EP3786358B1 - Walze für eine papiermaschine und deren verwendung - Google Patents
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- EP3786358B1 EP3786358B1 EP20189602.4A EP20189602A EP3786358B1 EP 3786358 B1 EP3786358 B1 EP 3786358B1 EP 20189602 A EP20189602 A EP 20189602A EP 3786358 B1 EP3786358 B1 EP 3786358B1
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- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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Definitions
- the invention relates to a roller for a paper machine for producing or further processing a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue web, and to the use of such a roller according to the features of the independent claims.
- rollers are present in a variety of positions and with a variety of functions in the paper machine mentioned above. Rollers with comparatively soft covering layers are suitable for pressing and dewatering the fibrous web, while rollers with comparatively hard surfaces, particularly those with a heating device, are used primarily for smoothing and drying the fibrous web. US 2007/111871 shows such rollers.
- suction press rollers are used to dewater the fibrous web. These comprise a roller cover arranged on a roller core. The roller core and roller cover have through holes that are connected to a corresponding suction device in order to drain water from the fibrous web via the through holes.
- the suction press rollers form a press gap, i.e. a press nip, with a corresponding press roller through which the fibrous web is guided for dewatering.
- the present invention relates, among other things, to such generic suction press rollers.
- roller cover In order to meet the high demands on drainage, mechanical and chemical properties, elastomers, e.g. rubber-based ones, are used for the roller cover. It is therefore often necessary for roller covers to be constructed from several layers. This construction is time-consuming and therefore costly.
- roller core metals such as stainless steel or bronze are used for the roller core.
- a barrier e.g. in the form of a painting or coating is necessary. This barrier is intended to prevent the sulphur in the rubber from reacting with the copper in the bronze during the vulcanisation of the roller cover. This would lead to poor adhesion between the roller core and the roller cover.
- the inventors have recognized that by providing a roller in which the roller cover is applied to the roller core and the radially innermost layer, i.e. the binding layer of the roller cover, is made of a peroxide-crosslinked rubber instead of a sulfur-crosslinked rubber, the problems mentioned at the beginning can be avoided, especially with roller cores made of bronze.
- the support layer which is directly adjacent to the radially outer surface of the binding layer, can then be made of such a sulfur-crosslinked rubber, preferably an acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), thus forming a hard rubber.
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- the support layer containing sulfur is thus separated from the roller core, which contains bronze, for example, by the peroxide-crosslinked binding layer.
- NBR rubber can also be used for the binding layer.
- an adhesion promoter can be provided between the roller core and the roller cover.
- the term functional layer in the sense of the present invention means a layer which comes into contact directly with the fibrous web or indirectly, for example via conveyor belts such as felts or sieves arranged between the fibrous web and the functional layer.
- a binding layer is understood to mean a layer which serves to promote adhesion between the roll core and the actual roll cover.
- both the binding layer and the functional layer are part of the solid roller cover already applied to the roller, which is successively applied to the roller core during production.
- the functional and/or binding layer can be made up of a number of individual layers.
- the roller for a paper machine for producing or further processing a fibrous web such as a paper, cardboard or tissue web
- a metal roller core and a roller cover applied to the roller core
- the roller cover has several layers arranged radially one above the other in relation to the longitudinal axis of the roller, namely a radially innermost binding layer and a radially outer support layer, wherein the binding layer is made of a peroxide-crosslinked rubber.
- the support layer is made of a hard rubber, i.e. a rubber crosslinked with sulfur, and the rubber is preferably an acrylonitrile-butadiene rubber (NBR).
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- the roller cover has a radially outermost functional layer, which is made of a peroxide-crosslinked rubber.
- a roller cover can be produced simply and inexpensively. If a roller core made of bronze is also used, this prevents sulphur from the material of the base layer from reacting with the copper in the bronze during vulcanisation, i.e. the production of the roller cover.
- the invention also relates to the use of a roller according to the invention for a paper machine for producing or further processing a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue web.
- Fig. 1 is a partial, schematic representation of a possible embodiment of a paper machine 1 according to the invention, here designed as a tissue paper machine.
- the fibrous web 2 to be dried and creped in this case the tissue web, is transported on a fabric coming from the bottom right and transferred to a heated or heatable drying cylinder 3, such as a Yankee cylinder.
- the transfer takes place via a roller 6, here designed as a suction press roller.
- the roller 6 is placed with its radially outermost surface against the radially outermost surface of the drying cylinder 3.
- the suction press roller 6 is suctioned via a suction device (not shown) to generate a vacuum in order to dewater the fibrous web 2 in the press nip 5.
- the tissue web 2 After being transferred, the tissue web 2 is dried on the drying cylinder 3 and then detached from the surface of the drying cylinder 3 by creping using a creping doctor 4.
- Fig. 2 is a schematic, not to scale cross-section through the longitudinal axis 6.1 of the roll 6, as it is used in a paper machine of the Fig. 1 could be used.
- the roller 6 comprises a roller core 7 and a roller cover 8 applied to the radially outer surface of the roller core 7.
- the roller core 7 and the roller cover 8 have a plurality of holes 10 that communicate with one another - shown here in an exaggeratedly large size. The latter are distributed around the circumference of the roller 6 and are designed as through holes in the present case.
- the water emerging from the fibrous web 2 in the press nip 5 can be drained off via the holes 10 by the suction device (not shown).
- the roller cover 8 of the roller 6 can be designed in multiple layers, whereby the individual layers can be arranged in the radial direction of the roller 6 - relative to its longitudinal axis 6.1 - as follows from radially inside to radially outside: a binding layer 8.1, a support layer 8.2, an intermediate layer 8.3 and a functional layer 8.4. It could therefore be said that the binding layer 8.1 represents the radially innermost layer and the functional layer 8.4 represents the radially outermost layer of the roller cover 6.
- An adhesion promoter 9 can be applied between the radially outermost surface of the roll core 7 and the radially innermost surface of the roll cover 8. The provision of both the adhesion promoter 9 and the intermediate layer 8.3 is optional.
- the intermediate layer 8.3 can, for example, be made of a peroxide-crosslinked rubber.
- the intermediate layer 8.3 is made of the same material as the binding layer 8.1.
- Both the binding layer 8.1 and the base layer 8.2 can be made of acrylonitrile butadiene rubber (NBR).
- NBR acrylonitrile butadiene rubber
- the binding layer 8.1 is then peroxide to form a rubber and the base layer 8.2 is crosslinked with sulfur to form a hard rubber.
- the object of the invention is achieved to a particularly good extent when the proportion of sulfur in the base layer is greater than 10% by weight.
- the advantages according to the invention also arise when the glass transition temperature of the material of the base layer 8.1 is greater than the operating temperature of the roller 6, while the glass transition temperature of the material of the binding layer 8.1 can preferably be lower than the operating temperature of the roller 6.
- the thickness of the binding layer can be 1 to 2 mm, the thickness of the base layer 1 to 5 mm, the thickness of the intermediate layer 1 to 2 mm and the thickness of the functional layer 5 to 30 mm. In order to achieve this thickness of the functional layer, it can in turn be made up of several, less thick individual layers. The thickness of each individual layer is measured in the radial direction relative to the longitudinal axis 6.1 of the roller 6 (in a section through the longitudinal axis 6.1).
- the intermediate layer 8.3 is directly connected to the functional layer 8.4 on the one hand and directly to the supporting layer 8.2 on the other hand.
Landscapes
- Paper (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Walze für eine Papiermaschine, zur Herstellung oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, sowie die Verwendung einer solchen Walze gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
- Derartige Walzen sind in einer Vielzahl von Positionen und mit einer Vielzahl von Funktionen in der eingangs genannten Papiermaschine vorhanden. So sind Walzen mit vergleichsweise weichen Bezugsschichten zum Pressen und Entwässern der Faserstoffbahn geeignet, Walzen mit vergleichsweise harten Oberflächen insbesondere auch mit einer Heizvorrichtung kommen vor allem zum Glätten und Trocknen der Faserstoffbahn zur Anwendung.
US 2007/111871 zeigt solche Walzen. Zum Entwässern der Faserstoffbahn werden beispielsweise Saugpresswalzen eingesetzt. Diese umfassen einen auf einem Walzenkern angeordneten Walzenbezug. Walzenkern und Walzenbezug weisen Durchgangsbohrungen auf, die an eine entsprechende Saugeinrichtung angeschlossen sind, um Wasser aus der Faserstoffbahn über die Durchgangsbohrungen abzuführen. Dazu bilden die Saugpresswalzen mit einer entsprechenden Presswalze einen Presspalt, also einen Pressnip aus, durch den die Faserstoffbahn zu deren Entwässerung geführt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem derartige, gattungsgemäße Saugpresswalzen. - Um den hohen Anforderungen an Entwässerung, mechanische und chemische Eigenschaften gerecht zu werden, werden für den Walzenbezug Elastomere z.B. auf Kautschukbasis eingesetzt. Oftmals ist es daher nötig, dass Walzenbezüge aus mehreren Schichten aufgebaut werden. Dieser Aufbau ist zeit- und daher kostenintensiv.
- Ferner werden für den Walzenkern Metalle, wie Edelstahl oder Bronze eingesetzt. Bisher hat sich besonders bei der Verwendung von Bronze zusammen mit schwefelvernetzten Kautschuken gezeigt, dass eine Barriere, z.B. in Form eines Anstrichs oder einer Beschichtung nötig ist. Diese Barriere soll verhindern, dass während der Vulkanisation des Walzenbezugs eine Reaktion des Schwefels aus dem Gummi mit dem Kupfer aus der Bronze stattfindet. Dies würde zu einer schlechten Haftung zwischen Walzenkern und Walzenbezug führen.
- Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Walze und deren Verwendung anzugeben, die gegenübe dem Stand der Technik verbessert sind. Insbesondere soll die Haftung des Walzenbezugs am Walzenkern vergrößert und eine kostengünstiger herzustellende Walze angegeben werden.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen wieder.
- Dier Erfinder haben erkannt, dass durch Vorsehen einer Walze, bei der der Walzenbezug auf dem Walzenkern aufgebracht ist, und die radial innerste Schicht, also die Bindeschicht des Walzenbezugs aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist, anstelle eines schwefelvernetzten Kautschuks, die eingangs genannten Probleme besonders bei aus Bronze bestehenden Walzenkernen vermieden werden können. Die Tragschicht, die sich z.B. unmittelbar an die radial äußere Oberfläche der Bindeschicht anschließt, kann dann aus einen solchen schwefelvernetzten Kautschuk, bevorzugt einem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) hergestellt sein und damit ein Hartgummi bilden. Somit ist die Schwefel umfassende Tragschicht vom z.B. Bronze aufweisenden Walzenkern durch die peroxidisch vernetzte Bindeschicht getrennt. Auch für die Bindeschicht kann grundsätzlich ein NBR-Kautschuk Verwendung finden.
- Zur Verbesserung der Haftung kann zwischen dem Walzenkern und dem Walzenbezug ein Haftvermittler vorgesehen sein.
- Mit dem Begriff Funktionsschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Schicht gemeint, welche direkt mit der Faserstoffbahn oder indirekt, beispielsweise über zwischen Faserstoffbahn und Funktionsschicht angeordnete Transportbänder, wie Filze oder Siebe, in Kontakt kommt.
- Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter Bindeschicht eine Schicht verstanden, welche der Haftvermittlung zwischen einerseits dem Walzenkern und dem eigentlichen Walzenbezug dient.
- Damit sind sowohl Bindeschicht als auch Funktionsschicht Teil des auf die Walze bereits aufgebrachten, festen Walzenbezugs, der bei der Herstellung sukzessive auf den Walzenkern aufgebracht wird. Funktions- und/oder Bindeschicht können dabei aus einer Mehrzahl von Einzelschichten aufgebaut sein.
- Bei einer besonders vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung weist die Walze für eine Papiermaschine, zur Herstellung oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, einen metallischen Walzenkern und einen auf den Walzenkern aufgebrachten Walzenbezug auf, wobei der Walzenbezug mehrere jeweils in Bezug auf die Längsachse der Walze gesehen radial übereinander angeordnete Schichten aufweist, nämlich eine radial innerste Bindeschicht und eine radial äußere Tragschicht, wobei die Bindeschicht aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist. Dabei ist die Tragschicht aus einem Hartgummi, also einem mit Schwefel vernetzten Kautschuk hergestellt und der Kautschuk ist bevorzugt ein Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR). Ferner weist der Walzenbezug eine radial äußerste Funktionsschicht auf, welche aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist. Ein solcher Walzenbezug kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Wird zusätzlich ein Walzenkern aus Bronze eingesetzt, so wird verhindert, dass Schwefel aus dem Material der Tragschicht während der Vulkanisation, also der Herstellung des Walzenbezuges, mit dem Kupfer der Bronze reagiert.
- Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Walze für eine Papiermaschine zur Herstellung oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn.
- Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- Fig. 1
- eine teilweise, schematische Darstellung einererfindungsgemäßen Papiermaschine gemäß einer möglichen Ausführungsform;
- Fig. 2
- einen schematischen, nicht maßstabsgetreuen Querschnitt durch die Längsachse einer erfindungsgemäßen Walze gemäß einer möglichen Ausführungsform.
- In
Fig. 1 ist eine teilweise, schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine 1, hier als Tissuepapiermaschine ausgeführt, gezeigt. Die zu trocknende und zu kreppende Faserstoffbahn 2, hier also die Tissuebahn, wird von rechts unten her kommend auf einer Bespannung transportiert und auf einen beheizten oder beheizbaren Trockenzylinder 3, wie Yankee-Zylinder überführt. Die Überführung erfolgt über eine Walze 6, hier als Saugpresswalze ausgebildet. Dazu ist die Walze 6 mit ihrer radial äußersten Oberfläche an die radial äußerste Oberfläche des Trockenzylinders 3 angelegt. Hierdurch bilden die beiden Elemente einen Pressnip 5 miteinander aus. Die Saugpresswalze 6 ist über eine nicht gezeigte Saugeinrichtung zur Erzeugung eines Vakuums besaugt, um die Faserstoffbahn 2 im Pressnip 5 zu entwässern. - Die Tissuebahn 2 wird nach deren Überführung auf dem Trockenzylinder 3 getrocknet und anschließend mittels eines Kreppschabers 4 von der Oberfläche des Trockenzylinders 3 durch Kreppen abgelöst.
- In
Fig. 2 ist in einem schematischen, nicht maßstabsgetreuen Querschnitt durch die Längsachse 6.1 der Walze 6, wie sie in einer Papiermaschine derFig. 1 eingesetzt sein könnte, gezeigt. - Die Walze 6 umfasst einen Walzenkern 7 sowie einen auf die radial äußere Oberfläche des Walzenkerns 7 aufgebrachten Walzenbezug 8. Walzenkern 7 und Walzenbezug 8 weisen eine Mehrzahl von miteinander kommunizierenden - hier übertrieben groß dargestellten - Bohrungen 10 auf. Letztgenannte sind am Umfang der Walze 6 verteilt angeordnet und vorliegend als Durchgangsbohrungen ausgeführt. Über die Bohrungen 10 kann das im Pressnip 5 aus der Faserstoffbahn 2 austretende Wasser durch die nicht gezeigte Saugeinrichtung abgeführt werden.
- Der Walzenbezug 8 der Walze 6 kann mehrschichtig ausgeführt sein, wobei die einzelnen Schichten in Radialrichtung der Walze 6 - bezogen auf deren Längsachse 6.1 wie folgt von radial innen nach radial außen angeordnet sein können: eine Bindeschicht 8.1, eine Tragschicht 8.2, eine Zwischenschicht 8.3 sowie eine Funktionsschicht 8.4. Man könnte daher sagen, dass die Bindeschicht 8.1 die radial innerste Schicht und die Funktionsschicht 8.4 die radial äußerste Schicht des Walzenbezuges 6 darstellt.
- Zwischen der radial äußersten Oberfläche des Walzenkerns 7 und der radial innersten Oberfläche des Walzenbezugs 8 kann ein Haftvermittler 9 angebracht sein. Sowohl das Vorsehen des Haftvermittlers 9 als auch der Zwischenschicht 8.3 ist optional.
- Die Zwischenschicht 8.3 kann beispielsweise aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt sein.
- Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Zwischenschicht 8.3 aus dem gleichen Material hergestellt ist, wie die Bindeschicht 8.1.
- Sowohl die Bindeschicht 8.1 als auch die Tragschicht 8.2 können aus einem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) hergestellt sein. Die Bindeschicht 8.1 ist dann peroxidisch zu einem Gummi und die Tragschicht 8.2 mit Schwefel zu einem Hartgummi vernetzt. Die Aufgabe der Erfindung wird in besonders gutem Maße verwirklicht, wenn der Anteil an Schwefel in der Tragschicht größer 10 Gew.-% beträgt. Gleichermaßen ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile, wenn die Glasübergangstemperatur des Materials der Tragschicht 8.1 größer ist als die Gebrauchstemperatur der Walze 6, während die Glasübergangstemperatur des Materials der Bindeschicht 8.1 bevorzugt kleiner sein kann als die Gebrauchstemperatur der Walze 6.
- Die Dicke der Bindeschicht kann 1 bis 2 mm, die Dicke der Tragschicht 1 bis 5 mm, die Dicke der Zwischenschicht 1 bis 2 mm und die Dicke der Funktionsschicht 5 bis 30 mm betragen. Um diese Dicke der Funktionsschicht zu erreichen, kann diese ihrerseits aus mehreren, weniger dicken Einzelschichten aufgebaut sein. Dabei wird die Dicke jeder einzelnen Schicht jeweils in Radialrichtung bezogen auf die Längsachse 6.1 der Walze 6 (in einem Schnitt durch die Längsachse 6.1) gemessen.
- Wie man der Darstellung der
Fig. 2 entnehmen kann, schließt sich die Zwischenschicht 8.3 einerseits unmittelbar an die Funktionsschicht 8.4 und andererseits direkt an die Tragschicht 8.2 an.
Claims (15)
- Walze (6) für eine Papiermaschine (1), zur Herstellung oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn (2), wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend einen metallischen Walzenkern (7) und einen auf den Walzenkern (7) aufgebrachten Walzenbezug (8), wobei der Walzenbezug (8) mehrere jeweils in Bezug auf die Längsachse der Walze (6) gesehen radial übereinander angeordnete Schichten aufweist, nämlich eine radial innerste Bindeschicht (8.1) und eine radial äußere Tragschicht (8.2), welche unmittelbar auf der Bindeschicht (8.1) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindeschicht (8.1) aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist und die Tragschicht (8.2) aus einem mit Schwefel vernetzten Kautschuk hergestellt ist.
- Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk der Bindeschicht (8.1) ein auf Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) basiertes Kautschukgemisch ist.
- Walze (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Walzenkern (7) und dem Walzenbezug (8) ein Haftvermittler (9) vorgesehen ist.
- Walze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk der Tragschicht (8.2) bevorzugt ein Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) ist.
- Walze (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Schwefel größer 10 Gew.-% der Tragschicht (8.2) beträgt.
- Walze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug (8) eine radial äußerste Funktionsschicht (8.4) aufweist, welche aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist.
- Walze (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (8.4) aus einer Mehrzahl von Einzelschichten aufgebaut ist.
- Walze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Radialrichtung zwischen der Tragschicht (8.2) und der Funktionsschicht (8.4) gesehen eine Zwischenschicht (8.3) angeordnet ist, welche bevorzugt aus einem peroxidisch vernetzten Kautschuk hergestellt ist.
- Walze (6) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (8.3) aus dem gleichen Material hergestellt ist, wie die Bindeschicht (8.1)
- Walze (6) einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischenschicht (8.3) einerseits unmittelbar an die Tragschicht (8.2) und andererseits unmittelbar an die Funktionsschicht (8.4) anschließt.
- Walze (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Bindeschicht (8.1) 1 bis 2 mm, die Dicke der Tragschicht (8.2) 1 bis 5 mm, die Dicke der Zwischenschicht (8.3) 1 bis 2 mm und die Dicke der Funktionsschicht (8.4) 5 bis 30 mm beträgt.
- Walze (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) als Saugpresswalze ausgeführt ist, der Walzenkern (7) bevorzugt aus Bronze oder Edelstahl hergestellt ist und die Walze (6) bevorzugt eine Vielzahl von Bohrungen (10), bevorzugt in Radialrichtung zur Längsachse (6.1) der Walze (6) verlaufende Durchgangsbohrungen aufweist, wobei sich die Durchgangsbohrungen durch den Walzenbezug (8) und den Walzenkern (7) erstrecken.
- Verwendung einer Walze (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für eine Papiermaschine (1) zur Herstellung oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn (2), wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn.
- Verwendung einer Walze (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Tragschicht (8.2) derart eingestellt ist, dass dessen Glasübergangstemperatur größer ist als die Gebrauchstemperatur der Walze (6).
- Verwendung einer Walze (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Bindeschicht (8.1) derart eingestellt ist, dass dessen Glasübergangstemperatur kleiner ist als die Gebrauchstemperatur der Walze (6).
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