EP0302233A1 - Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn - Google Patents
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- EP0302233A1 EP0302233A1 EP88110548A EP88110548A EP0302233A1 EP 0302233 A1 EP0302233 A1 EP 0302233A1 EP 88110548 A EP88110548 A EP 88110548A EP 88110548 A EP88110548 A EP 88110548A EP 0302233 A1 EP0302233 A1 EP 0302233A1
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- D21H23/22—Addition to the formed paper
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-
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- D21H5/00—Special paper or cardboard not otherwise provided for
- D21H5/0005—Processes or apparatus specially adapted for applying liquids or other fluent materials to finished paper or board, e.g. impregnating, coating
- D21H5/0012—Processes or apparatus specially adapted for applying liquids or other fluent materials to finished paper or board, e.g. impregnating, coating by bringing paper into contact with an excess of fluids, the paper carrying away only a part of the fluid material, e.g. by passing through liquids, gases or vapours
- D21H5/0015—Processes or apparatus specially adapted for applying liquids or other fluent materials to finished paper or board, e.g. impregnating, coating by bringing paper into contact with an excess of fluids, the paper carrying away only a part of the fluid material, e.g. by passing through liquids, gases or vapours only one side of the paper being in contact with the treating medium, e.g. paper carried by support
Definitions
- the invention relates to a device for coating a material web using a counter roller according to the preamble of claim 1, the coating being carried out directly on the material web guided around a counter roller or indirectly only by coating application onto the roller surface and from there onto the material web.
- Nozzle applicators are preferably used for coating paper webs if low line weights (less than 10 g / m2) are to be achieved at high paper speeds (greater than 700 m / min).
- the known generic nozzle applicators contain essential components an application chamber open to the counter-roller, which is fed with coating material from a pre-distribution chamber via a gap which extends across the working width, and - A dosing system (usually with a doctor knife), which is arranged in the web running direction behind the application chamber and closes the application chamber.
- the inlet-side boundary of the application chamber is formed by an overflow plate, which ends at a short distance from the counter roller and thus leaves an overflow gap free.
- an overflow plate which ends at a short distance from the counter roller and thus leaves an overflow gap free.
- the invention has for its object to provide a generic coating device with which even at high paper web speeds (up to 2000 m / min) a uniform application of paint and a high line quality can be achieved.
- the guidance of the coating material in a calming guiding zone according to the invention results in a uniform Pressure distribution over the entire penetration area, which can be set reproducibly.
- the guiding zone of the coating material ends shortly before the metering element, so that the coating material flowing back can be discharged unhindered and separately from the incoming coating material. There is no counter flow in the guiding zone.
- the circulation rate of the coating material for rheologically critical colors can be halved compared to old constructions in which the application chamber is closed off directly by the metering element, without the line image being adversely affected. This enables the pumps to be dimensioned considerably smaller.
- the device according to the invention is used for coating a paper web 2 guided around a counter roller 1.
- the applicator which has a cross section perpendicular to the counter roller axis over the working width, has an application chamber 3 which is delimited on the paper inlet side by an overflow plate 4, which is in a certain Distance in front of the counter roller 1 ends, leaving an overflow gap 5 free.
- the application chamber is delimited by a wall 6 leading away from the counter-roller 1, a preferably adjustable one between the top plate 4 and the wall 6 Inlet slot 7 remains free for the coating slip.
- a guide surface 8 which is parallel or slightly converging (max. 2-3 °) to the mating roll jacket. which ends shortly before the metering element 9 and thus leaves an outlet channel 10 free for excess coating material.
- the dosing element 9 is a scraper knife which is fastened in a pivotable scraper bar 11. It is also possible to use a metering system with a scraper bar, which is elastically supported in a swiveling holder, or a doctor blade.
- the length of the guide surface 8 in the web running direction is at least 50% of the distance overflow plate 4 - metering element 9.
- the opening width of the ink guide channel 12 formed by the counter roller 1 and the guide surface perpendicular to the counter roller axis is between 1.5% and 15%, preferably between 2.5% and 5% the length of the color guide surface 8.
- the drain channel 10 is connected at an acute angle to the opening between the guide surface 8 and the metering element 9.
- return channels 13 are connected to the outlet channel 10 and open into a pre-distribution chamber 14 from which the application chamber 3 is fed with new coating material via the feed slot 7.
- the junction of the return channels 13 can be arranged in the inlet area of the feed slot 7, in order to utilize the injector effect of the fresh coating material flowing to the application chamber 3.
- the pre-distribution chamber 14 is supplied with coating material via an ink supply system 15.
- the wall 16 delimiting the pre-distribution chamber 14 on the inlet side immediately formed the holder for the overflow plate 4, and it can be opened against the paper travel direction for cleaning purposes.
- the scraper knife 9 is firmly clamped with its foot in a displaceable terminal strip 17 and is supported below the metering point by a comb strip 18.
- the clamping and comb bar 17, 18 are mounted in the scraper bar 11 which can be pivoted about the metering point.
- the return channel 13 connected to the discharge channel 10 opens into the application chamber 3. It is connected at an acute angle to the opening of the feed slot 7.
- the boundary 19 of the drain channel 10 is extended with an elastic sealing lip 20 which bears against the doctor blade 9.
- the width of the drain channel 10, i.e. H. the distance between the guide surface 8 and the metering element 9 is 1-15 mm.
- the embodiment according to FIG. 4 has a hollow body 21 which extends over the working width and in which the pre-distribution chamber 22 is located.
- the guide surface 8 is formed by the boundary of the hollow body 21 to the counter roller 1.
- the return channel 13 connected to the outlet channel 10 is guided around the hollow body 21 and ends directly in the application chamber 3.
- the inlet slot 23 opens into the application chamber 3 in parallel or at an acute angle with the return channel 13.
- the outlet channels 10 and return channels 13 are one - or provided several times.
- a support structure 24 supports the hollow body 21 and the ink supply system 15 opening into the pre-distribution chamber 22.
- the inlet-side boundary 25 of the support structure 24 ends at a short distance from the counter-roller 1 in order to leave the gap 5 free.
- the limitation of the outlet channel 10 is extended, as in the embodiment according to FIG. 3, with a sealing lip 20 which bears on the scraper knife 9 in order to enable the metering system 9, 17 to pivot independently of the supporting structure 24.
- the coating or spreading of the paper web 2 guided around the counter roller 1 is carried out by applying coating slip onto the web 2 in the application chamber 3 and metering the desired coating weight on the web 2 with the aid of the metering element 9.
- an excess of coating slip is continuously supplied via the feed slot 7 or 23, so that the chamber 3 is constantly filled.
- the dosing element 9 arranged at the end of the application unit doses the paint in the desired basis weight by removing the excess portion via the drain channel 10. In the embodiments according to FIGS. 2-4, this excess portion is fed back into the application chamber or into the distribution chamber.
- the paint is introduced into the application chamber 3 with increased pressure. This pressure drops rapidly at the outlet of the application chamber 3, that is to say at the beginning of the guide channel 12.
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze (1) geführten Materialbahn (2) mit einer zur Gegenwalze (1) offenen, sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Auftragkammer (3), die an der Bahneinlaufseite von einer Überlaufplatte (4) begrenzt ist, und mit einem Dosiersystem (9), das die Vorrichtung in Bahnlaufrichtung hinten abschließt, weist einen auslaufseitig an die Auftragkammer (3) angeschlossenen Farbleitkanal (12) auf. Der Farbleitkanal (12) wird einerseits von der Gegenwalze (1), andererseits von einer im wesentlichen zum Gegenwalzenmantel parallelen Leitfläche (8) begrenzt und endet kurz vor dem Dosiersystem (12). Seine Länge beträgt mindestens 50 % der Strecke Überlaufplatte (4) - Dosierelement (9) und seine Öffnungsbreite senkrecht zur Gegenwalzenachse beträgt zwischen 1, 5 % und 15 % bevorzugt zwischen 2,5 % und 5 %, seiner Länge.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn unter Verwendung einer Gegenwalze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei die Beschichtung direkt auf die um eine Gegenwalze geführte Materialbahn oder indirekt erst durch Beschichtungsauftrag auf die Walzenoberfläche und von dieser auf die Materialbahn erfolgt.
- Düsenauftragwerke werden zum Beschichten von Papierbahnen bevorzugt eingesetzt, wenn bei hohen Papiergeschwindigkeiten (größer 700 m/min) niedige Strichgewichte (kleiner 10 g/m²) erreicht werden sollen. Die bekannten gattungsgemäßen Düsenauftragwerke enthalten als wesentliche Komponenten
-eine zur Gegenwalze offene Auftragkammer, die über einen sich quer über die Arbeitsbreite erstreckenden Spalt aus einer Vorverteilungskammer mit Beschichtungsmaterial beschickt wird und
- ein Dosiersystem (üblicherweise mit einem Schabermesser), das in Bahnlaufrichtung hinter der Auftragkammer angeordnet ist und die Auftragskammer abschließt. - Die einlaufseitige Begrenzung der Auftragkammer wird von einer Überlaufplatte gebildet, die in geringem Abstand von der Gegenwalze endet und so einen Überlaufspalt frei läßt. Die durch den Überlaufspalt abfließende Flüssigkeit verhindert einen Lufteintrag mit der in die Auftragkammer einlaufenden Papierbahn. Die seitliche Abdichtung der Kammer an den Stirnseiten der Gegenwalze erfolgt z. B. mit Dämmplatten.
- Derartige gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtungen sind in dem DE-GBM 84 14 904 und in der DE-PS 33 36 553 beschrieben.
- Es ist ein Nachteil der bekannten Düsenauftragwerke, daß bei hohen Geschwindigkeiten (größer 800 m/min) sich die Strichqualität erheblich verschlechtert. Je höher die Geschwindigkeit wird, desto größer werden die Probleme mit Fleckigkeit, Streifigkeit, Lufteinschlüssen etc.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, mit der sich auch bei hohen Papierbahngeschwindigkeiten (bis 2000 m/min) ein gleichmäßiger Farbauftrag und eine hohe Strichqualität erreichen läßt.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Es hat sich gezeigt, daß die vorhin erwähnten negativen Effekte insbesondere von der Art und Weise, wie das Beschichtungsmaterial zum Dosierelement geführt wird, beeinflußt werden. Instabile und ungeordnete Strömungsverhältnise umittelbar von dem Dosierelement haben ein unruhiges Strichbild zur Folge. Durch äußere Einflüsse, wie z. B. Pumpenpulstationen, werden lokale Farbdruck- und -geschwindigkeitsschwankungen in Bahnnähe bewirkt, wodurch sowohl der Grad und die Gleichmäßigkeit der Penetration, als auch die Beschichtungsmaterial-Rheologie und das Kräftegleichgewicht am Dosierelement und damit das Strichbild beeinflußt werden.
- Die Führung des Beschichtungsmaterials in einer beruhigten Leitzone nach der Erfindung bewirkt eine gleichmäßige Druckverteilung auf der gesamten Penetrationsfläche, die reproduzierbar eingestellt werden kann. Die Leitzone des Beschichtungsmaterials endet kurz vor dem Dosierelement, so daß das rückströmende Beschichtungsmaterial ungehindert und getrennt von dem ankommenden Beschichtungsmaterial abgeführt werden kann. Es entsteht so keine Gegenströmung in der Leitzone.
- Es hat sich gezeigt, daß nach der Erfindung die Umlaufrate des Beschichtungsmaterials bei rheologisch kritischen Farben im Vergleich zu alten Konstruktionen, bei denen die Auftragskammer unmittelbar durch das Dosierelement abgeschlossen wird, halbiert werden kann, ohne daß das Strichbild negativ beeinfluß wird. Dies ermöglicht eine erheblich kleinere Dimensionierung der Pumpen.
- Die Ausführungsformen nach den Unteransprüchen enthalten bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
- Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
- Fig. 1 zeigt grob schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Auftragwerk im Bereich der Gegenwalze.
- Die Fig. 2 - 4 zeigen jeweils einen Schnitt durch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.
- In allen Ausführungsbeispielen dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze 1 geführten Papierbahn 2. Das im Querschnitt senkrecht zur Gegenwalzenwalzenachse über die Arbeitsbreite gleichbleibende Auftragwerk weist eine Auftragkammer 3 auf, die an der Papiereinlaufseite von einer Überlaufplatte 4 begrenzt wird, die in einem gewissen Abstand vor der Gegenwalze 1 endet und so einen Überlaufspalt 5 frei läßt.
- Auslaufseitig wird die Auftragkammer von einer von der Gegenwalze 1 wegführenden Wand 6 begrenzt, wobei zwischen der Überplatte 4 und der Wand 6 ein bevorzugt einstellbarer Zulaufschlitz 7 für die Streichmasse frei bleibt. In Papierlaufrichtung schließt sich abgewinkelt an die Wand 6 eine zum Gegenwalzenmantel parallele bzw. leicht konvergierende (max. 2 - 3°) Leitfläche 8 an. die kurz vor dem Dosierelement 9 endet und so einen Ablaufkanal 10 für überschüssiges Beschichtungsmaterial frei läßt. Das Dosierelement 9 ist in allen beschriebenen Ausführungsformen ein Schabermesser, das in einem schwenkbaren Schaberbalken 11 befestigt ist. Ebenso ist der Einsatz eines Dosiersystems mit einer Schaberleiste, die in einer schwenkbaren Halterung elastisch abgestützt ist, oder eines Rollrakels möglich. Die Länge der Leitfläche 8 in Bahnlaufrichtung beträgt mindestens 50 % der Strecke Überlaufplatte 4 - Dosierelement 9. Die Öffnungsbreite des von der Gegenwalze 1 und der Leitfläche gebildeten Farbleitkanals 12 senkrecht zur Gegenwalzenachse beträgt zwischen 1.5 % und 15 %, bevorzugt zwischen 2.5 % und 5 % der Länge der Farbleitfläche 8.
- Der Ablaufkanal 10 ist spitzwinklig an die Öffnung zwischen Leitfläche 8 und Dosierelement 9 angeschlossen. In der Ausführungsform nach Fig. 2 sind an den Ablaufkanal 10 Rücklaufkanäle 13 angeschlossen, die in eine Vorverteilungskammer 14 münden, aus der die Auftragkammer 3 über den Zufuhrschlitz 7 mit neuem Beschichtungsmaterial beschickt wird. Die Einmündungsstelle der Rücklaufkanäle 13 kann zur Ausnutzung der Injektorwirkung des zur Auftragskammer 3 fließenden frischen Beschichtungsmaterial bevorzugt im Einlaufbereich des Zufuhrschlitzes 7 angeordnet sein. Die Versorgung der Vorverteilungskammer 14 mit Beschichtungsmaterial erfolgt über ein Farbzuführungssystem 15. Die die Vorverteilungskammer 14 einlaufseitig begrenzende Wand 16 bildete sogleich die Halterung der Überlaufplatte 4, sie kann zu Reinigungszwecken gegen die Papierlaufrichtung aufgeklappt werden.
- Das Schabermeser 9 ist mit seinem Fuß in einer verschiebbaren Klemmleiste 17 fest eingespannt und unterhalb des Dosierpunktes von einer Kammleiste 18 abgestützt. Die Klemm- und Kammleiste 17, 18 sind in dem um den Dosierpunkt schwenkbaren Schaberbalken 11 gelagert.
- In der Ausführungsform nach Fig. 3 mündet der an den Ablaufkanal 10 angeschlossene Rücklaufkanal 13 in dieAuftragkammer 3. Er ist spitzwinklig an die öffnung des Zufuhrschlitzes 7 angeschlossen. Bei der dort gezeigten Ausführungsform ist die Begrenzung 19 des Ablaufkanals 10 mit einer elastischen Dichtlippe 20 verlängert, die an dem Schabermesser 9 anliegt. Diese Konstruktion ermöglicht ein Schwenken des Dosiersystems 9, 11, 17, 18 unabhängig von dem Auftragwerk.
- Die Breite des Ablaufkanals 10, d. h. der Abstand der Leitfläche 8 von dem Dosierelement 9 beträgt 1 - 15 mm.
- Die Ausführungsform nach Fig. 4 weist eine sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Hohlkörper 21 auf, in dem sich die Vorverteilungskammer 22 befindet. Die Leitfläche 8 wird von der Begrenzung des Hohlkörpers 21 zur Gegenwalze 1 gebildet. Der an den Ablaufkanal 10 angeschlossene Rücklaufkanal 13 ist um den Hohlkörper 21 herumgeführt und endet direkt in der Auftragkammer 3. Der Zulaufschlitz 23 mündet parallel bzw. spitzwinklig mit dem Rücklaufkanal 13 in die Auftragskammer 3. Je nach Erfordernis sind die Ablaufkanäle 10 und Rücklaufkanäle 13 ein - oder mehrfach vorgesehen. Eine Tragkonstruktion 24 trägt den Hohlkörper 21 und das in die Vorverteilungskammer 22 mündende Farbzuführungssystem 15. Die einlaufseitige Begrenzung 25 der Tragkonstruktion 24 endet in kurzem Abstand von der Gegenwalze 1, um den Überspalt 5 frei zu lassen. Auslaufseitig ist die Begrenzung des Ablaufkanals 10 ebenso wie in der Ausführungsform nach Fig. 3 mit einer Dichtlippe 20 verlängert, die an dem Schabermesser 9 anliegt, um ein Schwenken des Dosiersystems 9, 17 unabhängig von der Tragkonstruktion 24 zu ermöglichen.
- Das Beschichten bzw. Streichen der um die Gegenwalze 1 geführten Papierbahn 2 erfolgt, indem in der Auftragkammer 3 Streichmasse auf die Bahn 2 gebracht wird und mit Hilfe des Dosierelements 9 auf der Bahn 2 das gewünschte Strichgewicht dosiert wird. Dazu wird kontinuierlich über den Zulaufschlitz 7 bzw. 23 Streichmasse im Überschuß zugeführt, so daß die Kammer 3 ständig gefüllt ist.
- Die überschüssige Masse entweicht entgegen der Bahnlaufrichtung durch den überlaufspalt 5 und verhindert so das Eintreten der mit der bewegten mitgerissenen Luftgrenzschicht. Das am Ende des Auftragwerks angeordnete Dosierelement 9 dosiert die Farbe in dem gewünschten Flächengewicht, indem es den überschüssigen Anteil über den Ablaufkanal 10 abführt. Dieser überschüssige Anteil wird bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 - 4 in die Auftragkammer bzw. in die Verteilungskammer zurückgeführt. Die Farbe wird in die Auftragkammer 3 mit erhöhtem Druck eingeführt. Dieser Druck fällt am Ausgang der Auftragkammer 3, also zu Beginn des Leitkanals 12 rapide ab. Im Farbleitkanal 12 zwischen der Leitfläche 8 und der Papierbahn 2 liegt eine stationäre Strömung mit einer gleichmäßigen Druckverteilung vor. Diese gleichmäßige, einstellbare Druckverteilung wird bis zum Dosierelement 9 ohne Störungen aufrecht erhalten, so daß auf der gesamten Penetrationsfläche definierte, reproduzierbare Strömungsverhältnisse vorliegen.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze (1) geführten Materialbahn (2) mit einer zur Gegenwalze (1) offenen, sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Auftragkammer (3) mit einem Zufuhrschlitz (7) für das Beschichtungsmaterial, die an der Bahneinlaufseite von einer Überlaufplatte (4) begrenzt ist, und mit einem Dosiersystem (9,) das die Vorrichtung in Bahnlaufrichtung hinten abschließt, gekennzeichnet durch
- einen auslaufseitig an die Auftragkammer (3) angeschlossenen und kurz von dem Dosiersystem (9) endenden, . sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Farbleitkanal (12),
- der einerseits von der Gegenwalze (1), andererseits von einer im wesentlichen zum Gegenwalzenmantel parallelen Leitfläche (8) begrenzt wird,
- dessen Länge in Bahnlaufrichtung mindestens 50 % der Strecke Überlaufplatte (4)-Dosierelement (9) und
- dessen Öffnungsbreite senkrecht zur Gegenwalzenachse zwischen 1,5 % und 15 %, bevorzugt zwischen 2,5 % und 5 %, seiner Länge beträgt, und
- der kurz vor dem Dosiersystem (9) endet.
- einen auslaufseitig an die Auftragkammer (3) angeschlossenen und kurz von dem Dosiersystem (9) endenden, . sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Farbleitkanal (12),
- der einerseits von der Gegenwalze (1), andererseits von einer im wesentlichen zum Gegenwalzenmantel parallelen Leitfläche (8) begrenzt wird,
- dessen Länge in Bahnlaufrichtung mindestens 50 % der Strecke Überlaufplatte (4)-Dosierelement (9) und
- dessen Öffnungsbreite senkrecht zur Gegenwalzenachse zwischen 1,5 % und 15 %, bevorzugt zwischen 2,5 % und 5 %, seiner Länge beträgt, und
- der kurz vor dem Dosiersystem (9) endet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichet durch einen Ablaufkanal (10) für das vom Dosiersystem (9) abgeschabte, überschüssige Beschichtungsmaterial, der spitzwinklig an die Öffnung zwischen Leitfläche (8) und Dosiersystem (9) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Ansprich 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufkanal (10) mit dem Zulauf (7) für neues Beschichtungsmaterial verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufkanal (10) spitzwinklig an die Öffnung des Zufuhrschlitzes (7) angeschlossen in die Auftragkammer (3) mündet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von Leitflächenende bis Dosiersystem (9) das 1,2 bis 3-fache des Abstandes von Leitfläche (8) bis Gegenwalzen- bzw. Materialbahnoberfläche (2) beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Hohlkörper (21) zwischen der Auftragkammer (3) und dem Ablaufkanal (10), der über eine schlitzförmige Öffnung (23) mit der Auftragkammer (3) verbunden ist, in den Zufüürleitungen für neues Beschichtungsmaterial mündet und dessen Begrenzungsfläche zur Gegenwalze (1) die Leitfläche (8) bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Dosiersystem (9) bestehend aus einem Schabermesser (9), das in einem um die Spitze des Schabermessers schwenkbaren Schaberbalken (11) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzieichnet durch ein Dosiersystem (9) mit einer Shaberleiste, die in eine schwenkbaren Halterung elastisch abgestützt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekenzeichnet durch ein Dosiersystem (9), mit eine rotierenden Rakelstange, die in eine Halterung elastisch abgestützt ist.
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Publications (1)
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EP0302233A1 true EP0302233A1 (de) | 1989-02-08 |
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Family Applications (1)
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EP88110548A Withdrawn EP0302233A1 (de) | 1987-08-01 | 1988-07-01 | Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn |
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