CH675585A5 - Wasser- und loesungsmittelfreies, kaltbindendes klebe- und fugenabdichtungsmittel. - Google Patents
Wasser- und loesungsmittelfreies, kaltbindendes klebe- und fugenabdichtungsmittel. Download PDFInfo
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Description
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CH 675 585 A5
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Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein kaltbindendes, in der Bauindustrie verwendetes Mittel, das aus zwei Komponenten besteht.
Auf zahlreichen Gebieten der Tief- und Hochbauindustrie stellen Klebe- und Fugenabdichtungen Aufgaben, die nicht mit heissen Bitumendichtungsmassen und oft sogar nicht mit lösungsmittelhaltigen Erzeugnissen oder Emulsionserzeugnissen erfüllt werden können. Zur fleckenartigen Reparatur von Dachisolierungen oder zur Abdichtung von Dilatationsfugen bei hochwertigen Bauobjekten (Brücken, Tunnels, Tübbings) sowie zur Ausfüllung der Fugen stehen verschiedene Produkte auf Zweikomponen-ten-Epoxyharzbasis oder Polyurethanbasis zur Verfügung, die Steinkohlenteer und/oder Bitumen sowie auch Lösungsmittel enthalten. Der Nachteil dieser Stoffe ist, dass sie im allgemeinen nur zu ganz bestimmten Verklebungszwecken anwendbar sind oder 40-60 Gew.-% Lösungsmittel enthalten und somit umweltverschmutzend und feuergefährlich sind.
Die Lösungsmittel oder wässrige Emulsion enthaltenden, auch kalt verarbeitbaren Bitumen-Kompositionen lassen sich beispielsweise für Zwecke, wo das Trocknen des Klebstoff-Films nicht gesichert oder die beim Trocknen stattfindende Volumenabnahme (Schrumpfen) ausgeschlossen ist, nicht anwenden, so z.B. im Falle der Verklebung von Wasserdichtungsplatten miteinander, oder bei der Ausfüllung von Dilatationsfugen. Für die Reparatur von Betonstrassen und Bahnen sind im allgemeinen Teer-Epoxy-Massen oder Bitumen-Epoxy-Massen von hohem Füllstoffgehalt bekannt, da diese an Beton gut haften und die erwünschte Elastizität aufweisen. Wegen des hohen Kostenaufwands werden aber diese nur bei besonderen Bauobjekten, z.B. bei der Reparatur der Start- und Landepisten von Fluggeländen eingesetzt. Klebstoffe auf Epoxy-harzbasis bzw. Kautschuk-Klebstoffe und Kunst-kautschuk-Klebstoffe sind bekannt. Zur Fugenabdichtung verwendet man Kitte und Spachtelmassen auf Kunststoffbasis, so Produkte auf Polysulfid-, Buthylkautschuk-, Polyisobutylen-, Polyurethanoder Siliconkautschukbasis. Ihr Nachteil ist der hohe Kostenaufwand, wodurch diese nur beschränkt verbreitet sind.
Der Nachteil der bekannten Produkte ist einerseits, dass sie kostspielig sind, andererseits, dass sie für verschiedene Anwendungen nicht eingesetzt werden können. Es ist zum Beispiel eine noch ungelöste Aufgabe, zu erreichen, dass der Klebstoff sich von selbst in der erforderlichen Schichtdicke ausbreitet und damit die Ungleichmässigkeiten der Oberfläche behebt, oder dass die Position des zu verklebenden Materials auch nach der Verlegung, d.h. die Topfzeit, beliebig korrigiert bzw. eingestellt werden kann. Dauernd plastische Eigenschaften lassen sich nur durch Zugabe von teuren Kunststoffen verwirklichen, dabei lässt sich gewöhnlich auch die Anwendung von Lösemitteln nicht vermeiden.
Ziel der Erfindung ist die Ausarbeitung eines kalt anwendbaren, dauernd plastischen Mittels von einstellbarer Bindezeit, das sich für mehrere Anwendungszwecke eignet, wasser- und lösungsmittelfrei sowie einfach zu behandeln ist, und keine Gesund-heits- und Umweltschäden verursacht.
Erfindungsgemäss ist ein wasser- und lösungsmittelfreies, kaltbindendes, aus zwei Komponenten bestehendes Mittel alternativ in einer ersten Ausführungsform gekennzeichnet durch die im Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung, in einer zweiten Ausführungsform gekennzeichnet durch die im Anspruch 2 angegebene Zusammensetzung, in einer dritten Ausführungsform gekennzeichnet durch die im Anspruch 6 angegebene Zusammensetzung. Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3,4 und 5.
Das Bitumen wird mit 2-8 Gew.-% beziehungsweise 2-6 Gew.-% thermoplastischem Mischpolymer vom Typ SBR oder SBS modifiziert. Derartige Produkte sind Eurapren 161A und 161B (Enichem, Italien), Catiflex 1101,1184,1186 (Shell Co.), Finapren 411, Claprene (Shell). Das Molgewicht dieser Produkte (Kunstkautschuk) beträgt 120-280.000. Die flüssige Fettsäure kann Tallölfettsäure sein, deren Jodzahl 84-92 beträgt. Ais Fettsäure kann Talgfettsäure, technische Fettsäure mit Jodzahl 20, Verseifungszahl 185-210, Sonnenblumenölfettsäure, Rapsölfettsäure, Palmkernölfettsäure, Kokusöl-fettsäure oder Leinölfettsäure zur Anwendung kommen. Der inerte Füllstoff mit < 1 mm Korngrösse ist Sand oder Quarzmehl, Andesit, Basalt, Gesteinmehl, Talk, Kaolin, Bentonit, oder Ton, Mikrosilika-pulver, Tonerdehydrat, Korundmehl, Asbestfaser, Mineralwolie, Kunststoff-Faser, Viskosefaser, etc. oder deren Gemisch. Das trockende oder halbtrockende Öl - geeignet zur Faktisherstellung -ist Sonnenblumen-, Raps-, Baumwollsamen-, Kürbiskern-, Sesam-, Hanfsamen-, Oliven-, Soja-, Fisch-, Mais-, Lein- oder Rizinusöl, deren Jodzahl 80-200 beträgt, doch kann ein trockender Pflanzenölfirnis auch verwendet werden. Die Qualität und Zusammensetzung des inerten Füllstoffs kann die vorherige sein, jedoch ist die Anwendung von Sand mit < 1 mm Korngrösse vorteilhaft. Das Verhältnis der Komponenten A und B lässt sich innerhalb der angegebenen Grenzen variieren, es ist jedoch zu bemerken, dass für Verklebungszwecke die Anwendung eines Gemisches vom Verhältnis 2:1, während für Fugenabdichtung ein 1:1 Gemisch zweckmässig ist.
Das erfindungsgemässe Mittel wird in der Weise hergestellt, dass man Bitumen oberhalb seines Erweichungspunktes - zweckmässig zwischen 160-180°C - unter Umrührung mit dem thermoplastischen SBS Mischpolymer stufenweise versetzt, dem homogenisierten Gemisch unter lebhafter Umrührung die flüssige Ölsäure und der noch warmen Mischung den Füllstoff zuführt, das Gemisch auf 30-40°C abkühlen lässt, und die erhaltene Komponente A separiert aufbewahrt.
In einem getrennten Schritt kocht man aus trockendem Pflanzenöl und Schwefel ein Faktis mit 8-10 Gew.-% Gesamtschwefelgehalt. Nach Abkühlung mischt man zu dieser bis zur Homogenisierung das Zink- oder Magnesiumoxyd bzw. die Alkalierdmetalloxyde, dann homogenisiert man nach Zugabe
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der Füllstoffe die so erhaltene Komponente B. Die Einhaltung der Mischungsreihenfolge der Komponenten ist zweckmässig; die Stabilität des Erzeugnisses wird besser, wenn man die angegebene Mischungsreihenfolge verwendet.
In alternativer Weise versetzt man bei der Herstellung der Komponente A das Bitumen bei 160— 170°C mit dem harten oder halbharten Faktis, dann mit der Ölsäure, in separatem Schritt wird das Zinkoder Magnesiumoxyd oder die Alkaiierdmetalloxyde beziehungsweise der Chlorkalk, die Füllstoffe und das Gummimehl zugesetzt und homogenisiert.
Die wesentliche Voraussetzung der Anwendung des Mittels ist die volle und vollständige Vermischung der Komponenten A und B, dazu genügen im allgemeinen Mischzeiten von 5-10 Minuten. Die Topfzeit der flüssigen, mörtelartigen Masse beträgt je nach der Temperatur 2-2,5 Stunden, doch lässt sich die Topfzeit verlängern oder durch Zugabe einer aliphatischen Karbonsäure zur Komponente A - höchstens 5% bezogen auf die Masse derselben - wesentlich verkürzen, dem Wesen nach zwischen 10 Minuten und 24 Stunden regeln. Während der Topfzeit verdickt sich die mörtelartige Masse nicht, sie verbreitet sich gut von selbst, nach einer gewissen Zeit setzt die Abbindung plötzlich ein, die Masse härtet in 10-15 Minuten aus, doch der dauernd plastische Zustand verbleibt.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemässen Mittels ist neu, ähnlicher bitumenhaltiger Klebstoff oder ähnliches Mittel für Fugenabdichtung ist im Handel nicht erhältlich und nicht bekanntgeworden. Die Abbindung des Mittels erfolgt in kaltem Zustand bei Umgebungstemperatur, vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 20°C und setzt sich vermutlich aus drei Teilvorgängen zusammen:
Bei der Verseifung zwischen dem angewandten Metalloxyd und der freien Fettsäure bildet sich eine Bindung, deren Zeitdauer geregelt werden kann. Durch Zugabe einer aliphatischen Carbonsäure lässt sich diese Zeit verkürzen, durch Zugabe von Faktis lässt sich die Bindung inhibitieren, ihre Zeitdauer verlängert sich. Gleichzeitig mit diesem Vorgang bilden sich zwischen Faktis, Metalloxyd, ungesättigter Fettsäure und eventuell den ungesättigten Bindungen des Kunstkautschuks teilweise oder vollständig vernetzte Bindungen aus. In den sich mit Luft und Licht berührenden Schichten der gebundenen Masse erhärtet der unverseifte Rückstand des halbgesättigten Pflanzenöls und der ungesättigten Fettsäure während verhältnismässig langer Zeit unter Sauerstoffaufnahme, wobei die verwendete Masse «durchhärtet». Dies lässt sich vom Aufhören der Klebrigkeit und langsamer Erhöhung des Erweichungspunktes feststellen.
Das erfindungsgemässe Mittel hat den Vorteil, dass bei der Anwendung die Schichtdicke abänder-lich ausgebildet werden kann, mit dem schnellen Beginn der Abbindung muss nicht gerechnet werden, die Masse «verbreitet sich». Infolge der Einstellbarkeit lässt sich die Position (Lage) der zu verklebenden Materialien auch nach der Verlegung ausrichten, dabei wird das zu verklebende Material weder durch Wärmeeinwirkung noch durch chemische Einwirkung beschädigt. Nach Gebrauch bleibt die
Masse dauernd plastisch und sie übernimmt die Bewegungen ohne Bildung von Rissen. Die Masse haftet gut auf einer trockenen Grundlage, danach wird die Schicht feuchtigkeitsbeständig, sie nimmt kein Wasser auf und bindet auch unter Wasser ab. Bei der praktischen Anwendung des Mittels kann die Verklebung, Fugenabdichtung oder sonstige Arbeit mit einfachen Geräten ohne Brandgefahr und Gesundheitsschädlichkeit durchgeführt werden, so dass keine Fachkräfte beansprucht werden. Die erfindungsgemässen Mittel lassen sich unter anderem zur Fugenausfüllung bei Betongehwegen, Dachisolierelementen, zur Verklebung von Parketten, Dachbahnen anwenden. Ihre Anwendung ist ausserordentlich wirtschaftlich, da der Aktivstoffgehalt des Erzeugnisses aus billig zugänglichen Komponenten zusammengestellt werden kann, durch Veränderung des Verhältnisses der Komponenten A und B ist auch der Charakter des Mittels variierbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden mit Ausführungsbeispielen dargestellt.
Beispiel 1
Es wird eine zum Fugenausguss geeignete Masse aus folgenden Komponenten hergestellt:
Komponente A:
38 Gew.-% Bitumen B-90 (Erweichungspunkt 46°C, Penetration 71-100)
2 Gew.-% Styrol-Butadien Mischpolymer (Euro-prene 161A), Durchschnittsmolgewicht 280 000 20 Gew.-% Ölsäure (Olein)
40 Gew.-% Sand von < 1 mm Korngrösse
Komponente B:
10 Gew.-% Schwefel enthaltender, aus Sonnenblumenöl und Schwefel hergestellter Faktis 10 Gew.-% Zinkoxyd (Zinkweiss)
80 Gew.-% Sand von < 1 mm Korngrösse
In der Komponente B kann statt Pflanzenöl teilweise oder völlig flüssiger Steinkohlenteer oder flüssiger Benzinpyroliseteer eingesetzt werden.
Zur Herstellung der Komponente A erwärmt man das Bitumen in einer heizbaren, mit Rührer ausgestatteten Vorrichtung unter lebhafter Umrührung auf 180°C unter Zugabe des Mischpolymers in 45-60 Minuten. Dann gibt man zum homogenen Gemisch die Ölsäure, rührt lebhaft einige Minuten lang, dann versetzt man die noch warme Mischung unter weiterem Rühren mit dem Feinsand. Die Umrührung wird unter Wasserkühlung so weit fortgesetzt, bis die Temperatur der Mischung 35-40°C wird. Jetzt wird das schwarze, flüssige Produkt in Behälter abgefüllt. Bei der Herstellung der Komponente B bereitet man erst den Faktis aus trocknendem Pflanzenöl und Schwefel, indem man das Pflanzenöl auf 130-140°C erwärmt, den pulverförmigen oder lamellaren Schwefel zugibt und bei dieser Temperatur 3-4 Stunden lang, bis zum vollständigen Einbau des Schwefels rührt. Der entstandene Pflanzenölfaktis bildet eine dunkelbraune, in starkem Licht durchsichtige, ablagerungs- und trübungsfreie Flüssig5
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keit. Der abgekühlte flüssige Faktis wird mit dem Zinkoxyd (Zinkweiss) in eine homogene Paste vermischt. Danach wird der Feinsand zugegeben. Man erhält eine sog. erdfeuchte Masse, deren Farbe und Aussehen dem nassen Sand ähnlich ist und die in Säcke verpackt werden kann. Die so hergestellten Komponenten A und B werden zu 1:1 Massenverhältnis in geringen Mengen von Hand, in grösseren Mengen maschinell vermischt. Die vollständige Vermischung kann in 5-10 Minuten erzielt werden. Die Töpfzeit der so hergestellten flüssigen und selbstverbreitenden Ausgussmasse beträgt je nach der Temperatur 2-2,5 Stunden, während dieser Zeitdauer verdickt sie sich nicht, sie fliesst gut und verbreitet sich. Anschliessend beginnt besonders bei einer Temperatur über 20°C plötzlich das Abbinden, die Masse bindet in der Fuge oder im «Topf» in 10-15 Minuten ab.
Beispiel 2
Eine zur Kaltverklebung geeignete elastische Komposition lässt sich durch Vermischen der in Beispiel 1 beschriebenen Komponenten A und B bei Mischverhältnis 2:1 herstellen. Die zur Verklebung verwendbare Masse besitzt eine niedrigere Viskosität und kürzere Bindezeit als die Masse nach Beispiel 1.
Beispiel 3
Die schnellbindenden Arten der in Ausführungsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Fugenausguss-und Klebungskompositionen lassen sich herstellen, indem zur Komponente A 0,05-0,5 Gew.-% konzentrierte Essigsäure gegeben wird. Die Zugabe der Essigsäure kann auch am Anwendungsort, bei Umgebungstemperatur erfolgen. Mit dieser Lösung kann die Bindezeit unabhängig von der Temperatur zwischen breiten Grenzen nach Wunsch eingestellt und verändert werden.
Beispiel 4
Aus folgenden Komponenten wird eine hartbindende, nichtelastische Glättmasse hergestellt:
Komponente A:
40 Gew.-% Bitumen B30 (Erweichungspunkt 60°C, Penetration 20-45)
20 Gew.-% flüssige C17-C18 Pflanzenfettsäure 40 Gew.-% Quarzsand von 1-3 mm Korngrösse
Komponente B:
10 Gew.-% Schwefel enthaltender, aus trocknendem Pflanzenölfirnis und Schwefel hergestellter flüssiger Faktis
10 Gew.-% Kalkhydratpulver (trockengelöschter Baukalk)
80 Gew.-% Quarzmehl von < 1 mm Korngrösse.
Die zwei Komponenten werden in Mischverhältnis 1:1 verwendet. Man erhält eine schnellbindende Masse. Anstatt Bitumen kann teilweise oder vollständig Steinkohlenteerpech (Goudron) oder geblasenes Benzinpyrolyseteerpech mit ähnlichem Erweichungspunkt eingesetzt werden.
Beispiel 5
Eine mit Oxydfarbe färbbare Glättmasse lässt sich aus folgenden Komponenten herstellen:
Komponente A:
60 Gew.-% flüssiges, destilliertes Fettsäuregou-dron (Jodfarbzahl 100)
40 Gew.-% zerkleinerter, sortierter Kies von 1-3 mm Korngrösse
Komponente B:
10 Gew.-% Schwefel enthaltender, aus Rapsöl und Schwefel hergestellter flüssiger Faktis 10 Gew.-% MgO (kalziniertes Magnesium) 80 Gew.-% Dolomitmehl oder Kalksteinmehl von s 1 mm Korngrösse.
Die zwei Komponenten werden in Mischverhältnis 1:1 verwendet. Zum Färben gibt man zu der Glättmasse bis zum Erreichen der gewünschten Farbe 5-10% Eisenoxydrot- oder Oxydgrünfarbe.
Beispiel 6
Zwecks Fugenausfüllung oder Verklebung von vertikalen Oberflächen vermengt man die Komponente B gemäss Beispiel 1 in Mischverhältnis 1:1 oder 1:2 mit Komponente A folgender Zusammensetzung:
Komponente A:
38,0 Gew.-% Bitumen B-90 2,0 Gew.-% 60/40 Polybutadien-Polystyrol Mischpolymer
20,0 Gew.-% Tallölfettsäure 40,0 Gew.-% Mikrosilikapulver (mit 92 Gew.-% Si02-Gehalt, bei der Ferrosiliziumherstellung entstehendes Abfallpulver, das zu 50% eine Korngrösse unter 6 jim aufweist).
Bei der Herstellung der Komponente A vermischt man das modifizierte Bitumen warm mit dem Mikrosilikapulver, nach der Homogenisierung wird die Tallölfettsäure zugesetzt. Im weiteren wird gemäss Beispiel 1 gearbeitet.
Beispiel 7
Aus den angeführten Komponenten stellt man ein zur Verklebung und als Ausgussmasse verwendbares Mittel her:
Komponente A:
60 Gew.-% Bitumen B-90 35 Gew.-% Ölsäure (C17-C18)
5 Gew.-% aus vorbehandeltem Rapsöl hergestellter Hartfaktis mit 19 Gew.-% Schwefelgehalt
Komponente B:
1 Gew.-% Ca(OH)2 9 Gew.-% Zinkoxyd
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10 Gew.-% Gummimehl (Mahlgut aus Gummireifen von < 1 mm Korngrösse)
80 Gew.-% Quarzsand (Korngrösse < 1 mm).
Das Bitumen wird bei 160-170°C mit dem Hartfak-tis vermengt, abgekühlt und mit Ölsäure versetzt.
Die Komponente B wird durch Vermischung von Zinkoxyd, Gummimehl und Quarzsand hergestellt.
Beispiel 8
Aus folgenden Komponenten wird ein als Ausgussmasse anwendbares Mittel hergestellt:
Komponente A:
60 Gew.-% Bitumen B-90 30 Gew.-% Ölsäure (C17-C18)
10 Gew.-% aus Rapsöl hergestellter mittelharter Faktis mit 19 Gew.-% Schwefelgehalt
Komponente B:
10 Gew.-% Chlorkalk (mit 25-30 Gew.-% Aktivchlorgehalt)
10 Gew.-% Gummimehl (gemäss Beispiel 7) 80 Gew.-% Quarzsand.
Die Komposition wird nach dem Verfahren gemäss Beispiel 7 hergestellt.
Beispiel 9
Man stellt eine Klebstoff- und Ausgussmassekomposition aus folgenden Komponenten her:
Komponente A gemäss Beispiel 8 und Komponente B:
5 Gew.-% Zinkoxyd 5 Gew.-% Magnesiumoxyd 20 Gew.-% Gummimehl 70 Gew.-% Quarzsand.
Die Komposition wird gemäss Beispiel 7 hergestellt.
Claims (6)
1. Wasser- und lösungsmittelfreies, kaltbindendes, aus zwei Komponenten bestehendes Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A 40-60 Gewichtsteile Bitumen oder mit 2-8 Gew.-% Polybutadien-Polystyrol modifiziertes Bitumen, 20—40 Gewichtsteile flüssige Fettsäure,
20-40 Gewichtsteile Füllstoff und die Komponente B 10-20 Gewichtsteile eines 5-10 Gew.-% Schwefel enthaltenden flüssigen Faktis auf Basis von trocknendem oder halbtrocknendem Pflanzenöl, 10-20 Gewichtsteile Zinkoxid, Magnesiumoxid, Erd-alkaiimetalloxid, Erdalkalimetallhydroxid oder deren Gemisch,
60-80 Gewichtsteile Füllstoff enthält und das Mischverhältnis der Komponenten A und B (1 bis 3): (3 bis 1) beträgt.
2. Wasser- und lösungsmittelfreies, kaltbindendes, aus zwei Komponenten bestehendes Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A
60-100 Gewichtsteile Fettsäuregoudron, 20-40 Gewichtsteile Füllstoff und die Komponente B 10-20 Gewichtsteile eines 5-10 Gew.-% Schwefel enthaltenden flüssigen Faktis auf Basis von trocknendem oder halbtrocknendem Pflanzenöl, 10-20 Gewichtsteile Zinkoxid, Magnesiumoxid, Erdalkalimetalloxid, Erdalkalimetallhydroxid oder deren Gemisch,
60-80 Gewichtsteile Füllstoff, enthält und das Mischverhältnis der Komponenten A und B (1 bis 3): (3 bis 1) beträgt.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff der Komponente B Quarzmehl oder Sand mit einer Korngrösse < 3 mm ist.
4. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es als flüssige Fettsäure Ölsäure, Tallölfettsäure oder gemischte flüssige pflanzliche Fettsäure enthält.
5. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetalloxid Brennkalk und/oder das Erdalkalimetallhydroxid Kalkhydratpulver ist.
6. Wasser- und lösungsmittelfreies, kaltbindendes, aus zwei Komponenten bestehendes Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A 40-60 Gewichtsteile Bitumen
20—40 Gewichtsteile flüssige Fettsäure mit einer durchschnittlichen Anzahl Kohlenstoffatome C17-Ci8 oder Naphthensäure
5-10 Gewichtsteile eines 17-19 Gew.-% Schwefel enthaltenden Faktis auf Basis von Rapsöl, und die Komponente B
10-20 Gewichtsteile Zinkoxid, Magnesiumoxid, Cal-
ciumoxid (Brennkalk), Calciumhydroxid, Chlorkalk oder deren Gemisch,
10-90 Gewichtsteile Füllstoff,
1-20 Gewichtsteile Gummimehl enthält und das
Mischverhältnis der Komponenten A und B (1 bis 3):
(3 bis 1) beträgt.
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