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Verfahren zur Herstellung eines filmartigen Uberzuges, insbesondere
zur Beschichtung von Papier oder Karton Die Erfindung bezieht sich allgemein auf
die Herstellung eines Filmes, der insbesondere zur Beschichtung der Oberfläche bestimmter
Materialien bestimmt ist, mit Hilfe eines Materialauftrages, der bezüglich der genannten
Oberfläche unterschiedliche Eigenschaften und/oder ein anderes Aussehen auSweist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschießlich, auf die Beschichtung
von bahnförmigem Material, wie Papier oder Karton.
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Bei der Papier- und Karton-Herstellung werden häufig AusrUstungstechniken
angewendet, um dem Papier~ oder Kartonmaterial durch entsprechende Beschichtung
ein bestimmtes
Aussehen, z.B. hinsichtlich seines Glanzes oder seiner
weißen Farbe zu verleihen und/oder eine Verträglichkeit bezuglich in Druckereien
üblicher Druckfarben zu verleihen. Es ist bekannt, daß gewöhnliches, nicht behandeltes
Papier oder Karton aufgrund seiner starken Wasserdurchlässigkeit auch die unerwünsehte
Eigenschaft hat, Druckfarben zu absorbieren, so daß einerseits ein Druckerzeugnis
schlechter Qualität und andererseits ein erhöhter Verbrauch an Druckfarbe entsteht.
Die Beschichtung hat in dieser Hinsicht den Zweck, die freie Durchlässigkeit des
Papiers oder des Kartons durch eine wesentlich geringere Oberflächliche Durchlässigkeit
zu ersetzen, die dennoch eine ausreichende Aufnahme der Druckfarbe gestattet.
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Die bisher Ublichen Beschichtungen bestehen im wesentlichen aus einem
in einem Bindemittel dispergierten Pigment. Das Pigment ist mineralischen Ursprungs
und wird sehr häufig auf der Basis von Kaolin, Titandioxyd oder Calziumkarbonat
oder aus einer Kombination dieser hergestellt. Von der Wahl des Pigmentes hängt
der Weißheitsgrad der Beschichtung ab, den man durch Vergleich mit Farbtönen aus
einer Tabelle ermitteln kann, in der die einzelnen Farbtöne durch einen Koeffizienten
bezeichnet sind. Die mit Hilfe gebräuchlicher Pigmente erreichten Weißgrade liegen
zwischen 80 und 95. Mit dem besten bekannten weißen Pigment, Magnesiumkarbonat,
läßt sich ein Weißgrad von etwa 100 erzielen, was jedoch äußerst teuer ist.
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Die Bindemittel bestehen gewöhnlich aus Stärke, Kasein, Latex, bestimmten
Acrylpolymeren usw..
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Um eine Oberfläche mit einer Schicht aus einem mineralischen Pigment
der oben beschriebenen Art zu versehen, stellt man gewöhnlich zunächst einen wässrigen
Brei aus dem Pigment und dem evtl. mit einem Netzmittel versehenen und auf einen
geeigneten Ph-Wert gebrachten Bindemittel her, damit sich die
Mischung
auf der zu behandelnden Oberfläche ausbreitet, worauf die auf diese Weise beschichtete
Oberfläche gewalzt bzw. kalandriert wird.
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Die Erfahrung zeigt indessen, daß die damit erzielten Ergebnisse nicht
immer -befriedigen. Aufgrund der Tatsache, daß beispielsweise die Oberfläche von
Karton selten vollständig glatt ist und die Beschichtung im Zustand des flUssigen
oder halbflüssigen Breies dort aufgesprtlht wird, entsteht je nach dem der eine
oder andere in Fig. 1 und 2 schematisch und stark übertriebene bildliche Eindruck
oder eine Kombination aus diesen.
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In den Figuren ist an der Stellt das Material, beispielsweise die
Kartonbahn dargestellt, dessen Oberfläche la zu beschichten ist. Wenn die Oberfläche
la unregelmäßig z.B. gewellt ist, wird der dort aufgesprillite Brei die Vertiefungen
ausfüllen, so daß die erzeugte Beschichtung entweder selbst mit etwa gleichbleibender
Dicke eine wellenförmige Oberfläche 50 oder eine glatte Oberfläche, Jedoch bei unterschiedlicher
Schichtdicke 150 (Fig. 2) anninint.
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Im ersteren Fall bildet die wellenförmige Schicht aufgrund des Vorhandenseins
von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche nur eine unvollständige Druckauflage bzw.
einen ungentigenden Druckträger. Im zweiten Fall führt die Dickenänderung der Beschichtung
zu örtlichen Unterschieden in dem Weißgrad, wobei die Beschichtung an einzelnen
Steilen zu Durchsichtig ist und dadurch die im allgemeinen dunklere Unterlage 1
durchscheinen läßt, so daß ein marmorierter oder fleckiger Eindruck entsteht.
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Die Erfindung hat unter anderem zum Ziel, die vorbeschriebenen Unzulänglichkeiten
zu beseitigen. Es soll ein als Deckschicht dienender Film mit einer glatten bzw.
ebenen Außenfläche,
selbst in den Fällen, wo die Oberfläche des
zu beschichtenden Materials sehr unregelmäßig ist. Dabei soll ein marmorierter oder
fleckiger Eindruck vermieden und ein über die gesamte Oberfläche im wesentlichen
gleichförmiger Weißgrad erreicht werden. Der die Deckschicht bildende Film soll
einen Weißgrad aufweisen, dar mindestens demjenigen der bisher üblichen Beschichtungen
entspricht, und zwar unabhängig von der Art und der Farbe der zu beschichtenden
Oberfläche. Es ist ferner beabsichtigt, einen Film zu schaffen, dessen Außenfläche
einen guten Druckträger darstellt und bei dessen Verwendung darüber hinaus der Verbrauch
von Druckfarbe stark verringert werden kann. Schließlich ist die Schaffung einer
filmartigen Beschichtung mit einer Mikrozellen- oder Mikrowabenstruktur beabsichtigt,
in deren Oberfläche und/oder in deren Inneren gegebenenfalls eine Hilfssubstanz,
beispielsweise ein Farbstoff dispergiert sein kann.
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Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten
Verfahren sowohl hinsichtlich der Art des zur Herstellung eines Films insbesondere
zur Herstellung einer Deckschicht verwendeten Materials, als auch hinsichtlich der
Art und Weise wie diese Beschichtung auf die abzudeckende Oberfläche aufgebracht
wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seiner allgemeinsten Form dadurch
gekennzeichnet, daß auf einer Hilfsfläche eine Flu.#ssigkeit verteilt wird, die
aus der Einwirkung einer Säure auf ein Polyamid entsteht, um auf der Hilfsfläche
einen aus dieser Flüssigkeit bestehenden Film zu bilden. Anschließend wird die mit
dem Film beschichtete Oberfläche mit einer wässrigen Flüssigkelt in Kontakt gebracht,
um eine Neutralisation sowie eine Koagulation der den Film bildenden Flüssigkeit
hervorzurufen.
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Danach wird der koagulierte Film von der Hilfsfläche abgenommen und
falls erforderlich mittels einer wässrigen Flüssigkeit gewaschen bzw. gespült, um
evtl. noch anhaftenden Säurerückstand
zu beseitigen. Nunmehr wird
das im Film enthaltene Wasser beseitigt, um einen praktisch trockenen Film zu gewinnen,
den man nunmehr beispielsweise weiterverwenden kann, um ihn auf die Oberfläche eines
zu beschichtenden Materials aufzukleben.
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Gemäß einer weiter unten im einzelnen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
wird als Hilfsfläche eine zu einer kreisförmigen Bewegung angetriebene endlose Oberfläche,
beisple weise ein um seine Achse drehender Zylinder oder ein endloses Band verwendet.
Während ihrer Bewegung läuft die Oberfläche an einem Flüssigkeitsverteiler vorbei
und taucht schließlich in einen mit wässriger Flüssigkeit gefüllten Behälter. Eine
längs einer gemeinsamen Mantellinie an der endlosen Oberfläche anliegende Walze
dient zum Abnehmen des koatgulierten Films, der anschließend einen ebenfalls mit
einer wässrigen Flüssigkeit gefüllten Spülbehälter durchläuft. Der Film wird nunmehr
von seinem Wasser befreit, und zwar zunächst durch mechanische Entwässerung, beispielsweise
beim Durchgang durch zwei längs einer gemeinsamen Mantellinie gegeneinander gepreßte
Zylinder und anschließend durch Trockhung auf dem Weg einer endlosen beweglichen
Oberfläche, beispielsweise einem von innen und/oder außen beheizten Zylinder.
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Der Film ist nunmehr zum Aufbringen auf die Oberfläche des zu beschichtenden
Materials vorbereitet, das zuvor mit einem Klebstoff bestrichen wurden ist. Falls
sich die zu beschichtende Oberfläche auf einem Bahnmaterial z,B. Papier oder Karton
befindet, können die mit Klebstoff bestrichene Bahn und der trockene Film vorteilhafterWeise
beim Durchgang durch zwei entlang einer gemeinsamen Mantellinie gegeneinander gedrückter
Zylinder zusammengepreßt werden.
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Entsprechend einer bevorzugten AusfUhrungsform erfolgt das Aufkleben
des Films auf die zu beschichtende Oberfläche derart, daß die auf das zu beschichtende
Material weisende Oberfläche des
Films diejenige ist, die zuvor
auf der Hilfsfläche aufgelegen hat, auf der der Film hergestellt worden ist. Nach
der Klebe-Vereinigung ist die Außenfläche des Films oder der Beschichtung somit
diejenige, die bei der Herstellung des Films nicht auf der Hilfsfläche aufgelegen
hat, da überraschenderweise festgestellt worden ist, daß diese Oberfläche am gleichmäßigsten
ist und den höchsten Glanz hat.
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Die gemäß der Erfindung verwendete Ausgangsflussigkeit ist eine sirupartige
Masse mit einer komplexen chemischen zusammensetzung, die auf verschiedene Arten
bereitet werden kann. Das verwendete Polyamid entsteht beispielsweise durch Kondensation
von Adipinsäure mit Hexamethylendiamin und ist unter der Bezeichnung ~6,6-Polyamid"
bekannt. Andererseits kann auch 6,10-Polyamid verwendet werden, das durch Kondensation
des gleichen Amins mit Sebacinsäure entsteht. Gut verwendbar sind außerdem Polyamide
mit Alkoxy-Substitutionen, die beispelsweise unter dem Warenzeichen "BCI-Nylon"
bekannt sind. Außerdem kann das als 6-Polyamid bezeichnete Polykaprolactam verwendet
werden oder das ll-Polyamid, das von der ll-Aminoundecan-Säure abgeleitet und unter
dem Warenzeichen 'tRilsan" handelsüblich ist.
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Zur Herstellung der genannten Ausgangsflüssigkeit hat es sich als
praktisch erwiesen, in eine ausreichend konzentrierte Lösung einer Säure ein Puder,
Körner, Flocken &r Fasern des Polyamids einzuführen. Wirtschaftlich ist es,
wenn zu diesem Zweck die Abfälle aus der Polyamidherstellung oder -verarbeitung
verwendet werden.
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Die zur Herstellung der Ausgangsflüssigkeit dienende Säure kann organisch
oder anorganisch sein. Vorzugsweise bedient man sich einer starken anorganischen
Säure, beispilsweise Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure,
Salpetersäure oder Phosphorsäure. Die Konzentration der Säurelösung, meistens der
wässrigen Lösung muß selbstverständlich höher sein als diejenige,
bei
der das Polyamid gerade erst angegriffen wird.
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Es istbekannt, daß die vorgenannten Polyamide im allgemeinen wässrigen
Säurelösungen standhalten bis zu folgenden Konzentrationsverhältnissen: bei 200C
bei 500 C bei 9o C Essigsäure 70 ß -- 10 ffi Ameisensäure 70 ffi -- 20 ffi Schwefelsäure
10 % 2 %-Salpetersäure 10 ffi Chlorwasserstoffsäure 2 ,o#' 1 %-Phosphorsäure 80
ß-Vorgenannte Tabelle gibt Anhaltswerte über die Säurekonzentration, die in Abhängigkeit
von den jeweiligen Temperaturen überschritten werden müssen, um eine Reaktion zwischen
der Säure und dem Polyamid zur Herstellung der Ausgangsflüssigkeit zu erzielen.
Vorzugsweise werden wesentlich stärkere Konzentrationen verwendet.
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Wenn beispielsweise eine wässrige Lösung von Chlorwasserstoffsäure
benutzt wird, um die Ausgangsflüssigkeit zusammen mit einem Polyamid herzustellen,
liegt der Gewichtsanteil an Chlorwasserstoffsäure in der Lösung im allgemeinen zwischen
10 X und 41 , vorzugsweise zwischen 20 ß und 50%. Zu jeweils 100 g einer derartigen
gelösten Säure werden zwischen 5 g bis 100 g Polyamid, vorzugsweise 20 g bis 50
g zugegeben, je nach der Art des Polyamids und entsprechend dem Gehalt an Säure.
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Die Säure kann evtl. auch in organischer Lösung verwendet werden,
wobei als Lösungsmittel zum Beispiel Alkohol oder eine Mischung aus organischem
Lösungsmittel und Wasser verwendet wird. Indessen ist die Verwendung einer wässrigen
Lösung wirtschaftlicher.
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Obwohl die Zubereitung der Ausgangsflüssigkeit unter verschiedenen
Temperaturen durchgefUhrt werden kann, nämlich zwischen OOC und 10000> wird bevorzugt
in einem Bereich zwischen 1000 und 6000
oder noch besser unter der
Umgebungstemperatur, d.h. zwischen 500C und 750C gearbeitet.
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Die auf diese Weise zubereitete Ausgangsflüssigkeit wird auf der Hilfsfläche
verteilt, wo sie einen Film bildet, der anschließend in eine wässrige Flüssigkeit
getaucht wird. Die den Film bildende Flüssigkeit koaguliert nunmehr fast augenblicklich,
wobei jedoch diese Erklärung keinen die Erfindung beschränkenden Charakter besitzen
soll. Vom chemischen Gesichtspunkt her ist es wahrscheinlich, daß die verwendete
Ausgangsflüssigkeit sich aus Salzen der jeweiligen Säure und des Polyamides zusammensetzt,
die gegebenenfalls teilweise abgebaut oder zerfallen sind. Die Einwirkung von Wasser
im Überschuß auf die Flüssigkeit hat wahrscheinlich die Wirkung, daS Salz zu hydrolisieren,
wobei die Säure eliminiert und unlösliche Makromoleküle im Wasser freigesetzt werden.
Man könnte beispielsweise lassen, daß durch Reaktion zwischen Chlorwassersäure und
6,6-Polyamid ein Chlorhydrat der NH-Gruppen des Polyamids entsteht, wobei dieses
Chlorhydrat in wässriger Säure löslich ist. Die nachfolgende Einwirkung von überschüssigem
Wasser hydrolisiert das Chlorhydrat und bewirkt die Wiederausfällung des Polyamides,
gegebenenfalls in etwas modifizierter Form, woher der Eindruck einer Gerinnung stammt.
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Die zur Bildung des Koagulums und sofern sie stattfindet zur Spülung
oder Wässerung dienende wässrige Flüssigkeit kann aus reinem Wasser bestehen oder
aus Wasser, dem eine basische Substanz wie Amoniak und gegebenenfalls ein Netzmittel
beigefügt sind.
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Das den insbesondere als Deckschicht dienende Material ist somit ein
Koagulat der beschriebenen Art, dessen bemerkenswerte Eigenschaften weiter unten
beschrieben sind. Dieses Koagulat besitzt eine besondere Struktur. Eine mikroskopische
Untersuchung zeigt, daß der Film in seiner Dicke eine unendlich
große
Anzahl von Mikrozellen besitzt, die eine Art von Netz bilden und jeweils eine Mikro
luftblase enthalten.
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Eine bemerkenswerte Eigenschaft einer derartigen Struktur ist ihre
praktisch vollständige Opazität sowie ihr sehr hoher Weißgrad, wobei diese Eigenschaften
s@e@ nicht auf das Vorhandensein von Pigmenten zurückgeführt wird, sondern wenigstens
teilweise (so wird von der Anmelderin angenommen) auf bestimmte VorEjangz der Lichtdi#action,
die dem Vorhandensein der Mikroluftblasen zuzuschreiben sind.
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Eine andere Eigenart dieser Struktur besteht darin, daß sie kompressibel
ist und durch Druck oder Stauchen umgeformt werden kann, wodurch das Aussehen entsprechend
verändert wird. Die Erfahrung hat insbesondere gezeigt, daß ein vollständig weißer
und lichtundurchl'#ssiger Film, der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt
worden ist, allmählich durchscheinend und schließlich transparent wird, wenn man
ihn einem ausreichenden Druck aussetzt.
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Eine interessante Anwendung der letztgenannten Eigenschaft besteht
darin, daß man auf dem Film Zeichnungen oder Zeichen ohne Verwendung von Druckfarbe
sichtbar machen kann ("Druck ohne Farbe'). Wenn man nämlich einen derartigen Film
auf einer Unterlage ausbreitet, deren Farbe mit derjenigen des Filmes einen Kontrast
bildet, und wenn man auf den Film örtlich einen geeigneten Druck ausübt, erscheint
in den zusammengepreßten Bereichen die Farbe der Unterlage, während die nicht gepreßten
Bereiche die Farbe des Filmes beibehalten, Auf diese Weise lassen sich zusätzliche
Kopien von Dokumenten überall dort herstellen, wo gegen einen Träger ein Druck ausgeübt
wird, wie z.B. bei Schreibmaschinen, Fernschreibern, Schreibwerken von Rechenmaschinen,
bei handschriftlichen Aufzeichnungen usw.. Durch veränderliche Drücke kann man in
Weiterführung dieser Ei genschaft
auch Halbtöne bgw. Halbfarben
erzielen.
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Eine andere Anwendungsmöglichkeit der Veränderung des Aussehens des
Filmes unter der Einwirkung von Druck besteht in der Messung dieses Druckes. Wenn
der Film auf einen Träger gelegt wird, der zum Film eine Kontrastfarbe aufweist,
und wenn auf den Film ein zunehmender Druck ausgeübt wird, so nimmt der unter Druck
stehende Bereich allmählich sämtliche Farbschattierungen an zwischen der Eigenfarbe
des Filmes und derjenigen des Trägers. Unter Bezugnahme auf eine zuvor geeichte
Farbskala, kann man auf diese Weise die Größe des ausgeübten Druckes ermitteln.
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Eine andere interessante Anwendung der Mikrozellenstruktur des Filmes
besteht darin, daß er die Möglichkeit einer Art von "Entwicklung"bietet, indem auf
der Oberfläche des Filmes eine Substanz sichtbar gemacht werden kann, die ursprünglich
in die in der Masse des Filmes verteilten Mikrozellen eingebracht worden ist, Um
eine derartige Einlagerung zu erzielen, entfällt wenigstens einer der beiden im
erfindungsgemäßen Verfahren zusammenkommenden Körper - die Polyamidflüssigkeit und
die zur Koagulation und/oder zum Spülen bzw. Waschen des Filmes verwendete wässrige
Flüssigkeit - einen geeigneten Zusatzstoff, der in der Lage ist, in der Masse und/oder
an der Oberfläche des Films eine Ablagerung entstehen zu lassen. Der Zusatzstoff
kann vorteilhafterweise in Suspension oder in Lösung vorhandensein. Die Ablagerung
kann auf mechanische Weise (z.B. durch Sedimentation oder Infiltration), physikalisch
(z.B. durch Verdampfung eines Lösungsmittels) oder chemisch erfolgen (z.B. durch
Bildung eines Niederschlags aufgrund einer chemischen Reaktion des Zusatzstoffes
mit dem einen oder anderen der beiden während des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammenkommenden
Körper oder
mit dem den Film bildenden Material oder während des
Herstellungsvorgangs.
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Die abzulagernde Substanz kann z.B. ein Farbstoff sein, der sich sowohl
auf der Oberfläche als auch in der Masse des Films verteilt. Die Opazität des Films
ist derart, daß nur die Oberflächliche Schicht des Farbstoffes bei der Schaffung
des sichtbaren Farbeindruckes mitwirkt. Auf diese Weise lassen sich für die oberflächliche
Schicht sehr verschiedene Farbtöne herstellen in Abhängigkeit von der Art der Konzentration
des Farbstoffs und der Kontaktdauer der beiden Körper - Polyamidflüssigkeit und
wässrige Flüssigkeit - , die im erfindungsgemäßen Verfahren zusammenwirken.
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Wenn auf den auf diese Weise beladenen Film örtlich ein geeigneter
Druck ausgeübt wird, wird die Gesamtheit der in diesem Bereich innerhalb der Dicke
des Filmes enthaltenen Substanz Entwickelt, d.h. die Substanz wird auf der Oberfflthe
des Films sichtbar. Wenn es sich um einen Farbstoff handelt, entsteht somit bezüglich
der nicht unter Druck gesetzten Bereiche ein Kontrast, wodurch sich auf den Film
Zeichnungen oder Zeichen ohne Verwendung von Druckfarbe sichtbar machen lassen.
Es ist somit ein zusätzliches Verfahren zum Drucken ohne Druckfarbe gegeben. Auf
analoge Art können selbstverständlich auch andere Substanzen als Farbstoffe in dem
Filmmaterial untergebracht und "entwickelt" werden. In sämtlichen Fällen sollte
jedoch die Zusatzsubstanz gegenüber Säuren stabil sein.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 und 2 sind schematische Querschnitte von nach bekannten Verfahren
beschichtetem Material, Fig. 3 zeigt eine schematische Übersicht einer Anlage zur
Herstellung eines Films nach der Erfindung sowie zur Beschichtung von Material mit
diesem Film, während
Fig. 4 in einem schematischen Querschnitt
ein erfindungsgemäß beschichtetes Material zeigt.
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Fig. 3 zeigt in einem Beispiel eine Anlage zur Herstellung eines Films,
der insbesondere zur Beschichtung der Oberfläche eines kontinuierlichen biegsamen
Bahnmaterials dient , beispielsweise einer papier- oder Kartonbahn, wobei es jedoch
nicht auf die Art des zu beschichtenden Materials ankommt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich auch zur Beschichtung von Bahnmaterial
geeignet, das nicht kontinuierlich vorliegt, wo das zu beschichtende Material auch
nicht biegsam ist und selbst dort, wo der erfindungsgemäße Film nicht oder mindestens
nicht sofort zur Beschichtung verwendet wird.
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Beim dargestellten Beispiel besteht das zu beschichtende Material
aus einer biegsamen zu einer Rolle 2 aufgewickelten Bahn 1, von der es in Richtung
des Pfeiles abgerollt werden kann. Nachdem dieBahn durch das erfindungsgemäße Verfahren
beschichtet worden ist, wird sie auf eine weitere Rolle 3 aufgewickelt.
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Zur Führung der Bahn während ihres Umlaufes sind Walzen 4, 5, 6, 7
und 8 vorgesehen.
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Eine Hilfsfläche 9 dient als Träger bei der Herstellung eines Filmes,
der mindestens zur Beschichtung drier der Flächen der Bahn 1 bestimmt ist. Die Hilfsfläche
besteht vorzugsweise aus einer endlosen Oberfläche, die in einer kreisförmigen Bewegung
angetrieben ist. Beim gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Zylinder 9, der
von einem nicht gezeigten Regelmotor um seine Achse 10 angetrieben ist. Der Zylinder
besteht zweckmäßigerweise aus rostfreiem Stahl und ist sorgfältig poliert. Anstelle
eines Zylinders kann auch ein endloses Band verwendet werden.
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Während seiner Bewegung läuft der Zylinder 9 (oder das endlose Band)
an einem Verteiler vorbei, der durch den Pfeil 11 angedeutet ist, von dem aus auf
der Oberfläche des Zylinders die Ausgangsflüssigkeit der oben beschriebenen Art
verteilt wird, die aus der Einwirkung einer Säure auf ein Polyamid entsteht.
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über ein Rakellinial oder ein pneumatisch betätigtes Streichmesser
12 wird die Dicke eines sich auf der Oberfäche 9 bildenden Flüssigkeitsfilmes geregelt
und konstant gehalten.
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Die den Film bildende Flüssigkeit 13 wird anschließend#rch Kontakt
mit einer wässrigen Flüssigkeit neutralisiert. Zu diesem Zweck kann ein aus rostfreiem
Stahl bestehender Behälter 14 mit einer solchen Flüssigkeit gefüllt sein, das ein
Bad 18 bildet, in den der Zylinder 9 teilweise eintaucht. Die Ausgangsflüssigkeit
verfestigt sich oder koaguliert nunmehr fast augenblicklich, wodurch der koagulierte
Film 13 einen ausreichenden inneren Zusammenhalt gewinnt, um nachfolgend unabhängig
von der Hilfsfläche 9 verarbeitet bzw. befbrdert werden kann, auf der er entstanden
ist. Eine oder mehrere Preßwalzen 15, vorzugsweise aus mit Kautschuk ummanteltem
Stahl bestehen, sind mit einer Preßdruck-Steuereinrichtung ausgestattet, um den
Film 15 gegen den Zylinder 9 zu drücken, solange der Film noch in der Neutralisationsflüssigkeit
eingetaucht ist. Eine in gleicher Weise ausgestaltete Walze 16, die längs einer
gemeinsamen Mantellinie 17 anliegt, dient gleichzeitig zum Abnehmen des aus koagulierter
Flüssigkeit bestehenden Filmes von dem Zylinder, wobei die Abnahme des Films in
der Höhe der gemeinsamen Mantellinie 17 stattfindet.
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Nachdem der koagulierte Film 13 vom Zylinder 9 gelöst ist, kann er
gespült bzw. gewässert werden, was beispielsweise im Durchlauf durch einen anderen
Bereich des gleichen Bades 18 erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Behälter 14 in seinem
oberen Bereich mit drei ortsfesten gelagerten Walzen 19 und in seinem unteren Bereich
mit einer Vorrichtung versehen, die in Vertikalrichtung
verschiebbar
ist und als Träger für drei untergetauchte Walzen 20 dient. Zum Einlegen bzw. Einfädeln
des koagulierten Filmes 13 bei Betriebsbeginn der Anlage befinden sich die Eintauchwalzen
in angehobener Stellung 20a oberhalb der ortsfest gelagerten Walzen 19. Man läßt
nunmehr den Film i3 zwischen den beiden Walzenreihen 19 - 20a hindurchlaufen und
senkt dann allmählich die Eintauchw4Len dicht in ihre untere Stellung ab, so daß
der Film 13 zwangsläufig mittig durch die Spülflüssigkeit einem sinusförmigen Weg
folgt, der die vollständige Beseitigung jeglicher Säure substanz von dem Film begünstigt.
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Der Behälter 14 wird mit an der Stelle 21 in seinem unteren Bereich
zugerünrter Flüssigkeit gespeist, die durch die Leitung 22 an seiner Oberseite wider
abfließt. Über verstellbare Abschlußorgane 27, 24 läßt sich die Zirkulation der
Flüssigkeit und deren Stand innerhalb des Behälters regeln. Mittels einer Heizschlange
25 kann die Temperatur der Flüssigkeit innerhalb des Behälters auf einem gewünschten,
gegebenenfalls veränderlichen Wert gehalten werden.
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An seinem Austzftt aus dem Behälter 14 durchläuft der Film 13 eine
Gautschvonichtung, in der ein Anteil des in ihm enthaltenen Wassers beseitigt wird.
Die Vorrichtung enthält eine Gruppe von zwei Zylindern 30, 31, die entlang einer
gemeinsamen Mantellinie mittels einer einstellbaren Preßeinrichtung gegeneinander
bzw. gegen den dazwischen hindurchlaufenden Film gedrückt werden. Der untere Zylinder
30, der z.B. aus mit Polytetrafluoräthylen beschichtetem Stahl besteht, wird über
einen nicht gezeigten Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit rotierend angetrieben.
Der obere Zylinder 31, der aus mit Kautschuk beschichtetem Stahl bestehen kann,
ist frei gelagert.
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Die Achsen der beiden Zylinder sind vorzugsweise in Horizontalrichtung
zueinander versetzt, um auf diese Weise einen besseren Wasserablauf zu erreichen.
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Im Anschluß an die Gautschvorrichtung 30, 31 durchläuft der Film 13
eine Trockenvorrichtnng, die eine endlose bewegliche Oberfläche, z.B. einen hohlen
Zylinder 32 enthält, der vorzugsweise aus mit Polytetrafluoräthylen beschichtetem
Stahl besteht und über einen nicht gezeigten Motor mit veränderlicher Drehzahl angetrieben
wird und dessen Innen- und Außenflächen z.B. mit Hilfe von Lampen 33 oder Infrarot-Strahlrohren
34 beheizt sind. Eine Walze 35, die z.B. aus mit Kautschuk beschichtetem Stahl besteht
und mit einer einstellbaren Anpreßvorrichtung ausgestattet ist, drückt den Film
zwecks wirksamer Trocknung gegen die Außenfläche des Zylinders 32.
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Dem Zylinder 32 ist eine aus zwei Walzen 36, 37 bestehende Vorrichtung
zugeordnet. Die Walze 36, die vorzugsweise aus mit Kautschuk beschichtetem Stahl
besteht, liegt am Zylinder 32 an. Die Walze 37, die vorteilhafterweise aus mit Polytetrafluoräthylen
beschichtetem Stahl besteht, liegt an der Walze 36 an.
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Beide Walzen können gegeneinander und gegen den Zylinder 32 mit Hilfe
einer einstellbaren Anpreßvorrichtung angedrückt werden.
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Der trockene Film 13 wird vom Trocknungszylinder 32 in der Höhe von
dessen gemeinsamer Mantellinie mit der Walze 36 abgenommen.
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Der Film folgt nunmehr dieser Walze bis zur gemeinsamen Mantellinie
der beiden Walzen 36, 37. An dieser Stelle befindet sich ebenfalls die zur Beschichtung
mit dem Film vorgesehene Materialbahn 1, die zuvor auf ihrer einen Seite (oder im
Fall einer beidseitigen Beschichtung auf beiden Seiten) mit Leim oder einem klebrigen
anderen Stoff mit Hilfe einer z.B. walzenförmigen Auftragvorrichtung bestrichen
worden ist.
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Die aus den Walzen 36, 37 bestehende Vorrichtung, die gleichzeitig
mit der zu beschichtenden Materialbahn 1 und mit dem Film 13 beschickt wird, gibt
somit eine beschichtete Materialbahn
1-13 ab, die auf die Rolle
3 aufgespult wird.
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Eine Materialbahn 1 nach ihrer Beschichtung gemäß der Erfindung ist
schematisch in Fig. 4 gezeigt. Man erkennt, daß im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten
Deckschicht 50 der Beschichtungsfilm 13 eine vollständig glatte Außenfläche 13a
besitzt.
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Außerdem besitzt der Film 13 im Gegensatz zu der Deckschicht 150 nach
Fig. 2 eine gleichmäßige Dicke und damit auch eine gleichmäßige Opazität. Daraus
ergibt sich, daß bei der erfindungsgemäßen Deckschicht das marmorierte oder gefleckte
Aussehen der Deckschicht 150 nicht vorhanden ist. Darüber hinaus besitzt der auf
der Grundlage von Polyamiden hergestellte Film 13 Eigenschaften, die sich von den
auf der Grundlage von mineralischem Pigment zubereiteten Deckschichten 50, 150 vollständig
unterscheiden.
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Eine wichtige Eigenschaft dieses Films besteht in seiner praktisch
totalen Opazität und in seinem sehr hohen Weißgrad, die im Gegensatz zu den Deckschichten
50 und 150 nicht auf das Vorhandensein von Pigmenten, sondern auf den eigenartigen
körperlichen Aufbau dieser Deckschicht zurückzuführen ist.
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Wie schon weiter oben erwähnt, können die Opazität und der Weißgrad
des Filmes wenigstens teilweise auf bestimte Vorgänge der Lichtdiffraktion zurückgeführt
werden, die sich aus einer über die Dicke des Filmes verteilten unendlichen Anzahl
von Mikro luftblasen ergeben. Unabh&ngig von dieser Erklärung konnte durch Vergleichsmessungen
festgestellt werden, daß der Weißgrad eines solchen Filmes, nach der eingangs erwähnten
Weißfarbtonskalg gemessen, mindestens in der Größenordnung von 100 liegt und somit
mindestens demjenigen Wert entspricht, der durch Verwendung der besten bekannten
Pigmente erreicht werden kann.
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Eine besonders wichtige Folgerung aus der beträchtlichen Opazität
des Films 13 besteht darin, daß der Weißheitsgrad des
Filmes unabhängig
ist von der Art und der Farbe der zu beschichtenden Oberfläche la, während bei den
bekannten Beschichtungen der weiße Farbton von den Eigenschaften der Oberfläche
la abhängig war. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich deshalb mit der gleichen
Wirkung zum Beschichten von beliebigen Oberflächen, selbst mit sehr dunkler oder
schwarzer Farbe anwenden.
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Aus der Opazität des Filmes 8 ergibt sich eine geringere notwendige
Filmdicke und daraus wieder eine geringere Materialmenge, die pro Flächeneinheit
anzuwenden ist. Als Beispiel läßt sich angeben, daß ein Film 13 nach der Erfindung
12 g Material pro m² erfordert, anstelle von 15 bis 20 g/m² bei den bekannten Beschichtungen.
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Die Außenfläche 13a des Filmes 13 ist sehr glatt. Diese Qualität ist
nicht auf das Ergebnis der Verwendung einer besonders glänzenden oder polierten
Hilfsfläche 9, da die Oberseite 13a des Filmes gerade diejenige ist, die während
der Herstellung des Filmes nicht auf der Hilfsfläche 9 aufgelegen hat. Es war nicht
voraussehbar, daß diese Seite die bessere Oberfläche aufweist.
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Die Gesamtheit der Eigenschaften der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Beschichtung macht sie besonders als Druckträger geeignet, was beispielsweise
die nachfolgend beschriebene Untersuchung über "fehlende Punkte beweist. Ein solcher
Test besteht bekanntermaßen darin, daß man durch Kupfertiefdruck einen Druckträger
bedruckt, wobei die Anzahl der wiederzugebenden Punkte im voraus bekannt sind und
somit diejenigen Punkte zu zählen sind, die aufgrund der schlechten Qualität des
Druckträgers nicht reproduziert worden sind. Beim Vergleich zwischen einem in üblicher
Weise beschichteten Papier und einem erfindungsgemäß beschichteten Papier ergab
sich 40 bzw. O (null) fehlende Punkte.
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Darüber hinaus konnte festgestellt werden, daß der Verbrauch von Druckfarbe
im Verhältnis zwischen 1 bis 3 bezUglich des gewohnten Verbrauches bei der Verwendung
von Ublichem Papier oder Karton stark zurUckgegangen ist. Ein weiterer Vorteil des
Films 13 nach der Erfindung ist seine Stabilität und seine Alterungs- oder Witterungsbeständigkeit
bezUglich in der Atmosphäre befindlichen Stoffen, kaltem oder kochendem Wasser,
Detergentien, gewöhnlichen- organischen Lösungsmitteln und zahlreichen chemischen
Erzeugnissen. Im Unterschied zu bekannten Beschichtungen, die durchweg mit der Zeit
vergilben, behält die Beschichtung nach der Erfindung ihren weißen Farbeindruck
auf unbeschränkte Dauer.
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Nachfolgend sind einige Zahlenbeispiele fUr die Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung angegeben.
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Beispiel I In einem Liter in Wasser gelöster Chlorwassersäure mit
27 Gewichtsprozent Säure werden bei Umgebungstemperatur während zwei Stunden 300
g Fasern aus 6,6-Polyamid eingeweicht. Man erhält auf diese Weise eine weiße Ausgangsflüssigkeit
mit der Konsistenz einer weichen Paste.
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Diese Ausgangsflüssigkeit wird auf einem Zylinder 9 verteilt, der
600 mm im Durchmesser mißt und mit einer Drehzahl zwischen 3,6 und 14,4 U/min umläuft
(entsprechend einer Lineargeschwindigkeit zwischen 6,8 und 27,2 m/min). Der Zylinder
ist teilweise in ein mit Amoniakwasser gefUlltes Bad 18 eingetaucht, das sich auf
Umgebungstemperatur befindet und einen Anteil von 3 ß NH3 enthält (bis zu 10 ß Amoniak
bei 270 Baum), Dem Bad ist ein Netzmittel der unter dem Warenzeichen "Sopol" bekannten
Art beigegeben, um den Vorgang der Koagulation stark zu beschleunigen und somit
den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen. Die Ausgangsflüssigkeit bildet nunmehr ein
Koagulat in Form eines
dünnen Films, der eine ausreichende innere
Kohäsion besitzt, um von dem Zylinder 9 abgenommen zu werden. Der Film 13 wird anschließend
in einem Bad der gleichen Zusammensetzung gewaschen und gespült und dann abgepreßt
und entlang eines Trockenzylinders 32 getrocknet, der einen Durchmesser von 600
mm besitzt und im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Zylinder
9 umläuft. Dieser Zylinder ist im Innern mit Hilfe von 16 lnfrarot-StGhlern von
jeweils 250 W und von außen mit Hilfe von 24 Infrarot-Strahlern von jeweils 500
W beheizt.
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Die zu beschichtende Papierbahn wird auf einer ihrer Oberflächen mit
einem Klebstoff bestrichen, z.B. einem Vinyl-Klebstoff in alkoholischer Lösung,
der unter der Bezeichnung "Rousselot", Type X-1044, bekannt ist. Die Papierbahn
und der getrocknete Film werden nunmehr beim gemeinsamen Durchgang durch den Spalt
zwischen den Walze;-2 37 miteinander verklebt. Es entsteht ein beschichtetes Papier,
das einen fehlerlosen Druckträger bildet und einen Weißgrad sowie eine oberflächliche
Brisanz aufweist, deren Werte Uber denen liegen, die mit bekannten Beschichtungsverfahren
erzielbar sind.
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Beispiel II Der mit der gleichen AusgangsflUssigkeit wie im Beispiel
I erzeugte Film wird in einem Wasserbad mit 4,5 ffi NH3 koaguliert, gewaschen und
gespült. Der erzielte Glanz ist noch stärker als im Beispiel I.
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Untersuchungen mit ansteigendem NH3 -Gehalt zwischen 4,5 % bis 21
% haben zu keiner weitergehenden Verbesserung des Glanzes beigetragen.
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Beispiel III Die in den vorangehenden Beispielen durchgeführten Arbeitsgänge
werden mit einer anderen Ausgangsflüssigkeit wiederholt. Das 6,6-Polyamid wird ersetzt
durch 250 g des ll-Polyamids, das
unter dem Warenzeichen "Rilsan"
bekannt ist, und anstelle von Chlorwassersäure wird eins 18 %ige Lösung von Bromwasserstoffsäure
verwendete Beispiel IV Die Verfahrenss##ritte nach Beispiel I werden wiederholt
mit einer Au#gangflüssigkeit, in der das 6,6 Polyamid durch ein 6,10"Polyamid und
die Chlorwassersäure durch Salpetersäure mit 32 Gewichtsprozent NO H ersetzt worden
ist.
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Beispiel V Es wird wie im Beispiel IV vorgegangen, wobei jedoch die
wässriger Lösung von Salpetersäure 12 % Methanol enthält.
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Beispiel VI Die Polyamid-enthaltende Ausgangsflüssigkeit und die wässrige
Flüssigkeit sind die gleichen wie in den Beispielen I - V, Jedoch mit dem Unterschled,
daß die zur Einleitung der Koagulation des Filmes bestimmte wässrige Flüssigkeit
einen Zusatz erhält, der unter der Bezeichnung "bleu sulfacide brillant 2 R" bekannt
ist und von der "Société Franqaise de matidres colora@tes" vertrieben wird. Die
Konznntration dieses Zusatzes liegt bei 0,5 g/l und die Temperatur der Flüssigkeit
liegt weiterhin bei 20°C. Die Dauer des Kontaktes zwischen der Polyamid-Ausgangsflüssigkeit
und der wässrigen Flüssigkeit beträgt 5 Sekunden.
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Der entstandene Film hat nach der Trocknung praktisch keine Farbe.
Durch drtlichen Druck wird der Film zusammengedriickt, wobei die Gesamtheit der
in der Dicke des gedrückten Bereiches enthaltenen blaufärbenden Substanz sichtbar
wird und dadurch bezüglich der benachbarten nicht zusanimengedrückten Zonen in Kontrast
steht.
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Andere Farbtönungen kann ~man dadurch erreichen, daß Konzentrationen
des Zusatzmittels zwischen 0,1 und 5 g/l verwendet werden und mit Kontaktzeiten
zwischen 5 Sekunden und 5 Minuten sowie einer
Temperatur der wässrigen
Fl#ssigkeit zwischen Raumtemperatur und 900C gearbeitet wird Andere Farben lassen
sich unter Verwendung von Zusatzstoffen "jaune sulfacide brillant 103 C.R.A.", "écarlate
acide pour papier B", " le rouge sulfacide brillant 5 B", orange sulfacide JR 1
350", usw..
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Beispiel VII Die Polyamid-Flüssigkeit und die wässrige Flüssigkeit
sind die gleichen wie die in den Beispielen I - TTI jedoch mit dem Unterschied,
daß die Polyamid-Flüssigkeit einen der im Beispiel VI erwähnten Zusatzstoffe enthält,
beispielsweise "bleu sulfacide brillant 2R" mit einer Konzentration zwischen 0,1
und 1 gtl.
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Der nach der Trocknung fertiggestellte Film zeigt praktisch keinerlei
Farbe. Durch Ausübung eines örtlichen Druckes kann man farbige Bereiche entstehen
lassen, die zu den benachbarten nicht eingedrückten Bereichen in Kontrast stehen,