DE2061996A1

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Info

Publication number: DE2061996A1
Application number: DE19702061996
Authority: DE
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1971-06-24
Also published as: FR2077555A1

Description

DR. MDLLER-BORe DIPL-PHiTS. DS. MANITZ D I PL-CHEM. DR. DEU FEL DIPL-ING. FINSTERWALD Dl PL-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

tu. DEZ. Wl

Lo/Sv - S 2224

SUMITOMO CHEMICAL CO., LTD.

15> 5-chome, Kitahama, Higashi-ku,

Osaka / Japan

Wasserlösliche Kerne

Prioritäten: Japan vom 16. Dezember 1969, Hr. 1014-32/69 Japan vom 8. April 19?0, Nr. 30414/70

Die Erfindung "betrifft wasserlösliche Kerne und insbesondere einen leicht, entfernbaren Kern, der beim !Formpressen eines Gegenstandes, welcher irgendeinen hohlen Teil besitzt, aus einem Material wie einem Metall oder einem Kunststoff verwendet wird»

Sand oder Gips wurden für gewöhnlich für diese Art von Kernen verwendet. Jedoch besitzt ein solcher Kern keine Festigkeit, welche den Formpreßdruck, dem der Kern beim Spritzguß unterworfen wird, aushält. Ein aus einem Meiall zusammengesetzter Kern ist gegenüber dem lOrmpreßdruck beim Spritzguß beständig. Jedoch kann ein solcher Metallkern von dem preßverformten Gegenstand nicht entfernt werden, falls er nicht

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Dr. Müller-Bor« Dr. Manifz · Dr. Daufel · Dipl.-Ing. FiniUrwald Dipl.-Ing. Grflmkow

Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert Koch-Straße 1 7 Stuttgart - Bad Cannstatt

Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 2251 10, Ti Ι5Λ5», Telex 522050 mbpat Marktslraße 3, Telefon (0711) 56 7261

eine so vergleichsweise einfache Form, welche keine Hinterschnei dung en oder starke, umgekehrte Neigungen besitzt, aufweist. Daher ist es unmöglich, einen Gegenstand mit einer komplizierten Form mittels eines solchen Metallkernes formzupressen.

Andererseits kann ein aus einem wasserlöslichen Salz bestehender Kern nach dem Spritzguß aufgelöst und entfernt werden und er kann zur Herstellung eines beliebigen, hohlen Gegenstandes verwendet Zierden. Für eine solche Art von Kernen werden wasserlösliche Salze wie Natriumchlorid oder wasserfreies Calciumchlorid vorgeschlagen. Ein aus Natriumchlorid zusammengesetzter Kern weist jedoch den Nachteil auf, deß er eine niedrige mechanische Festigkeit besitzt und kein solches Hochdruckpreßverfahren wie das Spritzgießen von einem Metall aushält.

Ein aus wasserfreiem Calciumchlorid bestehender Kern wurde als nur einmal zu benutzender Kern vorgeschlagen, der eine hohe mechanische Festigkeit besitzt und die hohen Druckkräfte, die beim Spritzguß auftreten, aushält. Bei der Herstellung eines solchen Kernes wird wasserfreies Calciumchlorid in einem geschmolzenen Zustand (Schmelzpunkt = 772⁰C) gehalten, um es wirksam zu dehydratisieren, und dann wird es in eine auf eine vergleichsweise hohe Temperatur von etwa 260⁰C vorerhitzte Form eingegossen. Der gegossene Kern muß in einem getrockneten, abgedichteten Behälter oder bei einer hohen Temperatur oberhalb etwa 200⁰C aufbewahrt werden, da Calciumchlorid zerfließlich ist. Daher ist er hinsichtlich der Bearbeitbarkeit mangelhaft, so daß es schv/ierig ist, einen Kern, der eine Form mit genauen Abmessungen besitzt, auf einer Drehbank oder Bohrmaschine herzustellen.

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Ziel der Erfindung ist es, einen wasserlöslichen Kern zu liefern, der eine ausreieilende "Festigkeit besitzt, um der hohen Kompressionskraft oder dem Druck, die "beim Spritzgießen auftreten, zu viiderstehen. Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, einen festen und wasserlöslichen EOrmpreßkern zu liefern, der einfach aufbewahrt oder verwahrt werden kann.

Weitere Erziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. ■ -

Die Erfindung liefert einen wasserlöslichen Kern, der aus wasserfreiem Magnesiumchlorid oder einer Mischung von wasserfreiem I Magnesiumchlorid mit mindestens einer der Verbindungen Aluminiumoxid, Natriumcarbonat, Natriumchlorid, Magnesiumoxid, Siliciumdioxid oder Natriumcarbonat zusammengesetzt ist.

Der erfindungsgeaiäfe Ktrn, welcher hauptsächlich aus wasserfreiem Magnesiumchlorid- zusaimen^ ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und weist eine 4- bis 5 ^m^l so hohe Auflösuiigsgeschifindigkeit in siedendem Wasser beim Vergleich mit einem hauptsächlich aus Calciumchlorid zusammengesetzten Kern auf. Darüberhinaus besitzt wasserfreies Magnesiumchlorid einen Schmelzpunkt von 712⁰C, der niedriger ist als derjenige von wasserfreiem Calciumchlorid, und es kann leicht in eine vorerhitzten lOrm bei einer relativ niedrigen Temperatur, wie z.B. etwa 10O⁰C, eingepreßt werden. Darüberhinaus ist wasserfreies Magnesiumchlorid, obwohl es eine hygroskopische Substanz darstellt, leichter aufzubewahren als das zerfließliche Calciumchlorid, und es kann unter einer Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb etwa 120°C oder unter einer trockenen Atmosphäre für eine lange Zeitspanne aufbewahrt werden. .

Die jeweiligen Wirkungen der dem wasserfreien Magnesiumchlorid bei der vorliegenden Erfindung zuzusetzenden Verbindungen sind die folgenden:

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Venn die Zugabemenge von Aluminiumoxid in ein era Bereich-von 2 bin 35 Gew./o liegt, ist eine Wirkung, daß die mechanische Festigkeit des Kernes bemerkenswert mit einer Steigerung der Zugabemenge erhöht wird."- Beispielsweise besitzt ein Kern aus wasserfreiem Magnesiumchlorid, welches 20 Gew.% Aluminiumoxid enthält, eine Druckfestigkeit von 17O kg/cm^ und eine Querbruchfestigkeit von 60 kg/cm/ , und er besitzt eine höhere Festigkeit als ein Kern aus wasserfreiem Magncsium-

chlorid alleine, der eine Druckfestigkeit von 55 kg/cm" und eine Querbruchfestigkeit von 25 kg/cm .aufweist. Andererseits neigen die Bearbeitbarkeit des Kernes und die Fluidität bzw. die Fließfähigkeit der Schmelze mit einer Zunahme der Menge der in dem Kern enthaltenen Aluxiiniurnoxidmengö dazu., schlechter zu werden. -Insbesondere wenn der Gehalt an Aluminiumoxid mehr als 35 Gew.% beträgt, nimmt die Fließfähigkeit der Schmelze übermäßig ab. . ■ . . _

Wenn die Zugabemenge von Natriumcarbonat in einem Bereich von 2 bis 30 Gew.% liegt, hat dies die VirJningen, daß die mechanische Festigkeit des Kernes mit einer Erhöhung der Zugaben enge von Natriumcarbonat.gesteigert wird, und daß zur gleichen Zeit die Oberfläche des Kernes glatt wird. Wenn der Gehalt jedoch höher als 30 Gew.% liegt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß der Kern reißt, wenn er geformt wird.

Bei Zusatz von natriumchlorid in einem Bereich von 2 bis Gew.% wird eine verbesserte Glätte der Oberfläche des Kernes beobachtet. Wenn die Natriumchloridmenge mehr als 40 Gew.% beträgt, wird der Schmelzpunkt des Kernmaterials derart herabgesetzt, daß der Kern beim Gießen bestimmter Metalle bei einer höheren Temperatur nicht beständig ist. Un dalier den Schmelzpunkt so zu halten, daß er den verschiedenen Spritzgußarten angepaßt ist und um die Oberfläche des Kernes zu verbessern, wird es vorgezogen, Natriumchlorid in einer Menge

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von 2 Ms 40 Gew./f zuzusetzen. Insbesondere wenn 2 bis JO Gew.% Natriumchlorid mit Aluminiumoxid zugesetzt werden, kann ein Kern' mit einer glatten Oberfläche erhalten werden.

Magnesiumoxid hat die Wirkung, die Festigkeit des Kernes aus wasserfreiem Magnesiumchlorid zu verbessern. Beispielsweise besiijzt ein aus wasserfreiem Magnesiumchlorid, welches 20 Gew.% Magnesiumoxid, enthält, zusammengesetzter Kern eine Druckfestig-

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fceit von 160 kg/cm und eine Querbruchfestigkeit von 40 kg/cm, und. er besitzt eine etwa 3 mal so hohe Druckfestigkeit und eine etwa 2 mal so hohe Querbruchfestigkeit im Vergleich zu einem Kern, der nur aus wasserfreiem Magnesiumchlorid besteht. Wenn der Magnesiumoxidgehalt weniger als 30 Gew.% beträgt, ist l eine Wirkung der Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kernes vorhanden, falls jedoch mehr als 30 Gew.% enthalten sind," wird die Formbarkeit des Kernes oder insbesondere das Fließ-, vermögen bei höherer Temperatur verschlechtert. Wenn Siliciumdioxid zu weniger als· 15 Gew.% zugesetzt wird, wird die Festigkeit des Kernes mit einer Erhöhung der Zugabemenge gesteigert, wenn diese Jedoch mehr als 15 Gew.% beträgt, wird die Formbarkeit verschlechtert. Beispielsweise besitzt ein Kern aus wasserfreiein Magnesiumchlorid, welches 10 % Siliciumdbxid' enthält, eine Druckfestigkeit von 100 kg/cm und eine Querbruchfestig-

keit von 30 kg/cm .

Wenn Hatriumsilikat in einer Menge von weniger als 20 Gew.% zugesetzt wird, wird die Festigkeit des Kernes bei einer Steigerung der Zugabemenge erhöht. Beispielsweise besitzt ein Kern aus wasserfreiem Magnesiumchlorid, welches 10 % Natriumsilikat enthält, eine Druckfestigkeit von 90 kg/cm und eine Querbruchfestigkeit von 4-0 kg/cm · Falls Jedoch mehr als 20 Gew.% enthalten sind, nimmt die Formbarkeit ab.

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Daher enthält ein bevorzugter wasserlöslicher I-ern wasserfreies Magnesiumchlorid und weniger als 35 Gew.% Alurp.inim.ioxid, weniger als 30 Gew.% Natriumcarbonat, weniger als 40 Gew.% Natriumchlorid, weniger als 30 Gew.% Magnesiuiaozcid, weniger als 15 Gew.% Siliciumdioxid und weniger als 20 Gew.% Natriumsilikat, jeweils bezogen auf das Gewicht des Kernes. Jedoch wird es vorgezogen, daß der Gesamtgehalt der dem wasserfreien Magnesiumchlorid zuzusetzenden Verbindungen unterhalb 45 Gew.% liegt, da die Formbarkeit des Kernes abnimmt, falls er höher als 45 Gew.% ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Kern, welcher wasserfreies Magnesiumchlorid und 2 bis 30 Gew.% Natriumcarbonat und 5 bis 30 Gew.% Aluminiumoxid enthält, ausgezeichnet hinsichtlich Druckfestigkeit und Querbruchfestigkeit. Darüberhinaus ist die Oberfläche des Kernes glatt.

Das Formmaterial zur Herstellung eines Kernes kann darüberhinaus ein Oxid, Carbonat oder Sulfat eines beliebigen anderen Metalles enthalten, insoweit es sich nicht beim Formen zersetzt oder verdampft und die Formbarkeit nicht in abträglicher Weise beeinflußt.

Darüberhinaus kann die Festigkeit des Kernes bei der Erfindung gegebenenfalls erhöht werden, indem Kernverstärkungsmaterialien, z.B. Metallstäbe oder -drähte oder Glasfasern eingebaut werden.

Darüberhinaus kann angenommen werden, daß durch Anlegen eines Druckes beim Formen Blasenhohlräume, die in dem fertigen Kern erzeugt werden, vermindert werden, und daß die mechanische Festigkeit des Kernes erhöht wird.

Mit Ausnahme der Verwendung besonderer Formmaterialien zur Herstellung eines Kernes kann der Kern in einer an sich bekannten Weise zur Herstellung eines Kernes aus einem anorganischen, wasserlöslichen Salz hergestellt werden.

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Die Erfindung wird in .;f o.lg:eiiden Θΐύιοηύ .von Beispielen näh ei* . erläutert·,, clTh-tv-;-"iio cu beschränken; In- den Beispielen be- ;:iehca .-οία^Ί: .Profcent^Aiigabeii,auf Gewicht. , . . '.

B'.lijivcel· 1' .'- --.-■■■ ·"■-. ' , --...'.V-: ■ -■ ■ . . ■ ■ ... .-.

Wd !.;;.; erfrei or Hagrieoiuirichlorid wurde·" auf 80G⁰G in einen Schniolz Of(¹Ii .erhitzt, und die Schmelze wurde in eine auf 100⁰C vorerl'iitr/be, r.ietallisGlic Porii gegossen und hierin !'.llriihlen und ,«ich

Der auf diene. "U.^ise hergestellte Kern \rc.?äe ir eine iletallforü ir einer opritsg^maschine bei .200 C ^eingesotzt. Dejui \-!}*2^ie eine

g ⁰O ge;ch'3olsene Al1- >J Si2C %

bei G^O⁰O ge;<ch'3olsene Al-1- >J Si-2,C % Cu-O,?^ . ' Fe-Le^ierung i^;i de Fc::ⁱ:^v gogosöeii, ;:c dal?) sie d^n in der !Form angeoicdliete-i Korn luigal·. Der Forridruck beira SpritrgieHen betrug sti diesem "eitpvailrt „630 "vg/cn". .Der bein Spritzgießen erhaltene Geg3iir>tanv'^! vr.irde in warmes We-sser eiiigetaiicht, so daß ae:c Kern in der: öpa:^<i"t.:gu5gegenstaiid aufgelöst und entfernt wurde. Auf diese V/eiBe vairde ein geforiiter Gegenstand erhalten, öer einen hohlen Teil Id.t einer glatten Oberfläche und _n.it der gevainschten AbmessungBgenauigke.it aufwies.

Beispiel 2

Ein "GeMsch- aus 60 % wasserfreien Haguesiuiachlorid und 20 %

wurde zum Sclimelzen auf 8^0 C erhitzt. Die o · giif' gerührt und sie "mirde dann· sofort in.eine a\if ^2I)O⁰Ci vor erhitzte, metallische Form gegossen und hierin · ablrühleM :\nM^;sicli-verfestigen, gel as sexi i Der so hergestellte Kern vmrde in eine metallische" Form in einer .Spritzgußmaschine eingesetzt. Dann wurde die gleiche legierung wie in Beispiel 1 nach -derselben; Arbeitsweisevsprltsgegossen. Der durchlas Spritsgießisn ;erhal-'i!fen.e;. Gege^trand wurde- in strönendes, warmes

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Wasser eingetaucht, so daß der Kern in dem Sjxritzgußgegenstand aufgelöst und entfernt wurde. Auf diese Weise wurde ein Formgegenstand mit der gewünschten Genauigkeit der Abmessungen erhalten.

Beispiel 5

Ein Gemisch aus 65 °/° wasserfreiem Magnesiumchlorid, 10 % Natriumcarbonat und 25 % Aluminiumoxid wurde zum Schmelzen auf 95O⁰G erhitzt. Die Schmelze wurde gut gerührt und sie wurde dann sofort in eine auf 250⁰C vorerhitzte, metallische lOrn eingegossen und hierin sich abkühlen und verfestigen ge- ψ lassen. D.-:r so hergestellte Kern wurde in einen Heißlufttrockenofen bei 200⁰C eingesetzt und hierin 2 d gehalten. Der Kern besaß eine Druckfestigkeit von 300 kg/cm und eine Querbruchfestigkeit von 110 kg/cm . Dann wurde dieser Kern in eine metallische Form'in einer Spritzgußmaschine bei 200⁰C eingesetzt. Danach wurde eine Legierung mit der gleichen Zusammensetzung v.'ie in Beispiel 1 nach der gleichen Arbeitsweise spritzgegossen. Der erhaltene Gegenstand wurde in warmes Wasser zur Auflösung und Entfernung des Kernes in den Spritzgußgegenstand eingetaucht. Der so erhaltene Gegenstand besaß einen auf der Oberfläche glatten, hohlen Teil.

^ Beispiel 4-

.

Ein Gemisch aus 80 % wasserfreiem Magnesiumchlorid und 20 % Natriumcarbonat wurde, um es zu schmelzen, auf 900⁰C erhitzt. Die Schmelze wurde in eine auf 200⁰C vorerhitzte, metallische Form eingegossen und dann hierin zum Verfestigen abkühlen gelassen. Der so hergestellte Kern wurde in einen Heißlufttrockenofen eingesetzt und hierin 1 d auf 150⁰C gehalten. Dann wurde dieser Kern in eine metallische Form in einer Spritzgußmaschine bei 16O⁰C eingesetzt. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde das Spritzgießen durchgeführt. Der hohle Teil des erhalte-

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ilen, geformten Gegenstandes war zufriedenstellend, und seine Oberfläche war glatt und glänzend. "

Beispiel 5

Ein "Gemisch aus 80 %. wasserfreiem Magnesiumchlorid und .20 % Magnesiumoxid wurde »um. es zu schmelzen, auf 900⁰C erhitzt. Die Schmelze wurde gut gerührt und sie wurde dann sofort in eine auf 1OO⁰G vorerhitzte, metallische Form eingegossen und hierin zum Verfestigen abkühlen gelassen. Der Kern wurde aus der Form entnommen und in einen auf 15O⁰C gehaltenen Heißluft-Trockenofen eingesetzt und hierin 2 d aufbewahrt. Der Kern wurde in eine Spritζgußmaschine bei 200⁰C eingesetzt. Dann wurde nach " der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 1 ein Metall der ■ gleichen egierungszusammensetzung spritzgegossen. Der erhaltene Gegenstand wurde in fließendes, warmes Wasser zur Auf-' lösung des Kernes eingetaucht. Die Oberfläche des hohlen Teiles des geformten Gegenstandes war glatt.

Beispiel 6

■ ■ " .

Ein Gemisch aus 70 % wasserfreiem Magnesiumchlorid, 20 % AIuminiumoxid und 10 % Natriumchlorid wurde auf 900°C erhitzt, um es zu schmelzen. Die Schmelze wurde gut gerührt. Dann wurde Aluminiumoxid gleichmäßig in der Schmelze suspendiert, und die geschmolzene Mischung wurde unmittelbar in eine auf 200⁰C * vorerhitzte, metallische Form eingegossen. In der Form wurde die Schmelze atldihlen und sich verfestigen gelassen. Dann wurde der Spritzguß in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die formgepreßte Oberfläche des hohlen Teiles in dem erhaltenen Spritzgußgegenstand viar besondere glatt und sie war nicht schlechter als die Oberfläche, die sich aus dem Kontakt mit der metallischen Form ergab. Der hohle Toil war hinßichtlich der Genauigkeit der Abmessung zufriedenstellend.

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Die Ergebnisse von Untersuchungen der Auflösegeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Kerne in siedendem Wasser sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Bei diesem Test vrurde ein wasserlöslicher, säulenartiger Kern mit einen Durchmesser von 18 mm und einer Länge von 100 mm hergestellt. Der Kern wurde mit gegossenem Zink auf den Umfang mit Ausnahme der beiden Enden umgeben und in 2 1 siedendem Wasser eingetaucht, und es wurde die Zeit gemessen, bis sich das Kernmaterial vollständig herausgelöst hatte.

Tabelle

Zusammensetzung Zur Auflösung erforderliche

des Kernmaterials Zeit (min)

MgCl₀-IO % Na₀CO,

^{d d} $ 12

-20 % Al₂O₃

CaCl,, 60

Aus den oben aufgeführten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Auflösungsgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Kernes in siedendem Wasser viel höher ist als diejenige eines bekannten Kernes unter Verwendung von Calciumchlorid.

Wie zuvor beschrieben, besitzt der erfindungsgenäße Kern, der aus wasserfreiem Magnesiumchlorid od^r hauptsächlich aus wasserfreiem MagBsiunchlorid besteht, solche ausgezeichneten Eigenschaften wie eine gute Verarbeitbarkeit, die bei beliebigen, üblichen wasserlöslichen Kernen nicht zu firidcn ist, eine Verbesserung des Arboitewirkungε^rades infolge dor hohen Auflösuiigngeschwindigkeit, und eine Gläl't·- der Ober-

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fläche der. hohlen. Teiles des Gegenstandes.

Ein erfindiuigsgeiii&ßer Kern kann nicht nur zum Formpressen von Aluninimi und Aliuiiiniunlegiermiseii, sondern auch- von Magnesium, Sink, Btoi, Zinn und deren Legierungen verwendet werdon. -DaKYbe^hinauc kann er nit Wasser so leicht entfernt werden, da.3 er sura. EOrapreosen von Kunststoffen verwendet werden kann".

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Wasserlöslicher Kern, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserfreies Magnesiumchlorid oder ein Gemisch aus wasserfreiem Magnesiumchlorid mit mindestens einer der Verbindungen Aluminiumoxid, Natriumcarbonat, Natriumchlorid, Magnesiumoxid, Siliciumdioxid oder NatrLumsilikat enthält.

2. Wasserlöslicher Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserfreies Magnesiumchlorid und weniger als 35 Gew.% Aluminiumoxid,, weniger als 30 Gew.% Natriumcarbonat, weniger als 40 Gew.% Natriumchlorid, weniger als 30 Gew.% Magnesiumoxid, weniger als 15 Gew.% Siliciumdioxid weniger als 20 Gew.% Natriumsilikat, bezogen auf das Gewicht des Kernes, enthält.

3· Wasserlöslicher Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserfreies Magnesiumchlorid und von 5 "bis 30 Gew.% Aluminiumoxid und von 2 bis 30 Gew.% Natriumcarbonat, bezogen auf das Gewicht des Kernes, enthält.'

4. Wasserlöslicher Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserfreies Magnesiumchlorid und von 2 bis 35 Gew.% Aluminiumoxid und von 2 bis 20 Gew.% Natriumchlorid, bezogen auf das Gewicht des Kernes, enthält.

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