DE2938976A1

DE2938976A1 - Verbundblech-kochgeraet und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2938976A1
Application number: DE2938976A
Authority: DE
Inventors: Svein Eide
Original assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Current assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Priority date: 1978-09-29
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1980-04-10
Also published as: CA1123622A; FI793014A; NO783317L; GB2034173B; JPS5547816A; LU81731A1; NO147292C; GB2034173A; FR2437184A1; SE7908057L; IT7925983A0; NL7907253A; BE879053A; NO147292B; DK406679A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH ■" D-8000 M O NCH EN 22

Di pi.-I ng. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr.rer.nat. W. KÖRBER * ⁽°⁸⁹⁾ *²⁹⁶⁶⁸⁴

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

Aardal og Sunndal Verk a.s.
S^rkedalsveien 6, Oslo 3 / Norwegen

Verbundblech-Kochgerät und Verfahren zu dessen Herstellung.

Die Erfindung betrifft Verbundblech-Kochgeräte und ein Verfahren zur Herstellung solcher Geräte und insbesondere |

von geschichteten Kochtöpfen, Bratpfannen u. dgl., die f aus einem Kernmaterial, wie Aluminium, Kupfer, Stahl von |

gewöhnlicher Qualität aufgebaut ist, das auf der einen § oder auf beiden Seiten mit einer verhältnismässig dünnen Lage aus einem stärker korrosionsbeständigen Material, wie rostbeständiger Stahl, Titan u. dgl., beschichtet ist.

Kochgeräte, die aus mit Email beschichtetem Stahlblech, Aluminium oder rostbeständigem Stahl hergestellt sind, haben alle ihre Vorteil und Nachteile. Es ist dem Fachmann be- i kann, daß ein Kochgerät, das aus einem geschichteten Rohling hergestellt ist, vorteilhafter im Gebrauch als ein § Kochgerät ist, das aus einem homogenen Material hergestellt ist. Es wird beispielsweise auf einen Bericht in der Zeitschrift "Aluminio", 1973, Seiten 367 - 381: "Il pentolame die allumino problemi e futuro" und auf einen Aufsatz in Metal Progress, Mai 1975, "Countertop Range" von William Moreland verwiesen.

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Wenn geschichtetes Kochgerät (Verbundblech-Kochgerät) durch den Boden erwärmt wird, nimmt die Temperatur in der Seitenwand ebenfalls zu, und der Aussendurchmesser des Topfes wird größer, so daß der Boden nicht stark beansprucht wird im Gegensatz zu dem, was bei einem Kochgerät der Fall ist, das aus rostbeständigem Stahl hergestellt ist und einen extra dicken Boden hat. Ein Kochgerät, das eine wärmeleitende Metallage auf der Seitenwand hat, kann daher eine relativ dünnera Aluminiumlage oder Kupferlage im Boden haben, als bei einem nichtgeschichteten Kochgerät aus rostbeständigem Stahl notwendig ist. Kochgeräte können daher mit einer besseren Temperaturempfindlichkeit und einem höheren Kochwirkungsgrad als die herkömmlichen Kochgeräte aus rostbeständigem Stahl hergestellt werden.

Es ist bekannt, daß Kochgeräte aus einem zusammengesetzten Rohling hergestellt werden können, der dadurch erhalten worden ist, daß ein Stahlblech gewöhnlicher Qualität und zwei Stahlbleche aus korrosionsbeständigem Stahl miteinander bei hoher Temperatur gewalzt werden. Dieses Produkt ist jedoch in Europa nicht besonders beliebt, da die Gefahr besteht, daß das Kochgut anbrennt, da der größte Teil des Wärmeübergangs auf den ringförmigen Bereich längs des ümfangsteils des Bodens konzentriert wird.

Geschichtete Materialien für Kochgeräte können z.B. durch "Plattieren" hergestellt werden. Jedoch ist eine ausreichend starke Bindung zwischen beispielsweise Aluminium und rostbeständigem Stahl schwierig zu erhalten, da beide Metalle verhältnismässig dicke Oxidschichten haben. Ein Plattierverfahren, das eine gewisse technische Bedeutung erlangt hat, ist das Walzen bei hoher Temperatur unter Vakuum. Eine Beschichtung (Plattieren) von Aluminium und rostbeständigem Stahl kann auch durch Explosions- oder Spreng-

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plattieren vorgenommen werden, jedoch ist dieses Verfahren noch teurer als das Walzen unter Vakuum.

Kochgeräte von sehr brauchbarer Qualität können dadurch hergestellt werden, daß Bleche aus Kupfer und rostbeständigem Stahl oder Aluminium und rostbeständiger Stahl geschichtet werden, jedoch ist der Preis für das Produkt sehr hoch. Ein Schichtenblech (ein zusammengesetztes bzw. Verbundblech) bestehend aus einem Kornblech aus Aluminium, das auf beiden Seiten mit 0,38 mm (0,15 ") rostbeständigem Stahl beschichtet ist, kostet dreimal so viel wie ein entsprechender Rohling aus rostbeständigem Stahl.

Beim Tiefziehen von zylindrischen Geräten aus geschichteten Rohlingen bestehend aus Materialschichten von verschiedenem Elastizitätsmodul, wie rostbeständiger Stahl und Aluminium, die über ihre ganze Koncaktflache haftend miteinander verbunden sind, kommt es häufig vor, daß die Bindung zwischen den Scliichtungslagen sich löst oder daß in der schwächten Lage Risse entstehen. Dieses Phänomen kann beim Tiefziehen nicht gesteuert werden, so daß die Abfallmenge ziemlich groß sein kann.

Schichtenbleche können nicht durch Hartlöten in Walzwerken hergestellt werden. Das Löten einzelner kreisförmiger Rohlinge (Ronden) über die ganze Oberfläche ist teurer als das Zusammenwalzen bei hohem Druck und hoher Temperatur, da das Arbeitsgerät teuer ist und auch das Lötmittel. Die geschichteten kreisförmigen Rohlinge, die durch Löten hergestellt werden, können schwer einem Tiefziehvorgang unterworfen werden und die Menge an Ausschußteilen ist noch höher als beim Schichten durch Walzen.

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Ein Nachteil bei der Verwendung geschichteten Materials besteht darin, daß geschichteter Abfall, geschnittene und zugeschnittene Metalle (Verbundblech) schwierig an Stahlwerke oder Stahlgiessereien zu verkaufen sind.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Kochgerät der vorerwähnten Art zu entwickeln, das einen guten Wärmeübergang durch den ganzen Boden und weniger Wärmeverlust durch die Wand hat als es bei herkömmlichen Kochgeräten der Fall ist.

Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung j ein Kochgerät zu entwickeln, das zu einem angemesseneren Preis als die bisher bekannten Kochgeräte aus geschichtetem Material hergestellt werden kann.

Weiter gehört es zur Aufgabe der Erfindung, ein Kochgerät zu entwickeln, das durch Tiefziehen ohne die Gefahr einer Rissebildung der geschichteten Lagen in der Kochgerätwand geformt werden kann.

Desgleichen gehört es zur Aufgabe der Erfindung, einen geschichteten Kochgerätrohling zu entwickeln, bei dem die Menge des Schichtmaterialausschusses auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.

Auch gehört es zur Aufgabe der Erfindung, ein Kochgerät zu entwickeln, das aus geschichtetem Material zu einem angemessenen Preis und in der Weise aufgebaut ist, daß der Beschichtungsvorgang durch den Hersteller des Kochgerätes durchgeführt werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Kochgerät unterscheidet sich im wesentlichen durch den Umstand, daß die Schichtlagen

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über die Bodenfläche und die Seitenwand etwas nach oben fest miteinander verbunden sind. Die Schic ;tlagen können ferner miteinander längs des oberen Teils der Wand fest miteinander verbunden werden. Die äussere Lage kann über einen Teil der Wandhöhe "aufgebläht" werden, so daß ein Isolierraum zwischen der äusseren Lage und der Kernlage der Wand vorhanden ist. Die Bindung zwischen der inneren Lage und der Kernlage kann in der radialen und gegebenenfalls in der axialen Erstreckung geringer als zwischen der Kernlage und der äusseren Lage sein. Die Bindung zwischen den Schichtenlagen wird vorzugsweise durch Löten (Hartlöten) hergestellt. Die Bindung am oberen Rand des Kochgerätes kann dadurch gebildet werden, daß der äusserste Teil der inneren Lage oder der äusseren Lage gefaltet wird, gegebenenfalls auch unter Verwendung eines Bindemittels.

I Wahlweise kann die Verbindung am oberen Rand dadurch vor- § gesehen werden, daß ein ringförmiger ümfangsteil des Rohlings in ähnlicher Weise wie für die Bodenfläche geschichtet wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden einzelne kreisförmige Rohlingkomponenten (Ronden) mit einem Lotmittel od. dgl. und gegebenenfalls mit einem Lötflußmittel über den Mittelteil desselben, der dam Boden und dem unteren Teil der Wand des Kochgerätes entspricht, versehen, worauf die kreisförmigen Rohlinge gleichzeitig in ein- und derselben Ziehpresse tiefgezogen werden, worauf das Löten durch Erhitzen geschieht. Das Löten oder Hartlöten kann auch vor dem Tiefziehen durchgeführt werden.

Bei einem geschichteten kreisförmigen Rohling zur Herstellung eines Kochgerätes gemäß der Erfindung werden die Schichtlagen molekular miteinander über eine mittige

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kreisförmige Zone und wahlweise längs einer ringförmigen Umfangszone verbunden. In einem geschichteten runden Rohling aus drei oder mehreren Schichtlagen kann eine der äusseren Lagen lose angebracht werden (nicht mit den übrigen Lagen verlötet).

Wenn ein erfindungsgemäßes Kochgerät hergestellt wird, werden ein kreisförmiges Rohlingblech, z.B. aus Aluminium und ein entsprechendes Blech aus rostbeständigem Stahl mit einem Flußmittel und einem Lötmittel in solcher Weise bedeckt, daß nur im Bodenteil und in einem Teil der Wand des fertigen Kochgerätes eine molekulare Bindung erhalten wird. Das Tiefziehen kann vor oder nach dem Hartlöten durchgeführt werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Entstehen von Rissen beim Tiefziehen des geschichteten Rohlings auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, da sich die Bindung nur über einen geringeren Teil der Wand erstreckt. Da die Rohlinge nur über die Teile geschichtet sind, bei denen die Bindung besteht, sind die Schnittreste und Zuschnitte des Rohlingmaterials praktisch frei von Lötmetall und die einzelnen Lagen des Abfallmaterials nicht miteinander haftend verbunden, so daß sie leicht sortiert und verkauft werden können. Kochgerätrohlinge können von dem Kochgeräthersteller selbst angefertigt werden, da es nicht besonders schwierig ist, die fertiggeschnittenen kreisförmigen Rohlinge mit Folien aus Lötmetall und Flußmittel über die Flächen zu beschichten, an welchen die Bindung herbeigeführt werden soll. Das Erhitzen kann mittels eines Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzofens geschehen. Wenn es wünschenswert ist, kann das Tiefziehen nach dem Löten geschehen. Das Abdichten der Aussenkante kann vor oder nach

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dem Tiefziehen erfolgen. Das Abdichten kann durch Ultraschallschweissen, Falzen oder Verleimen geschehen.

Wie erwähnt, kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Wand des Kochgerätes nach dem Tiefziehen und Abdichten bzw. Versiegeln der Kanten "aufgebläht" werden, so daß ein isolierender Raum zwischen der äusseren Lage aus rostbeständigem Stahl und der inneren Lage aus Aluminium oder Kupfer besteht. Auf diese Weise wird ein geschichtetes Kochgerät erhalten, das eine gute Wärmeleitfähigkeit im Boden und in der Wand hat, wo die Wand von der Aussenseite wirksam isoliert ist.

Es können auch andere Materialien als Aluminium und Kupfer als wärmeleitende Lagen verwendet werden, beispielsweise Stahl von gewöhnlicher Qualität. Ausser dem Hartlöten können auch andere Bindeverfahren angewendet werden, beispielsweise Ultraschallschweissen, Reibschweissung, Haftmittelbindung usw..

Im Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines halben Teils eines runden Rohlings für ein Kochgerät in Form einer Schichtung auf zwei Lagen;

Fig. 2 eine entsprechende Schnittansicht eines runden Rohlings aus drei Lagen;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines runden Rohlings aus drei Lagen, wobei die innere und die äussere Lage mit unterschiedlicher ERstreckung mit der Kernlage verbunden sind und

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Fig.4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht mit Ausnahme des Kantenteils, und

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Fig. 6 eine entsprechende Schnittansicht durch ein Kochgerät, das aus dem Rohling nach Fig. 4 hergestellt worden ist;

Fig. 7 eine gefalzte Naht längs des oberen Teils eines Kochgerätes und

Fig. 8 und 9 Schnittansichten von Kochgeräten, die aus f Rohlingen nach Fig. 3 und 4 hergestellt worden

sind, jedoch mit einer "aufgeblähten" Seitenwand.

Fig. 1 und 2 sind Schnittansichten kreisförmiger Rohlinge, sogenannter Ronden. Fig. 1 zeigt einen Rohling in Form eines Schichtenbleches 1 bestehend aus einem Hauptblech aus einem Material mit einer relativ guten Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder Aluminium, und aus einem relativ dünnen Blech 3 aus rostbeständigem Stahl. Die Schichtbleche 2 und 3 sind miteinander über einen mittigen kreisförmigen Bereich A und einen ringförmigen Umfangsbereich B fest haftend verbunden, an welchen Stellen ein Lötmittel oder Schweißmittel 4, 5 zwischen den Blechen angeordnet ist. Der runde Rohling nach Fig. 2 weicht von dem Rohling nach Fig. 1 durch den Umstand ab, daß das Schichtenblech 6 zusätzlich zu den vorerwähnten Blechen 2 und 3 mit einer dünnen Aussenschicht 7 aus rostbeständigem Stahl versehen ist, der mit dem Kernblech 2 lose verbunden (nicht gelötet) ist. Ferner weist das innere Blech 3 einen freien Umfangsteil 8 zur Bildung eines Falzsaums (Fig. 7) auf.

Fig. 3 zeigt einen geschichteten Rohling 9 mit einem

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Kernblech 10 aus Aluminium oder Kupfer und einem ausseren Blech 11 aus rostbeständigem Stahl. Das innere Blech 12 wird mit dem Kernblech über einen mittigen kreisförmigen Bereich C haftend verbunden, der mit einem Lötmittel 19 versehen ist, das sich radial etwas über den Boden des herzustellenden Kochgerätes hinaus erstreckt. Das äussere Blech 11 ist mit dem Kernblech 10 über eine entsprechende mittige kreisförmige Fläche D verbunden, die eine wesentlich grössere radiale Erstreckung als der Bereich C hat. Das innere Blech 12 weist einen freien Umfangsrandteil 13 ohne das Schich-

/ tenblech 14 zur Bildung des in Fig. 7 gezeigten Falz-

saums auf. |

Fig. 4 zeigt im wesentlichen den gleichen Rohling 15 wie f

Fig. 3 mit der Ausnahme, daß beide Aussenbieche 16 und I

17 mit dem Kernblech 18 längs eines ringförmigen Umfangs- |

teils E verbunden sind, über welchen Teil ein Lötmittel 19' zwischen den Blechen angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Kochgerätes, das aus dem in Fig. 1 dargestellten runden Rohling hergestellt worden ist. Die Bodenfläche, an welcher die Bleche haftend miteinander verbunden sind, ist mit A bezeichnet, ν und eine entsprechende Umfangsflache mit B wie in Fig.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht eines Kochgerätes, das aus dem Rohling nach Fig. 4 hergestellt worden ist. Wie ersichtlich, bedeckt die Bindung zwischen dem Kernblech

18 und dem inneren Blech 17 (Fläche C) den Bodenteil

und die gerundeten übergänge zur Wand, während die Bindung D zwischen dem Kernblech 18 und dem äusseren Blech 16 sich etwas höher längs der Wand des Kochgerätes erstreckt. Natürlich kann die innere Bindungszone von der gleichen

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Erstreckung wie die äussere Bindungszone D oder höher sein.

Fig. 8 zeigt ein Kochgerät, das aus dem Rohling nach Fig. 3 hergestellt worden ist, wobei die Verbindung zwischen den oberen Randteilen der Bleche 10, 11, 12 durch einen Falzsaum gebildet worden ist, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Falzsaum kann mit einem Haftmittel angebracht werden. Der Raum zwischen dem Kernblech 10 der Wand und dem äusseren Blech 11 der Wand ist so aufgebläht, daß ein Zwischenraum 20, der mit Gas oder Luft gefüllt ist, vorgesehen ist. Das Kochgerät nach Fig. 9 ist praktisch ident isch mit dem Kochgerät nach Fig. 8 mit der Ausnahme, daß das Kochgerät nach Fig. 6 aus dem in Fig. 4 gezeigten Rohling hergestellt worden ist.

Das Kochgerät wird durch gleichzeitiges Tiefziehen von zwei, drei oder vier runden Rohlingen geformt. Das Hartlöten kann in der Weise geschehen, daß eine Folie aus Hartlötmetall, die mit einem Flußmittel vorbeschichtet worden ist, zwischen jedem Schichtenblech angeordnet ist. j Das Erhitzen geschieht vorzugsweise unter Druck und^ann durch einen Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzofen erhalten werden. Der Tiefziehvorgang kann vor oder nach dem Hartlöten vorgenommen werden.

In der Beschreibung wurden zwei der Lagen als inneres Blech bzw. äusseres Blech bezeichnet, jedoch fallen unter den Rahmen der Erfindung auch Ausführungsformen, bei welchen der runde Rohling mit der Oberseite nach unten gedreht wird, so daß das obere Blech das Bodenblech wird und umgekehrt. Bei einer Ausführungsform, bei welcher eines der Schichtbleche über den Boden des Basisbleches nicht fest haftend verbunden ist, kann die Wirkung dadurch

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erzielt werden, <?aß der Boden um einen gewissen Betrag von der Kochplatte "angehoben wird", wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird, so d-.fi der Wärmeübergang zum Inhalt des Kochgerätes herabgesetzt ist.

Per Patentanwalt

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Claims

Dlpl.-lng. H. MITSCHERLICh'·-' ''■' ·' " D-8000 M D N CH EN 22

Dipi.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Or.r.r.no, W. KÖRBER "S> (089, ' 29 66 84

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

Patentanwälte 26. Sept. 1979

Aardal og Sunndal Verk a.s.
Sjirkedalsveien 6, Oslo 3/Norwegen

Ansprüche

Verbundblech-Kochgerät (nachfolgend als Kochgerät bezeichnet), wie ein Kochtopf, eine Bratpfanne od.dgl., aufgebaut aus einem Kernmaterialblech eines Metalls mit relativ guter Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium, Kupfer, Stahl von üblicher Qualität u.s.w., das auf der einen oder auf beiden Seiten mit einem relativ dünnen Blech aus einem korrosionsbeständigeren Material, wie z.B. rostbeständiger Stahl, Titan u.dgl., beschichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbleche miteinander über die Bodenfläche und den größten Teil der Seitenwand des Kochgerätes haftend verbunden sind.

2. Kochgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbleche miteinander längs des oberen Randteils der Wand verbunden sind.

Kochgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Aussenblech (11) und dem Kernblech (10) über einen Teil der Wandhöhe "aufgebläht" ist, so daß ein isolierender Raum (20) zwischen dem Aussen-

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blech und dem Kernblech der Wand geformt ist.

Kochgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem Kernblech, einem inneren Blech und einem äusseren Blech, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung zwischen dem Innenblech und dem Kernblech von ge-, ringerer radialer und gegebenenfalls axialer Erstreckung als zwischen dem Kernblech und dem Aussenblech ist.

5. Kochgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung zwischen den Blechen durch ein Lötmittel gebildet wird.

6. Kochgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche und 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Rand des Gerätes der Randteil des Innenbleches oder des Aussenbleches über den Randteil des anderen Bleches, gegebenenfalls unter Verwendung eines Haftmittels, gefaltet ist, um einen Falzsaum zu bilden.

7. Verfahren zur Herstellung eines Kochgerätes nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen runden Rohlingkomponenten vor dem Tiefziehen miteinander geschichtet (miteinander fest verbunden) werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Kochgerätes nach

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einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen runden Rohlingkomponenten mit einem Lötmittel und, falls erforderlich, einem Flußmittel, über den mittigen Teil derselben,der dsm Boden und dem untersten Teil der Wand des Kochgerätes entspricht, versehen werden und aufeinandergelegt werden, worauf die Rohlinge gleichzeitig in ein- und derselben Ziehpresse tiefgezogen werden, worauf das Löten durch Erhitzen, vorzugsweise unter Druck, durchgeführt wird.

9. Runder geschichteter Rohling zur Herstellung von Kochgeräten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6 aus zwei oder drei Schichtblechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbleche miteinander nur über eine mittige kreisförmige Zone molekular verbunden sind.

10. Geschichteter Rohling nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbleche miteinander längs ringförmiger Umfangsteile derselben verbunden sind.

11. Runder Rohling nach Anspruch 9 mit drei oder mehreren Schichtblechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Aussenlagen lose auf einer der anderen sitzt (nicht haftend verbunden ist).

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