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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweischichtigen Schichtmaterials aus thermoplastischem Kunststoff durch Aufbringen einer Kunststoffschicht auf eine Kunststoff-Folie, sowie Vorrichtungen zu seiner Ausübung.
Schichtmaterialien aus thermoplastischem Kunststoff werden insbesondere als Polster- und Wärmedämm-Material für Verpackungszwecke benötigt. Die für ihre Herstellung meist verwendeten Kunststoffe, wie z. B. Polyäthylen und Polyvinylchlorid, sind jedoch für Feuchtigkeitsdämpfe und Gase nicht ganz undurchlässig. Einige der kostspieligeren Kunststoffe, wie z. B. Polyvinylidenchlorid, sind zwar für Feuchtigkeitsdämpfe und sonstige Gase undurchlässig, jedoch teurer und schwerer. Die Verstärkung von
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insbesondere für Verpackungszwecke zu hohen Kosten dieses Verfahrens und wegen des grossen Gewichtes und der grossen Dicke solcher Schichtmaterialien nicht einführen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines insbesondere beispielsweise für Polsterzwecke ausreichend billig produzierbaren, keine übermässige Dicke und ausreichend geringes Gewicht aufweisenden, mindestens zweischichtigen Schichtmaterials aus thermoplastischem Kunststoff zu ermöglichen, das gleichwohl undurchlässig für Feuchtigkeitsdämpfe und Gase ist und sich auch als zelliges Schichtmaterial fertigen lässt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die nach ihrer Erstarrung luftundurchlässige Kunststoffschicht durch Aufbringen eines in einer Lösung oder Dispersion enthaltenen Kunststoffes mittels Tiefdruck auf der Folienbahn gebildet wird, worauf die beschichtete Folienbahn über eine Heizwalze geführt wird, wobei mindestens die Oberfläche der Folienbahn auf eine Temperatur unterhalb ihrer Schmelztemperatur gebracht und gleichzeitig die beschichtete Folienseite bis zu ihrer vollständigen Verfestigung der Einwirkung einer Mehrzahl von Heissluftstrahlen ausgesetzt wird.
Auf diese Weise lässt sich die undurchlässige Schicht bei völliger Gleichmässigkeit so dünn machen, dass sie trotz Erfüllung ihres Abdichtungszweckes ein ausreichend geringes Gewicht und ausreichend geringe Dicke des fertigen Schichtmaterials bei ebenfalls optimal geringen Herstellungskosten aufweist und sogar auch ausreichend bildsam ist, um erforderlichenfalls ohne Beeinträchtigung ihrer Abdichtungswirkung einem zellenbildenden Prägevorgang unterzogen zu werden.
Im einzelnen lässt sich das Verfahren zweckmässig in der Weise durchführen, dass eine Polyvinyliden-Emulsion auf die Folie aufgetragen und bei einer Heisslufttemperatur von 150 bis 205 C verfestigt wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der Weise ausgebildet, dass sie mindestens einen Tiefdruck-Formzylinder mit einer Anpresswalze in einem die Kunststofflösung oder-dispersion enthaltenden Behälter und in Förderrichtung nach dem Tiefdruck-Formzylinder eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Heizelemente sowie eine mit einer Kühlvorrichtung versehene Trommel aufweist, wobei über deren Umfang eine Mehrzahl von auf die aussen liegende, beschichtete Seite der Folienbahn gerichteter Heissluftdüsen angeordnet sind, und dass anschliessend an die Trommel mindestens zum Teil kühlbare Leitwalzen zum Abführen der Folienbahn vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beispielsweise einige ihrer Ausführungsformen zur Herstellung von zwei- und dreischichtigem Schichtmaterial sowie dieses selbst darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Schichtmaterial-Herstellungsverfahrens, Fig. 2 einen das entstehende Schichtmaterial veranschaulichenden stark vergrösserten Schnitt nach der Linie 2 - 2 in Fig. l, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Vorrichtung zur Ausübung des Schichtmaterial-Herstellungsverfahrens, Fig. 4 einen stark vergrösserten Querschnitt des Schichtmaterials nach der Linie 4-4 in Fig. 3, Fig.
5 eine schematische Ansicht einer andern Ausführungsform der Vorrichtung zur Schichtmaterial-Herstellung, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Prägen zwecks Bildung von zelligem Schichtmaterial, bei der das Zusammenfügen des Schichtmaterials dadurch erfolgt, dass die beiden Schichtmaterialteile so erwärmt werden, dass sie sich an ihrer Verbindungsstelle auf ihrer Verschmelztemperatur befinden, Fig. 7 eine schematische Darstellung einer andern Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von zelligem Schichtmaterial, bei der das Verschmelzen der beiden Schichtmaterialteile mit Hilfe eines Kühlvorganges bewirkt wird, Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung zum Beschichten einer Kunststoffbahn und zum Bilden von zelligem Schichtmaterial aus der beschichteten Bahn, Fig.
9 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von dreischichtigem Schichtmaterial und zum anschliessenden Erzeugen von zelligem Schichtmaterial und Fig. 10 bis 13 verschiedene Ausführungsformen von zelligem Schichtmaterial, das mittels der vorhergehenden Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen herstellbar ist.
Wie zum Teil bereits erwähnt, haben sich bei der Verwendung von Kunststoff-Schichtmaterialien zu
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Schicht abdichtend so verbunden, d. h. verschmolzen, wird, dass zahlreiche Luftzellen entstehen, ist die Verwendung von im wesentlichen undurchlässigem Kunststoff von erheblicher Bedeutung zum Verhindern des Verlustes der Polsterwirkung des Materials unter ständigem und anhaltendem Druck.
Mit Hilfe der Erfindung ist es beispielsweise möglich, Kunststoffschichtmaterial zu schaffen, bei dem das Träger-oder Basismaterial eine Dicke in der Grössenordnung von 0, 013 bis etwa 0, 075 mm haben und sogar noch dicker sein kann, während die verhältnismässig undurchlässige Schicht eine Dicke in der Grössenordnung von 0, 0025 mm haben kann, die aber nicht kritisch ist. Auf diese Weise wird das Gewicht des entstehenden Schichtmaterials auf einem sehr niedrigen Wert gehalten. Da das undurchlässige Material in sehr geringen Mengen verwendet wird, ist der entstehende Kostenanstieg gering. Ferner lässt sich die Herstellung des Schichtmaterials bei Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 300 m/min durchführen mit dem Ergebnis, dass die Verarbeitungskosten ebenfalls sehr stark herabgesetzt werden.
Bei der Herstellung von Polstermaterial nach der Erfindung ist es möglich, ein Kunststoffmaterial mit einer undurchlässigen Schicht zu überziehen oder zu beschichten und das entstehende Schichtmaterial zur Herstellung eines zelligen Materials im gleichen Arbeitsgang zu verarbeiten. Auf diese Weise wird ein zwischenzeitliches Hantieren mit den mehrschichtigen Bahnen oder Folien verhindert, was die Kosten des Endproduktes abermals herabsetzt. Ferner lässt sich mit Hilfe der Erfindung unter Verwendung von doppeltem und dreifachem Schichtmaterial bei jeder beliebigen gewünschten Kombination von Kunststoffen, kunststoffbeschichteten Papieren, Geweben u. dgl. ein weiter Bereich von verschiedenartigem zelligem Material herstellen.
Ferner führt die Erfindung bei der Herstellung von zelligem Material zu verbesserten Arten des abdichtenden Verbindens der mehrschichtigen Schichtmaterialteile miteinander.
In Fig. l ist eine Ausführungsform der Erfindung zum Beschichten von Kunststoff-Bahnen veranschaulicht.
Bei Herstellung des Schichtmaterials nach der Erfindung wird ein Träger-oder Basismaterial, wie beispielsweise Polyäthylen, in Bahnform stetig durch die Vorrichtung hindurchgeführt. Die Polyäthylen-Kunststoff-Bahn --10-- läuft nach der Darstellung von der rechten Seite in die Vorrichtung hinein. Sie wird durch eine Reihe von Rollen-11, 12 und 13-einem Walzenpaar--14 und 15--zugeführt, das einen Überzug aus einem andern Kunststoff auf eine Seite der Polyäthylen-Kunststoff-Bahn--10--aufbringt. Der auf die Bahn - -10-- aufgebrachte Überzug kann eine Flüssigkeit--17--, nämlich eine Emulsion, eine Dispersion oder eine Lösung sein, die in einem geeigneten Behälter --16-- enthalten ist.
Ein Tiefdruck-Formzylinder--15-ist mindestens teilweise in die Flüssigkeit--17--eingetaucht und wird bei seinem Umlauf mit ihr bezogen bzw. beschichtet. Eine Rakel --18-- liegt gegen die Oberfläche des Formzylinders--15--an und entfernt an ihm haftende überschüssige Flüssigkeit. Bei Berührung des Formzylinders--15--mit der Bahn--10-- wird die Flüssigkeit --17--, nämlich die Latexflüssigkeit oder Lösung als eine Schicht --19-- auf die Bahn - 10-gedruckt. Die Walze-14-dient dem Formzylinder --15-- als Gegendruckwalze, um eine gleichmässige Ablagerung der Schicht --19-- auf der Bahn zu bewirken.
Die bedruckte Bahn wird dann um eine Reihe von Rollen-20 bis 28-geführt, die in bogenförmiger Anordnung angebracht sind und die beschichtete Bahn auf eine verhältnismässig grosse Trommel --29-- leiten, auf der die aufgebrachte Kunststoffschicht --19-- getrocknet und erhärtet wird. Dieser verbesserte Beschichtungsvorgang ermöglicht das Aufbringen äusserst dünner, gleichmässiger Schichten bei sehr hohen Geschwindigkeiten.
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Tiefe der in dem Tiefdruck-Formzylinder--15--vorhandenen Vertiefungen gesteuert wird.
Indem die in dem Formzylinder--15--vorhandenen Vertiefungen verhältnismässig flach ausgebildet werden, ist es möglich, die Bahn-10-mit einer Schicht --19-- aus Polyvinylidenchlorid mit einer Dicke in der Grössenordnung von 0, 0025 mm zu überziehen. Die Beschichtungs-Flüssigkeit--17--kann natürlich zahlreiche unterschiedliche Formen haben, obwohl eine besonders gute Beschichtungs-Flüssigkeit eine milchige Flüssigkeit (Latex) ist, die ein Mischpolymer aus etwa 90 Gew.-% Polyvinylidenchlorid und 10Gew.-% Acrylonitril ist. Daraus wird ein elastischer Überzug erzeugt, der sich leicht prägen lässt.
Die Teilchengrösse des Materials sollte vorzugsweise 0, 25 but nicht überschreiten, worauf das Gemisch mit einem Emulgierungsmittel und Wasser verbunden wird, so dass ein Latex mit einer zum Aufbringen auf die Trägerbahn mit Hilfe eines wie vorstehend beschriebenen Tiefdruck-Formzylinders geeigneten Viskosität entsteht. Während es möglich ist, zur Erzeugung des flüssigen Latex an Stelle des Wassers und des Emulgierungsmittels ein geeignetes Lösungsmittel zu verwenden, ist es wichtig, dass das Lösungsmittel das Trägermaterial nicht angreift oder darin eindringt, da unter solchen Umständen das Trägermaterial die Neigung haben würde, das Lösungsmittel zu absorbieren, so dass es dann schwierig und zeitraubend wäre, es von dem Trägermaterial zu entfernen.
In Fällen, da das Trägermaterial das Lösungsmittel nicht absorbiert, kann an Stelle des Latex eine Lösung des Kunststoffes verwendet werden.
Mit dem Vorlaufen der Bahn--10--mit der auf ihrer Oberfläche vorhandenen Latex-Schicht--19-- über die vorzugsweise mit gleichmässiger Geschwindigkeit angetriebenen Rollen--20 bis 28--breiten sich die einzelnen durch den Tiefdruck-Formzylinder --15-- aufgebrachten Latexmaterialinseln auf der Oberfläche des Trägermaterials aus und erzeugen so einen gleichmässigen Überzug. Ein anfängliches Erwärmen der Bahn erfolgt mit Hilfe von Wärmestrahlern --30, 31 und 32--, die die Trägerbahn und die aufgebrachte Schicht bis auf
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eine Temperatur erwärmen, die im wesentlichen unterhalb der Schmelzpunkttemperatur der Trägerbahn liegt.
Die Trommel--29-, um die die beschichtete Bahn--10--herumläuft, wird vorzugsweise auf einer Temperatur gehalten, die hoch genug ist, um einen übermässigen Wärmeverlust aus dem Schichtmaterial zu verhindern, jedoch zum Schmelzen der Trägerbahn noch nicht ausreicht. Die Schicht --19-- wird bei ihrem Vorlauf um die Trommel--29--herum mit Hilfe einer Vielzahl von Luftdüsen--33 und 34-- erhärtet und getrocknet. Die Luftdüsen --33-- haben die Form von zahlreichen in einem in Querrichtung angeordneten Rohr--35--in geringem Abstand voneinander angeordneten Öffnungen, während die Luftdüsen--34- eine Vielzahl von Öffnungen in einem seitlich angrenzend angeordneten Rohr--36--bilden.
Die Rohre --35
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36----29-- Heissluftstrahlen auf die Schicht --19-- auf.
Bei Verwendung einer Polyvinylidenchlorid-Emulsion sollte die Temperatur der aus den Düsen-33 und 34--austretenden Luft vorzugsweise in der Grössenordnung von 150 bis 205 C liegen. Dadurch wird die Temperatur des Polyvinyliden-Überzuges erhöht, wobei die Trommel --29-- die Trägerbahn gleichzeitig unterhalb ihres Schmelzpunktes hält. Es hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung von Polyäthylen als Trägermaterial bei einer Trommel mit einem Durchmesser von etwa 135 cm und bei einer Vorlaufgeschwindigkeit der Trägerbahn von etwa 300 mfmin die Infrarotstrahler--30 bis 32--genügend
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Überzuges. Bei Trägermaterial mit höherem Schmelzpunkt können höhere Vorwärmtemperaturen verwendet werden.
Nachdem das Material unterhalb der letzten der Luftdüsen austritt, wird es mit Hilfe einer Reihe von angetriebenen Rollen-40 bis 44-von der Trommel --29-- abgenommen, wobei die Rollen-40 und 42--gekühlt werden, um das Schichtmaterial--10'--auf Raumtemperatur zu bringen.
Das fertige Schichtmaterial --10'-- ist in Fig. 2 dargestellt, wobei zu diesem stark vergrösserten Querschnitt zu bemerken ist, dass die Schicht --19-- im Vergleich zu der Trägerbahn-10-sehr dünn ist.
Das gemäss dem Verfahren und mit Hilfe der in Fig. l dargestellten Vorrichtung erzeugte Schichtmaterial --10'- kann zum Erzeugen einer dreischichtigen Folie verwendet werden, bei der die mittlere Schicht für Gas und Feuchtigkeitsdampf undurchlässig ist, während die Aussenschichten bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen mittels Wärme verschmelzbar sind. Zu diesem Zweck kann das Schichtmaterial--10'--aus einer verhältnismässig dünnen, beispielsweise 0, 025 mm dicken Trägerschicht --10-- bestehen, wobei die Latexschicht--19--etwa 0, 0001 der Dicke der Trägerschicht betragen kann.
Das fertige Schichtmaterial --10'- kann mit der undurchlässigen Schicht nach innen gekehrt auf eine Vorratsrolle gewickelt oder unmittelbar einer Vorrichtung zur Herstellung von wie in Fig. 7 und 8 gezeigten zelligem Material zugeführt werden.
Gemäss der Vorrichtung und dem Verfahren nach Fig. 3 werden zur Herstellung des dreischichtigen Materials zwei Streifen der Bahn --10'-- zusammengefügt. Im einzelnen besteht der Aufbau nach Fig. 3 aus zwei Trommeln-45 und 46--, die vorzugsweise auf einer im wesentlichen unter dem Schmelzpunkt der mittels Wärme verschmelzbaren Trägerschicht der mehrschichtigen zusammennzufügenden Bahnen liegenden Temperatur gehalten werden. Bei Polyäthylen sollte die Temperatur vorzugsweise 830C nicht überschreiten.
Unterhalb der Trommel --45-- befindet sich eine Reihe aus drei angetriebenen Rollen-47, 48 und 49--, über die eine Bahn zugeführt wird. Ein entsprechender Satz Rollen-50, 51 und 52-ist unterhalb der Trommel--46--angebracht.
Von einer ersten Vorratsrolle--10'a--wird eine Bahn über eine Führungsrolle --53-- von dort nach oben um die Trommel --45-- und um die Rollen-47 bis 49-herum zugeführt. In der Nähe des Weges der Bahn von der Vorratsrolle--10'a--und um die Trommel--45--herum ist eine Reihe von Wärmestrahlern--54 bis 58--angeordnet, um die Trägerbahn sowie die undurchlässige Schicht, beispielsweise aus Polyvinylidenchlorid, bis auf eine 800C nicht überschreitende Temperatur zu erwärmen. Man hat festgestellt, dass Infrarotwellenlängen im ungefähren Bereich von 3, 2 bis 3, 5 jU ausstrahlende Heizkörper zu guten Ergebnissen führen.
Von einer zweiten Vorratsrolle--10'b--wird eine beschichtete Bahn um die Führungsrolle--59--
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Satz Wärmestrahler--60 bis 64--angeordnet, um die Trägerbahn und die Polyvinyliden-Schicht in gleicher Weise, wie in Zusammenhang mit der Bahn von der Vorratsrolle--10'a--beschrieben, zu erwärmen. Die Rollen-47 bis 49 und 50 bis 52-werden vorzugsweise gekühlt, um die Temperatur der Polyvinyliden-Schicht, nachdem diese durch die Infrarotstrahler erwärmt worden ist, bis auf etwa 150C zu bringen. Dies bewirkt, dass das Polyvinyliden amorph wird und dieser Zustand stundenlang anhält.
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Die behandelten Bahnen--10'a und 10'b--werden dann über Rollen--65 und 66--geführt, und zwischen den Druckwalzen--67 und 68--so zusammengebracht, dass die Polyvinyliden-Überzüge miteinander in Berührung kommen. Dadurch haften die beiden Schichten fest und dauerhaft zusammen, so dass sich die Polyvinyliden-Überzüge so miteinander verbinden, dass sie in Wirklichkeit eine einzige Mittelschicht bilden. Die
Folie wird dann über die Rollen-69, 70, 71 und 72-einer Vorratsrolle-73-zugeführt, auf die die fertige Bahn aufgewickelt wird.
In Fig. 4 ist ein Teilschnitt der fertigen Bahn dargestellt, aus dem zu ersehen ist, dass die Vinylidenschicht-19'-im wesentlichen homogen und im Vergleich zu den Oberflächenschichten - -10'a und 10'b-aus mittels Wärme verschmelzbarem Kunststoff verhältnismässig dünn ist. Bei Verwendung von Trägerbahnen mit einer Dicke in der Grössenordnung von 0, 0125 mm beträgt die Gesamtdicke des mehrschichtigen Schichtmaterials nur etwas mehr als 0, 025 mm.
Das gemäss dem Verfahren und der Vorrichtung nach Fig. 3 erzeugte Schichtmaterial kann bei äusserst hohen Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 300 m/min hergestellt werden, wobei es selbstverständlich ist, dass die Vorrichtung nach Fig. 3 mit einer Vorrichtung nach Fig. l kombiniert werden kann zum ununterbrochenen Erzeugen des dreischichtigen Kunststoffschichtmaterials, ohne das beschichtete Trägermaterial zwischen den Verarbeitungsstufen unnötig transportieren zu müssen.
In Fig. 5 sind eine abgeänderte Vorrichtung sowie ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung des dreischichtigen Schichtmaterials aus zwei beschichteten Folienbahnen veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind zwei den Trommeln--45 und 46--nach Fig. 3 entsprechende Trommeln --74 und 75--in aneinander angrenzender Lage und in einem Abstand voneinander angeordnet, der etwas geringer ist als die Gesamtdicke der beiden zusammenzufügenden Bahnen-10'a und 10'b--. Auf diese Weise werden die beiden Bahnen zum Zwecke ihrer Vereinigung unter Druck gesetzt.
Die einzelnen Bahnen-10'a und 10'b-werden über die Rollen-76 bzw. 77-dann aufwärts um die Trommeln-74 bzw. 75-herumgeleitet, worauf die zusammengefügte Schichtmaterialbahn um die Kühlrollen --78, 79 und 80-- herumgeführt wird.
Die beiden Folien-10'a und 10'b-werden vorzugsweise bei sich auf den Aussenseiten befindendem Polyvinyliden-Überzug auf und um die Trommeln-74 bzw. 75-herumgeleitet. Die Überzüge und die Trägerbahnen werden mittels Infrarotstrahler--81 bis 87--so erwärmt, dass mindestens die Temperatur der Überzüge bis auf etwa 120 bis 1350C ansteigt. Wenn die Polyvinyliden-Überzüge auf den Trägerbahnen in diesem erwärmten Zustand zusammengebracht werden, haften sie zusammen, wobei die Rollen--78 bis 80--gekühlt werden, um die Temperatur der Bahn vorzugsweise sofort bis unterhalb 370C zu senken.
Die fertige Bahn läuft dann über die Rollen-88, 89,90 und 91-und wird auf eine Vorratsrolle --92-- aufgewickelt.
Die Vorrichtung nach Fig. 6 ist besonders zweckmässig, um aus dem vorstehend beschriebenen Schichtmaterial zelliges Material zu bilden, bei dem die Schichten mit den niedrigeren Schmelzpunkten abdichtend miteinander verbunden, bzw. miteinander verschmolzen, werden sollen. Dies schliesst natürlich das Verschmelzen von dreischichtigem Schichtmaterial nach Fig. mit zweischichtigem Schichtmaterial oder Kombinationen aus zwei- und dreischichtigem Schichtmaterial ein. Diese Ausführungsform der Erfindung lässt sich auch bei mit Saran überzogenem Polyvinylchlorid verwenden, wobei dann die Saran-Oberflächen der Schichtmaterial-Teile miteinander verschmolzen, d. h. abdichtend verbunden werden.
Obwohl die Vorrichtung nach Fig. 6 als ein gesonderter Ausrüstungsteil veranschaulicht ist, ist klar, dass sie sich auch mit einer geeigneten Form einer wie in Pig. l, 3 und 5 dargestellten Beschichtungseinrichtung kombinieren lässt, so dass die Kunststoff-Bahnen einzeln beschichtet und dann automatisch der Vorrichtung zum Bilden des zelligen Materials zugeführt werden und so ein unnötiges Hantieren mit dem Zwischenprodukt vermieden wird. Ferner lässt sich auf Grund der wie in den vorangehenden Zeichnungen dargestellten verbesserten Beschichtungsvorgänge die Geschwindigkeit dieses Vorganges steuern und mit der Geschwindigkeit der Vorrichtung zum Bilden des zelligen Materials koordinieren.
In Fig. 6 sind die zu zelligem Material zu verarbeitenden mehrschichtigen Kunststoffbahnen mit--120 und 121--bezeichnet. Zu diesem Zweck ist der Vorrat des Kunststoff-Flachmaterials in Form von Vorratsrollen --120' bzw. 121'--dargestellt. Die Kunststoffbahn von der Vorratsrolle --120'-- wird über eine Rolle
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verhindern. Ausserdem wird die Temperatur der Wärmestrahler--130 bis 135--entsprechend dem Schmelzpunkt des Kunststoffes eingestellt. Beispielsweise muss bei Polyäthylen die Temperatur der Kunststoffbahn--120--zu dem Zeitpunkt, da sie die Endrolle--136--erreicht, in der Nähe von 80 bis 900C, d. h. erheblich unter dem Schmelzpunkt von Polyäthylen, liegen.
Bei Saran und Polyvinylidenchlorid ist die Temperatur etwas höher, da die Schmelzpunkte dieser Kunststoffe etwas höher liegen.
Die Kunststoffbahn --120-- läuft dann um die Rolle --136-- und um die Rollen-137 und 138--
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bewirkt.
Die Prägwalze--139--enthält Mittel, um ihre Temperatur über den gesamten Doppelungsvorgang auf einer vorbestimmten Höhe zu halten, die unter dem Schmelzpunkt der mit der Prägewalze in Berührung stehenden Kunststoffschicht liegt.
Die Doppelungs-Kunststoffolien-Bahn-121-wird aus einem geeigneten Vorrat, wie beispielsweise einer Vorratsrolle-121'-, zugeführt, und um die Rolle --140-- sowie um die mit Teflon bezogenen Rollen - 141 bis 145-herumgeleitet, die einzeln angetrieben werden. Mehrere Wärmestrahler-146 bis 149--, die Infrarotstrahler oder sonstige geeignete Heizeinheiten sein können, erhöhen die Temperatur der Kunststoffschicht bis auf eine etwas unter ihrem Schmelzpunkt liegende Temperatur. Darauf wird die Bahn--121--um eine mit Teflon bezogene Heizrolle--150--und von dort um eine mit Silizium bezogene Walze--151-- herumgeführt.
Die Walze--151--wird vorzugsweise auf oder unter Raumtemperatur gehalten und hat die
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der Bahn--121--bis auf eine im wesentlichen oberhalb der Verschmelztemperatur der Oberfläche dieser Schicht liegende Temperatur. Beispielsweise sei angenommen, dass die mit Hilfe der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung miteinander zu verschmelzenden Kunststoffschichten eine Verschmelztemperatur von zirka 1520C haben. Unter diesen Bedingungen wird die Kunststoffbahn --120-- vorzugsweise zu ihrem Aufbringen auf den Prägezylinder auf eine Temperatur von annähernd 1500C erwärmt. Diese Temperatur liegt unterhalb der Verschmelztemperatur, so dass während des Prägevorganges die Möglichkeit einer Beschädigung der Folie verhindert wird.
Gleichzeitig wird die Bahn--121--auf ihrer Aussenseite bis auf eine Temperatur von 155 C oder darüber erwärmt, so dass sich die Oberfläche der Folie in geschmolzenem Zustand befinden kann oder sehr nahe ihrem Schmelzpunkt ist. Die Bahn--121--wird jedoch nicht verbogen oder beschädigt, da die Walze
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berührenden Oberflächen der beiden Folien auf ihrer Verschmelztemperatur oder darüber befinden und unter abdichtendem Verschliessen der einzelnen geprägten Abschnitte der Bahn--120--dauerhaft miteinander verschmolzen werden.
Die fertige zellige Schichtenmaterialbahn--153--kann mit Hilfe geeigneter Wasser- oder Luftdüsen --139'-- abgekühlt werden, worauf sie mit Hilfe einer Reihe von Kühlrollen--154, 155 und 156--, die die Temperatur des Fertigproduktes noch weiter herabsetzen, von der Prägewalze --139-- entfernt und um die Rolle --157-- herum auf eine geeignete Vorratsrolle --158-- geleitet wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 6 ist besonders geeignet zum Bilden von zelligem Material aus beschichtetem Material nach Fig. 9, 10 und 11, in denen das undurchlässige Material allgemein mit --I-- bezeichnet ist, während das Trägermaterial mit--B-bezeichnet ist, wobei das Trägermaterial--B--normalerweise einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das undurchlässige Material Selbst in Fällen, da der Schmelzpunkt des Trägermaterials etwas höher sein sollte als der des undurchlässigen Materials ist die Verwendung der Einrichtung nach Fig.
6 möglich, da die Temperatur der Bahn --120-- bei ihrem Aufbringen auf die Prägewalze - -139--- im allgemeinen etwas unter dem Schmelzpunkt der zu verschmelzenden Werkstoffe liegt, während die Bahn--121-bei ihrem Herumlaufen um die Walze --151-- auf ihre;Rückeite abgekühlt und auf ihrer Aussenseite mit Hilfe eines Wärmestrahlers--152--erwärmt wird, so dass zumindest die Oberfläche der mit der geprägten Bahn-120--zu verschmelzenden Aussenschicht eine Temperatur aufweist, die, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise etwas über ihrem Schmelzpunkt liegt.
Bei der Herstellung von wie in Fig. 10 dargestelltem zelligem Schichtmaterial, bei dem die undurchlässige Schicht --1-- bei einer höheren Temperatur schmilzt als die Grund-oder Trägerschicht--B--und die einen amorphen Zustand aufweist, lässt sich eine verbesserte Art des Verschmelzens beider Schichten verwenden. Dieses verbesserte Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung sind nachstehend in Zusammenhang mit der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung beschrieben. In Fig. 7 sind die miteinander zu verschmelzenden mehrschichtigen Bahnen mitra und 10'b--bezeichnet, wobei diese mehrschichtigen Bahnen beispielsweise
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wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben gebildet worden sind.
Zur bequemeren Beschreibung werden die mehrschichtigen Bahnen von den Vorratsrollen--160 und 161--zugeführt, wobei die Bahn --10'a-- um eine Rolle--162--herum und dann nach oben an den Wärmestrahlern--162 und 164--vorbei und von dort um eine Rolle--165--und um eine grosse Trommel --166-- herumgeführt wird.
Bei Annahme, dass jede der mehrschichtigen Bahnen--10'a und 10'b--eine Trägerschicht aus Polyäthylen und einen Oberflächenüberzug aus Saran besitzt, befindet sich der Saran-Kunststoff nach Fig. 7 auf der linken Seite der Bahn--10'a--und auf der rechten Seite der Bahn--10'b--. Demzufolge erwärmen die Wärmestrahler
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eine Temperatur in der Grössenordnung von 102 bis 1070C zu bringen. Das erwärmte Material wird dann auf eine Prägewalze --167-- aufgebracht, die in einer wie vorstehend beschriebenen Weise beheizt wird. Die Prägewalze --167-- stimmt im wesentlichen mit der in Fig. 6 dargestellten und nach ihr beschriebenen Prägewalze --139-- überein.
Die geprägte Bahn--10'a--wird dann durch einen Kühlriemen--168-- gekühlt, der sich fest gegen die Oberfläche der Prägewalze-167-anlegt und von den Rollen-169, 170, 171,172 und 173--getragen wird, wobei die Rolle--173--auf einer Temperatur gehalten wird, die niedrig genug ist, um die Temperatur des Saranüberzuges bis auf eine vorzugsweise unter Raumtemperatur liegende Temperatur zu senken und somit den Saran-Kunststoff in einen amorphen Zustand zu versetzen.
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-10'a-- verschmolzen, d.
h.- -10'a-- sich auf der Prägewalze --167-- befindet, wird über die Rolle --174-- nach oben an den Wärmestrahlern-175 und 176-vorbei und dann um eine Reihe von Rollen-177, 178,179 und 180-herumgeführt.
Da sich bei Betrachtung von Fig. 7 die Saran-Schicht der Bahn --10'b-. - auf ihrer rechten Seite befindet, erwärmen die Wärmestrahler--175 und 176-- den Saran-Überzug wie bei den Wärmestrahlern - 163 und 164-bis auf eine Temperatur in der Grössenordnung von 94 C. Die Rolle oder der Zylinder --178-- wird bis auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt, um die Temperatur des Saran-Kunststoffes erneut bis auf etwa 102 bis 1070C zu erhöhen. Die Trommel--178--sowie auch die Trommel--166-- sind vorzugsweise mit Teflon bezogen, um jegliches mögliche Haften der Schichten an diesen Heiztrommeln zu verhindern.
Die die Trommel--178--verlassende erwärmte Bahn--10'b--läuft um die Rollen--179 und 180--herum, die die Temperatur der Saran-Schicht bis in Raumtemperaturnähe und vorzugsweise darunter senken, worauf das sich jetzt in amorphem Zustand befindende abgekühlte Material um die Rolle--181--auf die geprägte und gekühlte Schicht --10'a-- läuft. Da sich die beiden Saran-Überzüge in amorphem Zustand befinden, wird beim gegenseitigen Berühren der beiden Schichten ein dauerhaftes Verschmelzen, d. h. ein dauerhaftes abdichtendes Verbinden, bewirkt, worauf das fertige Material über eine Reihe von Rollen--182, 183,184 und 185-von der Prägewalze-167-entfernt und auf eine geeignete Vorratsrolle-186aufgewickelt wird.
Das mit Hilfe des in Fig. 7 veranschaulichten Verfahrens sowie der Vorrichtung zu seiner Durchführung hergestellte Material ist in Fig. 10 dargestellt, wobei zu bemerken ist, dass die undurchlässigen Schichten die hier aus Saran bestehen, durch die Grund- oder Trägerschichten, wie beispielsweise Polyäthylen, Polyvinyl od. dgl., vollkommen eingeschlossen sind.
Wie vorstehend herausgestellt, können bestimmte Ausführungsformen der Vorrichtung bei einem einzigen kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Schichtmaterial und zum unmittelbar anschliessenden, im gleichen Arbeitsgang erfolgenden Ausbilden des Schichtmaterials zu zelligem Material verwendet werden.
Beispielsweise lassen sich das Verfahren und die Vorrichtung nach Fig. l bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach Fig. 6 als ein einziges Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von zelligem Material verwenden. Dadurch ist es möglich, einige der Heiz- und Kühlvorgänge in Fortfall zu bringen und somit ein wirksameres Verfahren zu schaffen.
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Doppeln von Kunststoffolien nach der Erfindung mit unmittelbar anschliessendem Bilden von zelligem Material ist in Fig. 8 veranschaulicht. Sofern bestimmte Teile nach Fig. 8 Teilen nach Fig. l und 6 entsprechen, werden zum Bezeichnen dieser Teile in Fig. 8 die gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung von "200" verwendet. Beispielsweise ist der Tiefdruck-Formzylinder--15-nach Fig. l in Fig. 8 mit --215-- und die Prägewalze --139-- nach Fig.6 mit --339-- bezeichnet.
Die Vorrichtung nach Fig. 8 lässt sich zur Herstellung des verschiedensten Schichtmaterials und insbesondere zum Beschichten von Folien oder Bahnen aus Polyäthylen und Polyvinylchlorid mit einem undurchlässigen Kunststoff, wie beispielsweise Saran, verwenden. Nachstehend ist erläutert, wie bei der Herstellung von zelligem Material die Saran-Überzüge entweder mittels Wärme miteinander verschmolzen, d. h. abdichtend verbunden werden können zum Zusammenfügen von zwei beschichteten Kunststoffolien oder wie das Zusammenfügen durch Umwandeln der Saran-Überzüge in einen amorphen Zustand erfolgen kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung der andern Ausführungsform der Erfindung erörterten Temperaturen sowie die Wärmebehandlung zum Bewirken des Zusammenfügens des Kunststoffschichtmaterials sind auch bei der Vorrichtung nach Fig. 8 anwendbar.
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hindurchläuft. Der Formzylinder --215-- ist in ein Bad --216-- eingetaucht, das eine Saran-Emulsion sein kann, wobei ein Rakelmesser-218-die auf der Oberfläche des Formzylinders --215-- vorhandene überschüssige Emulsion entfernt. Die bedruckte Bahn-210-läuft dann um die Rollen-220 bis 228-herum und unter den Wärmestrahlern--230 bis 232--hindurch.
Das getrocknete Schichtmaterial läuft dann um den Zylinder --229-- herum, wobei der Überzug, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, mit Hilfe von in dem Gehäuse --239-- angeordneten Heissluftdüsen weiter getrocknet wird. Das Schichtmaterial weist bei seinem Verlassen des Zylinders--229--in erhitztem Zustand eine unter dem Verschmelzungspunkt von Saran liegende Temperatur auf. Um das Schichtmaterial auf eine geeignete Form- und Verschmelztemperatur zu bringen, läuft die Folie über Rollen-336, 337 und 338--, die auf aufeinanderfolgend ansteigende
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versehenen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Nach dem Verlassen der Trommel --229'-- läuft die Bahn --210b-- um drei Heizrollen --336',337' und 338'-- und von dort um eine gekühlte Rolle --351-- mit einem elastischen Überzug--351a--, vorzugsweise aus Silikongummi od. dgl., herum zum Bewirken eines im wesentlichen gleichmässigen Anpressdruckes über ihren gesamten Berührungsbereich mit der Prägewalze
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Durchlaufgeschwindigkeiten kann die Temperatur der Prägewalze --339-- bis auf etwa 370C und sogar darunter gesenkt werden. Zusätzlich können Wasser-oder Gas-Kühldüsen--239'--zum Bewirken einer ausreichenden Kühlung des Schichtmaterials und einer dauerhaften Bindung zwischen den beiden beschichteten Bahnen verwendet werden.
Das Fertigmaterial wird dann um Kühlrollen --354, 355 und 356-- herumgeführt, worauf es um eine Rolle --357-- herum auf eine Vorratsrolle --358-- geleitet wird. Das Fertigmaterial entspricht dann dem in Fig. 10 dargestellten Produkt, obwohl natürlich die Prägungen andere als halbkugelige Formen haben können.
Die Vorrichtung nach Fig. 8 lässt sich auch bei einem abgeänderten Vorgang zum abdichtenden Verbinden von beschichteten Kunststoffolienbahnen--210a und 210b-- bei amorphem Zustand des auf die Folien aufgebrachten Überzuges, wie beispielsweise bei Saran, verwenden. Dieser abgeänderte Vorgang bedingt das Erwärmen zumindest der Safran-überzüge bis auf eine Temperatur in der Grössenordnung von 1020C und dann das schnelle Abkühlen der Überzüge bis auf eine Temperatur unterhalb Raumtemperatur, vorzugsweise in der Grössenordnung von 5 bis 15 C. Das Abkühlen der Bahn --210a-- kann durch Verwendung eines wie beispielsweise in Fig. 8 dargestellten geeigneten Kühlbandes erfolgen, das das Kühlen der geprägten Bahn --210a-- auf der Prägewalze --339-- bewirkt.
Die Bahn --210b-- wird dann mit Hilfe der Rollen - 336', 337'und 338'-unterkühlt, wobei die Rolle --351-- lediglich dazu dient, die Bahn-210b-auf der Prägewalze-339-mit der Bahn --210a-- in Presskontakt zu bringen. Bei dieser Anordnung brauchen die Rollen-354, 355 und 356-nicht gekühlt, sondern nur auf Raumtemperatur gehalten zu werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 9 veranschaulicht ein kontinuierliches Verfahren zum gleichzeitigen Beschichten von vier gesonderten Kunststoffolien mit einem Saran od. dgl. enthaltenden Kunststoff, zum paarweisen Doppeln von Folien zwecks Bildung eines wie in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen dreischichtigen Materials und zum anschliessenden Bilden eines zelligen Materials aus zwei Schichtmaterialteilen zur Herstellung eines im wesentlichen wie in Fig. 11 beispielsweise dargestellten Fertigproduktes.
Im einzelnen sind die vier zugleich verarbeiteten Folienbahnen mit--410a, 410b, 410c und 410d-bezeichnet. Die Bahn-410a-wird um die Rollen --411a und 412a-herum einem Tiefdruck-Formzylinder--413a--mit einem Rakelmesser --414a-- zugeführt. Der Formzylinder - -413a-- ist teilweise in ein Bad --415a-- eingetaucht, das, wie vorstehend beschrieben, aus einem Latex, wie beispielsweise der Verbindung aus Polyvinyliden und Acrylonitril, besteht. Eine Presswalze-416a--wirkt mit dem Formzylinder --413a-- so zusammen, dass der Latex auf die Bahn --410a-- gedruckt wird.
Die beschichtete Folie läuft dann über die Rollen --417a bis 423a--, wobei, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, Wärmestrahler --424a, 425a und 426a--dazu dienen, etwas von der in dem Überzug enthaltenen Feuchtigkeit zu entfernen. Die Folie läuft dann um eine Trommel --427a-- herum, die mit einer Luftdüseneinrichtung--428a--versehen ist, die der in Zusammenhang mit Fig. l beschriebenen Einrichtung - entspricht. Diese Einrichtung trocknet den Überzug endgültig, worauf die beschichtete Bahn --410a-- mit Hilfe der beheizten Rollen --429a, 430a, 431a und 432a-von der Trommel --427a-- entfernt wird.
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Die Bahnen-410b, 410c und 410d-werden in gleicher Weise mit der Bahn --410a-- gleichzeitig verarbeitet, wobei die entsprechenden Teile der Verarbeitungsausrüstung für diese drei Folien mit entsprechenden, die Buchstaben-b, c bzw. d-tragenden Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die beschichteten Bahnen-410a und 410b-werden bei bis auf Verschmelztemperatur erhitzten überzügen zusammengebracht und laufen durch den Druckspalt zwischen den Walzen-433a und 433b--, von denen letztere vorzugsweise mit einem elastischen Überzug aus Silikongummi od. dgl. versehen ist.
Dabei wird eine dreischichtige Schichtmaterial-Bahn, im wesentlichen wie in Fig. 4 gezeigt, erzeugt, die in Fig. 9 mit
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bezei--447--,
Aus den beschichteten Bahnen--410c und 410d--wird in gleicher Weise eine zweite dreischichtige Schichtmaterial-Bahn --410"-- gebildet, wobei die Teile der Vorrichtung zur Durchführung dieser Doppelung den Teilen der Vorrichtung zum Doppeln der Bahnen--410a und 410b--entsprechen und mit gleichen, mit einem Strich versehenen Bezugsziffern bezeichnet sind, mit der Ausnahme, dass die Rollen-445 und 446-zum Erwärmen der Bahn --410'- durch eine einzige mit einem elastischen überzug versehne Walze
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erzielt wird.
Der Überzug auf der Walze --448-- besteht vorzugsweise, wie bei der Walze --151-- nach Fig. 6, aus Silikongummi od. dgl. Das geschichtete zellige Gebilde auf der Prägewalze --447-- wird dann mit Hilfe von Kaltluft- oder Wasserdüsen --449-- gekühlt, worauf das gekühlte Material mit Hilfe der Kühlrollen - -450, 451 und 452-von der Prägewalze-447-entfernt wird. Das Material wird dann um eine Rolle - -453-- herumgeleitet und auf die Vorratsrolle aufgewickelt.
Die Vorrichtung nach Fig. 9 kann zum Doppeln der beschichteten Kunststoffolien --410a und 410b sowie 410c und 410d--mittels Anwendung des Unterkühlungsverfahrens abgeändert werden. Zu diesem Zweck werden die Rollen --429a, 430a und 431a-zum raschen Abkühlen des überzuges unterkühlt, so dass er in einen amorphen Zustand gebracht wird. Die Rollen--429b, 430b und 431b-- werden zum Abkühlen des Überzuges auf der Folie-410b-in gleicher Weise unterkühlt. Wenn die unterkühlten beschichteten Folien zwischen den Walzen--433a und 433b-zusammengebracht werden, haften sie sofort zusammen und bilden das dreischichtige Schichtmaterial.
Danach ist der Vorgang zum Erwärmen und Prägen der dreischichtigen Schichtmaterialbahn--410'--der gleiche, wie vorstehend beschrieben. Das gleiche Verfahren wird bei der Doppelung der beschichteten Bahnen-410c und 410d-durch Kühlen der Rollen --429c, 430c, 431c, 429d, 430d und 431d--angewendet.
Nach dem Vorstehenden ist klar, dass selbstverständlich in Abhängigkeit von dem gewünschten Aufbau des Endproduktes Kombinationen der Vorrichtung verwendet werden können. Beispielsweise wäre es möglich, mit Hilfe eines kontinuierlichen Verfahrens Kunststoffolien zu beschichten und aus ihnen ein dreischichtiges Schichtmaterial zu bilden und dann zum Bilden des zelligen Materials das dreischichtige Schichtmaterial mit einem zweischichtigen Schichtmaterial zu verbinden.
Die unter Anwendung der Erfindung herstellbaren Materialien sind in Fig. 10 bis 13 veranschaulicht, wobei in jedem Falle das Grund- oder Trägermaterial mit --B-- und das auf das Trägermaterial aufgebrachte Material mit --1-- bezeichnet ist. Nach Fig. 10 hat man zweischichtige Schichtmaterialteile mit durch das Grund- oder Trägermaterial eingeschlossenem und geschütztem undurchlässigem Material --1-- verwendet. Das Grund- oder Trägermaterial kann natürlich ein beliebiges geeignetes Material, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polystyrol od. dgl. sein, während das undurchlässige Material eine Verbindung aus Polyvinylidenchlorid und Acrylonitril sein kann, obwohl zum Erreichen der gleichen Ziele auch andere geeignete Kunststoffe verwendet werden können.
Es sei bemerkt, dass die Schichten --1-- dort, wo sie zum Bilden der Zellen abdichtend miteinander verbunden, d. h. verschmolzen, werden, einen im wesentlichen homogenen, die Zellen dauerhaft abdichtend verschliessenden Bauteil bilden.
Fig. ll zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der dreischichtige Schichtmaterialteile verwendet werden. Aus Fig. 11 ist ersichtlich, dass in jedem der Schichtmaterialteile das undurchlässige Material - -1-- zwischen Aussenschichten aus dem Grund- oder Trägermaterial eingeschlossen ist.
Fig. 12 und 13 zeigen andere Bauarten, die die Verwendung von zwei- und dreischichtigen Schichtmaterialteilen bedingen.
Bei der Darstellung der Produkte nach Fig. 10 bis 13 ist die Dicke der einzelnen Schichten zum Zwecke der deutlicheren Darstellung übertrieben worden, wobei die Schichten aus Grund- oder Trägermaterial eine Dicke in der Grössenordnung von 0, 025 bis 0, 050 mm haben können, während der Überzug aus undurchlässigem Material eine Dicke in der Grössenordnung von einem Zehntel des Grund- oder Trägermaterials haben kann und die Zellen jede beliebige Grösse und Form aufweisen können.