Vorlesung « Geokunststoffe im Tiefbau - igb.tuwien.ac.at · 1 1 | Vorlesung Teil 1 – Stand 09 Vorlesung « Geokunststoffe im Tiefbau » Teil 1 – 2010: Historie, Zahlen und Fakten,

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1 | Vorlesung Teil 1 – Stand 09

Vorlesung « Geokunststoffe im Tiefbau »

Teil 1 – 2010: Historie, Zahlen und Fakten, Arten von Geokunststoffen,Funktionen, Anwendungen allgemein,Eigenschaften, Produktprüfungen

Dipl.Ing. Klaus Oberreiter, MBA

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Vorlesung « Geokunststoffe im Tiefbau »Termine 2010

• 23.4. / 28.4. / 5.5. / 12.5. / (19.5. ?)• Jeweils 10.00-12.00 Uhr

• Prüfung:• Schriftlich• Rechenbeispiel + Fragen

• Kontakt:• [email protected]


TenCate Geosynthetics im Überblick

• TenCate Geosynthetics ist ...

> ein international tätiges Unternehmen mit Sitz in Linz (A), Almelo (NL) und Bezons (F) bzw. USA und Asien

Anbieter von Geokunststoffen und Systemen für eine Vielzahl von

unterschiedlichen Anwendungen des modernen Tiefbaus.

• TenCate Geosynthetics entwickelt ...

> maßgeschneiderte Lösungen für den Straßen-,

Eisenbahn- und Wasserbau, den Bau von Stützkonstruktionen

und viele weitere Spezialanwendungen des Grundbaus.

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Royal TenCate: Geschichte

16911691Anfrage an die Verwaltung von Overijssel

im Namen der Familie Ten Cate

17041704 Erstes offizielles Dokument der Firma von H. ten Cate Hzn. & Co

18361836 Thomas Ainsworth gründet eine Weberei in Nijverdal

18511851Die Brüder Salomonson erwerben das Grundstück von Ainsworth,

nach seinem Tod 1849

18521852 Godfried Salomonson darf den königlichen Titel tragen

19571957 Fusion zwischen KSW and H. ten Cate Hzn & Co


Royal TenCate: Geschichte

19821982 Namensänderung in Royal Nijverdal – Ten Cate nv

19911991 Umsatz erstmals über 1 Billion Gulden

19931993 Börsengang

19951995 Namensänderung in Royal Ten Cate nv

20052005Erwerb der Polyfelt Gruppe.

neue Einheit mit drei Produktionsstandorten

(Almelo, Linz and Bezons).

20062006 Branding Projekt: neuer “cooperate style” und Struktur

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TenCate Mitarbeiter weltweitCirca 4,500 (Stand 01-2009)

North America1,573 Mitarbeiter

Asia / Australia936 Mitarbeiter

Europe1,543 Mitarbeiter

Middle East385 Mitarbeiter

••

• •

• •

•


ADVANCED TEXTILES

& COMPOSITES

Industrial Fabrics

Grass

Geschäftsbereiche

GEOSYNTHETICS

& GRASS

GeosyntheticsProtective & Outdoor Fabrics

Space & Aerospace Composites

Advanced Armour

TECHNOLOGIES

Inkjet Technology

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Royal TenCateMarktposition

Protective Fabrics: nr. 1 weltweit– Feuerwehr / Armee / Polizei– Produzierende Industrie etc.

Aerospace & Armour Composites: nr. 2 weltweit– Thermo-plastics für Flugzeuge– Fokus auf Flugzeuge und Panzerungen

Geosynthetics: nr. 1 weltweit– Infrastruktur, Wasserbau & Umwelttechnik

Synthetic grass: nr. 1 weltweit– Sport: American Football, rugby, Fußball, Feldhockey, Tennis, Golf.– Landscaping


Protective Fabrics

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Protective Fabrics and Advanced Armour


Advanced Armour

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Aircraft Composites


Spacecraft Composites

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Industrial Fabrics


Industrial Fabrics

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TenCateIndustrial Fabrics


Grass

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Geosynthetics


TenCateGeokunststoffe

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Royal TenCateOrganisation

Advanced Textiles& Composites

TenCate Protective& Outdoor Fabrics

TenCate AerospaceComposites

TenCate ArmourComposites

Royal Ten Cate

Synbra Group Participation 50%

TechnicalComponents

TenCate Enbi

Geosynthetics & Grass

TenCate Grass

TenCate Geosynthetics North America

TenCate Geosynthetics Europe & Industrial Fabrics

TenCate Geosynthetics

Netherlands bv (Almelo)


Austria G.m.b.H (Linz)


France S.A.S. (Bezons)

TenCate Geosynthetics Asia

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TenCateGeosynthetics

TCGeosynthetics

USA

TCGeosynthetics

Europe

TCGeosynthetics

Asia

Cornelia Jefferson Commerce Linz Paris AlmeloKuala

LumpurZhuhai

TenCate GeosyntheticsOrganisation


Production plants Sales offices

TenCate Geosynthetics TenCate Geosynthetics RussiaGermany

Polyfelt PolandPolyfelt Czech. Republic

TenCate Geosynthetics Switzerland

TenCate Geosynthetics Austria

TenCate Geosynthetics France

TenCate Geosynthetics U.K.

TenCate Geosynthetics Scandinavia


Iberia

TenCate GeosyntheticsItalia


Thailand

TenCate Asia


China


Philippines

Produktionsanlagen und Vertriebsbüros

TenCate Geosynthetics Romania

PolyfeltIndia

TenCate Nicolon USA

TenCate Geosynthetics Netherland

TenCate Australia

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Geokunstoffe / Markt weltweitMarktsituation

Western Europe

504 Mill. m2

EasternEurope

65 Mill. m2

Asia &Australia

(excl. China)459 Mill. m2

Middle East58 Mill. m2

Africa44 Mill. m2

South America

100 Mill. m2

North America

670 Mill. m2

Gesamtmarkt 2007: 1.900 Mill. m2


GTX-Anwendungen / EuropaMarktsituation

Zahlen in %

0,3

0,5

1,1

1,1

1,1

1,2

2,5

3,3

5,8

5,9

6,2

7

13,1

50,9

Landschaftsbau

Stützkonstruktionen

Sportanlagen

Straßensanierung/Asfaltsanierung

Dammbau

Pipelines

Privathaushalte/Garten

Tunnelbau

Wasserbau

Beckenbau/Kanäle

Eisenbahnbau

Gründungen

Deponiebau

Straßenbau

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GeokunststoffeArten von Geokunststoffen


Geokunststoffe

durchlässig undurchlässig

Geotextilien:

GeovliesGeogewebe

GeotextilverwandteProdukte:

GeogitterGeonetzGeozelle

GeomatteGeogewirk

Geo….

Dichtungsbahnen:

Kunststoff-dichtungsbahn

Tondichtungsbahn

Geoverbundstoff

GeokunststoffeDefinition

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GeotextilienVerschiedene Typen

Gewebe Vliese

Multi-fila-

ment

Mono-fila-

ment

Bänd-chen-

gewebe

Endlosfaser Stapelfaser

thermischverfestigt

mechanischverfestigt


GeotextilienVliese / Gewebe

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GeotextilienProduktionstechnologien

Rohstoff undStabilisatoren

Wicklung undVerpackung

PatentierteBreitverstreckung

VernadelungAblagesystem

Faserabzugschacht

Extruder Dosierung

Mechanisch verfestige Endlosfasertechnologie, patentiert


Mechanisch verfestigt Thermisch verfestigt

GeotextiltypenVliese

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HerstellungsverfahrenGewebe

Bändchen-gewebe

Monofilament-gewebe

Mono-/Multifil.-gewebe


HerstellungsverfahrenGewebe

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HerstellungsverfahrenGeogitter: verstreckt bzw. extrudiert



• Ausgangsmaterial ist eine extrudierte Folie, die gelocht wird oder ein unmittelbar extrudiertes Gitter

• Durch das Verstrecken erhalten die Polymere eine stärkere Orientierung der Makromoleküle

• Steifigkeit steigt, Dehnung nimmt ab, Kriechverformungen werden vermindert

• Extrudierte Folie wird im Verhältnis 1:5 bis 1:10 gestreckt

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Geogitter und hochzugfeste GeoverbundstoffeProduktionstechnologien

Spulengatter Abwickler Wickler Beschichtungsanlage WicklerRaschelmaschine

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HerstellungsverfahrenGeogitter: Gelege/Maschenware

• Im Gegensatz zu gewebten Gittern: gerade Fadenlage

• Zusammenhalt des Gebildes wird durch Wirkfäden erreicht

• Die ungekrümmten Fäden bewirken eine unmittelbare Kraftaufnahme: „Konstruktionsreck“

• Rascheln oder Nähwirken sind spezielle Maschenbildungstechniken


HerstellungsverfahrenGelege / Maschenware

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HerstellungsverfahrenVerbundstoffe / gelegte Gitter


GeonetzeProduktionstechnologien

Extruder

Polymer

Förderband Verstreckung

Vlies

Wickler

Kühlgerät

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GeonetzeDränagematten


WirrgelegeProduktionstechnologien

Extruder

Polymer

Spinnbalken

Infrarotstrahler

Zugluftabschirmung

Formwalze Umlenkwalze

Finalisierung

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WirrgelegeDränagematten


WirrgelegeErosionsschutzmatten

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GeokunststoffeKunststoffdichtungsbahnen


FunktionenGeokunststoffe

>> Trennen

>> Filtern

>> Dränieren

>> Abdichten

>> Schützen

>> Bewehren

>> Erosionsschutz

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Funktion | TrennenGeokunststoffe

• Unter „Trennen” versteht man die permanente Verhinderung des Vermischens zweier verschiedener Bodenschichten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.


Funktion | FilternGeokunststoffe

• Unter „Filtern” versteht man das Zurückhalten von Feinteilen bei Wasserdurchfluss.

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Funktion | DränierenGeokunststoffe

• „Dränieren” ist der Transport von Wasser in der Geokunststoff-Ebene.


Funktion | SchützenGeokunststoffe

• Unter „Schützen” versteht man den dauerhaften Schutz von Kunststoffdichtungsbahnen gegen mechanische Beschädigung.

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Funktion | BewehrenGeokunststoffe

• Unter „Bewehren”versteht man die Erhöhung der Festigkeit des Bodens durch Zugkraftaufnahme im Geokunststoff.


Funktion | ErosionsschutzGeokunststoffe

• Unter „Erosionsschutz“versteht man das Verhindern der Bewegung von Bodenteilchen, z.B. an der Oberfläche einer Böschung.

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Polyfelt KernanwendungenGeokunststoffe

Privater Hausbau

Stützkonstruktionen

Wasserbau

Eisenbahnbau

StraßenbauStraßensanierung


Straßenbau / StraßensanierungPolyfelt Kernanwendungen

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EisenbahnbauPolyfelt Kernanwendungen


WasserbauPolyfelt Kernanwendungen

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StützkonstruktionenPolyfelt Kernanwendungen


Tunnelbau

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Deponiebau


Rohrleitungsbau

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Spezialanwendungen


Hochbau

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Privater HausbauPolyfelt Kernanwendungen


GeokunststoffeHerstellungsspezifische EigenschaftenPrüfverfahren

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Rohstoffe


GeokunststoffeRohstoffe

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GeotextiltypenKraft-Dehnungs-Verhalten


GeotextiltypenDehnsteifigkeit / Steifemodul

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GeotextiltypenVlies aus Regeneratfasern (Recyclingfasern)


!

... kann sehr leicht mit einem Handmuster gezeigt werden:

GeotextiltypenEffekt von zyklischer Belastung auf ein Stapelfaservlies

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Geotextilien - VlieseHammertest


Geotextilien - VlieseFilterverhalten

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Geotextilien - VlieseFilterverhalten | UV-Beständigkeit


Prüfverfahren

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Produktprüfungen Geokunststoffe

Identifikations- Mechanische Hydraulische Sonder-prüfungen Prüfungen Prüfungen prüfungen

Masse Streifenzug- Durchlässig- Chemische,festigkeit keit vertikal biolog. und UV

Dicke Beständigkeit Stempeldurch- Durchlässig-

drückkraft keit horizontal Kriechen

Kegelfalltest Öffnungs- Pyramiden-Weite drucktest


Mechanische PrüfungenStreifenzugfestigkeit EN ISO 10319

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Resultat :

•Streifenzugfestigkeit (kN/m)

•Dehnung (%)

•Dehnung bei 2% (kN/m), 5% (kN/m), 10% (kN/m)

Prinzip :

Ein Geotextilmuster (Größe b=20cm h=10cm höhe wird zwischen zweiKlammern eingespannt)

Längenänderung ist 20% pro Minute

Beide Richtungen des Produktes wirdgetestet; (MD und CD)

Jeweils 5 Muster werden getestet;

Mechanische PrüfungStreifenzugfestigkeit EN ISO 10319


Diagramm:

Auswertung

Die Steigung des Graphs ist wesentlich;

(Anpassungsfähigkeitdes Produktes, Verformung des Produktes)

Steigung des Graphes

Mechanische PrüfungStreifenzugfestigkeit EN ISO 10319

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Mechanische PrüfungenCBR Stempeldurchdrückkraft EN ISO 12236


Resultat :

•Stempeldurchdrückkraft (N)

•Verformung (%)

Prinzip :

Ein Muster (Größe muß groß genugsein, um dieses ausreichend zufixieren)

Dehnung ist 50 mm pro Minute. 5 Muster werden getestet

150 mm


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Resultat

Dieser Test zeigt die Kraftabsorbtion eines Geotextilseiner konzentrierten Last.

z. B. Auftreten im Straßenbau beiEinbau der Tragschichte(Trennfunktion)



Mechanische PrüfungenKegelfallprüfung EN 13433

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Resultat :

•Lochdurchmesser (mm)

Prinzip :

Ein Geotextilmuster wird zwischen2 angebrachten Ringe fixiert. EinKegel aus verzinktem Stahl wirdaus 500 mm Höhe fallengelassen.

Der entstandene Lochdurchmesserwird bei 10 Mustern überprüft, die erhaltenen Werte schließen auf die Energieaufnahme des Produkteshin;

Mechanische PrüfungenKegelfallprüfung EN 13433


Hydraulische PrüfungenÖffnungsweite EN ISO 12956

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Bestimmung der Kornverteilung eines

abgestuften Bodens durch ein Geotextil.

Die charakteristische Öffnungsweite entspricht

einer best. Korngröße (90% Masse) des

durchgegangenen Bodens;

Vibration Table: Frequenz of 50 - 60 Hz.

Befeuchtung erfolgt durch feine Düsen.

Resultat: µm

Hydraulische PrüfungenÖffnungsweite EN ISO 12956


Hydraulische PrüfungenWasserdurchlässigkeit normal zur Ebene EN ISO 11058

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2 Möglichkeiten:

- konstanter Wasserspiegel

- fallender Wasserspiegel

Resultat:

v - Index [mm/s]

Permittivität [s-1]

Hydraulische PrüfungenWasserdurchlässigkeit normal zur Ebene EN ISO 11058


Umrechnung der EinheitenPermittivität

DIN 60500-4 (alter Standard):

Resultat des Tests: Kv [m/s]

Mit i = 1: i = ∆H/d = 1

Permittivität: ψ = Kv / d [s-1]

s-1 x 100 [l/m²s] ∆h = 100

EN ISO 11058 (neuer Standard):

Resultat des Tests: V-Index [mm/s] = [l/m2s]

V-Index / 50 [s-1]

( ∆h = 50 mm)

s-1 x 50 [l/m²s]

Berechnung von Kv [m/s 10-3]: (V-Index [mm] x t bei 2 kPa [mm]) / ∆h

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Hydraulische PrüfungenWasserdurchlässigkeit in der Ebene EN ISO 12958


Auflast (20, 100, 200 kPa)

Konstanter Wasserspiegel

Hydraulischer Gradient:

i = 1, i = 0,1

Resultat:

Transmissivität θ [10-7 m²/s]

Hydraulische PrüfungenWasserdurchlässigkeit in der Ebene EN ISO 12958

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Umrechnung der EinheitenTransmissivität

DIN 60500-7 (alter Standard):

Resultat der Tests: Kh [m/s]

Mit i = 1: i = ∆H/d = 1

Transmissivität: θ = Kh x d [m²/s]

Wasserfluss q (i = 1): θ x 1000 [l/ms]

EN ISO 12958 (neuer Standard):

Result des Tests: θ [10-7m²/s]

Wasserfluss q (i = 1): θ x 1000 [l/ms]

q x 3600 [l/mh]

oder: (10-7)m²/s x 0,36 [l/mh]


Sonderprüfungen

• Herausziehversuch EN 13738• Einbaubeschädigung EN ISO 10722-1• Chemikalienbeständigkeit EN 14030• Thermooxidativer Abbau EN ISO 13438• Hydrolyse EN 12447

• ASTM-Standards

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SonderprüfungenKriechen EN ISO 13431


SonderprüfungenScheuerbeständigkeit EN ISO 13427

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SonderprüfungenScheuerbeständigkeit EN ISO 13427


SonderprüfungenScherkasten EN ISO 12957 T1 Schiefe Ebene EN ISO 12957 T2

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SonderprüfungenSchutzwirksamkeit - Drucktopfversuch EN 13719


SonderprüfungenSchutzwirksamkeit – PyramidendurchdrückversuchEN 14574 bzw. ON S 2076-2

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SonderprüfungenBewitterung EN 12224


SonderprüfungenMikrobiologischer Abbau EN 12225

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SonderprüfungenFaserprüfung

The testing of the separate fibres is done by using two devices. With the Vibroskop the mass according to the length, the so called titer, is determined. The fibre is fixed between two clamps in the Vibrodyn and its tensile strength and elongation is measured.


Vergleich der PrüfverfahrenEN ISO vs. ASTM

ASTM D 3786EN 14151Mullen Burst / Burst strength

ASTM D 4491EN ISO 11058Wasserdurchlässigkeit; normal

ASTM D4716EN ISO 12958Wasserdurchlässigkeit, horizontal

ASTM D4751EN ISO 12 956Öffnungsweite

ASTM D 4632Grabzug/-dehnung

-EN 13433Kegelfall

ASTM D 6241EN ISO 12236CBR Stempeldurchdrückkraft

ASTM D 5199EN ISO 10319Höchstzugkraft/-Dehnung

ASTM D 5199EN 964-1Dicke

ASTM D 5261EN 965Gewicht

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CE - Marking

…warum CE Marking?

Seit 1.Oktober 2002 in EU and Norwegen, Island and Liechtenstein.

Jede Lieferung innerhalb der EU muss eine CE Markierungaufweisen.

Harmonisierung nationaler Richtlinien für Konsum- und industrieller Güter in den Mitgliedsstaaten der EU

Notwendige Produktprüfungen werden nach der selben Norm durchgeführt und sind vergleichbar

Die Sicherheit der Produkte ist gewährleistet

Dem Anwender wir eine harmonisierte, vereinheitlichte Behandlungsmethode vorgelegt.


CE MarkingAnwendungsnormen

Spezifizieren die Anforderungen für die einzelnen Anwendungen:

• EN 13249 : Roads and Traffic areas • EN 13250 : Railways• EN 13251 : Retaining Walls• EN 13252 : Drainage• EN 13253 : Erosion• EN 13254 : Basins / dams• EN 13255 : Canal• EN 13256 : Tunnels• EN 15381 : Asphalt Overlays• …..

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CE MarkingAnwendungsnormen


CE MarkingBegleitdokumenteFür jedes Produkt muss ein CE Begleitdokument dem Kunden auf Anfrage zur Verfügung gestelltwerden.

Entsprechend den CE Richtlinienmüssen Mittelwerte und Toleranzenangegeben werden.

CE Dokument und Datenblattkönnen unterschiedliche Werteaufweisen.

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Durch die Verwendung der CE Markegarantiert der Produzent die Konformitätzu den deklarierten technischenEigenschaften.

Die Überprüfung und Erlangung der CE Markierung erfolgt über akkreditierte Prüfstellen (“notified bodies”).

CE MarkingLabel


Ende

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