cyclische, zumeist tertiäre Gg--,-,-Carbonsäuren.
**) Handelsprodukt mit einer Viskosität (60 C) von 12 cS. ***) Handelsprodukt mit einem Penetrationswert (25°C) von 90
bis 100 mm,
Zur Herstellung der vorgenannten Überzugsmassen werden zunächst zwei Vormischungen (a) und (b) bereitet. Im Falle der Überzugsmassen
(I), (II) und (III) besteht die Vormischung (a) ausschliesslich
aus dem Polyisoeyanat, während im Falle der Überzugsmasse
(IV) die Vormischung (a) die eine Hälfte des niedrigviskosen aromatischen Sehmierölextrakts enthält, während die
andere Hälfte dieses Extrakt in der Vormischung (b) enthalten ist.
Die durch Vermischen der Yonnischungen (a) und (b) erhaltenen
Überzugsmassen werden auf eine Strassenoberflgche aufgebracht,wonach
calcinierte Bau itteilchen mit einer Nennkorngrösse von
3,2 mm aufgestreut werden. Alle Überzugsmassen werden während 20 Minuten gehärtet. Bach 7 Tagen besitzt die gehärtete Über-
8 2 zugsschicht eine Zugfestigkeit von etwa 150 x 10 ctyn/cm , eine
Dehnung (25°C) von etwa 70 i> und eine Härte (250C) von 64
Shore D.
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Claims (1)
- Patentansprücheι Iw Härtbare Überzugsmassen, gegebenenfalls in Form von mindestens zwei Vormischungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausA) einem Polyol mit einem Hydroxylwert von mindestens 200 mg KOH/g,B) einem PoIyisοcyanat»C) einem Füllstoff undD) einem niedrigfiskoeen aromatischen Erdöldestillat und/oder einem niedrigviakqeen aromatischen Extrakt eines Erdöl-' destillats (Bniedrigviskase aromatische Komponente") bestehen,2, Härtbare Überzugsmassen nach Anspruch is dadurch gekennzeichnet, dass das Polyal einen Hydroxy-lwert τοη 250 bis 600 mg KOH/g aufweist, . . "3. >- Härtbare Überzugsmaesen naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnetj daßß sie 20 bis 40 Gewichtsprozent des PolyolsΨ Α)ι 15 bis 30 Gewichtsprozent des Palyisocyanats B), 15 bis 30 Gewichtsprozent des Füllstoffs 0) und 20 bis 40 Gewichtsprozent der niedrigyiskosen aromatischen Komponente D) alles bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten.l\. Härtbare Überzugsmassen nach Anspruch 1 bis 35 dadurch gekennzeichnet, dass die niedrigviskose aromatische Komponente D) eine Viskosität (600C) von 5,5 bis 13 cS aufweist.109819/20615. Härtbare Überzugsmassen nach Anspruch 1 bis A, dadurch gekennzeichnet j dass der Füllstoff C) calcinierter Kaolin ist, vorzugsweise mit einer Nennkorngrö'sse von 1 bis 10 u.6. Härtbare Überzugsmassen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie bzw. eine der Vormischungen zusätzlich einen Katalysator, vorzugsweise eine organische Zinnverbindung, enthalten.7« Verwendung der härtbaren Überzugsmassen nanh Anspruch 1 bis 6 zur Herstellung von Überzugsschichten, insbesondere Überzugsschichten von Strassen sowie Start- und Landebahnen von Plughäfen, wobei gegebenenfalls vor der Aushärtung inerte Teilchen, insbesondere calcinierte Bauxitteilchen, auf die Schichtoberfläche gestreut werden.109819/2063ORIGINAL INSPECTED
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| FR2363379A1 (fr) * | 1976-09-07 | 1978-03-31 | Applic Revetements Ste Tec | Procede de fabrication de revetements de resine armee et revetements obtenus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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