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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten
eines Strangs mit einem Fluid, die eine Aufnahme für den
zu beschichtenden Strang, eine Aufnahme für einen textilen
Materialstrang, eine Umschlingungseinheit, die derart ausgestaltet
ist, dass sie den textilen Materialstrang so führt, dass
er den zu beschichtenden Strang zumindest abschnittsweise umschlingt
und eine Antriebseinheit zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen
dem zu beschichtenden Strang und dem textilen Materialstrang aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren
zum Beschichten eines Strangs mit einem Fluid mit den Schritten
Umschlingen des zu beschichtenden Strangs mit einem textilen Materialstrang
und Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem zu beschichtenden
Strang und dem textilen Materialstrang.
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Auf
metallische Drähte, welche zur Herstellung von Kabeln verwendet
werden sollen, oder die als Schweißdrähte, beispielsweise
zum Lichtbogenschweißen nach dem MIG/MAG-Verfahren dienen sollen,
müssen Trenn- und Gleitmittel sowie Haftvermittler aufgetragen
werden. Bei der Herstellung von isolierten Kabeln erleichtern die
auf dem blanken Draht aufgebrachten Trenn- und Gleitmittel das Abisolieren
der Kabelisolierungen oder Kabelummantelungen. Darüber
hinaus kann für bestimmte Materialien eine dünne
und gleichmäßig aufgetragene Schicht als Haftvermittler
zwischen dem blanken metallischen Draht und einer nachfolgend aufgebrachten
isolierenden Ummantelung aus einem artgleichen Werkstoff dienen.
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Als
Trenn- und Gleitmittel für die Herstellung von Kabeln dient
in erster Linie Talkumpulver, wobei die blanken Drähte
und/oder die bereits isolierten Adern mit dem Talkum bepudert werden.
Aufgrund der erheblichen Staubentwicklung und der vergleichsweise
schlechten Haftung des Talkums, insbesondere auf den metallischen
Drähten wird seit einiger Zeit versucht, statt des Talkums
eine dünne Schicht eines Fluorpolymers auf den Draht aufzutragen.
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Auf
Schweißdrähte für bestimmte Schweißverfahren
werden Gleitmittel, z. B. Pulver aus Talkum, Graphit, MoS2, Fluorpolymeren, Ölen und wachsartigen
Gleitmitteln, wie Parafin aufgetragen. Sie sollen insbesondere die
sogenannte Förderbarkeit des Schweißdrahtes im
Schlauchpaket zwischen der Drahtvorschubeinheit im Schweißgerät
und dem Schweißkopf verbessern und damit Störungen
des Schweißprozesses verhindern.
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Extrusionsverfahren
zum Auftragen von Fluorpolymeren auf Draht oder Kabelstränge
erweisen sich deshalb als nachteilig, da die auf diese Weise aufgetragenen
Schichten zu dick sind. Alternativ wurde auch versucht, die Schichten
aus einer Dispersion aufzutragen, indem der Strang entweder äußerlich besprüht
oder durch die Dispersion geführt wird. Dabei kommt es
jedoch zu Ungleichmäßigkeiten der Schichtdicke
aufgrund oberflächenspannungsinduzierter Tröpfchenbildung.
Darüber hinaus müssen die Drähte oder
Adern nach dem Auftragen der Dispersion getrocknet werden, wobei
das Verdampfen des Wassers von der Oberfläche des Drahtes
oder der Ader durch Heizen erhöhte Energiekosten verursacht.
Auch ein Trockenblasen verursacht einen erhöhten Energieverbrauch,
wobei durch das Trockenblasen darüber hinaus Material verlorengeht
und sich Staub entwickelt. Ein Besprühen birgt darüber
hinaus die Gefahr, dass sich die Sprühdüse durch
Koagulation der in der aufzutragenden Dispersion enthaltenen Fluorpolymer-Teilchen
zusetzt. Weiterhin ist ein Besprühen mit einem erheblichen
Materialverlust verbunden und es ist aufwendig, den Draht von allen Seiten
gleichmäßig durch Besprühen zu beschichten.
Ein so aufgetragenes Fluorpolymer haftet darüber hinaus
schlecht auf der behandelten Oberfläche.
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Demgegenüber
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Beschichten eines Drahtes mit einem Fluid
bereitzustellen, welches zumindest einen der zuvor genannten Nachteile
vermeidet und es ermöglicht, insbesondere eine dünne
Schicht eines Fluorpolymers auf einen Draht aufzutragen. Gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung soll die Beschichtung dabei in Umfangsrichtung
und in Längsrichtung des Drahtes eine möglichst
gleichmäßige Dicke aufweisen.
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Zumindest
eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch eine Vorrichtung zum
Beschichten eines Strangs mit einem Fluid gelöst, die eine
Aufnahme für den zu beschichtenden Strang, eine Aufnahme
für einen textilen Materialstrang, eine Umschlingungseinheit,
die derart ausgestaltet ist, dass sie den textilen Materialstrang
so führt, dass er den zu beschichtenden Strang zumindest
abschnittsweise ein- oder mehrfach umschlingt und eine Antriebseinheit zum
Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem zu beschichtenden Strang
und dem textilen Materialstrang aufweist, wobei sie einen ersten
volumenveränderbaren Behälter zur Aufnahme eines
Fluids aufweist, wobei der erste Behälter mit einem ersten Ende
einer Fluidverbindung verbunden ist, wobei der erste Behälter
von einem zweiten Behälter umgeben ist, der mit einem Verdrängungsfluid
derart befüllbar ist, dass das Volumen des ersten Behälters
verringert wird und das Fluid aus dem ersten Behälter gefördert wird,
und wobei der erste Behälter über die Fluidverbindung
derart mit dem textilen Materialstrang verbunden ist, dass das Fluid
aus dem ersten Behälter durch die Fluidverbindung auf den
textilen Materialstrang förderbar ist.
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Zumindest
eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch durch eine Vorrichtung
zum Beschichten eines Strangs mit einem Fluid gelöst, die
eine Aufnahme für den zu beschichtenden Strang, eine Aufnahme
für einen textilen Materialstrang, eine Umschlingungseinheit,
die derart ausgestaltet ist, dass sie den textilen Materialstrang
so führt, dass er den zu beschichtenden Strang zumindest
abschnittsweise ein- oder mehrfach umschlingt und eine Antriebseinheit
zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem zu beschichtenden
Strang und dem textilen Materialstrang aufweist, wobei sie einen
ersten volumenveränderbaren Behälter zur Aufnahme
eines Fluids aufweist, wobei der erste Behälter mit einem ersten
Ende einer Fluidverbindung verbunden ist, wobei der erste Behälter
einen zweiten Behälter enthält, der mit einem
Verdrängungsfluid derart befüllbar ist, dass das
Volumen des ersten Behälters verringert wird und das Fluid
aus dem ersten Behälter gefördert wird, und wobei
der erste Behälter über die Fluidverbindung derart
mit dem textilen Materialstrang verbunden ist, dass das Fluid aus
dem ersten Behälter durch die Fluidverbindung auf den textilen
Materialstrang förderbar ist.
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Dabei
kann der zu beschichtende Strang im Sinne der vorliegenden Anmeldung
ein Draht oder ein möglicherweise verdrilltes Bündel
von Einzeldrähten, beispielsweise ein blanker Draht als
Kern für ein Elektrokabel, oder als Schweißdraht
oder eine bereits isolierte Ader für ein Kabel, oder ein
Rohr sein. Insbesondere kann der Strang eine Beschichtung aufweisen
oder unbeschichtet sein. Jedoch ist mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung auch die Beschichtung von Strängen aus anderen
Materialien als Metall, beispielsweise aus Glasfasern, möglich.
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Wenn
in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung davon die Rede ist,
dass ein textiler Materialstrang zum Beschichten eines Strangs verwendet wird,
so soll diese Formulierung die breitestmögliche Bedeutung
haben, die sich für den Fachmann aus dem Begriff "textil"
ergibt. Insbesondere werden von dem Begriff "textil" auch textilartige
Materialstränge umfasst. Der Begriff "textiler Materialstrang"
umfasst Fäden, Garne, Bänder und Flachbänder.
Der Begriff "textiler Materialstrang" umfasst weiterhin geflochtene,
gewebte, gewirkte, gestrickte, gehäkelte, verzwirnte und
nach anderen Textilerzeugungsverfahren gewonnene Materialstränge,
wobei diese Begriffe wiederum nicht nur im engeren Sinne als „textil"
zu bezeichnende Produkte einbeziehen, sondern beispielsweise auch
Monofilamente oder Multifilamente mit Kurz- oder Endlosfasern, die
durch Textilerzeugungsverfahren hergestellt sind. Besonders zweckmäßige
textile Materialstränge sind geflochtene Materialstränge,
insbesondere Zopf-, Quadrat-, Rund-, Band- und Flachgeflechte. Geflochtene
Materialstränge haben den Vorteil, dass ein eventuell zerschlissener
Einzelstrang eines aus mehreren Einzelsträngen geflochtenen
Materialstrangs durch Kreuzungsstellen mit anderen Einzelsträngen
blockiert wird und sich der Einzelstrang daher nicht aufschiebt, wie
bei Zwirnen oder Geweben, und sich der gesamte Materialstrang nicht
auflöst, wie dies bei gehäkelten oder gestrickten
Materialsträngen der Fall wäre. Bandgeflechte
und Flachgeflechte, d. h. geflochtene Flachbänder, sind
als Materialstränge bevorzugt. Diese haben den Vorteil,
dass sie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. im Verfahren ein besonders ruhiges Laufverhalten aufweisen,
eine größere Kontaktfläche zwischen dem
textilen Materialstrang und dem zu beschichtenden Strang bieten
und für große zu beschichtenden Durchmesser besonders gut
geeignet sind.
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Unter
dem Begriff des textilen Materialstrangs fallen alle Stoffe, die
für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet
sind, insbesondere solche Stoffe, die zur Aufnahme eines Fluids,
vorzugsweise einer Dispersion, die in einer Ausführungsform
ein Fluorpolymer aufweist, geeignet sind. Damit fallen unter den
Begriff des textilen Materialstrangs auch mit Bindemitteln untereinander
verbundene Naturfasern, Kunststofffasern, Metallfasern, Glasfasern,
Keramikfasern, Stapelfasern (Kurzfasern), Kunststofffolien und ähnliche
Materialien, die für den vorliegenden Verwendungs zweck
die erforderlichen Eigenschaften besitzen, wie beispielsweise Reißfestigkeit,
Durchreibfestigkeit, Saugfähigkeit, geringe Flusenbildung und
andere Eigenschaften.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der textile Materialstrang
ein Bandgeflecht oder ein Flachgeflecht aus jeweils 3 bis 51 Einzelsträngen.
In einer alternativen Ausführungsform ist der textile Materialstrang
ein Quadratgeflecht oder Rundgeflecht aus jeweils 4 bis 32 Einzelsträngen.
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Das
in einer Ausführungsform verwendete Bandgeflecht oder Flachgeflecht
hat vorzugsweise eine Breite von 0,5 mm bis 50 mm und besonders
bevorzugt von 2 mm bis 30 mm.
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Je
dicker der zu beschichtende Strang ist, desto stärker ist
der verwendete textile Strang. In einer Ausführungsform
werden oberhalb eines Durchmessers des zu beschichtenden Strangs
von 10 mm Bandgeflechte verwendet, während unterhalb eines Durchmessers
des zu beschichtenden Strangs von ca. 1 mm Rund- oder Quadratgeflechte
verwendet werden. In einer Ausführungsform ist der textile
Materialstrang ein Quadratgeflecht oder Rundgeflecht mit einer in
Längsrichtung des Strangs zentral in dem Gewebe angeordneten
Seele, wobei die Seele aus einem anderen Material hergestellt ist
als die zur Herstellung des Gewebes verwendeten Einzelstränge. Die
Seele dient der Aufnahme von Zugkräften. Bei der Herstellung
von Geflechten in einer Flechtmaschine läuft die Seele
nicht mit den zu flechtenden Einzelsträngen um und wird
daher auch nicht eingeflochten, sondern sie wird parallel zur Laufrichtung umflochten
und ist damit geeignet, ohne Dehnung Zugkräfte aufzunehmen.
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Bei
der Umschlingungseinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt
es sich um eine Vorrichtung, die den textilen Materialstrang in
Umfangsrichtung ein- oder mehrfach um den zu beschichtenden Strang
herumführt, so dass dieser während der Ausführung
einer Relativbewegung zwischen dem zu beschichtenden Strang und
dem textilen Materialstrang mit jedem Oberflächenabschnitt
des zu beschichtenden Materialstrangs sowohl in Längs-
als auch in Umfangsrichtung zumindest einmal in Eingriff kommt.
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Die
Antriebseinheit bewirkt eine Relativbewegung zwischen dem zu beschichtenden
Strang und dem textilen Materialstrang, wobei diese Relativbewegung
durch eine Bewegung des zu beschichtenden Strangs oder des textilen
Strangs sowie durch eine gleichzeitige Bewegung des zu beschichtenden Strangs
und des textilen Strangs, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
oder mit unterschiedlichen Bewegungsrichtungen bewirkt werden kann.
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Die
Aufnahmen für den zu beschichtenden Strang und für
den textilen Materialstrang können in einer Ausführungsform
Führungen, insbesondere Führungsrollen, umfassen.
Jedoch sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen eine
Aufnahme, insbesondere die Aufnahme für den zu beschichtenden
Materialstrang, lediglich von entsprechenden Ausnehmungen in der
Vorrichtung gebildet werden, wobei die Vorrichtung mit dem jeweiligen
Strang unter Umständen gar nicht in Eingriff tritt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere
zum Beschichten eines Strangs mit einer Dispersion, vorzugsweise
einer Dispersion, welche ein Fluorpolymer aufweist, geeignet. Beim
Beschichtungsvorgang sollen die in einer solchen Dispersion enthaltenen
Feststoffteilchen beim oder nach dem Auftragen auf den zu beschichtenden
Strang koagulieren. Insbesondere für Fluorpolymere kann
die Koagulation durch hohe Scherkräfte beim Auftragen der Dispersion
auf den zu beschichtenden Strang unterstützt werden. Solche
hohen Scherkräfte treten insbesondere auf, wenn der mit
der Dispersion gedrängte textile Materialstrang mit einer
hohen Relativgeschwindigkeit an dem zu beschichtenden Strang entlang
geführt wird, während er mit dessen Oberfläche in
Eingriff tritt. Um die auf die Dispersion einwirkenden Scherkräfte
noch weiter zu erhöhen, ist in einer Ausführungsform
der Erfindung eine Betriebsweise bevorzugt, bei welcher der zu beschichtende
Strang und der textile Materialstrang in entgegengesetzten Richtungen
aneinander vorbei bewegt werden.
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Da
insbesondere die zuvor erwähnten Dispersionen, welche ein
Fluorpolymer aufweisen unter der Einwirkung von Scherkräften
zur Koagulation der enthaltenen Feststoffe neigen und diese erst
auf dem zu beschichtenden Strang koagulieren sollen, ist bei der
Förderung der Dispersion aus einem Vorratsbehälter
bis auf den textilen Strang darauf zu achten, dass keine oder nur
geringe Scherkräfte auftreten. Solche Scherkräfte
treten jedoch insbesondere an bewegten Dichtlinien bzw. reibenden
Dichtflächen, wie sie beispielsweise an der Dichtung zwischen
Kolben und Zylinder einer Kolbenpumpe gebildet werden, auf.
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Daher
wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine scherkraftarme
Förderung vorgeschlagen, wobei das aufzutragende Fluid
dadurch aus einem Behälter über eine Fluidverbindung
auf den textilen Materialstrang gefördert wird, dass der
das aufzutragende Fluid enthaltene erste Behälter von einem zweiten
Behälter umgeben ist, der mit einem Verdrängungsfluid
befüllbar ist.
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Alternativ
kann der erste, das aufzutragende Fluid enthaltende Behälter
den zweiten mit dem Verdrängungsfluid befüllbaren
Behälter enthalten. In einer solchen Ausführungsform
wird der erste volumenveränderbare Behälter abschnittsweise
von der Wand des zweiten Behälters ge bildet. Insbesondere in
einer solchen Ausführungsform kann der erste, das aufzutragende
Fluid enthaltende Behälter ein Rührwerk aufweisen,
um ein Absetzen des aufzutragenden Fluids zu verhindern.
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Wird
das Verdrängungsfluid, beispielsweise Luft oder Wasser
in den zweiten Behälter eingefüllt, so drückt
es den ersten volumenveränderbaren Behälter mit
dem darin befindlichen aufzutragenden Fluid zusammen und das aufzutragende
Fluid aus diesem heraus, so dass dieses durch die Fluidverbindung
auf den textilen Materialstrang gefördert wird. Durch das
Zusammendrücken bzw. die Volumenabnahme des ersten volumenveränderbaren
Behälters werden keine oder nur sehr geringe Scherkräfte
beim Fördern des aufzutragenden Fluids auf dieses ausgeübt.
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Ein
Fluorpolymer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise
Polytetrafluorethylen (kurz: PTFE), welches unter der Marke Teflon
von der Firma Dupont erhältlich ist.
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Als
Verdrängungsfluid wird in Ausführungsformen der
Erfindung ein Gas oder eine Flüssigkeit verwendet. Aufgrund
der geringeren Kompressibilität ist eine Flüssigkeit
als Verdrängungsfluid bevorzugt. In einer Ausführungsform
entspricht die Menge der in den zweiten bzw. vierten Behälter
geförderten Menge des flüssigen Verdrängungsfluids
in etwa der aus dem ersten bzw. dritten Behälter verdrängten
Menge des aufzutragenden Fluids.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung wird als Verdrängungsfluid
ein Fluid verwendet, welches artähnlich zu der flüssigen
Phase der aufzutragenden Dispersion ist. Ist beispielsweise eine
Dispersion auf Wasserbasis aufzutragen, so wird Wasser als Verdrängungsfluid
verwendet. Die Verwendung eines derart ausgewählten Verdrängungsfluids
erweist sich als vorteilhaft, falls eine Diffusion des Verdrängungsfluids
in den Innenraum des ersten bzw. dritten Behälters auftritt.
Beispielsweise wird für zu fördernde Dispersionen
auf Basis von Isopropanol oder Isobutanol als Verdrängungsfluid
gewählt.
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In
einer Ausführungsform weist die Fluidverbindung zwischen
dem ersten Behälter und dem Materialstrang ein zweites
Ende auf, welches in einem Bereich der Vorrichtung angeordnet ist,
in dem der textile Materialstrang den zu beschichtenden Strang umschlingt.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung
einen dritten und einen vierten Behälter auf, wobei der
dritte Behälter von dem vierten Behälter umgeben
ist oder den vierten Behälter enthält, der mit
dem Verdrängungsfluid derart befüllbar ist, dass
das Volumen des dritten, volumenveränderbaren Behälters
verringert wird und das Fluid aus dem dritten Behälter gefördert
wird. Dabei ist der dritte volumenveränderbare Behälter über
eine Fluidverbindung derart mit dem textilen Materialstrang verbunden,
dass das Fluid aus dem dritten Behälter durch die Fluidverbindung
auf den textilen Materialstrang förderbar ist.
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Eine
solche Anordnung der Vorrichtung ermöglicht es, die Vorrichtung
kontinuierlich zu betreiben: Während das aufzutragende
Fluid aus dem ersten volumenveränderbaren Behälter
auf den textilen Materialstrang gefördert wird, kann der
dritte ebenfalls volumenveränderbare Behälter
ausgetauscht oder wiederbefüllt werden, so dass dieser
zum Beschichten bereitsteht, wenn der erste Behälter entleert
ist und umgekehrt.
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Daher
ist insbesondere eine Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft,
welche eine Steuerung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie
den ersten Behälter entleert, während der dritte
Behälter aus einem Reservoir befüllt wird oder
umgekehrt.
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Auch
der dritte Behälter kann in einer Ausführungsform
ein Rührwerk aufweisen.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste und/oder
der dritte volumenveränderbare Behälter ein Beutel,
eine Blase oder ein Balg aus einem flexiblen fluidundurchlässigen
Kunststoffmaterial oder seine Wand wird zumindest abschnittsweise von
einem flexiblen fluidundurchlässigen Kunststoffmaterial
gebildet. Auf diese Weise kann kein Verdrängungsfluid in
den ersten und/oder dritten Behälter eindringen. Darüber
hinaus wird der erste und/oder dritte Behälter auf diese
Weise durch das in dem zweiten bzw. vierten Behälter einströmende
Verdrängungsfluid zusammengedrückt.
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In
einer Ausführungsform ist der volumenveränderbare
Behälter aus einem weichgummiartigen Polymer, insbesondere
aus Silikonkautschuk, hergestellt.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite und/oder
der vierte Behälter über eine Pumpe mit einem
Vorratsbehälter für das Verdrängungsfluid
verbunden. Auf diese Weise kann das Verdrängungsfluid aus
dem Vorratsbehälter in den zweiten bzw. vierten Behälter
gefördert werden und dort das Volumen des ersten bzw. dritten
volumenveränderbaren Behälters verdrängen
und so das aufzutragende Fluid auf den textilen Materialstrang fördern.
Bei der verwendeten Pumpe handelt es sich zweckmäßigerweise
um eine Präzisionsdosierpumpe, z. B. eine Membran- oder
Zahnradpumpe.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste und/oder
der dritte volumenveränderbare Behälter über
eine Fluidverbindung mit einem Vorratsbehälter für
das aufzutragende Fluid ver bunden. Auf diese Weise kann der erste
bzw. der dritte Behälter mit dem aufzutragenden Fluid wieder
befüllt werden, nachdem sein gesamter Inhalt auf den textilen Materialstrang
gefördert wurde.
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Um
den ersten bzw. dritten volumenveränderbaren Behälter
scherkraftarm mit dem aufzutragenden Fluid wiederzubefüllen,
erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung der Fluss
des aufzutragenden Fluids aus dem Vorratsbehälter in den
ersten und/oder dritten volumenveränderbaren Behälter schwerkraftgetrieben.
Dabei ist das Reservoir so angeordnet, dass sein Auslauf über
dem Einlauf des ersten bzw. dritten Behälters angeordnet
ist. In einer zweckmäßigen Ausführungsform
ist die Höhe des Reservoirs bzw. dessen Auslauf veränderbar
eingerichtet.
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Alternativ
kann das aufzutragende Fluid mit Hilfe einer Druckluftbeaufschlagung
aus dem Reservoir in den ersten und/oder dritten Behälter
gefördert werden.
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Zumindest
eine der zuvorgenannten Aufgaben wird auch durch ein Verfahren zum
Beschichten eines Strangs mit einem Fluid gelöst mit den
Schritten Umschlingen des zu beschichtenden Strangs mit einem textilen
Materialstrang und Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem zu
beschichtenden Strang und dem textilen Materialstrang und Fördern des
Fluids aus einem Behälter auf den textilen Materialstrang,
wobei der Behälter aus einem flexiblen Material besteht
und zum Fördern des Fluids zusammengedrückt wird,
um das Volumen des Behälters zu verringern.
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Zumindest
eine der zuvorgenannten Aufgaben wird auch durch ein Verfahren zum
Beschichten eines Strangs mit einem Fluid gelöst mit den
Schritten Umschlingen des zu beschichtenden Strangs mit einem textilen
Materialstrang und Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem zu
beschichtenden Strang und dem textilen Materialstrang und Fördern des
Fluids aus einem Behälter auf den textilen Materialstrang,
wobei der Behälter zumindest abschnittsweise aus einem
flexiblen Material besteht und zum Fördern des Fluids zusammengedrückt
wird, um das Volumen des Behälters zu verringern.
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Vorteilhaft
ist dabei eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei der zum Fördern des aufzutragenden Fluids
das Volumen des ersten Behälters mit dem aufzutragenden
Fluid durch Zudosieren eines Verdrängungsfluids in einen
den ersten Behälter umgebenden oder in dem ersten Behälter
enthaltenen zweiten Behälter verringert wird.
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In
einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu beschichtenden
Strang und dem textilen Materialstrang verwendet, um die Menge des auf
den textilen Materialstrang geförderten aufzutragenden
Fluids so einzustellen, dass eine konstante Menge des Fluids pro
Oberflächeneinheit auf den zu beschichtenden Strang aufgetragen
wird. Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Ausführungsform eine entsprechende Steuerung auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist es darüber
hinaus möglich, durch Einstellen der Relativgeschwindigkeit
zwischen dem zu beschichtenden Materialstrang und dem textilen Strang,
den zu beschichtenden Strang zu trocknen, bevor er von dem textilen
Materialstrang getrennt wird. Dabei wird der flüssige Teil
der Dispersion, in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens insbesondere das Wasser, in dem textilen Materialstrang
aufgenommen, während die festen Bestandteile der Dispersion
auf dem zu beschichtenden Strang koagulieren. Dazu weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung in einer Ausführungsform eine entsprechende
Steuerung auf.
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Eine
Vorrichtung mit Aufnahmen für den zu beschichtenden Strang
sowie für einen textilen Materialstrang, einer Umschlingungseinheit
und einer Antriebseinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist aus
der
EP 1 749 589 A1 bekannt.
Dabei wird die Offenbarung der
EP 1 749 589 A1 hierin durch Verweis mit
ihrem gesamten Offenbarungsgehalt aufgenommen. Insbesondere können
die Aufnahme für den zu beschichtenden Strang, die Aufnahme
für einen textilen Materialstrang, die Umschlingungseinheit
sowie die Antriebseinheit so ausgestaltet sein, wie dies in der
Beschreibung der genannten Offenlegungsschrift, insbesondere aber
in deren Patentansprüchen beansprucht ist. Die genannten
Elemente können vor allem alle in der genannten Offenlegungsschrift
in Bezug auf
1 beschriebenen Merkmale und
Merkmalskombinationen aufweisen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
und der dazugehörigen Figuren deutlich.
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1 zeigt
schematisch eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Strangs gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein detailliertes Schema der Dosierungseinheit aus 1.
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3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der
Dosierbehälter aus 2.
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4 zeigt ein Flussdiagramm, welches den Betrieb
der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschreibt.
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Die
Darstellung in 1 zeigt den Lauf des textilen
Materialstrangs T sowie des zu beschichtenden Strangs in der dargestellten
Ausführungsform eines blanken Drahtes D. In dem Garnabzug 4 wird
der textile Strang von einer oder mehreren Vorratsspulen 4.1 abgezogen
und über die Bremse 4.2 an den Antriebsblock 2 zur
Regelung der Strangvorspannung geführt. Dort wird der Strang
T über eine Umlenkrolle 2.7 auf die Antriebsrolle 2.2 geleitet
und zur Vermeidung eines Schlupfes mehrmals um diese und das weitere
Rollenpaket 2.3 gelegt.
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Die
Antriebsrolle 2.2 und das Rollenpaket 2.3 bilden
eine mechanische Einheit in Form eines gegen eine Feder 2.5 wirkenden
Tänzers. Dessen Auslenkung wird von einem Sensor 2.6 als
Strangvorspannung erfasst. Die Ist-Strangvorspannung wird mit einem
von dem Bediener einstellbaren Soll-Wert verglichen. Ist der Ist-Wert
zu hoch bzw. zu niedrig, wird die Drehzahl des Antriebsmotors 2.1 erhöht
bzw. verringert. Anschließend wird der Strang T über
die Strangeinlenkrolle 3.2 unter einem flachen Winkel parallel
zum Draht D in die Umschlingungszone 3 eingelenkt. Der
Draht D läuft zwischen zwei Paaren von Führungsrollen 3.4 bzw. 3.5 der
Bewegung des textilen Materialstrangs T entgegen. Zwischen der Strangeinlenkrolle 3.2 und
einer Strangauslenkrolle 3.3 werden die beiden Stränge
T, D im Wesentlichen parallel zueinander geführt, wobei
der textile Strang T den Drahtstrang D umschlingt.
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Um
die Umschlingung des Drahtes D durch den textilen Strang T zu gewährleisten,
wird der textile Strang T um Strangumlenkrollen 3.1.1 geführt, welche
auf einer Umschlingungseinheit 3.1 angeordnet sind. Die
Umschlingungseinheit 3.1 mit den Strangumlenkrollen 3.1.1 ist
drehbar um die Längsachse des Drahts D gelagert (angedeutet
durch den Pfeil in 1), so dass beim Einrichten
der Maschine durch Drehen der Umschlingungseinheit 3.1 um
die Längsachse des Drahtes D die Umschlingung erzielt werden
kann. Auf diese Weise verläuft der textile Strang T zwischen
der Strangeinlenkrolle 3.2 und der Strangauslenkrolle 3.3 so,
dass er den Draht in diesem Bereich umschlingt. Mit zunehmender
Zahl der Umschlingungen wird die Reibung zwischen Strang und Draht,
ausgehend von der vom Bediener einstellbaren Strangvorspannung,
erhöht. An der Strangauslenkrolle 3.3 wird der
verbrauchte Strang wieder mit flachem Winkel vom Draht weggelenkt
und zu einer Antriebseinheit 1 zur Regelung der Stranggeschwindigkeit
geführt. In der Antriebseinheit 1 wird der Strang
T wieder zur Vermeidung eines Schlupfes mehrmals um eine Antriebsrolle 1.2 und
ein Rollenpaket 1.3 gelegt. Mit einem Syn chronmotor 1.1 wird der
Strang mit der vom Bediener in der Gerätesteuerung vorgegebenen
Geschwindigkeit konstant voranbewegt. Auch die Antriebsrolle 1.2 und
das Rollenpaket 1.3 bilden eine mechanische Einheit in
Form eines gegen eine Feder 1.5 wirkenden Tänzers.
Dessen Auslenkung wird von einem Sensor 1.6 als Strangspannung
hinter der Umschlingungszone 3 erfasst. Diese Strangspannung
hinter der Umschlingungszone 3 wird in der Haupteinheit 5 mit
einem von einem Bediener einstellbaren Soll-Wert verglichen und
für einen Fehleralarm ausgewertet.
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Anschließend
passiert der Strang über eine weitere Umlenkrolle 1.7 die
Tänzereinheit für die Aufwicklung 5.1,
die den Motor 5.8 der Abfallspule 5.9 zur Aufrechterhaltung
einer nahezu konstanten Strangspannung ein- und ausschaltet. Mit
einer motorischen Verlegungseinheit 5.5 bzw. 5.7 wird
der Strang T gleichmäßig über die Breite
der Abfallspule 5.9 verteilt.
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In
der Umschlingungszone 3 ist zwischen der Strangeinlenkrolle 3.2 und
der Strangauslenkrolle 3.3, in der hier dargestellten Ausführungsform
präziser zwischen der Strangeinlenkrolle 3.2 und
der Strangumlenkeinheit 3.1, das zweite Ende 19 einer Fluidverbindung 18,
hier eines Schlauchs, vorgesehen. Dieser Schlauch 18 dient
der Zuführung einer ein Fluorpolymer enthaltenden Dispersion
aus der Dosierungseinheit 20 auf den textilen Strang T.
Die Fluorpolymerhaltige Dispersion wird von dem textilen Strang
T aufgenommen und benetzt die sich gegen den textilen Strang T bewegende
Oberfläche des Drahtes D, wobei durch die gegenläufige
Bewegung der beiden Stränge T, D hohe Scherkräfte
auf die Dispersion ausgeübt werden, so dass die Fluorpolymer-Partikel
aus der Dispersion auf dem Draht D koagulieren und eine dünne
Beschichtung auf dem Draht D bilden.
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Dabei
ist die Relativgeschwindigkeit zwischen dem textilen Strang T und
dem Draht D sowie die Menge des über den Schlauch 18 zugeführten Fluorpolymers
so gewählt, dass der Draht D hinter der Einlenkrolle 3.2 den
textilen Strang T trocken verlässt. Der wässrige
Bestandteil der Dispersion verbleibt in dem textilen Strang T, währen
die festen Fluorpolymer-Partikel die Beschichtung auf dem Draht bilden.
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Die
Funktionsweise und der Aufbau der Dosierungseinheit 20 lässt
sich 2 entnehmen. In 2 ist die
Umschlingungszone 3 schematisch dargestellt, wobei gezeigt
ist, wie die Dosierungseinheit 20 über die Fluidleitung 18 mit
der Umschlingungszone 3 verbunden ist. Kernstück
der Dosierungseinheit 20 bilden die Dosierbehälter 21, 22.
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Jeder
der Dosierbehälter 21, 22 besteht aus einem äußeren
Behälter 23 bzw. 24 und einem inneren
Behälter 25 bzw. 26. Während
die äußeren Behälter 23, 24,
hier aus Glas, ein festes, unveränderliches Volumen einschließen,
sind die inneren Behälter 25, 26 in den äußeren
Behältern 23, 24 angeordnet und weisen
jeweils ein veränderbares Volumen auf. Dazu sind die inneren
Behälter 25, 26 aus einem flexiblen flüssigkeitsundurchlässigen
Silikonkautschuk gebildet.
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Sind
die inneren Behälter 25, 26 mit der ein Fluorpolymer
enthaltenden Dispersion gefüllt, so werden beim Befüllen
der äußeren Behälter 23, 24 mit
einem Verdrängungsfluid, in der dargestellten Ausführungsform
Wasser, die Volumina der Blasen bzw. balgförmigen inneren
Behälter 25, 26 zusammengedrückt
und so die Dispersion über die Leitungen 27, 28 aus
den Blasen 25, 26 herausgefordert. Die Ausgangsleitungen 27, 28 der
Blasen 25, 26 sind über Ventile 51 bzw. 52 mit
Ausgangsleitungen 29, 30 verbunden, welche über
ein Umschaltventil 55 in die Dosierleitung 18 münden,
so dass eine Förderung der aus den Blasen 25, 26 verdrängten
Dispersion auf den textilen Strang möglich ist.
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Zum
Befüllen der Blasen 25, 26 mit der Fluorpolymer-haltigen
Dispersion können die Ventile. bzw. Schalter 51, 52 die
Verbindungen zwischen den Leitungen 27, 28 und 29, 30 trennen
und die Blasen über Leitungen 31, 32 mit
einer Vorratsflasche 33 für die Fluorpolymer-haltige
Dispersion verbinden. Die Förderung der Fluorpolymer-haltigen
Dispersion aus den Blasen 25, 26 erfolgt lediglich
durch das Zusammendrücken der Blasen 25, 26.
Die Förderung ist damit im Wesentlichen frei von Scherkräften.
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Um
ebenfalls eine scherkraftarme Wiederbefüllung der Blasen 25, 26 aus
der Vorratsflasche 33 zu gewährleisten, kann diese
mit Druckluft beaufschlagt werden. Dazu ist die Vorratsflasche 33 mit
einem Niveauüberwachungsrohr 44 und einem Druckdifferenzmessstutzen 45 versehen.
Das Niveauüberwachungsrohr 44 ist über
eine Druckluftzuleitung 37 und ein Magnetventil 36 für
den Druckaufbau mit einem Kompressor 34 verbunden. Der
Kompressor 34 fördert komprimierte Luft in die
Vorratsflasche 33, so dass die Fluorpolymer-haltige Dispersion
durch die Leitungen 31, 32 aus der Vorratsflasche 33 herausgedrückt
und in die Blasen 25, 26 gefördert wird.
Der Füllstand der Vorratsfalsche 33 wird mit Hilfe
eines Niveausensors 46 erfasst, der mit der Druckluftzuleitung 37 sowie
dem Druckdifferenzmessstutzen verbunden ist und der aus der Druckdifferenz
zwischen beiden Leitungen den Füllstand bestimmt.
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Um
ein Absetzen der festen Bestandteile der Fluorpolymer-haltigen Dispersion
in der Vorratsflasche 33 zu verhindern, ist unter der Vorratsflasche 33 ein
Magnetrührer 38 vorgesehen, welcher einen entsprechenden
Fisch 39 in der Vorratsflasche 33 antreibt.
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Um
ein Einfüllen von Verdrängungsfluid in die äußeren
Behälter 23, 24 und ein Abpumpen des Verdrängungsfluids
aus diesen zu ermöglichen, sind die äußeren
Behälter 23, 24 über Leitungen 40, 41, Ventile 53 bzw. 54 sowie 56 und
eine Präzisionsdosierpumpe 57 mit einer Vorratsflasche 43 für
das Verdrängungsfluid verbunden. Die Ventile 53 bzw. 54 und 56 sowie
ihre entsprechende Ansteuerung ermöglichen es, die Verdrängungsflüssigkeit
wahlweise in die äußeren Behälter 23 oder 24 oder
in umgekehrter Richtung aus diesen herauszufordern.
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In 3 ist eine dreidimensionale Ansicht der
Dosierbehälter 21, 22 aus 2 gezeigt.
Deutlich sind die inneren Behälter bzw. Blasen 25, 26 umgeben
von den äußeren Behältern 23, 24 zu
erkennen. Am oberen Ende der Behälter 23, 24 sind
Schlauchanschlüsse 44, 45 für
das Verdrängungsfluid ebenso dargestellt wie Schlauchanschlüsse 46, 47 für
die Dispersion sowie eine zusätzliche Entlüftung 49, 50 für
die äußeren Behälter 23, 24.
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In 4 ist schematisch anhand eines Ablaufdiagramms
der Betrieb der Dosierungseinheit 20 aus 2 dargestellt,
so wie er eine kontinuierliche Förderung der Fluorpolymer-haltigen
Dispersion aus den Blasen 25, 26 auf den textilen
Strang T in der Umschlingungszone 3 gewährleistet.
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Beim
Einschalten 100 der Dosierungseinheit werden zunächst
der Kompressor 34 sowie die Dosierpumpe 57 eingeschaltet
(Schritte 101, 102). Beim Schließen 103 des
Ventils 36 wird die Vorratsflasche 33 mit Druckluft
beaufschlagt.
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Gleichzeitig
wird für ein Intervall von 5 Minuten der Magnetrührer 38 in
Schritt 105 eingeschaltet, wonach der Rührer für
weitere 60 Minuten ausgeschaltet bleibt. Dieser Zyklus des Schrittes 105 wiederholt
sich während der gesamten Betriebszeit der Vorrichtung.
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Durch
das Beaufschlagen der Vorratsflasche 33 mit Druckluft werden
während einer Vorlaufzeit von 2 Minuten die Behälter 25 und 26 mit
der aufzutragenden Dispersion befüllt. Dazu werden die
Ventile 51 und 52 in den Schritten 106, 107 so
geschaltet, dass die Leitungen 31 bzw. 32 mit
den Leitungen 27, 28 verbunden werden, um eine
durchgängige Fluidverbindung zwischen der Vorratsflasche 33 und
den Blasen 25, 26 der Dosierbehälter 21, 22 zu
gewährleisten.
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Sind
die Blasen 25, 26 gefüllt, so wird das Ventil 56 in
Schritt 108 für die verbleibende Betriebszeit
umgeschaltet, ebenfalls erfolgt ein Schalten der Ventile 51 und 54 in
Schritten 109 bzw. 110. Durch das Schalten des
Ventils 51 in Schritt 109 wird die erste Blase 25 über
die Leitung 27 mit Leitung 29 und weiter mit der
Zuführleitung 18 verbunden, so dass die Fluorpolymerhaltige
Dispersion aus der Blase 25 bis auf den textilen Strang
T gefördert werden kann. Das Ventil 54 stellt
durch das Schalten in Schritt 110 eine Verbindung zwischen
der Vorratsflasche 43 für das Verdrängungsfluid
und dem äußeren Behälter 23 des
ersten Dosierbehälters 21 bereit, wobei die Verdrängungsflüssigkeit
mit Hilfe der Präzisionspumpe 57 in den äußeren
Behälter 23 gefördert wird. Durch das
Einleiten der Verdrängungsflüssigkeit in den äußeren
Behälter 23 wird die Blase 25 komprimiert
und die darin enthaltene Fluorpolymer-haltige Dispersion aus der
Blase heraus bis zu dem textilen Materialstrang T gefördert.
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Wenn
nach etwa 30 Minuten während des Dosierprozesses die Blase 25 fast
vollständig entleert ist, werden in den Schritten 111 bis 114 die
Ventile 51, 52, 53 und 54 im
Wesentlichen gleichzeitig umgeschaltet. Auf diese Weise wird nun
Verdrängungsflüssigkeit von der Präzisionspumpe 57 aus der
Vorratsflasche 43 in den äußeren Behälter 24 des zweiten
Dosierbehälters 22 gepumpt, so dass eine Förderung
der Fluorpolymer-haltigen Dispersion aus der Blase 26 hin
zu dem textilen Materialstrang T einsetzt. Gleichzeitig wird die
Fluorpolymer-haltige Dispersion durch den Überdruck in
der Vorratsflasche 33 in die erste Blase 25 gefördert
und verdrängt dadurch das Verdrängungsfluid aus
dem äußeren Behälter 23 des
ersten Dosierbehälters 21 über Ventil 61 in
den Pumpenbehälter 42. Ist nachfolgend die zweite
Blase 26 beinahe vollständig entleert so kehrt
sich der Prozess erneut um, so dass eine kontinuierliche scherkraftarme
Förderung von Fluorpolymer-haltiger Dispersion auf den
textilen Materialstrang T bereitgestellt wird.
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Nachdem
die Vorrichtung in Schritt 115 den Ausschaltbefehl erhält,
wird der Kompressor 34 ausgeschaltet und die Dosierbehälter 21, 22 werden durch
Stromlosschalten sämtlicher Ventile 51–56 vollständig
entleert.
-
Für
Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen,
dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden
Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für
einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im
Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden,
sowohl einzeln auch als in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen
der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar
sind, soweit es nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde
oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich
oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze
und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
-
Während
die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden
Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung
und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung
des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche
definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt.
-
Abwandlungen
der offenbarten Ausführungsformen sind für den
Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibungen in den beigefügten
Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das
Wort "aufweisen" nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der
unbestimmte Artikel "eine" oder "ein" schließt eine Mehrzahl
nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale
in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt
ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in Ansprüchen
sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
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- T
- textiler
Materialstrang
- D
- Draht
- 1
- Antriebseinheit
- 1.1
- Synchronmotor
- 1.2
- Antriebsrolle
- 1.3
- Rollenpaket
- 1.5
- Feder
- 1.6
- Sensor
- 1.7
- Umlenkrolle
- 2
- Antriebsblock
- 2.1
- Antriebsmotor
- 2.2
- Antriebsrolle
- 2.3
- Rollenpaket
- 2.5
- Feder
- 2.6
- Sensor
- 2.7
- Umlenkrolle
- 3
- Umschlingungszone
- 3.1
- Umschlingungseinheit
- 3.1.1
- Strangumlenkrollen
- 3.2
- Strangeinlenkrolle
- 3.3
- Strangauslenkrolle
- 3.4
- Führungsrollen
- 3.5
- Führungsrollen
- 4
- Garnabzug
- 4.1
- Vorratsspulen
- 4.2
- Bremse
- 5
- Haupteinheit
- 5.1
- Aufwicklung
- 5.5
- motorische
Verlegungseinheit
- 5.7
- motorische
Verlegungseinheit
- 5.8
- Motor
- 5.9
- Abfallspule
- 18
- Dosierleitung
- 19
- zweites
Ende der Dosierleitung
- 20
- Dosierungseinheit
- 21,
22
- Dosierbehälter
- 23,
24
- äußerer
Behälter
- 25,
26
- Verdrängungsbeutel
- 27,
28
- Ausgangsleitung
für Dispersion
- 29,
30
- Ausgangsleitungen
für Dispersion
- 31,
32
- Leitung
für Dispersion
- 33
- Vorratsflasche
für die Fluorpolymer-haltige Dispersion
- 34
- Kompressor
- 35
- Druckminderungsventil
- 36
- Magnetventil
für Druckaufbau
- 37
- Druckluftzuleitung
- 38
- Magnetrührer
- 39
- Fisch
- 40,
41
- Leitung
für Verdrängungsfluid
- 42
- Pumpenbehälter
- 43
- Vorratsflasche
für das Verdrängungsfluid
- 44
- Niveauüberwachungsrohr
- 45
- Druckdifferenzmessstutzen
- 46
- Niveausensor
- 47
- Nadelventil
zur Druckregelung
- 48
- Magnetventil
zur Druckentlastung
- 49,
50
- Entlüftungsventile
für Behälter 21, 22
- 51–56
- Magnetventile
- 57
- Präzisionsdosierpumpe
für Verdrängungsfluid
- 58
- Nadelventil
- 59
- Niveausensor
- 60–62
- Magnetventile
- 63
- Niveauüberwachungsrohr
- 64
- Niveauüberwachungsrohr
- 100
- Einschalten
(Schritte 101–102)
- 101
- Kompressor
einschalten
- 102
- Dosierpumpe
einschalten
- 103
- Schließen
von V1
- 104
- Erreichen
des Endschalters S1
- 105
- Magnetrührer
zeitweilig einschalten
- 106
- V3:
Verbinden der Leitungen 31 und 27
- 107
- V4:
Verbinden der Leitungen 32 und 28
- 108
- V2:
Umschalten
- 109
- V3:
Verbinden der Leitungen 27 und 29
- 110
- V6:
Verbinden der Vorratsflasche 43 mit Behälter 23
- 111
- V3:
Umschalten
- 112
- V4:
Umschalten
- 113
- V5:
Umschalten
- 114
- V6:
Umschalten
- 115
- Ausschalten
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1749589
A1 [0043, 0043]