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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten eines Metallbandes, wobei das Metallband unter einer Zugspannung von zumindest 15 % der Streckgrenze des Metallbandes steht und wechselseitig um Streckrollen (eines Streckbiegegerüstes) gebogen und dabei um einen Streckgrad plastisch gelängt wird. Dabei durchläuft das Band in der Regel einen Einlaufspannrollensatz zum Zugaufbau und einen Auslaufspannrollensatz zum Zugabbau, wobei das Band zwischen dem Einlaufspannrollensatz und dem Auslaufspannrollensatz wechselseitig um die Streckrollen gebogen und dabei der Streckgrad erzeugt bzw. erhöht wird.
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Mit einem solchen Streckbiegerichtverfahren lassen sich unplane Metallbänder richten und folglich Unplanheiten beseitigen. Unplanheit meint z. B. Bandwelligkeit und/oder Bandsäbeligkeit, welche sich aufgrund von Längenunterschieden der Bandfasern in der Bandebene ergeben. Im Rahmen dieser Erfindung sind solche Unplanheiten von Bandkrümmungen in Längs- und/oder Querrichtung zu unterscheiden, welche durch Biegemomente im Band entstehen, z. B. wenn das Band elastisch-plastisch um Umlenkrollen gebogen wurde und durch elastisch-plastische Verformungen beim Aufwickeln des Bandes. Längskrümmungen werden auch als Coil-Set, Querkrümmungen als Cross-Bow bezeichnet.
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Im Zuge des Streckbiegerichtens wird zum Beseitigen von Unplanheiten (das heißt Bandwelligkeit und Bandsäbel) das unplane Band mit einer Zugspannung, welche unterhalb der Elastizitätsgrenze RE bzw. deren technischen Elastizitätsgrenze RP0,01 des Bandmaterials liegt, um Rollen hinreichend kleinen Durchmessers (wechselseitig) gebogen, so dass durch die Überlagerung der Zugspannung mit der Biegung eine elastisch-plastische Verformung im Band erzeugt wird. Das Band wird plastisch gelängt, wobei die Höhe der plastischen Längung als Streckgrad bezeichnet wird. Bei der plastischen Längung werden die ursprünglich kurzen Bandfasern relativ stärker gelängt. Im Idealfall haben nach dem Streckbiegerichten alle Bandfasern die gleiche Länge, so dass grundsätzlich ein ideal gerichtetes Band frei von Welligkeiten oder Bandsäbel entstehen soll.
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In der Praxis wird ein solches Verfahren zum Streckbiegerichten in der Regel mit einer Streckbiegerichtvorrichtung durchgeführt, die zumindest ein Streckbiegegerüst aufweist. Ein solches Streckbiegegerüst weist in der Praxis häufig drei oder fünf Streckrollen auf.
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Streckrollen meint im Rahmen der Erfindung bevorzugt einzeln (an Stützrollen) abgestützte Streckrollen, wobei gegebenenfalls eine oder auch mehrere Streckrollen einzeln anstellbar sind. Insofern ist ein solches Streckbiegegerüst mit seinen Streckrollen von einer ebenfalls bekannten Vielrollenrichteinheit zu unterscheiden, die in der Regel eine feste und eine anstellbare Kassette mit jeweils einer Vielzahl von Richtrollen und Stützrollen aufweist. Die Richtrollen sind innerhalb einer solchen Vielrollenrichteinheit in der Regel in der jeweiligen Kassette durch die Stützrollen reibschlüssig miteinander gekoppelt, das heißt, dass alle Richtrollen (einer Kassette) mit der gleichen Geschwindigkeit laufen. In einer solchen Vielrollenrichteinheit erfolgt in der Regel die Eliminierung von Restkrümmungen, wobei das Band in der Vielrollenrichteinheit in der Regel nicht unter Zug oder lediglich unter einem geringen Bandzug steht. Ein „globaler“ Streckgrad wird nicht erzeugt.
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Von dem Eliminieren von Bandrestkrümmungen in einer Vielrollenrichteinheit (ohne Bandzug oder bei lediglich geringem Bandzug und ohne nennenswerte Erzeugung von Streckgrad) ist daher erfindungsgemäß das Streckbiegerichten zu unterscheiden. Mit den Streckrollen bzw. mit dem Streckbiegerichtgerüst wird in der Regel ein Streckgrad von zumindest 0,2 % erzeugt. Das Band steht unter einer Zugspannung von zumindest 15 %, vorzugsweise zumindest 20 % der Streckgrenze des Metallbandes.
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In der Praxis ist zu berücksichtigen, dass das Metallband beim Einlauf in die Streckbiegerichtanlage bzw. in das Streckbiegegerüst nicht immer komplett sauber ist. Häufig ist die Bandoberfläche mit Schmutz oder einem Rest Walzölfilm behaftet. Außerdem werden in der Praxis Metallbänder verarbeitet, die mit einer Oberflächenoxidschicht versehen sind, z. B. Aluminiumbänder, wobei diese Oxidschicht bei der starken Biegung um die Streckrollen beim Streckbiegerichten aufplatzt, so dass sich Oxidpartikel von der Bandoberfläche lösen können. Die Streckrollen beim Streckbiegerichten sind in der Praxis in der Regel mit einer metallischen Oberfläche, z. B. aus gehärtetem Stahl ausgeführt. Die Schmutz- bzw. Oxidpartikel können an diesen Rollenoberflächen anhaften und sich auf ihnen mehr und mehr aufbauen. Das führt zu Vibrationen, die wiederum zu unerwünschten Rattermarken auf dem Band führen.
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Um das Anhaften von Schmutz- bzw. Oxidpartikeln an den Rollen und die damit verbundenen Probleme zu vermeiden, ist es in der Praxis üblich, den Streckbiegerichtprozess nass zu betreiben. Das Band und eventuell auch die Streckrollen und Stützrollen werden einlaufseitig mit einem Sprühmedium besprüht oder in sonstiger Weise beaufschlagt. Auf diese Weise werden die störenden Partikel abgewaschen und ein Partikelaufbau an den Rollen wird verhindert. Als Sprühmedium kommen dabei in der Praxis wasserbasierte Medien zum Einsatz. Nachteilig ist dabei, dass eine komplette Reinigung und Trocknung des Bandes vor dem Aufwickeln erforderlich ist, da sonst die Restfeuchte im aufgewickelten Coil zu Korrosionsschäden führt. Alternativ können lösemittelbasierte Sprühmedien wie z. B. kerosinbasierte Medien eingesetzt werden. Nachteilig ist dabei die Lösemittelverdampfung, so dass eine Absaugung und gegebenenfalls eine Abluftreinigung vorgesehen werden muss. Außerdem sind solche Lösemittel entflammbar, so dass Brandschutzeinrichtungen vorzusehen sind.
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Ein weiterer Nachteil des Einsatzes von Sprühmedien besteht darin, dass das mit Festfeuchte behaftete Band auf den Spannrollen des Auslaufspannsatzes zu einem Schlupfen neigen kann. Dieses führt dazu, dass die Spannrollen nur mit geringeren Übertragungsfaktoren ausgelegt werden können.
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Alternativ wurde in der
EP 0 276 614 vorgeschlagen, die Streckrollen beim Streckbiegerichten mit einer Beschichtung aus einem keramischen Material zu versehen, und zwar in einer Zusammensetzung, die nicht nur eine ausreichende Härte sondern ebenfalls eine sehr niedrige Benetzbarkeit hinsichtlich Flüssigkeiten aufweist, um das Kleben von Metallteilchenbandüberzugteilchen und Oxidteilchen an der Rolle zu verhindern. Die Keramikschicht kann dabei z. B. auf einer Aluminiumoxidbasis gefertigt sein. Die Realisierung solcher Streckbiegerollen mit Keramikbeschichtung bereitet in der Praxis jedoch erhebliche Probleme.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten eines Metallbandes der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das bzw. die auf konstruktiv einfache Weise eine Prozessführung im Trockenbetrieb ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten eines Metallbandes mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Dabei ist vorgesehen, dass die Streckrollen mit einer Beschichtung aus Kunststoff versehen sind. Kunststoff meint im Rahmen der Erfindung einen Polymerwerkstoff, insbesondere synthetischen Polymerwerkstoff, einschließlich Gummi. Bevorzugt handelt es sich um eine Beschichtung aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Kunststoff. Alternativ kann z. B. auch eine Beschichtung aus Polyamid zum Einsatz kommen.
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Kunststoffbeschichtungen sind in der Praxis bereits im Zusammenhang mit Spannrollen und Umlenkrollen bekannt, um z. B. die Reibung und damit die Übertragungsfaktoren zu optimieren oder die Bandoberflächen zu schützen. Für Streckrollen beim Streckbiegerichten, bei denen das Band unter einer Zugspannung von üblicherweise zumindest 15 %, vorzugsweise zumindest 20 % der Streckgrenze des Metallbandes steht und bei welchem mit den Streckrollen ein Streckgrad von zumindest 0,2 % erzeugt wird, ist der Einsatz solcher Kunststoffbeschichtungen, z. B. PU-Beschichtungen bislang nicht in Erwägung gezogen worden. Überraschend wurde nun festgestellt, dass beim Streckbiegerichten, z. B. für Aluminiumbänder, statt der üblichen Streckrollen aus Stahl tatsächlich Streckrollen mit z. B. einer PU-Beschichtung eingesetzt werden können. Solche Streckrollen bestehen folglich bevorzugt aus einem Rollenkern aus Metall, z. B. aus Stahl, und einer Beschichtung aus Kunststoff, z. B. Polyurethan. Mit einer solchen Beschichtung kann der Streckbiegerichtprozess trocken gefahren werden. Überraschend hat sich herausgestellt, dass die Streckrollen zwar zunächst verschmutzen, der Verschmutzungsgrad stabilisiert sich aber auf einem Niveau, welches einen Trockenbetrieb gestattet, ohne dass die Bandoberfläche beschädigt wird. Damit kann auf die in der Praxis eingesetzten Sprühsysteme verzichtet werden, so dass die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik vorgeschlagenen Keramikbeschichtungen lassen sich Kunststoffbeschichtungen, insbesondere Polyurethanbeschichtungen einfach und kostengünstig realisieren und überraschend wurde festgestellt, dass die Umschlingungswinkel um die Streckrollen in Abhängigkeit von den Bandzügen so gering eingestellt werden können, dass die für die Beschichtung zulässige maximale Linienlast nicht überschritten wird. Befürchtungen im Zusammenhang mit PU-Oberflächen, wonach die z. B. segmentierten Stützrollen oder Zwischenrollen Abdrücke auf der PU-Oberfläche hervorrufen könnten, haben sich nicht bestätigt. Trotz eines recht hohen erforderlichen Bandzuges für den gewünschten Streckgrad ist die resultierende Linienlast auf die Streckrolle insgesamt hinreichend gering und liegt unter dem für die PU-Beschichtung zulässigen Maximalwert. Ergänzend hat eine Kunststoffbeschichtung, z. B. PU-Beschichtung auch eine gewisse schwingungsdämpfende Wirkung, so dass Vibrationen und Rattermarken minimiert bzw. vermieden werden. Auch eine Verschmutzung der in der Praxis vorgesehenen Stützrollen ist im Trockenbetrieb nicht zu beobachten.
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Damit ist es insgesamt möglich, die Metallbänder einwandfrei und ohne Oberflächenbeschädigungen im Trockenbetrieb zu fahren.
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Im Stand der Technik wird in der
JP63-199023 A und der
JP63-199024 A der Einsatz einer Kunststoffbeschichtung bei einer Vielrollenrichteinheit beschrieben. In einem solchen „roll leveler“ steht das Metallband in der Regel unter keinem oder lediglich sehr geringem Bandzug und es wird auch kein nennenswerter Streckgrad erzeugt, so dass lediglich sehr geringe Belastungen der Rollen und der Beschichtungen auftreten. Im Vordergrund steht dabei der Schutz des Metallbandes durch die Kunststoffbeschichtung, so dass Beschädigungen des Bandes vermieden werden sollen. Ferner ist es z. B. aus der
DE 10 2004 043 150 A1 bekannt, Spannrollen, die im Einlauf und im Auslauf einer Behandlungslinie für den Zugaufbau und den Zugabbau eingesetzt werden, mit einer Beschichtung aus Gummi oder Polyurethan zu versehen. Durch die Beschichtung sollen sich Reibkräfte zur Erzeugung des gewünschten Bandzuges besonders gut auf das Band übertragen lassen. Der Erfindung liegt demgegenüber ein anderer Gedanke zugrunde.
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Bevorzugt kommt im Rahmen der Erfindung eine Beschichtung einer Härte von zumindest 90 Shore A zum Einsatz. Die Beschichtung kann eine Dicke von zumindest 1 mm, vorzugsweise zumindest 3 mm aufweisen. So besteht die Möglichkeit, eine Beschichtung mit einer Dicke von z. B. 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm bis 7 mm zu verwenden.
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Die Streckrollen weisen bevorzugt einen Durchmesser von 25 mm bis 100 mm, z. B. 35 mm bis 70 mm auf. Der Durchmesser bezieht sich dabei auf den Kern, das heißt die Angabe ohne die Kunststoffbeschichtung.
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Die Streckrollen sind beim Streckbiegerichten bzw. in einem Streckbiegerichtgerüst jeweils einzeln abgestützt, das heißt sie können jeweils einzeln an zumindest zwei Stützrollen und gegebenenfalls mehreren Zwischenwalzen abgestützt sein. Im Gegensatz zu einer Vielrollenrichteinheit sind die einzelnen Streckrollen (z. B. unterhalb des Bandes oder oberhalb des Bandes) nicht über die Stützrollen reibschlüssig miteinander verbunden, sondern einzeln abgestützt, so dass sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren können. Bevorzugt sind ein oder mehrere Streckrollen einzeln anstellbar. Es besteht z. B. die Möglichkeit, dass alle Streckrollen einzeln anstellbar sind. Üblicherweise ist aber auch möglich, bei mehreren Streckrollen lediglich die unteren Streckrollen gegen die oberen Streckrollen oder umgekehrt die oberen Streckrollen gegen die unteren Streckrollen anzustellen. Bevorzugt sind jedoch die Umschlingungswinkel an den einzelnen Streckrollen einzeln und unabhängig voneinander einstellbar.
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Im Vordergrund der Erfindung steht die Beschichtung der Streckrollen mit der Kunststoffbeschichtung. Ergänzend können aber auch die Stützrollen und/oder die Zwischenwalzen mit einer Beschichtung aus Kunststoff, z. B. einer Polyurethanbeschichtung versehen sein.
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Bevorzugt werden als Metallbänder Aluminiumbänder oder Bänder aus Aluminium-Legierungen verwendet. Die Erfindung umfasst aber auch die Verarbeitung von Metallbändern aus anderen Materialien, z. B. von Stahlbändern oder Edelstahlbändern.
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Gegenstand der Erfindung ist nicht nur das beschriebene Verfahren, sondern auch eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten von Metallbändern gemäß Anspruch 17. Mit dieser Vorrichtung lässt sich das beschriebene Verfahren betreiben. Die Vorrichtung weist einen Einlaufspannrollensatz zum Aufbau des Bandzuges und einen Auslaufspannrollensatz zum Abbau des Bandzuges auf. Zwischen dem Einlaufspannrollensatz und dem Auslaufspannrollensatz sind mehrere Streckrollen vorgesehen, die einzeln abgestützt sind, um welche das Band unter Erhöhung des Streckgrades wechselseitig gebogen wird. Eine, mehrere oder sämtliche dieser Streckrollen sind mit einer umfangsseitigen nichtmetallischen Beschichtung und folglich Ummantelung versehen. Erfindungsgemäß besteht diese Beschichtung aus Kunststoff, z. B. aus Polyurethan. Im Einzelnen wird zur bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung auf die Erläuterungen zum beschriebenen Verfahren verwiesen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Anlage zum Streckbiegerichten eines Metallbandes in einer vereinfachten Darstellung,
- 2a und 2b einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach 1 in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und
- 3a, 3b und 3c weitere Ausführungsformen der Erfindung.
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In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten eines Metallbandes B dargestellt. Bei dem Metallband B kann es sich z. B. um ein Aluminiumband handeln. Die Erfindung umfasst aber auch das Streckbiegerichten von Stahlbändern oder Bändern aus anderen Metallen oder Legierungen.
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Die Vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Einlaufspannrollensatz E zum Aufbau des Bandzuges und ein Auslaufspannrollensatz A zum Abbau des Bandzuges auf. Zwischen dem Einlaufspannrollensatz E und dem Auslaufspannrollensatz A sind mehrere Streckrollen 1, 2, 3, 4, 5 vorgesehen, um welche das Band unter Erhöhung des Streckgrades wechselseitig gebogen wird. Im Übrigen ist erkennbar, dass der ersten Streckrolle 1 eine Umlenkrolle U vorgeordnet ist. Der letzten Streckrolle kann eine weitere Umlenkrolle nachgeordnet sein.
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Jede dieser Streckrollen 1 bis 5 ist einzeln abgestützt, und zwar an zumindest zwei Stützrollen 6, die in 1 nicht dargestellt sind. Dabei kann es sich um durchgehende Stützrollen oder um Reihen von segmentierten Stützrollen handeln. Jedenfalls sind die Streckrollen 1 - 5 einzeln abgestützt, das heißt sie sind (im Gegensatz zu einer Vielrollenrichteinheit) nicht über die Stützrollen 6 reibschlüssig miteinander verbunden.
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Mit den Streckrollen 1 - 5 wird ein Streckgrad von zumindest 0,2 % erzeugt. Mit dem Einlaufspannrollensatz E und dem Auslaufspannrollensatz A wird die Zugspannung im Metallband B während des Streckbiegerichtens erzeugt. Die Zugspannung beträgt zumindest 15 %, vorzugsweise zumindest 20 % der Streckgrenze des Metallbandes.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Streckrollen 1 bis 5 mit einer nichtmetallischen Beschichtung 8 versehen. Die einzelnen Streckrollen bestehen folglich aus einem Rollenkern 7 und einer Ummantelung 8. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Beschichtung um eine Beschichtung 8 aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan oder einem vergleichbaren Kunststoff. Diese Beschichtung 8 kann eine Dicke von z. B. 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm bis 7 mm betragen. Die Streckrollen 1 bis 5 weisen einen Durchmesser von 25 mm bis 100 mm, z. B. 35 mm bis 70 mm auf, wobei damit der Durchmesser der Streckrollen ohne die Beschichtung und folglich der Durchmesser des Rollenkerns 7 gemeint ist.
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Die 2a und 2b zeigen dabei Ausführungsformen, bei denen lediglich die Streckrollen 1 - 5 mit der erfindungsgemäßen Kunststoffbeschichtung 8 versehen sind, während die Stützrollen 6 und die gegebenenfalls vorgesehenen Zwischenwalzen 6' nicht mit einer Beschichtung versehen sind. 2a zeigt dabei eine Ausführungsform mit zwei Stützrollen 6 und 2b zeigt eine Ausführungsform, bei welcher zusätzlich Zwischenwalzen 6' vorgesehen sind.
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Davon ausgehend zeigen die 3a, 3b und 3c Ausführungsformen, bei denen zusätzlich zu den Streckrollen 1 - 5 auch weitere Rollen mit einer Beschichtung versehen sind.
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3a zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die beschichtete Streckrolle 1 - 5 an zwei beschichteten Stützrollen 6 abgestützt ist. Die Beschichtungen 8' der Stützrollen 6 können ebenfalls aus Polyurethan oder einem anderen Kunststoff bestehen.
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3b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Streckrollen 1 - 5 durch zwei Zwischenwalzen 6' und drei Stützrollen 6 bzw. drei Reihen segmentierter Stützrollen abgestützt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Streckrollen 1 - 5 und die Stützrollen 6 mit einer Beschichtung 8 bzw. 8' versehen, während die Zwischenwalzen 6' unbeschichtet sind.
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3c zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3b, wobei hier auch die Zwischenwalzen 6' mit einer Beschichtung 8" versehen sind.
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Mit der dargestellten Streckbiegerichtanlage lassen sich Metallbänder B im Trockenbetrieb richten, das heißt auf eine Beaufschlagung der Streckrollen 1- 5 mit einem Sprühmedium wird verzichtet.
