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Dokumentenidentifikation DE69917416T2 19.05.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001013351
Titel Kaltnachwalzverfahren für Stahlblech und Kaltnachwalzwerk
Anmelder JFE Steel Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Saito, Teruhiro, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Miyake, Hidenori, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Kawaguchi, Goro, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Sato, Naoya, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP;
Kobayashi, Makoto, Chiba-shi, Chiba 260-0835, JP
Vertreter Benedum Haseltine Lake Partners, 81669 München
DE-Aktenzeichen 69917416
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.12.1999
EP-Aktenzeichen 993101369
EP-Offenlegungsdatum 28.06.2000
EP date of grant 19.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.2005
IPC-Hauptklasse B21B 1/22
IPC-Nebenklasse C21D 8/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Nachwalzverfahren für Stahlblech und ein Nachwalzwerk gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 (siehe beispielsweise FR-A 00 46 423). Die Erfindung betrifft insbesondere ein Nachwalzverfahren für Stahlblech, das sich zum Herstellen von Konservendosen eignet und ein hochglänzendes Aussehen hat, und ein Nachwalzwerk zum Ausführen des Verfahrens.

Das Nachwalzen von Stahlblech, das vor oder nach dem Überziehen glänzen soll (beispielsweise Stahlblech zum Herstellen von Konservendosen), erfolgt üblicherweise durch ein Trockenwalzverfahren mit einem Walzwerk mit zwei oder mehr Gerüsten, wobei jedem Gerüst eine unterschiedliche Walze zugeordnet ist. Das erste Gerütst dient beispielsweise hauptsächlich zum Einstellen der Beschaffenheit des Materials (Oberflächenhärte usw.) und erfordert eine Mattwalze mit hoher Greifkraft, damit eine ausreichende Längung sichergestellt ist. Diese Mattwalze ist in der Regel eine Walze, die durch Mattriefen mit schwach ausgeprägter gerichteter (oder allgemein stark zufälliger) Oberflächenrauheit gekennzeichnet ist, die durch Sandstrahlen, Funkenerosion oder Laserbearbeiten erzeugt werden. Die Oberflächenrauheit beträgt normalerweise 0,5 &mgr;m oder mehr.

Eine Schleifbearbeitungswalze umfasst dagegen eine sogenannte Hochglanzwalze, die eine spiegelnde Oberflächenbeschaffenheit ausbildet, und eine sogenannte Riefenglanzwalze, die Schleifspuren (mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von ungefähr 0,15 &mgr;m oder mehr) hinterlässt. Manche Riefenglanzwalzen hinterlassen eine Oberflächenrauheit (Ra) von 0,5 &mgr;m oder mehr. Die Riefenglanzwalze wird jedoch nicht im ersten Gerüst eingesetzt, da man sie zum Sicherstellen einer ausreichenden Längung als unzureichend einschätzt.

Herkömmlicherweise walzt man das Stahlblech im zweiten Gerüst des Walzwerks und danach zum Verbessern des Glanzes mit Riefenglanzwalzen, so dass die Auswirkung der im ersten Gerüst ausgebildeten Mattriefen gemildert wird. Das Stahlblech wird anschließend mit der Riefenglanzwalze, einer Hochglanzwalze oder einer Mattwalze mit einer Oberflächenrauheit gewalzt, die der geforderten Oberflächenrauheit des Stahlblechs entspricht.

Mit einer zunehmenden Anzahl von Riefenglanzwalzen in den Zwischengerüsten verbessert sich der Glanz; es nehmen jedoch die Kosten der Anlage und die laufenden Kosten zu, und man benötigt mehr Raum für den Aufbau.

Hinsichtlich der Produktionskosten ist ein Betrieb mit zwei Gerüsten am vorteilhaftesten. Wie in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 1-95803 offenbart ist, wird eine Mattwalze, beispielsweise eine sandgestrahlte Mattwalze, für das erste Gerüst verwendet, und eine Glanzwalze für das letzte Gerüst.

In den letzten Jahren hat der geforderte Glanzgrad mit einer begrenzten Oberflächenrauheit zugenommen. Es ist jedoch schwierig, die Forderung nach gutem Glanz in Nachwalzwerken mit geringer Gerüstzahl zu erfüllen, beispielsweise mit zwei Gerüsten, da in solchen Werken die Anzahl der Walzvorgänge mit Glanzwalzen abnimmt.

Man kann in Betracht ziehen, das Walzwerk zweimal zu verwenden, ohne dass die Anzahl der Gerüste zunimmt, indem man das zweite Gerüst als Vorgerüst-Glanzwalze verwendet; eine Kostensteigerung durch die erhöhte Anzahl der Schritte lässt sich damit jedoch auch nicht vermeiden.

Man wünscht daher, ein Verfahren zum Verbessern des Glanzes bereitzustellen, ohne dass damit zusätzliche Anlagen und Fertigungsschritte verbunden sind.

Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung ein Nachwalzverfahren zum Nachwalzen eines Stahlblechs mit Hilfe eines Nachwalzwerks bereit, das mit mehreren Walzgerüsten versehen ist, wobei mindestens die Walze am oberen vorderen Gerüst eine Riefenglanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger hat, und zumindest die Walze im letzten Gerüst eine Glanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 0,5 &mgr;m oder weniger hat. Dabei ist das Nachwalzen ein trockenes Walzen und das Stahlblech enthält 0,012 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff (C). Das im Verfahren verwendete Nachwalzwerk weist bevorzugt zwei Gerüste auf, wobei die Walze im ersten Gerüst eine Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger ist, und die Walze im zweiten Gerüst eine Glanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,5 &mgr;m oder weniger ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Nachwalzwerk zum Walzen von Stahlblech bereit, das mehrere Walzgerüste aufweist, wobei mindestens die Walze am oberen vorderen Gerüst eine Riefenglanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger hat, und zumindest die Walze im letzten Gerüst eine Glanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m hat. Das Nachwalzwerk ist bevorzugt mit zwei Gerüsten ausgestattet. In diesem Fall ist die Walze am ersten Gerüst eine Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) 1,2 &mgr;m oder weniger, und die Walze am zweiten Gerüst ist eine Glanzwalze, die eine Oberflächenrauheit (Ra) zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m.

Es wird nun beispielhaft auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen.

Es zeigt:

1 eine Kurve mit dem Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffgehalt (C) und der Längung eines nachgewalzten Stahlblechs.

Die Erfinder dieser Erfindung haben durch umfangreiche Untersuchungen die folgenden Sachverhalte festgestellt:

  • (A) Der Glanz wird stark beeinträchtigt, wenn man ein Stahlblech im oberen vorderen Gerüst des Nachwalzwerks mit einer Mattwalze komprimiert, die keine gerichtete Oberflächenrauheit aufweist, beispielsweise mit einer sandgestrahlten Walze oder einer funkenerodierten Walze.

    Der Glanz, und insbesondere der Glanz nach dem Beschichten, verbessert sich beträchtlich, wenn das Stahlblech mit einer Riefenglanzwalze gewalzt wird, und zwar auch dann, wenn die Oberflächenrauheit mit der Rauheit vergleichbar ist, die man mit anderen Walzverfahren erhält. Da die Riefenglanzwalze Schleifspuren in einer Richtung hinterlässt, wird vermutet, dass nur einige wenige konkave Abschnitte ausgebildet werden, die sogenannten "Dullbits", die man als Hauptursache für die Verschlechterung des Glanzes ansieht.
  • (B) Eine ausreichende Längung lässt sich nicht erreichen, wenn man kohlenstoffarmen Allzweckstahl walzt und dabei eine Riefenglanzwalze im oberen vorderen Gerüst verwendet. Obgleich die Ursache dafür noch unklar ist, darf man vermuten, dass die Oberflächenrauheit am Umfang so schwach ist, dass die Angriffskraft gering ist, da die Schleifspuren auf der Oberfläche beispielsweise in radialen Ebenen liegen.

Dagegen kann man bei einem Stahlblech, bei dem die Härte vor dem Nachwalzen verringert wird, indem man den Kohlenstoffgehalt (C) auf eine gewisse Größe senkt (sogenannter ganz besonders kohlenstoffarmer Stahl), eine ausreichende Längung sicherstellen, die die gewünschte Härte liefert, und zwar auch dann, wenn man eine Riefenglanzwalze im oberen vorderen Gerüst verwendet.

Der ganz besonders kohlenstoffarme Stahl wird oft sehr stark gelängt, wenn man ihn mit einer Mattwalze im oberen vorderen Gerüst walzt; dies führt zu einer außerordentlichen Härte. Oder die Längung kann, auch wenn die Härte nicht übermäßig groß ist, die Kontrollgrenzen überschreiten. Damit ist vor dem Verladen eine Qualitätsprüfung durchzuführen. Verwendet man dagegen eine Riefenglanzwalze anstelle der Mattwalze, so kann man eine derartige übertriebene Längung vermeiden.

Die Gründe für die Beschränkung der Bedingungen in der Erfindung werden im Folgenden erklärt.

Zusammensetzung des gewünschten Stahlblechs

Die Stahlbleche, die dem Nachwalzverfahren der Erfindung unterworfen werden, sind auf Bleche eingeschränkt, die 0,012 Gewichtsprozent oder weniger an Kohlenstoff (C) enthalten, da sich eine gewünschte Härte durch die Längung nicht erreichen lässt, wenn man eine Riefenglanzwalze im oberen vorderen Gerüst verwendet und das Stahlblech mehr als 0,012 Gewichtsprozent C enthält. Besonders bevorzugt enthält das Stahlblech 0,0080 Gewichtsprozent oder Weniger an Kohlenstoff. Die bevorzugte Untergrenze für den Kohlenstoffgehalt beträgt 0,0010 Gewichtsprozent, da geringere Gehalte zu übermäßigen Längungen führen können.

1 zeigt eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Längung des nachgewalzten Stahlblechs darstellt und aus Untersuchungen stammt, die die Erfinder der Erfindung angestellt haben. Im ersten Gerüst wurden Riefenglanzwalzen mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,6 &mgr;m, Riefenglanzwalzen mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,15 &mgr;m und sandgestrahlte Mattwalzen mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,6 &mgr;m verwendet. Man erhielt die in 1 mit SB 0,6, SB 0,15 bzw. SD 0,6 bezeichneten Kurven. Jedes Nachwalzwerk umfasste zwei Gerüste. Im zweiten Gerüst wurde eine Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit von 0,2 &mgr;m verwendet. Bei den verwendeten Walzbedingungen erhielt man bei einem Stahlblech mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,002 Gewichtsprozent eine Längung von 1,6 Prozent ± 0,2 Prozent.

Aus 1 geht hervor, dass die Längung des besonders kohlenstoffarmen Stahls instabil wurde, wenn die sandgestrahlte Mattwalze im ersten Gerüst verwendet wurde (zusätzlich zu einem geringen Glanz). Dagegen kann eine gewünschte Längung nicht sichergestellt werden, wenn die Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,15 &mgr;m im ersten Gerüst verwendet wurde. Wurde die Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,6 &mgr;m im ersten Gerüst eingesetzt, so konnte man bei Stahlblechen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,0012 Gewichtsprozent oder weniger die gewünschte Längung beibehalten. Bei Stahlblechen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,0080 Gewichtsprozent wird die Längung jedoch geringfügig instabil; dies führt zu einer Abnahme der Längung.

Das Stahlblech enthält bevorzugt entweder 0,02 Gewichtsprozent Titan (Ti) oder 0,1 Gewichtsprozent Niob (Nb) oder beide Stoffe, damit die Weichheit und Bearbeitbarkeit sichergestellt ist. Für Ti und Nb werden Untergrenzen von 0,005 Gewichtsprozent bzw. 0,002 Gewichtsprozent gefordert.

Für den Sauerstoffentzug und die Stabilisierung von Stickstoff (N) kann Aluminium (Al) in einem Umfang von 0,15 Gewichtsprozent oder weniger vorhanden sein.

Man bevorzugt, dass weitere Komponenten im herkömmlichen Zusammensetzungsbereich vorhanden sind, beispielsweise 0,2 Gewichtsprozent oder weniger Silicium (Si), 0,5 Gewichtsprozent oder weniger Mangan (Mn) (ein Gehalt von 0,1 Gewichtsprozent oder mehr wird besonders bevorzugt); 0,05 Gewichtsprozent oder weniger Phosphor (P) und 0,03 Gewichtsprozent oder weniger Schwefel (S). Besonders bevorzugt betragen die Gehalte an Si, P und S 0,05 Gewichtsprozent oder weniger, 0,02 Gewichtsprozent oder weniger und 0,02 Gewichtsprozent oder weniger.

Auf Wunsch kann Kalzium (Ca) zugesetzt werden. Der Rest besteht aus Fe und zufälligen Elementen und Verunreinigungen.

Die Walze am vorderen oberen Gerüst

Im vorderen Gerüst ist zumindest die obere Walze eine Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger. Der Glanz vor oder nach dem Beschichten fällt schlecht aus, falls man eine Mattwalze oder eine Riefenglanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von mehr als 1,2 &mgr;m verwendet. Die bevorzugte Untergrenze der Oberflächenrauheit (Ra) beträgt 0,20 &mgr;m oder mehr. Liegt die Oberflächenrauheit (Ra) unter 0,20 &mgr;m, so neigt die Längung (Härte) dazu, unzureichend ausgebildet zu werden. Die besonders bevorzugte Oberflächenrauheit (Ra) liegt im Bereich von 0,5 bis 1,0 &mgr;m.

Die Bearbeitung der gewalzten Oberfläche ist nicht besonders eingeschränkt. Hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit kann eine Beschichtung mit Chrom (Cr) erfolgen.

Die Walze am letzten Gerüst

Gemäß dem Verfahren der Erfindung sollte zumindest die Walze am letzten Gerüst eine Glanzwalze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,5 &mgr;m oder weniger sein, damit ein vorgegebenes Niveau des Glanzes oder ein höheres Niveau sichergestellt ist. Abhängig von der Soll-Oberflächenrauheit kann man eine Hochglanzwalze oder eine Riefenglanzwalze einsetzen. Trotzdem kann ein gewünschter Glanz (auch nach dem Beschichten) nicht sichergestellt werden, falls die Oberflächenrauheit (Ra) 0,5 &mgr;m übersteigt. Die Oberflächenrauheit ist jedoch bevorzugt geringer als die Oberflächenrauheit der Walze im ersten Gerüst. Die Auswirkung der Erfindung zeigt sich besonders deutlich, wenn man eine Walze mit einer Oberflächenrauheit (Ra) im Bereich von ungefähr 0,15 bis 0,3 &mgr;m einsetzt, die gemäß der Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, wobei die Glanzanforderungen mit einer herkömmlichen Walze nicht erfüllt werden.

Obgleich der Glanz abnimmt, wenn die Oberflächenrauheit der Walze im oberen vorderen Gerüst größer wird, ist eine Glanzverbesserung auch dann feststellbar, wenn man eine Riefenglanzwalze anstelle der Mattwalze im oberen vorderen Gerüst verwendet, und die Walzen jeweils die gleiche Oberflächenrauheit haben.

Obwohl die Untergenze der Oberflächenrauheit und ebenso die Oberflächenbehandlung nach dem Walzen nicht besonders eingeschränkt sind, kann die Oberfläche mit Cr beschichtet werden, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern.

Walzen für Gerüste, die sich von den beschriebenen Gerüsten unterscheiden (drei Gerüste oder mehr)

Glanzwalzen verwendet man bevorzugt für die Walzen der Gerüste zwischen dem oberen vorderen Gerüst und dem letzten Gerüst. Eine Walze mit einer Oberflächenrauheit im Bereich der Oberflächenrauheit des vorderen und des hinteren Gerüsts eignet sich besonders für die Walzen, die in den Gerüsten zwischen dem vorderen Gerüst und dem letzten Gerüst verwendet werden, damit ein geforderter Glanz sichergestellt ist. Besonders bevorzugt gestaltet man die Oberflächenrauheit jeder Walze in der Reihenfolge von der vorderen Walze zu den nachfolgenden Walzen allmählich feiner.

Weitere Bedingungen

Zum Nachwalzen wird ein trockenes Walzen verwendet, das keine Schmierung des Stahlblechs erfordert. Eine Längung von 3 Prozent oder weniger ist geeignet. Eine Längung von 1,5 Prozent ± 1 Prozent wird besonders bevorzugt. Eine Längung von 1,5 Prozent ± 0,5 Prozent wird ganz besonders bevorzugt. Die Sollhärte kann 50 bis 60 für HR30T betragen.

Die Beschichtungsverfahren nach dem Nachwalzen werden nicht extra bezeichnet. Das Sollstahlblech der Erfindung kann verschiedenen Beschichtungsverfahren unterzogen werden, die allgemein zum Beschichten von Stahlblechen für Konservendosen verwendet werden, beispielsweise das Beschichten mit Zinn oder mit Chrom oder mit Nickel (Ni) oder eine Chromatbehandlung der Oberflächen nach diesen Beschichtungsvorgängen.

In der Erfindung wurde der Glanz mit einem Winkel des einfallenden Lichts von 20 Grad und mit Hilfe eines Glanzmessers gemäß JIS Z8741 gemessen.

Das Nachwalzwerk der Erfindung kann in einer Fertigungsstraße verwendet werden, in der nur nachgewalzt wird, oder man kann es am Auslass eines kontinuierlichen Glühofens einbauen.

Beispiel

Nachdem das kaltgewalzte Stahlblech, das die Komponenten nach Tabelle 1 aufwies, einem Rekristallisationsglühen (kontinuierliches Glühen) unterzogen worden war, wurde das Stahlblech nachgewalzt, und zwar mit einem Nachwalzwerk mit zwei bis drei Gerüsten und unter den in Tabelle 2 dargestellten Bedingungen. Die in Tabelle 2 nicht dargestellten Bedingungen gleichen den Bedingungen, unter denen man eine Längung von 1,5 Prozent erhält, und zwar mit Hilfe des Gerüsts Nr. 1 SD 0,6 und des Gerüsts Nr. 2 MB 0,5, dargestellt bei Nr. 1 in Tabelle 2. Nach dem Messen der Härte (HR30T) eines jeden Stahlblechs wurde das Blech mit Zinn beschichtet (Beschichtungsgewicht von 2,8 g/m2). Es folgte eine Glanzmessung nach einer Aufschmelzbehandlung. Der Glanz wurde in den folgenden vier Schritten bewertet:

&jocir;: 1300 bis 1500

o: 1100 bis weniger als 1300

&Dgr;: 900 bis weniger als 1100

x: weniger als 900.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 beweist, dass die gemäß der Erfindung erhaltenen Stahlbleche einen höheren Glanz aufwiesen als das Stahlblech des Vergleichsbeispiels.

Die Erfindung ermöglicht das Herstellen eines Stahlblechs, das sich zum Fertigen beispielsweise von Konservendosen eignet, und zwar lediglich durch die Anwendung von Walzen in einer Richtung mit einem Nachwalzwerk, das zwei oder höchstens drei Gerüste aufweist.


Anspruch[de]
  1. Nachwalzverfahren zum Nachwalzen eines Stahlblechs mit Hilfe eines Nachwalzwerks, das mit mehreren Walzgerüsten versehen ist, wobei mindestens die Walze am oberen vorderen Gerüst eine Riefenglanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger hat, und zumindest die Walze im letzten Gerüst eine Glanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 0,5 &mgr;m oder weniger hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachwalzen ein trockenes Walzen ist und dass das Stahlblech 0,012 Gewichtsprozent oder weniger an C enthält.
  2. Nachwalzverfahren nach Anspruch 1, wobei das Nachwalzwerk ein Werk mit zwei Gerüsten ist.
  3. Nachwalzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stahlblech zwischen 0,001 und 0,008 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält.
  4. Nachwalzverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Stahlblech zusätzlich zwischen 0,005 und 0,2 Gewichtsprozent Ti und/oder zwischen 0,002 und 0,1 Gewichtsprozent Nb enthält.
  5. Nachwalzverfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei das Stahlblech zusätzlich nicht mehr als 0,15 Gewichtsprozent Al, nicht mehr als 0,2 Gewichtsprozent Si, zwischen 0,1 und 0,5 Gewichtsprozent Mn, nicht mehr als 0,05 Gewichtsprozent P und nicht mehr als 0,03 Gewichtsprozent S enthält.
  6. Nachwalzwerk für Stahlblech, das mehrere Walzgerüste aufweist, wobei mindestens die Walze am oberen vorderen Gerüst eine Riefenglanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) von 1,2 &mgr;m oder weniger hat, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Walze im letzten Gerüst eine Glanzwalze ist, die eine Oberflächenrauheit (Ra) zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m hat.
  7. Nachwalzwerk nach Anspruch 6, das ein Werk mit zwei Gerüsten ist.
  8. Nachwalzwerk nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Riefenglanzwalze des vorderen Gerüsts eine Oberflächenrauheit von mindestens 0,20 &mgr;m hat.
  9. Nachwalzwerk nach Anspruch 8, wobei die Riefenglanzwalze des vorderen Gerüsts eine Oberflächenrauheit von 0,5 bis 1,0 &mgr;m hat.
  10. Nachwalzwerk nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Glanzwalze des letzten Gerüsts eine Hochglanzwalze oder eine Riefenglanzwalze ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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