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Bautenbeschichtungsmittel Dispersionsfarben und kunststoffgebundene
Putze haben meistens eine gute Haftung auf den verschiedensten Untergründen wie
z.B. Holz, Beton, Putz oder Zementasbest. Auch auf Glas und Keramik ist die Haftung
in den meisten Fällen ausreichend, wenn der Untergrund und das Beschichtungsmaterial
trocken sind.
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Nach Durchfeuchtung der Beschichtungen sinkt die Haftung Jedoch sehr
stark ab. Dies zeigt sich insbesondere bei Beschichtungen die auf Glas, Keramik
und glasierten Untergründen ausgebracht sind und einer Unterwasserlagerung oder
länger anhaltenden Beregnung ausgesetzt wurden. Die Beschichtungen lösen sich dann
entweder von selbst ab oder sind durch geringste Kräfte vom Untergrund abziehbar.
Die verschlechterte Naßhaftung tritt auch bei Untergründen wie Beton, Putz- und
Zementasbest auf. Derartige Untergründe sind jedoch meistens rauh, sodaß sich die
verschlechterte Naßhaftung nicht so gravierend auswirkt.
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Weiterhin ist bekannt, daß mit wässrigen Polymerisatdispersionen als
Bindemittel hergestellte Kunstst&ffputze bei Durchfeuchten im Regen oder in
der Zone aufsteigender Feuchtigkeit durch Wasseraufnahme quellen und weich werden.
Dadurch wird ihre
Widerstandsfestigkeit gegen mechanische Beanspruchung,
z.B.
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durch Hagel, Steinschlag oder mutwillige Angriffe geringer.
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Es hat sich nun gezeigt, daß durch die Verwendung von Polyvinylestern,
Polyacrylestern oder Butadien-S-tyrol-Copolymeren, die Silanolgruppen einpolymerisiert
enthalten, als polymere Bindemittel Bautenbeschichtungsmittel mit ausgezeichneten
Eigenschaften hergestellt werden können.
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Uberraschenderweise ergibt der Einsatz der silanolgruppenhaltigen
Polymerdispersionen eine stark verbesserte Naßhaftung der Beschichtungsmittel. Dies
ist insbesondere bei Untergründen aus Glas, Keramik und glasiertem Material von
eiitscheidender Bedeutung. Außerdem zeigt sich, daß die Beschichtungsmaterialien
in Anwesenheit von Wasser kaum quellen und nur eine geringfügige Erweichung eintritt.
Ein weiterer Vorteil ist, daß nur auf Grund der sehr guten Haftungseigenschaften
der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel geschäumte Glasbausteine beschichtet werden
können. Bisher war der Einsatz dieser feuerfesten Baumaterialien aus ästhetischen
Gründen begrenzt da übliche Beschichtungsmittel ungenügende Haftung aufwiesen und
somit keine den ästhetischen Ansprüchen genügende Beschichtung möglich war.
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Im allgemeinen werden die erfindungsgemäß eingesetzten polymeren Bindemittel
durch Polymerisation der Monomeren und gegebenenfalls öllöslicher Comonomererin
wässrigen Dispersionen in Gegen wart von ungesattigten hydrolisierbaren organischen
Siliciwnverbindungen hergestellt. Dabei kommen iibliche Emulgatoren und/ oder Schutzkolloide
und wasserlösliche radikalbildendo LataliS
satoren un gegebenenfalls
wasserlösliche Monomere sowie mehrfach olefinisch ungesättigte Monomere zum Einsatz.
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Als Monomere kommen Vinylester mit geradkettigen und verzweigten
Carbonsäuren mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 3 bis 12 Kohlenstoffatomen,
wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylpivalat, Vinyl-2-äthylhexoat,
Vinylisononat, Vinylstearat, Vinyllaurat, Vinylversatat in Frage. Es können auch
Gemische verschiedener Vinylester verwendet werden. Neben den Vinylestern können
auch weitere olefinisch ungesättigte Monomere bis zu 70 Gew.% vorzugsweise bis zu
50 Gew.% copolymerisiert werden, z.B. Vinylhalogenide beispielsweise Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid, Vinylfluorid, Vinylidenfluorid: Olefine vorzugsweise mit 2 - 4
Kohlenstoffatomen wie z.B. Äthylen, Propylen, Isobutylen; Mono- und Diester von
ungesättigten Carbonsäuren, wie z.B. (Meth)acrylsäureester von Alkoholen mit 1 -
18 Kohlenstoffatomen, rotonsäureester, liono- bzw. Diester von Maleinsäure, Fumarsäure,
Itaconsäure it Alkoholen mit 1 - 18 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise wird Äthylen
bei einem Druck von 1 - 100 atm copolymerisiert. Es können auch Terpolymere wie
z.B. Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinyllaurat, Terpolymere verwendet werden.
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Ala Aerylester kommon Ester von Alkoholen mit 1 - 18 Kohlensteffatomer
wie z.B. Aerylsäu@@äthylester, Aerylsäurepropylester, Aerylsäurebutylester, Aerylsäurehexylester
in Frage. Auch Copolymerisat@ mit den oben genannten Componomeren sind ver@ondbar.
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Die Copolymerisate aus Butadien und Styrol enthalten bis zu 40 Gew.%
Butadien.
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Die einpolymerisierten organischen Siliziumverbindungen werden als
Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R ein inO -Stellung olefinisch ungesättigter Rest, R2, R2', R2" gleiche oder
verschiedene primäre oder sekundäre gegebenenfalls mit Alkoxygruppen substituierte
Alkylreste oder Alcylreste oder maximal zwei Reste Wasserstoff bedeuten können,
eingesetzt. Diese Siliziumverbindungen werden während der Polymerisation zudosiert
und hydrolisieren zu hydroxygrupperihaltigen Siliziumverbindungen (Silanolgruppen)
die im Polymeren enthalten sind.
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Als hydrolisierbare ungesättigte organische Siliziumverbindungen
kommen hauptsächlich Verbindungen in Frage, deren Rest R1 ein# # -ungesättigtes
Alkenyl mit 2 - 10 Kohlenstoffatomen vorzugsweise 2 - 4 Kohlenstoffatomen oder ein
# -ungesättigter Carbonsäureester von Carbonsäuren mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen
und Alkoholen bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist. Als Reste R2, R'2, R2' kommen primäre
und sekundäre Alkylreste mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatomen
oder mi Alkoxygruppen vorzugsweise bis zu 3 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylreste
oder Acylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, vorzugswseise bis zu 3 Kohlenstoffatomen
in Frage. Beistiele solcher Vnibindungen sind Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriäthoxysilan,
Vinyldiäthoxysilanol, Vinyläthoxysilandiol
illyltriäthoxysilan,
Vinyltripropoxysilan, Vinyltriisopropoxysilan, Vinyltributoxysilan, Vinyltriacetoxysilan,
Trimethylglykol-vinylsilan, t-Hethacryloxypropyl-trimethylglykolsilan, t -Acryl
oxypropyl-triäthoxysilan, -Nethacryl oxypropyl-trimethosilan.
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Die so hergestellten Dispersionen enthalten 0,1 bis 5 Gew.% vorzugsweise
0,3 - 3 Gew.% bezogen auf Polymeres an Silanolgruppen und können als solche eingesetzt
werden oder aber es können auch entsprechende Dispersionspulver zur Herstellung
der Bautenbeschichtungsmittel verwendet werden.
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Unter Bautenbeschichtungsmittel werden anmeldungsgemäß alle Mittel
verstanden, die in der Bauindustrie eingesetzt werden um Bauten zu schützen, zu
verschönern, abzudichten usw. Insbesondere werden die silanolgruppenhaltigen Polymeren
als polymere Bindemittel für die Herstellung von Anstrichmitteln auf Dispersionsbasis
und Kunststoffputzen verwendet.
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Anstrichmittel auf Dispersionsbasis bestehen meistenteils aus a.
5 bis 35 Gewichtsprozent silanolgruppenhaltigem Polyvinylester, Polyacrylester oder
Butadien-Styrol-Copolymerem b. 5 bis 35 Gewichtsprozent Wasser.
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c. 5 bis 55 Gewichtsprozent Füllstoff.
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d. 5 bis 30 Gewichtsprozent Pigmente.
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Beispiele für einsetzbare Füllstoffe sind Quarzmehl, feiner Quarzsand,
Kaolin, hochdisperse Kieselsäure, Feldspat, Schwerspat, Beichtspat, Kalziumcarbonat,
Kreide, Dolomit und Talkum.
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Als Pigmente seien beispielsweise Titandioxyd, Zinkoxyd, ZinksulFid
genannt.
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Den Dispersionsfarben können gegebenenfalls Netzmittel in Mengen
von 0,2 - 0,6 Gew.% bezogen auf Füllstoffe zugesetzt werden. An Netzmittel kommen
anionische und nicht ionische in Frage. Meistenteils werden Polyphosphate wie z.B.
Natriumhexametaphosphat, Napht alinsulf onat e, Ammonium- und Natriumpo2-acrylsäuresalze
eingesetzt.
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Weitere Hilfsmittel sind Verdickungsmittel. Organische Verdickungsmittel
werden in Mengen von 0,01 - 1 Gew.% bezogen auf Gesamtanstrichmittel eingesetzt.
Beispiele solcher Verdickungsmittel nind Cellulosederivate, Alginate, Stärke und
Stärkederivate, sowie Polyacrylsäure, Anorganische Verdickungsmittel werden in Mengen
von 0,05 -2 Gew.% bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe verwendet, vorzugsweise kommen
Bentonite oder Hektorit in Frage.
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Oftmals werden den Dispersionsfarben zur Konservierung auch Fungizide
zugesetzt. Diese kommen in Mengen von 0,01 - 2 Gew.°b bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe
zum Einsatz. Beispiele solcher Fungizide sind Phenol- und Kresolderivate, quecksilber-
und zinnorganische Verbindungen.
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Es können auch Antischaummittel wie z.B. Siliconöle, Alkohole und
Kohlenwasserstoff in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe;
Lösungs- und Verfilmungshilfsmittel wie z.B. Glycolacetat und mehrwertige Alkohole
in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent bezogen auf Gesamtdispersion; Gefrierschutzmittel
wie z.B. Methanol und Glycol ill
in Mengen von 1 bis 5 Gewichtsprozent
bezogen auf Gesamtdispersionsfarbe und Farbstoffe wie organische Bundpigmente zugesetzt
werden.
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Kunststoffputze bestehen aus polymeren Bindemitteln, groben Füllstoffen
und Wasser. Die Mengenverhältnisse der einzelnen Bestandteile können sehr weitgehend,
je nach Verwendungszweck schwanken. An polymeren Bindemitteln sind mindestens 6
Gew.% enthalten. Die Menge von Füllstoff und Harz zusammen beträgt höchstens 90
Gew.%. Der Rest besteht aus Wasser.
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Als grobkörnige Fu"llstoffe sind sämtliche körnige Materialien, die
eine genügende Witterungsbeständigkeit aufweisen, einsetzbar.
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Beispiele solcher Materialien sind Sunststoffkörner, Quarzteile und
Steinmaterialien. Ihre Körnung liegt oftmals zwischen 0,2 und 5 mm. In manchen Fällen
werden auch größere Körner eingesetzt.
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Als Hilfsmittel kommen gegebenenfalls Netzmittel, Gefrierschutzmittel,
Fungizide und Farbstoffe in Frage. Dabei können beispielsweise die oben erwähnten
Verbindungen eingesetzt werden.
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Die Herstellung der Baltenbeschichtungsmittel erfolgt nach den allgenein
benannten Verfahren, wobei durch gründliches Nischen der einzelnen Bestandteile
homogene Massen hergestellt werden.
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Die erfindungsgenäß verwendeten Dispersionen verhalten sich bei der
Herstellung der Bautenbeschichtungsmittel wie entsprechende Dispersionen ch@e Silanolgruppen,
sodaß erprobte Rezepturen durch den Ausatz drr zu erfindungsgemäßen Dispersionen
nicht geändert werden r@@@en.
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Beispiel 1: Naßhaftung von Dispersionsfarben Zur Prüfung der Naßhaftung
wurde folgendes Verfahren angewendet: Glasplatten mit einer Breite von 4 cm und
einer Länge von 15 cm wurden mit der zu prüfenden Dispersionsfarbe mit einer Naßfilm
decke von 3001u beschichtet, ein Glasfasergewebe (Mikrolitgewebe 174 G) mit den
Ausmessungen 4 x 17 cm so aufgelegt und eingewalzt, daß 2 cm an der Schmalseite
der Glasplatte überstanden und das Gewebe erneut mit der zu prüfenden Dispersionsfarbe
mit einer Naßfilmdicke von 200 µ beschichtet.
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Nach einer Trocknungszeit von 7 Tagen in Normklima 22°C/50 % relative
luftfeuchtigkeit wurde ein Teil der Glasplatten in Wasser eingelegt und 7 Tage unter
Wasser belassen. Die Prüfung auf Haftfestigkeit erfolgte durch Einspannen des beschichteten
Glasgewebes und der Glasplatte in ein Zugprüfgerät und Abschelen des beschichteten
Glasgewebes in einem Winkel von 1800.
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Die Schälfestigkeit wurde an jeweils 5 Prüfkörpern gemessen und der
Mittelwert gebildet. Die zu prüfenden Dispersionsfarben wiesen eine Pigmentvolumenkonzentration
von 35 bzw. 45 bzw.
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52,5 % auf, wie sie für Außendispersionsfarben üblich sind.
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Zur Herstellung der Dispersionsfarbf:n fanden folgende getrennte Anteigungen
Verwendung: a) Pigmentanteigung aus 1,52 kg Titandioxid Rutil 2,70 kg Barium@n@fat,
Korngröle b@ 3 mal 5 /tl und 650 ml einer 1%igen Lösung von Natriumhexametaphosphat
b)
Dispersionsmischung: Die Dispersionsmischung bestand aus 100 g der zu prüfenden
Kunststoff-Dispersion (50 Gew.%ig), 20 g einer eigen Lösung einer hochviskosen Hydroxyäthercellulose
in Wasser und 1 g Entschäumer (Mischung aus höheren Alkoholen und Kohlenwasserstoffen),
Die Mengenverhältnisse von Pigmentanteigung und Dispersionsmischung bei der einzelnen
geprüften Pigmentvolumenkonzentration kann der Tabelle 1 entnommen werden.
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Tabelle e
| Pigment- a) Pigmentanteigung -b) Dispersionsmischung |
| volumen- |
| konzentration @ @ |
| 35. 384 403 |
| 45 | 439 300 |
| 52,5 464 239 |
In Ergänzung zu den Versuchen mit Glas fanden die gleichen Versuche auch auf fluatierten
Zementasbestplatten gleicher Größe statt. Bei trockener Lagerung und Prüfung auf
Schälfestigkeit erfolgte der Bruch im Film, bei nasser Lagerung und Prüfung auf
SchälfestigReit erfolgte die Trennung an der Grenzfläche Film zu Unterlage.
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Als Kunststoffdispersionen wurden verwendet (50 Gew.% Festgehalt):
A: Copolymerisat aus ca. 82 Gew.% Vinylacetat und 18 Gew.% Äthylen B: Ir " 82 Gew.%
Vinylacetat und 18 Gew.% Äthylen + 1,75 Gew.% Vinylsilanol (entstanden durch Hydrolyse
von Triäthoxyvinylsilan bei der Polymerisation) C: " " " 50 Gew.% Styrol + 50 Gew.96
Acrylsäurebutylester 50 Gew.% Styrol + 50 Gew.% Acrylsäurebutylester + 1 Gew.% Vinylsilanol
(entstanden aus Trimethylglykolvinylsilan) E: Terpolymerisat aus 25 Gew.% Vinylchlorid,
25 Gew.% Vinyllaurat und 50 Gew.% VAc " 25 Gew.% Vinylchlorid, 25 Gew.% Vinyllaurat
und 50 Gew.% VAc + 1,5 Gew.9o' Vinylsilanol (entstanden aus Triäthoxyvinylsilan)
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten.
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T a b e l l e II :
| Kunststoff Pigment Schälfestigkeit auf Glas Schälfestigkeit
auf Zement- |
| Dispersion volumen nach 7 Tagen Lagerung un- asbest nach 7
Tagen Lagerung |
| konzen- ter Wasser kg/4 cm unter Wasser kg/4 cm |
| tration Mittelwert Mittelwert |
| % |
| A 35 unter 0,1 1,3 |
| 45 " 0,1 1,25 |
| 52,5 " 0,1 1,0 |
| 35 1,8 2,1 |
| 45 2,1 2,0 |
| 52,5 2,1 2,1 |
| C 35 unter 0,1 1,75 |
| 45 " 0,1 1 1,80 |
| 52,5 " 0,1 1,75 |
| D 35 1,6 , 2,1 |
| 45 1,7 2,3 |
| 52,5 1,6 2,2 |
| E 35 unter 0,1 1,6 |
| 45 " 0,1 1 |
| 52,5 " 0,1 1,3 |
| F 35 1,7 2,0 |
| 1,9 2,1 |
| 1,8 2,1 |
Beispiel 2: Erweichung von Kunststoffputzen Es wurde ein Kunststoffputz
nach folgender Rezeptur hergestellt: 150 kg Glimmer der Korngröße 100 - 500 pi 30
kg Dolomit der Korngröße ca. 30pi 30 kg Titandioxid Rutil 150 kg Bariumsulfat, Korngröße
bis maximal 1O 100 kg Quarzmehl, Korngröße bis ca. 80 µ 140 kg Quarzsand, Korngröße
0,1 - 0,4 mm 140 kg Quarzsand, Korngröße 0,2 - 0,6 mm 50 kg runder Quarzsand 1,5
- 2 mm 0,1 kg Natriumhexametaphosphat 2,5 kg quecksilberorganisches Fungizid 2,5
kg Entschäumer (Mischung aus höheren Alkoholen und Kohlenwasserstoffen) 31 kg einer
3%igen Methylcelluloselösung (1500 cP) 170 kg Kunststoff-Dispersion Dieser Putz
wurde auf fluatierte Asbestzementplatten mit der Traufel aufgetragen und geglättet.
Die Schichtdicke betrug ca. 2 - 3 mrn. Die Platten wurden 7 Tage bei Normklima (220C/50
% relative Luftfeuchtigkeit) ausgehärtet und dann unter Wasser gelagert. Die Prüfung
auf Weichwerden erfolgte in Anlehnung an DIN 53 153 mit dell, Eindringprüfkörper
nach Buchholz, wobei jedoch nicht die Uiflrechiiung nach DIN vorgenommen wurde,
sondern lediglich die Eindringlänge des Prüfkörpers in mm ausgeLiessen wurde. Es
wurden
die gleichen Kunststoff-Dispersionen wie in Beispiel 1 verwendet. Die Prüfung auf
Weichwerden erfolgte nach 5, 24, 48, 72 und 96 Stunden. Die Ergebnisse sind in Tabelle
3 enthalten.
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T@a b e 1 1 e III Weichwerden von KunststofSputz Eindringlänge in
mm des Prüfkörpers
| Kunststoff- vor der Wasser- nach |
| dispersion lagerung 5 h 24 h 48 h 72 h 96 h |
| Wasserlagerung |
| A 0,5 4 6 8 9 10 |
| B 0,5 2 2 3 4 4 |
| C 0 2 4 4 41 4 |
| D O 0 0 1 0 0 |
| E 0 3 .7 9 10 | 10 |
| F 0 1 5 5 5 , 4 4 |
Beispiel 3: Ein geschäumter Glasbaustein wurde mit einem Kunststoffputz der Rezeptur
nach Beispiel 2 beschichtet. Nach einer Trockenzeit von 7 Tagen bei Normklima (22°C/50%)
wurden die kunststofRgebundenen Putze, die die Kunststoffdispersionen nach Beispiel
1 enthielten, auf ihre Haftung geprüft. Ein Teil der Glasbausteine wurde nach der
Aushärtung 7 Tage unter Wasser gelagert. Es zeigte sich, daß alle kunststoffgebundenen
Putze, die die erfingungsgemäßen Dispersionen als Bindemittel enthielten, sich nicht
von den Glasbausteinen
abziehen ließen, während alle Kunststoffputze,
die die unmodifizierten Dispersionen als Bindemittel enthielten, sich ohne Kraftaufwand
vom Untergrund abschälen ließen. Auch bei den trocken gelagerten Steinen wurde ein
Unterschied in der Haftfestigkeit festgestellt.