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Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen bei denen auf eine Bahn aus Folienmaterial
fortlaufend eine thermoplastische Kle,bstoffbeschichtung bestimmter Dicke aufgebracht,
eine zweite Folie fortlaufend auf der frei liegenden Oberfläche der Klebstoffbeschichtung
angeordnet und der Schichtstoff unter Anwenden von Wärme und Druck weiterbefördert
wird, so daß die Klebstoffbeschichtung eine wärmegehärtete Schicht bildet.
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Bei den vorbekannten einschlägigen Verfahren gelingt es nicht, unter
Anwenden einer zusammenhängenden Klebstoffbelegung einwandfreie Schichtstoffe herzustellen,
wenn als zweite Komponente Materialien Anwendung finden, die eine gleichmäßige Oberfläche
aufweisen, wie es bei Textilgut oder Papier uneinheitlicher Oberfläche der Fall
ist. Es lassen sich nämlich nicht die in dem Schichtkörper eingeschlossenen lästigen
Luftblasen entfernen. Es ist weiterhin schwierig, Textilmaterialien in derartigen
Schichtkörpern zu verarbeiten, wobei auch die Herstellung von derartigen Körpern
mit entsprechender Artauswahl zu Schwierigkeiten geführt hat.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun demgegenüber dadurch gekennzeichnet,
daß der Klebstoff in Form von untereinander getrennten Feldern mit etwa der dreifachen
Dicke der gewünschten Klebstoffbeschichtung auf etwa die Hälfte der Bahn aufge bracht
und sodann in an sich bekannter Weise eine zweite Folie unter Anwenden von Druck
so mit der die diskontinuierliche Klebstoffbeschichtung aufweisenden Bahn zusammengebracht
wird, daß unter gleichmäßigem Ausbreiten der Klebstoffbeschichtung ein einheitlicher
Schichtstoff erhalten wird.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform verfährt man dergestalt,
daß die Klebstoffbeschichtung mit einer Auftragswalze aufgebracht wird, die durch
eine Druckwalze in Reibungseingriff angetrieben wird, die im gleichen Abstand zueinander
angeordnete Aussparungen auf ihrer Oberfläche besitzt, die mit Klebstoff mittels
eines Troges und eines Rakels gefüllt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, daß mittels Druckwalzen
auf die Erwärmungstrommel eine Kunststoffolie mit größerer Festigkeit als die Bahn
aufgedrückt wird, und die der Trommel den Schichtstoff kontinuierlich zuführenden
Anordnungen die Unterseite des Schichtstoffes zwecks Verkleben auf die erwärmte
Folie drücken, sowie die Druckwalzen zum Einprägen eines Musters in den Schichtstoff
nach Verlassen der Trommel und daran anschließend eine Anordnung zum Abkühlen des
Schichtstoffes zwecks Fixieren der Prägung vorgesehen sind.
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Auf Grund des neuartigen Verfahrens gelingt es, die Einheitlichkeit
des auf die Bahn aufgebrachten thermoplastischen Klebstoffs genau zu steuern, wenn
derselbe anschließend mit einer zweiten Bahn be deckt wird. Hierdurch gelingt es,
die lästige Blasenbildung in den Schichtkörpern mit Sicherheit zu vermeiden.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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F i g. 1 ist ein Seitenaufriß einer Vorrichtung zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 1a ist eine Fortsetzung der in der Fig. 1 ge
zeigten Vorrichtung; Fig.2 ist eine Draufsicht auf den tZberzugsmechanismus längs
der Linie 2-2' der F i g. 1; F i g. 3 ist eine vergrößerte, teilweise Vorderansicht
der Auftragswalze 10; F i g. 4 ist eine Ansicht im Schnitt längs der Linie 4-4'
der Fig. 3; F i g. 5 zeigt Einzelheiten der Verteilerwalzen; F i g. 6 zeigt schematisch
die erfindlungsgemäße Arbeitsweise; Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Verhältnis
der Dicke der Klebstoffschicht zu der Festigkeit der Bin dung erläutert.
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In den Zeichnungen ist eine reibkraf\igerriebene Metallwalze 10 wiedergegeben,
die eine derartig gravierte zylinderförmige Oberfläche aufweist, daß sich ein Feld
ähnlicher Hohlräume 11 ergibt, die im Abstand zueinander und vorzugsweise längs
paralleler Linien in drei Richtungen angeordnet sind, so daß die Hohlräume mit ihren
Mittelpuiten in Form
gleichseitiger Dreiecke vorliegen, die gleichen
Abstand voneinander besitzen.
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Jede Höhlung hat genau bestimmten Durchmesser, Tiefe und Abstand
aus Gründen, die nachfolgend beschrieben werden.
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Die Walze 10 besitzt Zapfen 12, welche so gehalten sind, daß sie
sich frei in Lagern 13 drehen können, die zur Gleitbewegung in Schlitzen oder Führungsbahnen
15 eines Tragrahmens 14 montiert sind. Eine zweite Walze 17 ist drehbar in Lagern
16 angebracht, die an dem Tragrahmen 14 befestigt sind. Die Anordnung ist derart,
daß die Walze 10 längs der Führungsbahnen 15 zu und von der Walze 17 eingestellt
werden kann, und um so die Walze 10 einzustellen, sind Spannschrauben 19 durch den
Rahmen 14 geschraubt und stoßen gegen die Lager 13.
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Die Walze 17 hat eine federnde Polsterfläche 18 vorzugsweise aus
vulkanisiertem Gummi, um eine Bahn aus Folienmaterial gegen die Walze 10 zu pressen.
Die Anordnung ist so, daß ein Druck von min destens 17,5 kg/cm2 durch jede Schraube
auf die zusammentreffenden Walzenfiächen angewendet werden kann.
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Es ist vorzuziehen, die Walze 10 reibungsmäßig von der Walzel7 anzutreiben,
wobei Mittel vorgesehen sind, die nachfolgend beschrieben werden, um die Walze 17
mit einer bestimmten Geschwindigkeit anzutreiben und wobei Walze 10 nur mit Oberflächenberührung
der Walze mit dem Folienmaterial über Walze 17 angetrieben wird.
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Der Zweck der Walze 10 besteht darin, eine bestimmte Anordnung von
Ablagen von plastischem zementierendem oder kittendem Material an einer Bahn aus
Folienmaterial anzubringen, und zu diesem Zweck sind die Höhlungen genau von solcher
Größe und Abstand hergestellt, um das kittende Material in gleichmäßig verteilter
Menge abzulegen, welches, nachdem es einem Druck in Berührung mit einer zweiten
Materialschicht unterworfen wird, zu einer im wesentlichen ununterbrochenen Schicht
von optimaler Dicke zerquetscht wird, um eine Bindung zwischen den beiden Schichten
herzustellen.
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Um die Ablagen in den Höhlungen 11 zu bilden, ist angrenzend an die
Fläche der Walze 10 ein Trog 22 vorgesehen und damit bewegbar und umfaßt Endglieder
23, die auf den Zapfen der Walze 10 gelagen sind, eine Stange 24, die dazwischen
angebracht ist, um drehbar und querbeweglich ein Abstreifmesser 25 zu tragen. Eine
zweite Stange 26 erstreckt sich zwischen den Endgliedern 23, um sie in Abstandsbeziehung
zu halten, und eine Vielzahl von Schrauben 27 sind durch die Stange 24 geschraubt,
um mit dem Abstreifmesser in Zwischenräumen in Eingriff zu treten und es gegen die
Walzenfiäche 10 zu halten.
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In der Nähe der Walze 10 ist ein Rollenträger 30 angebracht, der
Rollenspannvorrichtungen besitzt, um eine Papierrolle 31, eine Polyvinylchloridfolie
oder eine ähnliche Plastik oder eine Kombination solcher Stoffe zu tragen. An dem
Rollenhalter ist eine Bandbremse 32 vorgesehen, um einen Zug auf das Material herzustellen.
Ebenfalls drehbar an Konsolen 33 zwischen der Walze 10 und der Rolle 31 montiert,
befindet sich eine Verteilerwalze 34 der in F i g. 5 dargestellten Type, in welcher
eine Vielzahl von Stäben 34 a durch ortsfeste Nockennuten 34 b nach auswärts bewegt
werden, wenn das Folienmaterial die Walze dreht. Das von der Rolle 31 abgewickelte
Folienmaterial geht über die Verteilerwalze 34 und zwischen
die Einbuchtung von Walzen
10 und 17, wo es an die Ablagerungen aus den Höhlungen der Walze 10 anhaftet und
sie anhebt.
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Das Folienmaterial, welches die Ablagen trägt, wird durch eine Strecke
oder Schleife zu einer ähnlichen Verteilerwalze 36 gezogen. Eine Rolle 37 aus Rückseitengewebe
oder aus Plastikmaterial 38 ist auf den Rollenspannvorrichtungen 39 montiert und
wird unter Spannung über eine Leerlaufwalze 40 und Verteilerwalze 36 geliefert.
Die Rollenspannvorrichtungen 39 sind mit einer Spannungsbremse 41 ausgerüstet.
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Der Zweck der Leerlaufwalze 40 besteht darin, das Blatt abzulenken,
um zu bewirken, es über einen größeren Berührungsbogen der Verteilerwalze 36 zu
spannen. An der Fläche der Verteilerwalze 36 werden das Plastikblatt und die Rückseite
von Rolle 37 Fläche an Fläche vereinigt, und die im Abstand befindlichen Ablagen
aus Plastik werden abgeflacht und verschmolzen, um einen Film von Klebstoff zu bilden.
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Das geschichtete Material wird dann auf eine große zylindrische, erhitzte
Trommel 42 gezogen, die durch einen geeigneten Antrieb, wie nachfolgend beschrieben,
gedreht wird.
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Der Zweck der Trommel 42 besteht darin, eine verlängert wirkende,
genau temperaturgesteuerte, fortlaufende Heizoberfläche zu schaffen. Sie wirkt als
eine Wärmequelle, um die berührende Plastikoberfläche auf im wesentlichen die Trommeltemperatur
zu erhöhen. Folglich liefert die Trommel Wärme in die Plastik in einem durch das
thermische Diffusionsvermögen der Plastik bestimmten Maß.
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Die Trommel 42 ist drehbar auf Ständern 50 montiert. Ebenfalls auf
den Ständern befinden sich Träger 51 für eine Druckwalze 52, die drehbar in Lagern
53 angebracht ist. Die Lager 53 sind von der Trommel aus in Schlitzen 54 der Träger
radial beweglich und stehen in Eingriff mit Druckschrauben 55. Das geschichtete
Material tritt in die Einbuchtung zwischen Walze 52 und die Fläche der Trommel 42
ein.
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Temperaturgradienten in der Trommel-Plastik-Berührungsfläche werden
durch große und gleichförmige Druckanwendung an die Walze 52 minimalisiert. Diese
Drücke dienen dazu. einen Grenzflächenfilm von mitgenommener Luft zu verhindern.
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Eine Plastisolablage, so wie sie durch das Drucken bei Walze 10 zur
Anwendung kommt, wird anfänglich nach dem Heizen weniger viskos. Wenn sie jedoch
für einen Zeitraum bei einer erhöhten Temperatur gehalten wird, beginnt ihre Viskosität
zu wachsen.
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Bei entsprechend hohen Temperaturen kann die Viskosität schnell und
plötzlich nach einer Heizperiode wechseln. Es ist verständlich, daß während fortgesetzter
Erwärmung eine Polymerisation des Plastisols stattfindet, und das Phänomen des Wechseines
der Viskosität ist von der Zusammensetzung des Plastisols abhängig. Zusätzlich zu
dem Plastikmaterial, wie Polyvinylchloridharz und seinem Plastizierungsmittel, kann
das Plastisolmaterial einen Katalysator, wie Benzoylperoxyd, ein Verzögerungsmittel,
wie ein metallisches Oxyd, z. B. Kupferoxyd, oder ein organisches Verzögerungsmittel,
wie Hydrochinon, und einen Viskositätsmodulator, wie Chlornatrium oder ein anderes
anorganisches Salz, enthalten. Obwohl von einem Plastisol angenommen wird, daß es
frei von Lösungsmitteln ist, kann ein kleiner Prozentsatz eines Lösungsmittels vorhanden
sein.
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Ein zu schnelles Wachsen in der Viskosität könnte verhindern, daß
die Höhlungen in der Walze 10 das
Material richtig freigeben, und
dies kann durch Änderung der Menge an Viskositätsmodulator in dem Plastisol gesteuert
werden.
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Die Polymerisation des Plastikmaterials ist der Zweck der Heiztrommel
42.
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In manchen Fällen ist, um ein feines Aussehen auf dem geschichteten
Material und einen transparenten Schutzüberzug darauf zu schaffen, eine zweite Druckwalze
56 in der Nähe der Trommel 42 angebracht und hat ähnliche Mittel, um sie gegen die
Trommelfläche zu pressen. Eine Verteilerwalze 57 ist drehbar auf dem Rahmen 50 montiert,
und ein Paar von Rollenspannvorrichtungen sind auf einem Rahmen 59 in der Stellung
angebracht, um eine Rolle 60 aus transparenter dünner Folienplastik zu tragen, zwecks
Ablieferung über die Verteilerwalze 57 und zu der Einbuchtung der Druckwalze 56
und der Fläche der Trommel 42. Das Folienmaterial 61 ist im voraus zu dem geschichteten
Material auf die Trommel gelegt, welches damit an der Einbuchtung der Walze 52 und
Trommel 42 zusammentrifft.
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Es ist gefunden worden, daß, wo die Systemviskosität zu niedrig ist,
wenn sie unter Druck gesetzt wird, sich eine schlechte Bindung ergibt. Es ist auch
gelanden worden, daß eine zu hohe Viskosität oder Härtung die Bindung vermindern
wird. Hieraus ist ersichtlich, daß die Plastisolmerkmale eine bevorzugte Arbeitsgeschwindigkeit
und Ablagedicke bestimmen.
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Die Systemtemperatur ist gewöhnlich durch zulässige Plastikbehandlungstemperaturen
begrenzt. Aus diesem Grund kann das Folienmaterial 61 vorteilhaft ein Polyesterfilm
sein, welcher viel höheren Temperaturen widersteht als Vinylplastiken. Auch andere
Vorteile, wie schnellere Herstellung und ein verbessertes Erzeugnis ergeben sich
aus der Benutzung von Polyesterfilm als die Schicht 61.
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Das geschichtete Material geht von der Walze 52 über die Fläche der
Trommel 42 in eine Stellung, wo es nach einer Heizperiode um die Polymerisation
daran herzustellen, von der Trommel entfernt wird.
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Um das Material von der Trommel zu entfernen und das Folienmaterial
abzukühlen und zu prägen, ist ein Rahmen 65 vorgesehen, in welchem sich senkrechte
Schlitze 66 befinden, um Paare von Lagern 67, 68 aufzunehmen. Die Lager 67 sind
an dem Rahmen 65 befestigt und tragen drehbar eine Walze 69. Eine Druckwalze 70
ist drehbar in Lagern 68 montiert, die in dem Rahmen 65 gleiten können und durch
Druckschrauben 71 gegen die Walze 69 gepreßt werden.
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Eine Druckwalze 63 ist auf Rahmen 50 angebracht, um mit dem Material
auf der Trommelfläche 42 an der Stelle in Eingriff zu treten, wo das Material die
Trommel verläßt. Sie ist metallisch und ist in eine Stellung nahe der Trommeloberfläche
mittels Schrauben 64 einstellbar.
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Das Material verläßt die Trommel 42 an der Walze 63 und wird von
der Trommel durch die Walzen 69, 70 abgezogen, welche das Folienmaterial zwischen
sich einklemmen. Die Walze 69 ist aus Metall und von hohler Konstruktion und ist
mit der üblichen Gleitrohrverbindung versehen, um den Umlauf eines gekühlten Fluidums
durch sie hindurch zu bewirken.
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Die Fläche der Walze 69 kann von ebener, mattierter, geprägter oder
anderer Oberflächengestaltung sein, um in die Oberfläche des Plastikmaterials ein
Muster einzudrücken.
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Um für eine angemessene Kühlung des Materials zu sorgen, wenn es
über die Walze 69 geht, sind
Mittel, wie eine Leerlaufwalze 75, vorgesehen, um das
Material abzulenken und es zu veranlassen, mit einem Berührungswinkel von mindestens
900 über die Walze 69 zu gehen.
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Die zusammenwirkende Walze 70 hat eine glatte Wirkungsfläche aus
Gummi oder Papier. Wenn die Walze 70 wassergekühlt ist oder eine andere Kühlung
dafür vorgesehen ist, ist die Fläche aus Gummi oder anderem nichtmetallischem Material
verhältnismäßig dünn hergestellt. Da die Walze 69 durch Abkühlung gekühlt ist, ist
irgendeine Eindrückung, die durch sie in der Plastik hergestellt ist, dauernd, da
das wanne Plastikmaterial gekühlt wird, wenn es eingeprägt ist.
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Wenn das Folienmaterial diese Walzen 69, 70 verläßt, wird es in Rollen
aufgewickelt, und zu dem Zweck, um dies schnell auszuführen, ist ein fortlaufendes
Aufwindehaspelrad 72 vorgesehen, welches drei im gleichen Abstand befindliche Armpaare
hat, die entgegengesetzte Rolleneinspannvorrichtungen 73 tragen.
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Um eine weitere Kühlung des Folienmaterials vorzusehen, ist eine
Reihe von blechbüchsenartigen Kühltrommeln 78, 79, 80 vorgesehen, und das Folienmaterial,
welches die Walze 69 verläßt, wird aufeinanderfolgend über die Trommeln 76, 77,
78, 79 hinweggeführt.
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Der Haspel 72 ist auf einen Schweekralimen 72 a drehbar angebracht,
um bei 74 gegen den Rahmen und die Trommel 80 zu schwenken. Die Anordnung ist derart,
daß eine Rollenhülse 76 auf der Fläche der Trommel 80 ruhen kann, wobei der Rahmen
72a gegen die Trommel geneigt ist. Der Rahmen wird auch noch leicht in derselben
Richtung geneigt sein, wenn die Hülse zu einer vollen Rolle aufgebaut ist.
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An diesem Purilat kann der Rahmen 72a nach auswärts geschwungen werden,
um es zu ermöglichen, die nächste Hülse gegen die Tronuriel zu setzen, wobei der
Haspel 72 entsprechend gedreht wird.
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Die Hülsen 76 werden reibungsmäßig durch Berührung mit dem Material
auf der Trommel 80 angetrieben. Wenn eine Hülse 76 gefüllt ist, wird das Material
abgeschnitten und auf der nächsten Hülse angefangen. Zum Anlaufenlassen des Materials
um die Hülsen haben dieselben ein ununterbrochenes Band eines druckempfindlichen
Haftmitbels an jedem Ende derselben, um das Folienmaterial anzuheften und um es
um die Hülse anlaufen zu lassen.
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Um für den Antrieb der vorbeschriebenen Vorrichtung während der Steuerung
des Streckens der Entspannungswiedlerholung, Schrumpfung usw. des Materials zu sorgen,
ist es vorgezogen, die Einprägwalzen 69, 70 direkt anzutreiben und für den veränderlichen
Geschwindigloeitsantrieb der anderen Walzen von der gleichen Kraftquelle zu sorgen.
Für diesen Zweck ist eine Kraftquelle, wie ein Motor, vorzugsweise von der Type
mit veränderlicher Geschwindigkeit, und ein geeigneter Geschwindigkeitsänderer 91
zwischen ihm und der Walze 69 vorgesehen, um die Einprägwalzen in dem gewünschten
Geschwindigkeitsbereich anzutreiben. Zwei Geschwindigkeitwechsler 92, 93 werden
auch durch die Kraftquelle 90 angetrieben und ein Geschwindigkeitsverminderer 95
ist ebenfalls davon angetrieben.
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Der Geschwindigkeitsveiminder'er 95 treibt die Trommel 42 durch ein
geeignetes Getriebe 96 an. Der Geschwindigkeitsverminderer 92 treibt die Kühltrommeln
78, 79, 80 an und der Geschwindigkeitsverminderer 93 die Aufdruckdeckwalze 17. Mittels
der Geschwindigkeitsverminderer
91, 92,93 und 95 kann die Geschwindigkeit
der verschiedenen Elemente eingestellt werden, um für die gewünschten Resultate
zu sorgen.
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Es ist auch gefunden worden, daß die Arbeitsgeschwindigkeit unabhängig
kritisch ist. So wird bei einer zu geringen oder zu hohen Geschwindigkeit die Bindung
vermindert. Es wird angenommen, daß dies eine Funktion der Härtung oder Polymerisationsmerkmale
von typischen Haftmitteln ist. Sie müssen gerade richtig getrocknet sein, bevor
eine Verbindung hergestellt wird, um optimale Festigkeit zu entwickeln.
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Es ist gefunden worden, daß, wo versucht wird, eine Schicht von Polyvinylchloridplastikmaterial
mit einer Stoffrückseite durch eine dazwischen kommende Schicht von platischem Kitt
zu vereinigen, die Festigkeit der Bindung zwischen der Plastik und dem Gewebe kritisch
ist, bezüglich der Dicke der Kittschicht und daß es eine optimale Dicke der Kittschicht
ist, bei welcher die stärkste Bindung erscheint. Dies ist in F i g. 7 erläutert,
wo zu sehen ist, daß die Kurve, welche die Bindungsfestigkeit darstellt, eine ausgesprochene
Spitze hat, was zeigt, daß mit einer zu dünnen Kittdicke die Bindung schwach und
bei einer zu dicken Kittdicke die Bindung ebenfalls schwach ist. Die optimale Dicke
kann durch Versuch gefunden werden, und die Walze 10 ist dann graviert, wie es in
den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, so daß die vertieften Teile 11 der Walze gleichmäßig
verteilt sind und ihre Gesamtfläche gleich etwa einhalb der Fläche der Walzenfläche
ist und ihre Tiefe gleich etwa bis dreimal der gewünschten Dicke der Kittschicht.
Dies ergibt, mit Bezug zu der schematischen Darstellung nach Fig. 6, beim Bedrucken
oder Ablegen auf das Folienmaterial 100 von der Rolle 31 ein Feld von im Abstand
befindlichen Ablagen 101, von denen jede eine Dicke doppelt der optimalen Kittschicht
hat, dessen Gesamtfläche einhalb der ganzen Oberfläche ist. Nach dem Verlassen der
Walzen 10, 17 werden diese Ablagen beginnen ineinanderzugehen oder zusammenzufließen
undwerden eine gleichmäßigeSchicht 102 von Kitt von richtiger und optimaler Dicke
zwischen der Schicht 100 und der Rückseitenschicht 103 von Rolle 37 bilden, wenn
die verbundenen Schichten die Einbuchtung von Walze 52 und Trommel 42 erreichen.
Wenn das geschichtete Material über die erhitzte Trommel 42 hinweggeht, wird die
Bindung gehärtet, und das Material ist auch an die Außenschicht 61 aus plastischem
Material angeklebt.
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Wenn das geschichtete Material die Einbuchtung von Walzen 69, 70 erreicht,
wird die Schicht 61 mit einem Muster 104 geprägt, und das Material wird abgekühlt,
wie es eingeprägt ist. Das Material wird dann auf Rollen wie bei 76 gewickelt.
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Während das Material auf Rolle 31 als eine ebene Folie von Plastikmaterial
erwähnt worden ist, kann eine Fläche des Materials vorhergehend vor dem Eintritt
in die Einbuchtung der Walzen 10 und 17 behandelt sein.
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Zum Beispiel kann das Material auf Rolle 31 eine Lage von Papier
sein, die auf mindestens einer Fläche derselben eine Schicht von plastischem Material,
z. B.
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Vinylplastik hat, wobei die Oberfläche des Papiers angrenzend an die
Plastikschicht entweder überzogen oder unüberzogen und entweder bedruckt oder unbe-
druckt
ist. Die entgegengesetzte Fläche des Papiers kann glatt, harzimprägniert oder hammittelbedeckt
sein. In manchen Fällen kann für das Papier Gewebe eingesetzt sein, in welchem Fall
die Fläche des Gewebes, welche an die Plastikschicht stößt, mit einer zusätzlichen
Schicht von Plastisol bedeckt sein würde.
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Durch Steuerung der variablen Geschwindigkeity wechsel kann die Geschwindigkeit
der verschiedenen Vorrichtungen eingestellt werden. um die wünschenswertesten Ergebnisse
zu erhalten.