DE1696187A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von UEberzuegen auf Flachmaterialbahnen - Google Patents

Description

ENGLISH OLAYS LOVERING- POOHIlT & COMPANY TjIMIIBD

John Keay House

St. Austeil, Cornwall, England

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen, von Überzügen auf fflaohmaterialbahnen

Die Erfindung bezieht sich auf das Überziehen oder Streichen von Ji'lachmaterial, und sie betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, das Aufbringen eines farbigen Uberzugsgemisches auf eine zusammenhängende Plachmaterialbahn, die z.B. aus Papier besteht.

Der Ausdruck "farbiges Überzugsgemisch" bezeichnet im folgenden ein ü-emisch aus einem mineralischen Pigment und einem Klebstoff. Als Pigment wird in den meisten Fällen Kaolin verwendet, während man als Klebstoffe wässerige Lösungen von Stärke Kasein in großem Umfang verwendet. Auch synthetische Latexarten können als Klebstoffe dienen·

Das bekannte Verfahren zum Aufbringen eines farbigen Überzugsgemiscnes auf eine Fläche einer zusammenhängenden Papierbahn unter Anwendung eines sogenannten nachlaufenden Abstreifers, wie es z.B. in dem U.S.A»-Patent 2.268 176 "beschrieben ist, wird bevorzugt angewendet, da es sich durch,

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seine Wirtschaftlichkeit, Einfachheit und Zweckmäßigkeit auszeichnet, ferner arbeitet das ^verfahren mit einem nachlau-fenden Abstreifer am besten bei hohen ü-eschwindigkeiten im 3ereich von etwa 300 bis yOO m/min, und es ermöglicht das . Aufbringen eines Überzugs, der eine besonders glatte bzw. ebene FläcJie bildet, wie es bei zu bedruckendem Papier erwünscht ist.

Bei den zwei häufig angewendeten Formen dieses Verfah» rens wird eine mit Gummi überzogene walze benutzt, über welche die Papierbahn geleitet wird} diese Walze hat einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 900 mm, und ihre Länge bzw.. Breite entspricxrc der gewünschten Breite der zu streichenden Papierbahn. Bei beiden Anordnungen der genannten Art wird der Abstreifer in Berührung mit dem Papier gehalten, und zwar dort, wo das Papier durch die v/alze unterstützt wird; hierbei ist der Abstreifer unter einem Winkel zur Tangente der Walze an dem betreffenden Punkt angeordnet, d.h. unter einem spitzen Winkel zur Papierflache und in einer gegenüber der Laufrichtung der -fapierflache nach hinten geneigten Stellung*

Bei der ersten allgemeinen·,;Form des genannten Verfahrens, das auch als Trogsystem bezeichnet wird und z.B. indem U.S.A.-Patent 5 169 082 beschrieben ist, wird der nachlaufende Abstreifer gegen eine nach unten laufende Fläche des Papiers gehalten, und es sind stirnseitige Wände oder dergleichen vorgesehen, die einen Trog abgrenzen, dem das farbige Überzugsgemisch so zugeführt wird,· daß eine Standhöhe von einigen Zoll (24,5 nun) erreicht wird» Bei dem zweiten bekannten Ver-

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fahren wird mit einem umgekehrt angeordneten Abstreifersystem gearbeitet} hierbei wird der nachlaufende Abstreifer gegen die nach oben laufende 3?läohe der Papierbahn gehalten, wobei der Abstreifer das überschüssige farbige Überzugsgemisoh entfernt, das auf das Papier in einem Absind _von wenigen Zoll vor dem Abstreifer mit Hilfe einer Auftragwalze aufgebracht worden ist, die in einen das farbige übeTzugsgemiseh enthaltenden Trog eintaucht. Ein solches mit einem umgekehrt angeordneten Abstreifer arbeitendes System ist in dem U.S.A.-Patent 3' 150 002 beschrieben. In beiden Fällen berührt die Kante des nachlaufenden Abstreifers das Papier an einem Punkt, wo das Papier von der mit Gummi überzogenen Walze unterstützt wird.

Bei diesen beiden Anordnungen steht das farbige Überzugsgemisch mit dem Papier während einer Zeitspanne in Berührung, die in einer Beziehung zur Laufgeschwindigkeit des Papiers gegenüber der Maschine stehtj ferner spielt hierbei die Strecke eine Rolle ι längs deren das Papier mit dem tiberzugsgemisch in Berührung kommtj bei dem Trogaystem kann diese Strecke in der Größenordnung von etwa 150 bis 200 mm liegen, während sie' bei dem System mit einem umgekehrt angeordneten Abstreifer etwa 200 bis 300 mm beträgt. Bei beiden Ausbildungsarten dieses bekannten Verfahrens steht somit eine gewisse Zeit dafür zur Verfügung» daß sich ein Teil der Klebstofflösung infolge einer iiltemirkung von dem farbigen tiberzugsgemisch trennt und ia das saugfähig· Papier eindringt, bevor die Dicke des Überzugs durch das Hindurchlaufen des gestrichenen Papiers unter der Kante des nachlaufenden Abstreifers bestimmt wird.

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Die Erzielung brauchbarer Überzüge hängt nach den rheologischen Eigenschaften'des farbigen Überzugsgemisehes auf dem Papier in dem Zeitpunkt ab, in dem das Papier unter der Kante des Abstreifers hindurchläuft, wodurch die Dicke des Überzugs bestimmt wird. Die rheologisohen Eigenschaften werden weitgehend durch die Konzentration des Klebstoffs and des mineralischen Materials in dem Überzugsgemisch sowie durch die Eigenschaften bestimmt, welche die betreffenden Stoffe bei der in Frage kommenden Konzentration zeigen.

Es ist gewöhnlich erwünscht, die Streichvorrichtung mit der höchsten möglichen Geschwindigkeit laufen zu lassen, um eine maximale Produktionsleistung zu erzielen; hierbei wird die Laufgeschwindigkeit der Vorrichtung häufig durch die Verdampfungsleistung dej? ihr nachgeschalteten Trockeneinrichtung begrenzt. Der Überzug muß auf der Papierbahn getrocknet v/erden, bevor es möglich ist, die Papierbahn aufzuwickeln und sie zu entfernen; dies geschiet gewähnlich in einem kontinuierlichen Vorgang, bei dem das noch nasse gestrichene Papier über 'l'rockenzylinder aus Stahl geleitet oder unter Trockenhauben hindurchgeführt wird, denen heiße Luft mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird. Vfenn der tfasserverlust in Form der in die Papierbahn eindringenden Klebstofflösung groß ist, und wenn ein bestimmter wasseranteil in dem Überzugsgemisch auf dem Papier vorhanden sein muß, um die richtigen rheologischen Eigenschaften im Zeitpunkt der Berührung zwischen dem gestri-? chenen Papier und dem nachlaufenden Abstreifer zu gewährleisten, muß daher in dem ursprünglichen farbigen Überzugsgemiseh eine größere V/assermenge vorhanden sein, und infolgedessen muß

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während des nachfolgenden Trocknungsprozesses eine größere wassermenge verdampft werden. Hieraus kann sich eine schwerwiegende Begrenzung der Geschwindigkeit ergehen, mit der die Streichvorrichtung betrieben werden kann. Wenn jedoch der Wasserteerlust infolge des Eindringens von Wasser in die Papierbahn gering ist, braucht nur eine entsprechend kleinere * Wassermenge in der Trocknungseinrichtung verdampft zu werden, so daß man die Streichvorrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit betreiben kann; dies führt zu einer höheren Produktionsleistung und einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit.

Es wurden bereits. Versuche unternommen, die Menge des farbigen Überzugsgemisches zuzumessen, die einer Vorrichtung mit umgekehrt angeordnetem Abstreifer zugeführt wird, und zwar dadurch, daß die gewünschte Menge des Gemisches oder eine etwas zu reichliche Menge mit Hilfe von Düsen bzw* in !Form von Sprühstrahlen auf die Papierfläche vor dem nachlaufenden Abstreifer geleitet wird, so daß der Abstreifer den überschüssm— gen Teil des ü-emisches entfernen kann«

Gemäß einem ihrer Merkmale sieht die Erfindung nunmehr ein Verfahren zum Aufbringen, einer ilberzugskompositioa auf ein ü'lachmaterial unter Benutzung eines nachlaufenden Abstrei— fers vor, das Maßnahmen umfaßt, um das u'lachmaterial gegenüber einer Kante eines Abstreifers und in Berührung mit diesem Abstreifer zu bewegen, wobei der Abstreifer unter einem spitzen . Winkel gegenüber dem Flacbjnaterial und in einer gegenüber der ■Laufrichtung nach üinten. geneigten Stellung angeordnet ist, ferner um eine Trennwand vorzusehen,,; die intterhaib des spitzen Winkels zwischen dem Abstreifer und der i?lachmaterialbahn und

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in einem Abstand von letzterer angeordnet ist, wobei diese Trennwand einen Spalt zwischen der Kante des Abstreifers und einer üante der !trennwand abgrenzt, und um die Überzugskomposition zwischen dem Abstreifer und der Trennwand zuzuführen, so daß eine abgemessene Menge der Uberzugskomposition einer begrenzten i'läche des Flachmaterials über den erwähnten Spalt zugeführt wird.

Ferner sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Auftragen einer Überzugskomposition auf eine Flaehmaterialbahn vor, die Mittel zum Unterstützen einer laufenden Flachmaterialbahn umfaßt, weiterhin einen Abstreifer* der unter einem spitzen Winkel gegenüber der Flachmaterialbahn und gegenüber der Laufrichtung der Bahn nach hinten geneigt angeordnet ist, wobei der Abstreifer eins Kante aufweist, die während des Betriebs d©r Yorriehtimg das $lachmate?±al dort berühren kann, wo dieses dureh die Uiitersttltssttngsmittel xmterstützt wird, sowie eine Trennwand, tie während des Betriebs der Vorrichtung innerhalb &B8 spitzen Winkels zwischen dem Flaehmaterial und dem Abstreifer sowie in einem Abstand von dem Flachmaterial so angeordnet* ist, daß eine Kante der trennwand und die. erwähnte Kante des Abstreifers-einen Spalij abgrenzen, über, den eine Übersugskomposition auf die Flachmaterialbahn geleitet werden kann, . .

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, eine Berührung zwischen der Überzugskömposition und dem Flachmaterial bis zu einem £unkt zu verhindern» der von der das Fiachmaterial berührenden Kante des nachlaufendeir Abstreifer^ durch einen sehr kleinen. Abstand getrennt ist» ^r

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BAD ORIGINAL

Bei der Überzugskomposition handelt es sich zweckmäßig um ein. farbiges (xemisch aus einem mineralischen Material und einer Klebstofflösung, während es sich bei dem zu streichenden Flaehmaterial um Papier handelt, Um die laufende Flaehmaterialbahn zu unterstützen, wird vorzugsweise eine Walze benutzt, die mit einem elastischen Material, z.B. Summi, überzogen ist.

Der nachlaufende Abstreifer kann an einer nach unten laufenden Fläche des Flachmaterials angreifen, und die Erfindung kann in der V/eise durchgeführt werden, daß man eine !Trennwand in Form einer Membran vorsieht, die sieh vom oberen Seil eines zwischen dem Flachmaterial und dem Abstreifer gebildeten Trogs zu einem Punkt erstreckt, welcher der mit dem Flachmaterial zusammenarbeitenden Kante des Abstreifers sehr nahe benachbart ist, wobei die Membran in unmittelbarer Hähe des Flachmaterials, Jedoch in einem Abstand davon angeordnet ist. Die Masse der Überzügskomposition befindet sich zwischen dem nach hinten geneigten Abstreifer und der Membran, wobei die iinterkante der Membran und die Arbeitskante des Abstreifers einen Spalt abgrenzen, über den die Überzugakomposition dem Flachmaterial zugeführt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Zeitspanne der nassen -berührung zwischen der Überzugskomposition und dem Flachmaterial erheblich abzukürzen, denn der iiauptteil der Masse der Überzugskomposition wird durch die Membran daran gehindert, mit dem Flachmaterial in Berührung zu kommen. Wenn es sich bei der Überzugskomposition z.B.

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um ein farbiges Überzugsgemisch bzw. ein Üherzugsfarbgemisch handelt, und wenn.das FlacHmaterial saugfähig ist, wie es z.B. bei Papier der Fall ist, ist es möglich, die Komposition in

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einer stärker Konzentrierten Form aufzutragen, ohne daß sich eine unerwünscht hohe Viskosität an der Arbeitskante des Abstreifers als Folge des Eindringens von Wasser in das Papier ergibt.

Die Überzugskomposition kann über einen Spalt zwischen dem zum Streichen dienenden Abstreifer und einer Trennwand in Form einer zweiten flexiblen oder nicht flexiblen Klinge zugeführt werden, die oberhalb der Streichklinge so unterstützt wird, daß ein geeigneter Spalt zum Austreten der uberzugskom-φ position in Richtung auf das Flachmaterial an einem Punkt entsteht, der nahe dem Punkt angeordnet ist, an welchem das mit dem Überzug versehene Flachmaterial unter dem nachlaufenden Abstreifer hindurchläuft.

ti-egebenenfalls kann man zulassen, daß sich die Überzugskomposition, welche über den Spalt zwischen der Arbeitskante des Abstreifers und der Kante der Trennwand zugeführt wird, in einem gewissen Ausmaß in dem Raum sammelt, der einerseits durch das Flachmaterial und andererseits durch die Arbeitskante des φ Abstreifers und die Trennwand abgegrenzt wird. In diesem Fall kann die Überzugskomposition zwischen dem Abstreifer und der Trennwand mit HiJfe einer Pumpe zugeführt werden, wobei die Menge des Überzugsmaterials, die durch die Pumpe zugemessen wird, durch die Standhöhe der überzugskomposition in dem er-, wähnten Raum geregelt wird.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, den nach hinten geneigten Abstreifer in der erwähnten unigekehrten Anordnung in Verbindung mit einer nach oben laufenden Flachmaterialbahn •anzuwenden. Die überschüssige Überzugskomposition kann dann

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durch den Spalt !zwischen der Arbeitskante des Abstreifers, die das Flachmaterial berührt, und der Kante der Trennwand gepumpt werden, die in einem Abstand von dem Flachmaterial angeordnet ist, iim die Komposition mit der Oberfläche des Flachmaterials in Berührung zu bringen. Die überschüssige Komposition, die nicht von dem Flachmaterial aufgenommen wird, _a kann dann nach unten über die Oberkante der Trennwand ablaufen, die den Spalt begrenzt, tie kann gesammelt werden, und danach kann man äie erneut dem Saum zwischen dem Abstreifer und der Trennwand zuführen.

Wenn es sich bei der Überzugskomposition z.B. um ein Uberzugsfarbgemisch handelt, und wenn das Flaehmaterial saugfähig ist, wie es z.B. bei Papier der Fall ist, ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, das Flachmaterial gegen eine zu frühe nasse Berührung mit der Überzugskomposition durch die Trennwand zu schützen, d.h. das Eindringen der Klebstofflösung aus dem Farbgemisch in das Papier kann geregelt bzw. beherrscht werden. Somit ist es leichter, die Zusammensetzung des Überzugsfarbgemiscnes festzulegen, und außerdem verringert sich hierbei die Viassermenge, die bei einem gegebenen Gewicht des Überzugs verdampft werden muß. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich unter sauberen Arbeitsbedingungen durchführen, und es ist möglich, das Auftreten von Verunreinigungen in dem Überzug zu vermeiden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sieh aus der folgenden -tfesehreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. ■ .,

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Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausbildungsform der Erfindung.

jj'ig. 2 ist eine schematisehe Darstellung, einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung.

ü'ig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausbildungsform.

In. Ji¹Ig. 1 erkennt man eine Flachmaterialbahn 1 und die dafür bestimmten -Unterstützungsmittel in Form einer mit Gummi φ überzogenen Walze 2. Sie Laufrichtung des Flachmaterials beim Betrieb der Torrichtung ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet. Bei dieser Ausbildungsform läuft das Flachmäterial 1 von oben nach unten, während es mit einem Oberzug versehen bzw» gestrichen wird. Ein Abstreifer bzw. eine Klinge 3 ist unter einem spitzen Winkel gegenüber dem Flachmaterial 1 und gegenüber dessen Laufrichtung nach hinten geneigt angeordnet;, eine Kante der Klinge berührt die benachbarte Fläche der Flachmaterialbahn an einer Stelle» wo. diese durch die Walze unterstützt wird. Ferner ist eine Trennwand 4- in Form einer Membran

■ vorgesehen, deren untere Kante zusammen mit der das Flachmaterial berührenden Kante der Klinge 3 einen Spalt 5 abgrenzt· Die Trennwand 4 ist in einem Abstand von dem Flachmaterial 1 angeordnet.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird ein Überzugsfarbgemisch 6 dem Raum zwischen der" Klinge 3 und der Membran 4 zugeführt, so daß das Gemisch, über den Spalt 5 zu dem Flachmaterial 1 gelangen kann. Somit steht das Flaehmaterial nur • während einer sehr kurzen Zeitspanne in nasser Berührung mit dem tiberzugsfarbgemische

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In Fig. 2 ist eine zweite Ausbildungsform der Erfindung dargestellt, wobei in Fig. 1 gezeigten Teilen entsprechende ^xeile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Das Überzugsfarbgemisch 6 wird dem Raum zwischen der Klinge und der Trennwand 4 mittels einer Pumpe 9 zugeführt. Nachdem das Gemisch den Spalt 5 passiert hat, kann es sich jedoch in dem Raum 7 sammeln, der einerseits durch die Klinge 3 und die Trennwand 4 und andererseits durch die laufende Flachmaterialbahn 1 abgegrenzt wird. Die Menge des durch die Pumpe- zwischen der Klinge 3 und der Trennwand 4 zugeführten Gemisches 6 wird in Abhängigkeit von der Standhöhe des ü-emisches in dem Raum mit Hilfe von auf die Standhöhe ansprechenden Mitteln 8 geregelte

In Fig. j ist eine dritte Ausbildungsform der Erfindung dargestellt, wobei in Fig. 1 gezeigten Teilen entsprechende J-'eile wiederum die gleichen Bezugszahlen tragen. Bei dieser Anordnung bewegt sich das Flachmaterial Tgegenüber dem Spalt nach oben, und das Überzügsfarbgemiseh 6 wird durch den Spalt 5 zwischen der Klinge 3 und der Trennwand 4 gepumpt, so daß es in Berührung mit dem Flachmaterial 1 gebracht wird. Die überschüssige Menge des Gemisches, das den Spalt 5 passiert, läuft über die den Spalt begrenzende Kante der Trennwand 4 und fallt zwischen dem jlachmaterial 1 und der Trennwand 4 herab, Biese überschüssige Materialmenge kann gesammelt und dann der Vorrichtung erneut zugeführt werden.

Patentansprüche t 109847/140 0

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren äum Aufbringen einer Überzugskomposition auf eine Flachmaterialbahn unter Anwendung dee mit einem nachlaufenden bzw« nach hinten geneigten Abstreifer arbeitenden Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachmaterialbahn gegenüber einer Kante eines Abstreifers bzw. einer Klinge und in Berührung mit dieser Kante bewegt wird, wobei¹ die Klinge unter einem spitzen Winkel gegen die Plachmateriälbahn und gegenüber der Laufrichtung der Flachmaterialbahn nach hinten geneigt angeordnet iet, daß eine Trennwand innerhalb des spitien Winkels zwischen der Klinge und der Flachmaterialbahn und in einem Abstand von der Oberfläche der Flachmaterialbahn so vorgesehen wird, daß die Trennwand zwischen der erwähnten Kante der Klinge und einer üante der Trennwand einen Spalt abgrenzt, und daß die Überzugskomposition dem Raum zwischen, der Klinge und der Trennwand zugeführt wird, so daß eine abgemessene Menge der Uberzugskömposition über den Spalt einer begrenzten Fläche der Flachmaterialbahn zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial nach unten bewegt wird«

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zugelassen wird, daß sich die uberzugskömposition in dem Raum sammelt, der einerseits durch die Flaehmaterialbahn und andererseits durch die Trennwand abgegrenzt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die .fiachmaterialbahn nach oben bewegt wird, und daß die überschüssige Menge der der Fiachmaterialbahn zugeführten Uberzugskomposition zwischen der Trennwand und der Fiachmaterialbahn herabfallen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Üoerzugskomposition gesammelt und dann erneut dem Raum zwischen der Klinge und der Trennwand zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bisn5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fiachmaterialbahn um eine Papierbahn handelt, und daß als Überzugskomposition ein Überzugsfarbgemisch verwendet wird, bei dem es sich um ein (xemisch aus einem mineralischen Pigment und einem Klebstoff handelt« _:

7. Vorrichtung zum Aufbringen einer Überzugskomposition auf eine Fiachmaterialbahn, gekennzeichnet durch Mittel (2) zum Unterstützen und Bewegen der Fiachmaterialbahn, eine Klinge (3), die unter einem spitzen Kinkel gegen die Fiachmaterialbahn und gegenüber der Laufrichtung der Fiachmaterialbahn nach hinten geneigt angeordnet ist, wobei die Klinge eine Kante (5) besitzt, die während des -ßetriebs der Vorrichtung die Fiachmaterialbahn an einer Stelle berührt, wo diese durch die erwähnten Mittel (2) unterstützt wird, sowie durch eine Trennwand (4),.die während des Betriebs der Vorrichtung innerhalb des spitzen Winkels zwischen der Flachmaterialbahn und der Klinge und in einem Abstand von der Fiachmaterialbahn angeordnet ist, wobei eine Kante der Trennwand* und die Kante (5) der Klinge einen Spalt abgrenzen, über den die Überzugskomposition auf die Fiachmaterialbahn geleitet werden kann.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Pumpe (9) zum Einleiten der Überzugskomposition in den Raum zwischen der Klinge und der Trennwand sowie durch Standhöhenkühlmittel (8), die während des Gebrauchs der Vorrichtung zwischen dem Flachmaterial und der Trennwand angeordnet sind und dazu dienen, die Menge der Überzugskomposition zu messen, welche sich während des betriebs der Vorrichtung zwischen der tflachmaterialbahn und der Trennwand sammelt, wobei die Menge der durch die Pumpe geförderten Überzugskomposition, durch die EUhImittel (8) geregelt wird.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Unterstützen der laufenden flachmaterialbahn durch eine mit Gummi Überzogene Walze (2) gebildet werden.

10· Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand flexibel ist·

Der Patentanwaltt

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