DE2716553A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen einer folie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen einer folie

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Claude Motta
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Description

-1ATEHTA^ MALTE
DR. E. WIEG'ND DIPI .-ING. W. NIEMANN
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 271655
MÖNCHEN HAMBURG
TELEFON: 555474 8000 M 0 N CH E N 2, TElEGtAMME: KAHPATENT MATHtLOENSTRASSE 12 TfIEX: 5 2» OiS KARP 0
W. 42 805/77 12/Re 14. April 1977
La Cellophane Paris (Frankreich)
Verfahren und Vorrichtung zum überziehen
einer Folie
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum überziehen einer Folie, bei welchem das Uberzugsmaterial grob auf die Folie gebracht und dann auf der Fläche der Folie zu einer dünnen Schicht regelmäßig verteilt wird. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung eur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei bekannten Verfahren erfolgt das eigentliche überziehen mittels einer Auftragswalze großen Durchmessers, die
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den überzug auf der Folie ausbreitet, während die Dosierung und das Glätten des Überzugs mit einer Luftrakel erfolgt.
Ein Nachteil eines solchen Verfahrens besteht darin, daß es nicht möglich ist, das überziehen mit hoher Geschwindigkeit mit Emulsionen oder Lösungen auszuführen, deren Viskosität größer als 100 cp ist, und zwar zufolge von mechanischen Beschränkungen, die durch sehr großen Rückfluß von Uberzugsmaterial an der Stelle des Glättens hervorgerufen sind. Außerdem ergibt sich beim überziehen einer Polyesterfolie beispielsweise mit Polyvinylidenchlorid, wenn mit hoher Geschwindigkeit mit der Luftrakel geglättet v/ird, für den überzug das Aussehen einer "Orangenhautw mit Lufteinschlüssen, welche die Undurchlässigkeit des Überzuges schädigen.
Ein anderes aus der FR-PS 1 475 130 bekanntes Verfahren besteht darin, die Folie mittels einer Walze großen Durchmessers zu überziehen und danach den überzug mit einer Drehstange zu glätten, die einen viel kleineren Durchmesser hat. Es ist gefunden worden, daß ein solches Verfahren für das überziehen von porösen Trägern wie Papier zweckmäßig ist, jedoch nicht dafür verwendbar ist, eine Kunststoffolie mit einer Breite von größer als ein Meter mit hoher Geschwindigkeit zu überziehen. Es wird in diesem Fall ein Schußfadeneffekt auf der überzogenen Folie erhalten zufolge der Ungleichmäßigkeit des Überzuges, und dieser Effekt ist in der Mehrzahl der Anwendungen solcher überzogener Folien unannehmbar.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Hierfür ist es dadurch gekennzeichnet, daß die Folie während der gesamten Dauer des Uberziehens einer kreisförmigen Bahn folgt, und daß die Spannung, welcher die Folie im Verlauf des uberziehens unter-
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worfen wird, unabhängig von der Geschwindigkeit der Vorbewegung der Folie geregelt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der kreisförmigen Bahn im wesentlichen gleich ein Meter ist.
Es ist überraschend gefunden worden, daß mit einer solchen Anordnung der Folie im Verlauf des Uberziehens und des Glättens des Überzuges auf der Fläche der Folie in Verbindung mit einer Regelung der Spannung der Folie Uberziehgeschwindigkeiten erreicht werden, die bis zu 400 Meter je Minute gehen, während die Viskosität des Überzugsmaterials 400 cp erreichen kann, wobei die Folie eine Breite größer als ein Meter haben kann.
Alle Folienarten können gemäß diesem Verfahren überzogen werden. Insbesondere können überzogen werden nichtorientierte Kunststoffolien wie Polyäthylenfolie, Äthylenpolyterephthalatfolie, Polypropylenfolie usw., einachsig oder zweiachsig orientierte Kunststoffolien wie Polypropylenfolie, Äthylenpolyterephthalatfolie usw., Zellulosehäute, Papier usw.
Die Dicke der überzogenen Folie kann sich zwischen 8
und 200 Mikron ändern, während das Gewicht der Je m aufgebrachten Trockenmasse sich in Abhängigkeit von den Arten des Überzugs und des verwendeten Trägers ändert, wobei der Fachmann dieses Gewicht ohne Schwierigkeit bestimmen kann. Allgemein gesagt, kann das aufgebrachte Gewicht sich zwischen 0,01 und 20 g/m der Trockenmasse ändern.
Die Spannung, welcher die Folie unterworfen wird, ist unabhängig von der Überziehgeschwindigkeit der Folie regelbar. Sie kann sich zwischen 0 und 60 kg/m linear der Folienbreite ändern.
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Dieses Verfahren ermöglicht es, eine große Anzahl von Emulsionen oder Lösungen aufzutragen, insbesondere Mattierungslösungen, \/äi3rige Polyvinylidenchloridemulsionen, wäßrige antistatische Emulsionen, Diazolösungen, klebende Acrylsäurelösungen usw.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie insbesondere eine erste und eine zweite Führungswalze, eine drehbare Glättstange und eine Auftragswalze aufweist, gegen welche die Folie sich abstützt. Diese Bauteile sind derart angeordnet, daß die Folie einer quasi kreisförmigen Bahn folgt. Die Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Regelung der Spannung aufweist, welcher die Folie zwischen der ersten und der zweiten Führungswalze unterworfen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze einen Durchmesser von kleiner als 10 cm hat, und daß die Achsen der Auftragswalze, der Führungswalzen und der Drehstange in senkrechten Ebenen angeordnet sind, die sich in einem Abstand von höchstens 20 cm befinden, wobei der Durchmesser der quasi kreisförmigen Bahn im wesentlichen 1 m beträgt.
Es ist gefunden worden, daß bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch die große Dichtheit des Aufbaus, die durch den kleinen Durchmesser der Auftragswalze möglich geworden ist, welcher zu einer Verkürzung der Bahn der Folie zwischen den beiden Führungswalzen führt, in Verbindung mit den Mitteln zur Regelung der Spannung der Folie zwischen den beiden Führungswälzen ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden können. Es ist tatsächlich festgestellt worden, daß es auf diese Weise möglich ist, Folien ohne Elastizitätsmodul zu
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Überziehen, was bisher praktisch unmöglich war. Außerdem ermöglicht das überziehen unter Verwendung dieser Vorrichtung es, alle oben beschriebenen Vorteile zu erhalten, soweit es die Geschwindigkeit des Überziehens, die Breite der zu überziehenden Folie, die Viskosität des Überzuges usw. betrifft.
Als Einrichtung zum Regeln der Spannung der Folie können alle dem Fachmann bekannten Einrichtungen verwendet werden, um die Spannung der Folie zwischen den beiden Führungswalzen während des Überziehens zu regeln. Allgemein liegt diese Spannung immer unterhalb der Elastizitätsgrenze der zu überziehenden Folie. Unter den bekannten Regeleinrichtungen kann beispielsweise eine Gegenwalze genannt werden, die an einer Führungswalze auf der anderen Seite der zu überziehenden Folie angeordnet ist, wobei der regelbare Druck, mit welchem die beiden Walzen gegeneinander gedrückt werden, es ermöglicht, die Spannungen der Folie stromauf und stromab zu isolieren. Eine andere Einrichtung zum Regeln der Spannung der Folie kann gebildet sein durch Verwendung einer Führungswalze, die als Vakuumwalze bezeichnet wird, d.h. durch eine hohle Walze, die zahlreiche Löcher aufweist und in der ein Unterdruck mit Hilfe einer Ansaugeinrichtung hervorgerufen ist derart, daß die Folie gegen die Oberfläche der Walze gesogen wird.
Es kann auch zu diesem Zweck eine Einrichtung verwendet werden, mittels welcher die Folie elektrostatisch gegen eine Trommel gezogen wird, wie sie beispielsweise in der FR-PS 1 573 132 beschrieben.ist.
Allgemein hat die Auftragswalze einen Durchmesser zwischen 4 und 10 cm, und dieser Durchmesser muß mit der Länge der Walze verträglich sein, um die Gefahr eines Durchbiegens EU verhindern. Jedes Metallmaterial oder ^edes andere Mate-
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rial kann verwendet werden, wenn es ausreichende mechanische Eigenschaften hat.
Die Auftragswalze kann glatt sein oder sie kann in an sich bekannter Weise eine schraubenlinienförmige Nut aufweisen, welche die Wirkung einer volumetrischen Pumpe hat. Die Umfangsgeschwindigkeit der Auftragswalze und die Tiefe der Nut ermöglichen eine genaue Bestimmung der auf die Folie aufgebrachten Menge an Überzugsmaterial. Vorzugsweise wird diese Menge derart gewählt, daß sie das Fünffache der Menge beträgt, die als Überzug auf die Folie mit Hilfe der Glättstange aufgebracht werden soll, um mechanisches Abscheren des Überzugsmaterials durch diese Stange zu verhindern. Es ist weiterhin festgestellt worden, daß durch den kleinen Durchmesser der Auftragswalze die Gleichmäßigkeit und die Stabilität des Ausbreitens sehr ausgeprägt werden.
Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform ist die Auftragswalze mit keramischem Material überzogen,und im Inneren der Walze wird ein Arbeitsmittel mit einer Temperatur zwischen 3 und 60C umlaufen gelassen. Hierdurch wird ein Anhaften oder das Koagulieren des Überzugsmaterials verhindert. Alle Arten keramischer Materialien oder von Materialien, welche die gleichen Oberflächeneigenschaften und gleiches Temperaturverhalten haben, können zweckmäßig sein. Die Dicke der keramischen Schicht liegt vorzugsweise zwischen 0,04 und 0,10 mm. Das Kühlmittel kann Wasser oder irgendein Arbeitsmittel sein, welches die erforderlichen thermischen Eigenschaften besitzt. Insbesondere kann vorteilhaft das Lösungsmittel des verwendeten Überzugsmaterials verwendet werden, wenn die Kühlung auf der Außenseite der Walze erfolgt.
Für die Dosierung und die Glättung des Überzuges wird vorzugsweise eine Drehstange verwendet, wie sie in der FR-FS 1 475 130 beschrieben ist. Diese Drehglättrakel, die auf
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ihrer gesamten Länge abgestützt ist, um gute Berührung mit der Folie zu gewährleisten, hat einen Durchmesser, der so klein wie möglich ist, und der vorzugsweise zwischen 8 und 16 mm liegt. Um die Wirkung dieser Rakel zu verbessern, kann sie mit einer dünnen Schicht aus keramischem Material überzogen sein, während in an sich bekannter Weise durch das Umlaufenlassen eines Arbeitsmittels im Inneren der Rakel die Temperatur der Rakel zwischen und 6 0C gehalten werden kann.
Es kann auch irgendeine andere bekannte Art von Glättstange verwendet werden, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden.
Die verwendeten Führungswalzen sind von bekannter Art und sie zeigen keinerlei Besonderheit.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben.
Figur 1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Gemäß Figur 1 halten Führungswalzen 3 und 7 eine Folie in Berührung mit einer Auftragswalze 4 und mit einer Drehrakel 6. Die Auftragswalze 4 taucht in Uberzugsmaterial 5 ein, welches in einem Gefäß 8 enthalten ist, und sie überzieht durch Drehung die Folie 2, die sich gemäß den in Figur 1 angegebenen Pfeilen bewegt. Das theoretische Profil, welchem die Folie 2 folgt, ist, um zu besten Ergebnissen zu kommen, entlang eines Kreises des Durchmessers D, der zwischen 0,50
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und 1,50 □ liegt, aer jedoch vorzugsweise nahe von 1 m liegt. Der Abstand zwischen der Führungswalze 7 und der Drehrakel 6, zwischen der Drehrakel 6 und der Auftragswalze 4, sowie zwischen der Auftragswalze 4 und der Führungswalze 3 ist jeweils gleich und hat den Wert d, der kleiner oder gleich 20 cm ist. Ein Rückgewinnungsgefäß 9 ist vorgesehen, um das nicht auf die Folie 2 aufgebrachte Uberzugsmaterial wiederzugev/innen. Die Mittel zur Regelung der Spannung der Folie 2 sind in der Zeichnung nicht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
In der Darstellung der Figur 2 haben die gleichen Bauteile wie bei der Darstellung gemäß Figur 1 die gleichen Bezugszeichen. Geas3 Figur 2 ist der Abstand d gleich 15 cc; und die Winkel a und ß liegen jeweils zwischen 17 und 20°. Der Winkel, den die Folie 2 mit sich selbst vor und hinter der Auftragswalze 4 einerseits und vor und hinter der Glättrakel 6 andererseits bildet, liegt demgemäß zwischen 160 und 163°.
Die Auftragswalze 4 weist eine nicht dargestellte schraubenlinienförmige Nut auf und hat einen Durchmesser von 60 mm. Sie ist im Inneren gekühlt. Die Drehrakel 6 hat einen Durchmesser von 12 mm. Sie ist von innen und von außen gekühlt.
Die Führungswalzen 3 und 7 werden jeweils durch einen unabhängigen Motor, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, angetrieben, so daß die Folie 2 mit der gewünschten Geschwindigkeit angetrieben wird.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
Die Führungswalzen 3 und 7 werden anfänglich mit gleicher
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Al
Geschwindigkeit angetrieben, die durch an sich bekannte elektronische Mittel gesteuert wird. Es wird dann der Druck zwischen den Walzen 3 und 10 eingestellt, um die Spannungen, denen die Folie 2 vor und nach dem Durchgang der Folie 2 zwischen den Walzen 3, 10 unterworfen wird, voneinander unabhängig zu machen. Diese Druckregelung erfolgt in bekannter Weise mechanisch, wobei die Walze 10 durch die Walze 3 in Drehung versetzt wird.
Wenn die Geschwindigkeit der Ausführung stabilisiert ist, ist die Spannung, welcher die Folie 2 zwischen den beiden Führungswalzen 3 und 7 unterworfen ist, praktisch Null.
Es wird dann die Drehgeschwindigkeit der Führungswalze 7 gegenüber der Drehgeschwindigkeit der Führungswalze 3 erhöht derart, daß die Folie 2 zwischen den beiden Führungswalzen 3, 7 einer gewünschten Spannung unterworfen wird, wobei diese Spannung durch bekannte Spannungsmesser gemessen wird, die entlang der Bewegungsbahn der Folie 2 angeordnet sind. Die Spannungsmesser sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die Mittel zum Kühlen der Auftragswalze 4 und der Drehrakel 6 sind an sich bekannt, und sie sind ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellt.
Mit einer Vorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung wurde eine Polyesterfolie einer Dicke von 12 Mikron mit einer Polyvinylidenchloridemulsion überzogen, die 35 % Trockenmasse enthielt. Das überziehen fand mit einer Geschwindigkeit von 300 m/min statt. Die erhaltene Folie war frei von Kornfehlern und Luftblasen. Die Menge aufgebrachten Trockenmaterials betrug 3 g/m .
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2?165b3
Die Spannung, auf welcher die Folie 2 zwischen den beiden Führungswalzen 3 und 7 im Verlauf des Uberziehvorganges gehalten wurde, lag nahe 24 kg/m linear der Folienbreite.
Die gleichen Ergebnisse wurden erhalten mit einer Polypropylenfolie einer Dicke von 12 Mikron.
Mit einer identischen Vorrichtung wurde auch erfolgreich mit einer Geschwindigkeit von 150 m/min eine PcIyesterfolie einer Dicke von 75 Mikron mit einem pigmentierten Lack in einem Gemisch aus V/asser und Alkohol mit lo^ Trockenmasse überzogen. Der Auftrag an Trockenmasse betrug 9 g/m2.
Die Spannung lag nahe 40 kg/m linear der Folienbreite.
Das Aussehen der erhaltenen Folie war ausgezeichnet und ermöglichte ihre Verwendung im Bereich der graphischen Techniken. Mit der gleichen Ubersiehvorrichtung wurde auf eine Zellulosehaut, die zuvor mit einem Polyvinylidenchlorid in Lösungsmittel überzogen worden war, ein weiterer überzug mit einer wässrigen Polyvinylidenchloridlösung mit 40 % Trockenmasse aufgebracht. Dieser Überziehvorgang erfolgte mit einer Geschwindigkeit Yon 300 m/min, und die erhaltene Folie hatte ein fehlerfreies Aussehen. Der Auftrag an Trokkenmasse betrug 6 g/m . Das erhaltene Produkt war sehr undurchlässig.
Die Spannung lag nahe 32 kg/a linear der Folienbreite,
Zufolge der Tatsache, daß mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem großen Bereich der Viskosität und der Menge aufgebrachten Uberzugsmaterials und mit Überziehgeschwindigkeiten is Bereich von 10 bis 400 m/mln In Abhängigkeit von der Dicke der Trägerf olie und der Menge des au*ge-
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brachten Uberzugsmaterials gearbeitet werden kann, ist es möglich, folgende Überzüge zu erhalten:
überzüge aus Sperrmaterialien und Versiegelungsschichten für für Lebensmittel zu verwendende Folien und Papier,
Mattierungslacke oder bedruckbare Lacke für die Industrie der graphischen Techniken,
Mattierungslacke und Diazolacke für Folien für Diazozeichnungen,
farbige Lacke für das Überziehen von Folien für die Textilindustrie,
Diazolacke auf Papier,
Verankerungsschichten für Folien, auf denen ein weiterer überzug im Bereich der graphischen Techniken aufgebracht werden soll,
Acryllacke (2 bis 8 g/m ) auf Polyäthylenfolie oder Polypropylenfolie zur Verwendung als Klebfolie oder Abziehfolie, und
ty
antistatischer Lack (0,01 bis 0,02 g/m Trockenmasse), und
Polyvinylidenchlorid (1 bis 10 g/m ) auf wiederentfern- barer Kunststoffolie.
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Die Angaben für die Spannung, welcher die Folie unterworfen wird, beziehen sich auch auf die Breite der Folie. Eine Spannung zwischen 0 und 60 kg/m linear der Folienbreite bedeutet beispielsweise, daß bei einer Folie einer Breite von 1 m eine maximale Spannung von 6o kg angelegt wird, während, wenn die Folie eine Ereite von o,5 m hat, die maximale Spannung nur 3o kg beträgt. Die Führungswalze 7 ist bei der dargestellten Ausführungsform zweckmäßig als Saugwalze ausgebildet, so daß die Folie 2 mit einer solchen Kraft gegen die Walze 7 gesaugt wird, daß mittels der Walzen 3 und Io die Spannung der Folie 2 geregelt werden kann. Alternativ kann die Walze 7 auch von irgendeiner anderen Ausführung sein, mittels v/elcher ausreichende Haltekraft auf die Folie ausgeübt wird, wie dies bereits früher beschrieben ist.
Die Abstände d sind in den Figuren nicht genau gleich. Es ist aber zu verstehen, daß sie tatsächlich gleich sein sollen, wie dies bereits beschrieben ist. Das gleiche gilt für die Werte der Winkel α und ß. Diese Winkel sollen die Vierte haben, wie sie in der Beschreibung angegeben sind und nicht die Werte, wie sie in der Zeichnung wiedergegeben sind.
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e e r s e 11 e

Claims (8)

  1. ■/-
    Patentansorüche
    (iy Verfahren zum Überziehen einer Folie, bei welchem ein Überzugsmaterial auf die Folie aufgebracht und danach zu eirier dünnen Schicht gleichmäßig verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie vahrend der gesamten Dauer des Uberziehens auf einer kreisförmigen Bahn geführt wird, und daß die Folie während des Uberziehens einer unabhängig von der Geschwindigkeit der Vorbewegung der Folie regelbaren Spannung unterworfen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf einer kreisförmigen Bahn eines Durchmessers von im wesentlichen 1 m geführt wird.
  3. 3. Vorrichtung zum Überziehen einer Folie, mit Führungswalzen und mit einer Auftragswalze sowie mit einer drehbaren Glättstange, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Führungswalzen (3, 7) die Auftragswalze (4) und die drehbare Glättstange (6), an denen die Folie (2) entlanggeführt wird, derart angeordnet sind, daß die Folie einer quasi kreisförmigen Bahn folgt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Spannung, welcher die Folie zwischen den beiden Führungswalzen unterworfen wird, zu regeln.
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    ORIGINAL INSPECTED
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsv/alze (4) einen Durchmesser von kleiner als 10 cm hat, die Achsen der Auftragswalze, der Führungswalzen (3, 7) und der Drefcstange (6) in senkrechten Ebenen angeordnet sind, die in einem Abstand von höchstens 20 cm liegen, und daß der Durchmesser der quasi kreisförmigen Führungsbahn im wesentlichen gleich 1 m ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Folie (2) mit sich selbst vor und hinter der Auftragswalze (4) bildet, zwischen 160 und 163° liegt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Folie mit sich selbst vor und hinter der Drehstange (6) bildet, zwischen 160 und 163° liegt.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze (4) mit keramischem Material überzogen und innen mit einem umlaufenden Arbeitsmittel einer Temperatur zwischen 3 und 6 0C gekühlt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstange (6) mit keramischem Material überzogen und innen mit einem umlaufenden Arbeitsmittel einer Temperatur zwischen 3 und 6 0C gekühlt ist.
    709843/0936
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