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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Transportgeschwindigkeit
einer kontinuierlich mittels einer Abzugsvorrichtung von einer Rolle abziehbaren
Papierbahn, die in einem Bereich einer Vorbehandlung, z.B. einem Vordruck, unterworfen
und/oder dort mit einer Signalmarke versehen ist, deren Durchlauf zwischen einem
Sollwert- und einem Istwertgeber verglichen und einer Regeleinrichtung mitgeteilt
wird, die wiederum eine Kompensationsvorrichtung steuert, welche die vorbehandelten
Bereiche der Papierbahn einer nachfolgenden Nachbehandlungseinrichtung für z.B.
einen gezielten Nachdruck, für einen Klebemittelauftrag, für eine Prägung oder dgl.
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exakt zuführt.
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Ein derartiges Verfahren ist seit geraumer Zeit durch offenkundige
Vorbenutzung bekannt. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei zwei zusammengeführten
sowie nach Einlegung einer Wundkompresse mittels einer Fassonleimung verbindbaren
Papierbahnen verwendet.
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Dabei ist die erste Papierbahn mit einem Druck und/oder mit einer
Signalmarke versehen. Dabei kann selbstverständlich in gewissen Fällen ein Teilbereich
des Druckes zugleich als Signalmarke dienen. Die zweite Papierbahn hingegen erhält
eine Nachbehandlung
in Form eines Leimauftrages, z.B. einer Fassonleimung,
über welche sie sodann mittels einer beheizten Prägeeinrichtung mit der ersten Papierbahn
verbindbar ist.
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Weiterhin sind die aus diesen Papierbahnen hergestellten Produkte,
die regelmäßig aus Verpackungshüllen, Taschen oder dgl. bestehen, nach Einbringen
des zu umhüllenden Gegenstandes voneinander zu trennen.
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Um nun den Druck der ersten Papierbahn zu der Nachbehandlung der zweiten
Papierbahn, z.B. zu dem Leimauftrag, exakt ausrichten zu können, wird der Druck
bereits mit einer Signalmarke versehen, deren Durchlauf zwischen einem Sollwert-
und einem Istwertgeber verglichen und einer elektronischen Regeleinrichtung mitgeteilt
wird, die wiederum eine Kompensationsvorrichtung dazu veranlaßt, wie diese die Papierbahnen
einer nachfolgenden Nachbehandlungseinrichtung zuzuführen hat.
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Denn aufgrund unterschiedlicher Fertigungstoleranzen der Maschinenwalzen,
der Getriebe- und der sonstigen Antriebsmittel entstehen Abstandstoleranzen zwischen
der vorbehandelten Fläche der Papierbahn und den jeweils nachzubehandelnden Bereichen.
Zum Ausgleich dieser Toleranzen mußte - um beim vorbeschriebenen Beispiel zu bleiben
- eine oder beide der Papierbahnen über eine Kompensationsvorrichtung geführt werden.
Diese Kompensationsvorrichtung könnte aus einer bekannten Strecktrommel und mehreren
Rollen bestehen, zwischen denen die Papierbahn innerhalb ihres möglichen Elastizitätsbereiches
streckbar
ist.
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Der Streckbereich einer Papierbahn beträgt jedoch nur zwei 0/ovo.
Wird dieselbe Papierbahn befeuchtet, ist eine Streckung bis zu drei O/oo möglich.
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Derartiges Papiermaterial ist jedoch für solche Sterilpackungen nur
bedingt verwendbar, so daß ein derartiges Papiermaterial und damit ein derartiges
Verfahren für die Verpackung von Wundkompressen, die unmittelbar vor ihrer Benutzung
mitsamt ihrer Hülle in einem Autoklaven sterilisiert werden müssen, nicht immer
geeignet ist.
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Bei Verbundfolien, das heißt z.B. aus Metallfolien und Papierfolien
bestehenden Materialien sowie bei Reinmetallfolien ist ein derartiges Verfahren
aufgrund der mangelnden Streckbarkeit erst gar nicht durchzuführen.
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Ganz Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für Papierbahnen,
die in einem einbahnigen Verfahren zur Verpackung von z.B. Lebensmittel und Genußmittel
verwendet werden und sehr häufig an einer sogenannten Flossennaht erkennbar sind.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das unabhängig
vom Materal, z.B. Papier-, Aluminium- oder Kunststoffolie, sowie unabhängig von
der Materialbeschaffenheit, z.3. Verbundfolie, eine exakte Steuerung der Transportgeschwindigkeit
einer mehreren zeitlich versetzten Behandlung sabschnitten unterworfenen Papierbahn
gewährleistet und damit einen genauen
Ausgleich sämtlicher möglicher
maschineller Fertigungstoleranzen und sonstigen Verschiebungen sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in unmittelbarer
Nähe der Nachbehandlungseinrichtung angeordnete Istwertgeber über die Regeleinrichtung
jede Verschiebung der Signalmarke der Kompensationsvorrichtung übermittelt, die
sodann die mit elastischen Schwächungszonen versehene Papierbahn innerhalb einer
Kompensationsstrecke beschleunigt oder verzögert.
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In diesem Lösungsprinzip ist der Ausdruck "Papierbahn" weitgehend
zu verstehen, und zwar auch als Kunststoff- oder Metall- sowie auch als Verbundfolie.
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Mit diesem Lösungsprinzip wird ein von der bisherigen Entwicklung
gänzlich abweichender Weg beschritten, indem nämlich die ohnehin bestimmten Zugkräften
unterworfene Papierbahn noch zusätzlich durch elastische Schwächungszonen hinsichtlich
ihrer Festigkeitswerte geschwächt wird. Gleichwohl kann mit diesem Verfahren schadlos
in überraschender Weise das Problem des Toleranzausgleiches gleich in doppelter
Hinsicht gelöst werden. Denn die mit elastischen Schwächungszonen versehene Papierbahn
kann nunmehr nicht nur bei Beschleunigung innerhalb der Kompensationsstrecke gestreckt,
sondern bei Verzögerung der Kompensationsstrecke auch gestaucht werden. Dadurch
entsteht ein doppelter Toleranzbereich (Streckung und Stauchung), mit dem sämtliche
in Betracht zu ziehenden zwischen Vorbehandlung und
Nachbehandlung
entstehenden Versatzstrecken unabhängig von dem jeweils verwendeten Material der
betreffenden Papierbahn kompensiert werden können. Dabei spielt fernc keine Rolle,
ob dieses Verfahren ein-oder mehrbahnig erfolgt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die elastischen
Schwächungszonen bereits während der Vorbehandlung, z.B. während des Vordruckes,
an der Papierbahn angebracht. Diese Verfahrensweise besitzt den Vorteil, daß zur
Steuerung dieser Papierbahn bei einer sich anschließenden Nachbehandlung lediglich
ein einziger Soll- und Istwertgeber mit der entsprechenden Regeleinrichtung vor
der betreffenden Nachbehandlungseinrichtung erforderlich sind.
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Es ist aber auch möglich, die elastischen Schwächungszonen erst nach
der Vorbehandlung, aber vor der Kompensationsstrecke an der Papierbahn anzubringen.
Hierbei bieten sich zwei Alternativen an.
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Nach einer ersten Alternative können die elastischen Schwächungszonen
in regelmäßigen Abständen an der Papierbahn angebracht werden.
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Nach einer zweiten Alternative werden die elastischen Schwächungszonen
nur bei Bedarf, das heißt bei unmittelbar zu bewerkstelligendem Ausgleich der aufgetretenen
Toleranzbereiche in der Papierbahn durch rasch mit ihr in und außer Eingriff zu
bringende Elemente angebracht.
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Die Anbringung der elastischen Schwächungszonen an der Papierbahn
erfolgt in vorteilhafter Weise
spanlos mittels einer Schneid- und/oder
Prägevorrichtung. Dabei kann die Schneidvorrichtung beispielsweise aus einer Messerwalze
bestehen. Ein spanabhebendes Verfahren ist in jedem Fall wegen des damit verbundenen
größeren Aufwandes und der muren maschinellen Einrichtung als verschlechterte Nachahmung
zu betrachten.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Papierbahn zur
Durchführung eines der vorbeschriebenen Verfahren besteht ihre elastische Schwächungszone
aus mindestens zwei quer zur Transportrichtung der Papierbahn verlaufenden sowie
zueinander versetzten Schlitzen.
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Besonders vorteilhaft umfaßt die elastische Schwächungszone eine
Vielzahl von senkrecht zur Transportrichtung der Papierbahn verlaufenden, zueinander
in Längs- und Querrichtung versetzten, kurzen Einschnitten, wodurch bei Streckung
der Papierbahn eine einem Streckmetall ähnliche Konfiguration entsteht, während
bei Stauchung der Papierbahn sich die Einschnittskanten in den Schnittlinien verwerfen
oder an ihren Schnittkanten übereinanderschieben.
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In jedem Fall erfolgt eine gleichmäßige und günstige Kraftverteilung.
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Je nach der gewünschten Dehn- oder Stauchfähigkeit der betreffenden
Papierbahn kann es jedoch auch genügen, daß die elastische Schwächungszone von kurzen,
parallel zueinander angeordneten, sowohl in Transportrichtung als auch senkrecht
dazu geneigt verlaufenden Einschnitten gebildet ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Papierbahn zur Durchführung
der vorbeschriebenen Verfahren erfolgt dadurch, daß die elastische Schwächungszone
aus quer zur Transportrichtung verlaufenden Prägeriefen hergestellt ist, die vorzugsweise
senkrecht zur Transportrichtung der Papierbahn verlaufen.
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Um der Papierbahn über ihre gesamte Länge hinsichtlich ihrer Streck-
und Stauchfähigkeit eine Homogenität zu verleihen, sind die elastischen Schwächungszonen
in ihr in regelmäßigen Abständen angeordnet.
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Dabei sind die elastischen Schwächungszonen entweder jeweils in einem
Randbereich oder in einem Abfallbereich des aus der Papierbahn zu fertigenden Endproduktes
angeordnet, so daß sie an letzterem weder materialtechnisch noch optisch nachteilig
in Erscheinung treten können.
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Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind gemeinsam
mit mehreren unterschiedlichen Ausbildungsformen der elastischen Schwächungszonen
in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Anordnung
auf eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei dem eine bereits
vorbehandelte sowie mit elastischen Schwächungszonen versehene Papierbahn von einer
Rolle abgezogen wird, Fig. 2 eine schematische Ansicht auf eine andere Vorrichtung
zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei dem eine bereits vorbe-
handelte,
jedoch noch nicht mit elastischen Schwächungszonen versehene Papierbahn von einer
Rolle abgezogen wird, Fig. 3 die Draufsicht auf eine mit Signalmarken versehene
Papierbahn, deren elastische Schwächungszone aus jeweils zwei senkrecht zur Transportrichtung
verlaufenden Einschnitten besteht, Fig. 4 die Draufsicht auf eine mit Signalmarken
versehene Papierbahn, deren elastische Schwächungszone eine Vielzahl von senkrecht
zur Transportrichtung verlaufenden, zueinander in Längs- und Querrichtung versetzten,
kurzen Einschnitten umfaßt, Fig. 5 die Draufsicht auf eine mit Signalmarken versehene
Papierbahn, deren elastische Schwächungszone von kurzen, parallel zueinander angeordneten,
sowohl in Transportrichtung als auch senkrecht dazu geneigt verlaufenden Einschnitten
gebildet ist, Fig. 6 die Draufsicht auf eine mit Signalmarken versehene Papierbahn,
deren elastische Schwächungszone aus quer zur Transportrichtung verlaufenden Prägeriefen
hergestellt ist, Fig. 7 die Seitenansicht von Fig. 6, Fig. 8 die Draufsicht auf
eine mit Signalmarken sowie Fassonleimungen versehene Papierbahn,
Fig.
9 die Ansicht von Fig. 4 auf eine Papierbahn, die mit Fassonleimungen gemäß Fig.
8 sowie mit aufgelegten strichpunktiert dargestellten Wundkompressen versehen ist.
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In Fig. 1 wird von einer Rolle 1 eine bereits vorbehandelte, z.B.
vorbedruckte, mit Signalmarken 2 und Schwächungszonen 3 versehene Papierbahn 4 mittels
einer Abzugsvorrichtung 5 abgezogen und anschließend von einem Transportrollenpaar
7 erfaßt. Hinter diesem Transportrollenpaar 7 ist ein mit einer elektronischen Regeleinrichtung
8 zusammenwirkender Sollwertgeber 9 angeordnet. In unmittelbarer Nähe, im vorliegenden
Fall unmittelbar an der Nachbehandlungseinrichtung 10, befindet sich ein Istwertgeber
9'. Zum besseren Verständnis soll hier die Nachbehandlungseinrichtung 10 aus einer
Klebemittelauftragsvorrichtung für z.B.
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eine gezielte Fassonleimung bestehen. Sie kann aber auch von einer
Druckmaschine für einen gezielten zweiten Druck gebildet werden.
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Durch den Abgleich des Istwert- mit dem Sollwertgeber 9', 9 kann
über die elektronische Regeleinrichtung 8 mittels der Signalmarken 2 die Geschwindigkeit
der Abzugsvorrichtung 5 über deren Antriebsmittel 5' verändert werden.
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Mit dieser Vorrichtung arbeitet das neue Verfahren folgendermaßen:
Da die von der Rolle 1 abgezogene Papierbahn 4 sowohl mit den Signalmarken 2 als
auch bereits mit den elastischen Schwächungszonen 3 versehen ist und
zudem
die Signalmarken 2 sowie die elastischen Schwächungszonen 3 von ein und derselben
Vorrichtung zuvor in die Papierbahn 4 eingebracht worden sind, darf davon ausgegangen
werden, daß zwischen den Signalmarken 2 und den elastischen Schwächungszonen 3 einerseits
sowie der Vorbehandlung, z.B. dem Vordruck, andererseits keine Toleranzunterschiede
bestehen.
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Diese treten erst beim weiteren Transport der Papierbahn 4 zu den
Transportrollen 7 und der Nachbehandlungseinrichtung 10 auf. Dabei sei noch einmal
darauf hingewiesen, daß von dem Ausdruck "Papierbahn" sowohl papiererne als auch
metallische, kunststoffartige und sonstige Folien erfaßt werden sollen. Da sowohl
die Abzugsvorrichtung 5 als auch die Transportrollen 7 und die Nachdruck- bzw. Klebemittelauftragseinrichtung
10 unterschiedliche Herstellungstoleranzen aufweisen, addieren sich bei den zum
Teil rasanten Geschwindigkeiten der Papierbahn 4 wenige hundertstel Millimeter rasch
innerhalb z.B. einer Minute zu mehreren zehntel, ja sogar unter Umständen zu mehreren
Millimetern Toleranz.
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Dies führt bei einem zu frühen Eintreffen der Signalmarke 2 am Sollwertgeber
9 dazu, daß der Nachbehandlungsvorgang, z.B. der Druck- oder Klebemittelauftrag,
an der Einrichtung 10 zu spät erfolgt, wodurch sich dieser Nachdruck bzw. dieser
Klebemittelauftrag permanent entgegengesetzt der Transportrichtung nach hinten verschiebt.
In diesem Fall teilen der Istwertgeber 9' in Verbindung mit dem Sollwertgeber 9
der elektronischen Regeleinrichtung 8 das zu
frühe Eintreffen der
Signalmarke 2 mit. Die elektronische Regeleinrichtung 8 vergrößert sodann über die
Antriebsmittel 5' die Geschwindigkeit der Abzugsvorrichtung 5, wodurch in der Kompensationsstrecke
6 die Papierbahn 4 so lange gestaucht wird, bis der Sollwertgeber 9 ein rechtzeitiges
Eintreffen der Signalmarke 2 feststellt und ein exakter, gezielter Zweitdruck bzw.
hier Klebemittelauftrag (24) an der Einrichtung 10 erfolgen kann.
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Es kann aber auch der andere Fall eintreten, daß die Signalmarke
2 zu spät unter dem Sollwertgeber 9 durchläuft. In diesem Fall erfolgt der Zweitdruck
bzw. der Klebemittelauftrag an der Einrichtung 10 zu früh, wodurch sich permanent
der Nachbehandlungsvorgang in Transportrichtung nach vorn verschiebt.
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Dieses zu späte Eintreffen der Signalmarke 2 teilt sodann wiederum
der Istwertgeber 9' in Verbindung mit dem Sollwertgeber 9 gleichfalls der elektronischen
Regeleinrichtung 8 mit. Diese setzt sodann über die Antriebsmittel 5' die Geschwindigkeit
der Abzugsvorrichtung 5 herunter, wodurch die Papierbahn infolge der dadurch entstehenden
Verzögerung in der Kompensationsstrecke 6 eine Streckung erfährt. Diese dauert wiederum
so lange an, bis der Sollwertgeber 9 das rechtzeitige Eintreffen der Singalmarke
2 der Regeleinrichtung 8 mitteilt und diese die Papierbahn 4 über die Antriebsmittel
5' zu einem exakten und gezielten Druck bzw. Klebemittelauftrag in die Einrichtung
10 einzulaufen veranlaßt.
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Da die Streckung bzw. Stauchung und damit die
Verzögerung
bzw. Beschleunigung der Papierbahn stets in den elastischen Schwächungszonen 3 innerhalb
der Kompensationsstrecke 6 erfolgt, ist das erfindungsgemäße Verfahren völlig unabhängig
von dem jeweils verwendeten Bahnmaterial und dessen Beschaffenheit.
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In Fig. 2 sind der Fig. 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern
belegt. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist nunmehr die Papierbahn 4 lediglich mit einer
Vorbehandlung, z.B. einem Vordruck und/oder mit Signalmarken 2, jedoch noch nicht
mit elastischen Schwächungszonen 3 versehen. Diese elastischen Schwächungszonen
sollen erst nach Abzug der Papierbahn 4 von der Rolle 1 mittels einer Messerwalze
11 und einem damit zusammenwirkenden Gegendruckzylinder 12 in sie eingebracht werden.
Dabei kann auch das Messerpaar 11, 12 im Hinblick auf die noch zu beschreibende
Ausführungsform der Figuren 6 und 7 aus einem Prägewalzenpaar bestehen.
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Bei diesem Verfahren können bereits infolge der Maschinentoleranzen
Verschiebungen der Papierbahn 4 zu ihrem Istwert bei ihrem Eintritt in das Messerwalzenpaar
11, 12 aufgetreten sein. Um dies zu unterbinden, sind unmittelbar vor dem Messerwalzenpaar
11, 12 zur Einbringung der elastischen Schwächungszonen 3 ein weiterer Sollwertgeber
13 am Walzenpaar 11, 12, ein weiterer Istwertgeber 13' sowie eine weitere elektronische
Regeleinrichtung 14 erforderlich.
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Diese Einrichtung arbeitet sodann folgendermaßen: Die von der Rolle
l abgezogene Papierbahn 4 ist zwar mit Signalmarken 2, jedoch noch nicht mit den
elastischen
Schwächungszonen 3 versehen. Beim Durchlauf der Papierbahn 4 in Richtung auf das
Messerwalzenpaar 11, 12 soll der Sollwertgeber 13 ein zu frühes Eintreffen der Signalmarken
2 feststellen.
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In diesem Fall teilen der Sollwertgeber 13 in Verbindung mit dem
Istwertgeber 13' der eleketronischen Regeleinrichtung 14 das zu frühe Eintreffen
der Signalmarke 2 mit. Die elektronische Regeleinrichtung 14 vergrößert sodann über
die Antriebsmittel 11' die Umfangsgeschwindigkeit der Messerwalze 11, wodurch die
Anbringung der elastischen Schwächungszonen 3 rascher erfolgt.
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Bei zu spätem Eintreffen der Signalmarke 2 verkleinert die elektronische
Regeleinrichtung 14 nach Vergleich des Sollwertes mit dem Istwert über die Antriebsmittel
11' die Umfangsgeschwindigkeit der Messerwalze 11. Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung
der Umfangsgeschwindigkeit der Messerwalze 11 erfolgt über die Regeleinrichtung
14 stange, bis der Sollwertgeber 13 ihr das rechtzeitige Eintreffen der Signalmarke
2 mitteilt.
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Durch diese Verfahrensweise wird eine exakte relative Ausrichtung
der jeweiligen Schwächungszone 3 zur Signalmarke 2 sichergestellt, was für den gezielten
Klebemittelauftrag an der nachfolgenden Einrichtung 10 unabdingbare Voraussetzung
ist. Dieser Klebemittelauftrag wiederum erfolgt in der bereits zu Fig. 1 beschriebenen
Weise. Dabei wird in beiden Figuren die Kompensationsvorrichtung 17, 18 von den
jeweiligen Antriebsmitteln 5, 15 gemeinsam mit der Kompensations-
strecke
6 bzw. 16 in Verbindung mit den Walzen 7 bzw. 11 gebildet. Die Kompensationsstrecke
16 ist identisch mit der Umlaufbahn der Messer der Messerwalze 11.
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In den nachfolgend beschriebenen Figuren 3 bis 9 sind jeweils zwei
elastische Schwächungszonen 3 dargelegt. Dabei ist die jeweils im oberen Teil der
Figuren befindliche Schwächungszone 3 in jeweils zug- und drucklosem Zustand dargestellt,
wohingegen die jeweils im unteren Teil der Figur befindliche elastische Schwächungszone
3 in einem auf Zug beanspruchten Zustand gezeichnet ist. Die Transportrichtung ist
stets mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet.
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Aufgrund der in den einzelnen Figuren unterschiedlich konfigurierten
Schwächungszonen 3 ergeben sich bei einer in Transportrichtung 19 auf die Papierbahn
4 ausgeübten Zugkraft unterschiedliche Bilder. So weiten sich die beiden senkrecht
zur Transportrichtung 19 verlaufenden Einschnitte 20 nadelförmig auf, wohingegen
die kurzen senkrecht zur Transportrichtung 19 verlaufenden, zueinander in Längs-
und Querrichtung versetzten, kurzen Einschnitte 21 sich zu einer streckmetallartigen
Gitter form aufweiten. Hingegen sind die sowohl in Transportrichtung 19 als auch
senkrecht dazu geneigt verlaufenden, kurzen sowi parallel zueinander angeordneten
Einschnitte 22 der Fig. 5 bestrebt, sich unter gitterartiger Aufweitung in Längsrichtung
der Transportrichtung 19 anzuschmiegen.
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Eine elastische Schwächungszone 3 gänzlich anderer Art ist in den
Figuren 6 und 7 dargestellt.
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Diese besteht aus senkrecht zur Transportrichtung 19 verlaufenden
Prägeriefen 23, deren in Seitenansicht in Fig. 7 dargestellte Zickzackform sich
bei in Transportrichtung 19 ausgeübten Zugkräften streckt, hingegen bei ausgeübten
Druckkräften ziehharmonikaartig zusammendrückt.
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In Fig. 8 ist zwischen jeweils zwei Signalmarken 2 eine Fassonleimung
24 angebracht.
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In Fig. 9 ist in die in Fig. 8 dargestellte Papierbahn 4 zusätzlich
im Bereich der Signalmarke 2 je eine elastische Schwächungszone 3 angeordnet, die
aus dem in Fig. 4 dargestellten Einschnitten 21 bestehen. Innerhalb der Fassonleimung
24 befindet sich ein strichpunktiertes, rechteckiges Feld 25, in welches die im
unteren Teil der Fig. 9 dargestellte Wundkompresse 26 exakt aufgelegt wird. Sodann
ist die Papierbahn 4 fertig zur Verleimung mit einer weiteren Papierbahn 27, wie
sie gleichfalls aus dem unteren Teil der Fig. 9 ersichtlich ist.
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Außerdem ist aus der Fig. 9 entnehmbar, daß sich die einzelnen Schwächungszonen
3 jeweils sowohl in regelmäßigen Abständen 28 als auch jeweils in einem Randbereich
29 des aus der Papierbahn 4 zu fertigenden Endproduktes 30 befinden, der zugleich
auch der Abfallbereich des jeweiligen Endproduktes 30 sein kann.