DE1912923A1

DE1912923A1 - Greifwerkzeug zum Recken thermoplastischer Kunstharzfolien

Info

Publication number: DE1912923A1
Application number: DE19691912923
Authority: DE
Inventors: Teruo Arai; Mutsuo Kuga; Takeshi Mashimo
Original assignee: Nippon Rayon Co Ltd
Current assignee: Nippon Rayon Co Ltd
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1969-10-09
Also published as: DE6910251U; GB1256959A; FR2003994A1; NL6903944A

Description

Essen,, den 7.. (52

Patentanmeldung der Firma
Nippon Rayon Kabushiki Kaisha
No. 5, Uji-tonouchi, Uji-shi,
Kyoto-fu / - Japan - ■

QreIfwerkzeug zum Recken thermoplastischer Kunstharzfolien.

Zum Recken thermoplastischer Kunstharzfolien, insbesondere zum gleichzeitigen biaxialen Recken derartiger Folien werden vielfach an beiden Seiten der Folien Wulstkanten ausgebildet, welche ein herausrutschen der Folie beim Recken aus den G reif we rkzeugen verhindern sollen. Zum gleichen Zweck verwendet man Greifwerkzeuge, deren Greif- oder Druckflächen Einkerbungen aufweisen bezw. aufgerauht sind. Die Wulstkanten machen die Folien jedoch leider am Rande unelastisch und verteuern die Herstellung. Die Nachteile der genannten Greifwerkzeuge gehen aber noch weiter. Bei der aufgerauhten Ausbildung der Druckflächen entstehen regelrechte Höcker oder

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Zähne, welche in den Folienwerkstoff eingreifen und sie

naturgemäß bei entsprechender Zugbeanspruchung beschädigen

können. Zum Recken dehnbarer Kunstharzfolien aus Polyester, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinyldenchlorid, Polystyrol und dergl. sind derartige Greifwerkzeuge daher wohl noch geeignet, jedoch nichts wenn man sie beim gleichzeitigen biaxialen Recken von Folien aus Polyamid oder seinen Copolymerisaten verwenden will. Der Grund liegt vor allem darin, daß Polyamide eine festere Wasserstoffbindung besitzen als andere thermoplastische Harze, sodaß zum Recken von Polyamidfolien auch eine wesentlich größere Zugkraft erforderlich ist als bei den anderen Folien. Der "Griff" der Greifwerkzeuge muß also wesentlich "fester" sein als bei den anderen Folien, sodaß die Polyamidfolien einreißen und dadurch eine Qualitätsminderung erfahren. Die erforderliche Zugkraft kann beispielsweise beim gleichzeitigen biaxialen Recken einer Polyamidfolie von 1/J> χ 2m Breite und 200 JU. Stärke zur Erzielung einer gereckten Folie von 2m Breite und 22 /t Stärke etwa 50 kg pro Greiforgan betragen, sodaß jedes Greiforgan praktisch eine Zugkraft von wenigstens 150 kg aushalten muß. Um diese hohe mechanische Festigkeit zu erreichen, bestehen die heute üblichen Greifwerkzeuge aus geeigneten Metallan, deren an sich niedriger Reibungskoeffizient an den Druck- oder Greifflächen dadurch erhöht wird, daß in der bereits erwähnten Weise diese Flächen mehr oder weniger stark aufgerauht werden, wobei sich jedoch die bereits aufgezeigten Nachteile ergeben. Der Hinsatz von Greifwerkzeugen aus Metall ergibt außerdem den großen Nachteil, daß diese nur einen "partiellen Griff" ergeben. Mit diesem Ausdruck "partieller Griff" soll die Erscheinung bezeichnet werden, bei welcher beim gleichzeitigen und biaxialen Recken einer thermoplastischen Kunstharzfolie während des Reckvorganges die stärke der Folie innerhalb

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der vom Greifer ergriffenen Fläche graduell abnimmt, sodaß die Greif- oder Druckflächen der Greifer die Folie nicht mehr zwischen sich zusammenpressen und mit fortschreitendem Recken der Zwischenraum zwischen zwei Druckflächen von innen nach außen größer wird, sodaß schließlich die Folie reißen oder einfach aus den Greifwerkzeugen herausrutschen kann. Das Reißen der Folie wird hierbei durch die zahnartige Ausbildung der Druckflächen noch begünstigt.

Angesichts der vielfachen Nachteile der bisher üblichen Greif werkzeuge zum Recken thermoplastischer Kunstharz·« folien, insbesondere zum gleichzeitigen biaxialen Recken von Polyamidfolien, hat die Erfindung sich daher die Aufgabe gesetzt, ein derartiges Greifwerkzeug zu schaffen, welches keinen dieser Nachteile aufweist und alle bei den verschiedenen Reckprozessen der verschiedenen Kunstharzfolien auftretenden Anforderungen voll und ganz erfüllt.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich der vorgenannte "partielle Griff" dadurch vermeiden läßt, wenn die Druckflächen der Greiforgane elastisch ausgebildet werden, so daß bei zunehmender Abnahme der Folienstärke beim Reckvorgang der dadurch zunehmende Abstand der Druckflächen von der Folie ausgeglichen werden kann. Die Druckflächen "folgen" also gewissermaßen der dünner werdenden Folie und halten sie stets fest eingeklemmt. Für die Ausbildung der Druckfläche kann daher ganz allgemein jeder Werkstoff verwendet werden, welcher eine Härte (gemessen als Barcolhärte/ ASTM D-2583-67) von höchstens der Härte der thermoplastischen Kunstharzfolie besitzt, welche gereckt werden soll, überraschenderweise werden die vorgenannten Schwierigkeiten tatsächlich bei einer Druckfläche mit einer Härte von höchstens der des Folienwerkstoffes überwunden, selbst wenn Polyamid-

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folien, welche nachgewiesenermaßen die höchste mechanische Festigkeit und eine feste Wasserstoffbindung besitzen, gleichzeitig und biaxial gereckt werden.

Gekennzeichnet ist daher ein erfindungsgemäßes Greifwerkzeug zum Recken thermoplastischer Kunstharzfolien, insbesondere zum gleichzeitigen biaxialen Recken von Polyamidfolien, bestehend aus wenigstens zwei die Folie beim Recken ergreifenden Greiforganen und diese Greiforgane betätigenden Anordnungen dadurch, daß die beim Reckvorgang die Folie berührende Druckfläche wenigstens eines der beiden Greiforgane aus einem Werkstoff mit einer höchstens der Härte der zu reckenden Folie entsprechenden Barcol-Härte besteht.

Für das erfindungsgemäße Greifwerkzeug ist Jedes elastische Material verwendbar, welches der Verformung der Folienfläche beim Recken folgen kann. Vorzugsweise werden allerdings Gummi und/oder Kunststoffe verwendet. Die untere Grenze der Barcol-Härte liegt vorzugsweise etwa bei 10, soweit es sich um das Böcken von Polyamidfolien handelt. Die untere Grenze kann entsprechend den zu reckenden Folienarten schwanken, jedoch liegt vorzugsweise bei 5. Sine Härte unter diesem Wert ist im allgemeinen unzweckmäßig, und zwar aus praktischen Erwägungen wegen der geringen mechanischen Festigkeit wie beispielsweise geringer Verschleißfestigkeit. Mit anderen Worten, für das erfindungsgemäße Greifwerkzeug lässt sich jedes Material verwenden, welches eine Barcol-Härte von höchstens der der zu reckenden Folie und geeignete mechanische Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit besitzt.

Die Ausbildung rauher ader ungleichmäßig geformter Oberflächen an den Greiforganen ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung vollkommen unnötig. Tatsächlich sind eingekerbte

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oder zangenartige Flächen unzweckmäßig, Es genügt, wenn wenigstens eine von zwei Druckflächen aus dem elastischen Material hergestellt wird. Vorzugsweise wird eine Druckfläche verwendet, welche im wesentlichen kreisrund und praktisch vollkommen glatt ohne irgendwelche Vorsprünge oder Vertiefungen ist, da die Verwendung derartiger ungleichmäßig geformter Körper keinerlei zusätzlichen Vorteil erbringen kann.

In der britischen Patentschrift 1 110 625 der gleichen Anmelderin wird ein Verfahren zum gleichzeitigen und biaxialen Recken von Polyamidfolien beschrieben. GemSü diesem Verfahren wird eine im wesentlichen amorphe Polyamidfolie verwendet, welche bei einer Temperatur zwischen 70 und l80°C derart gleichzeitig und biaxial gereckt wird, daß das Verhältnis der Reckgeschwindigkeit in Längsrichtung zu der in Querrichtung zwischen 0,5 und 2,0 liegt. Gleichzeitig wird das Verhältnis der Stärke der gereckten Folie zu der der ungereckten Folie zwischen 0,25 und 0,05 gehalten, und schließlich wird, falle gewünscht, anschließend die gereckte Folie be:
fixiert.

Folie bei einer Temperatur zwischen 120 und 210°C heiß

Sine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten AusfUhrungs· beispiels anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigent

Figur 1 eine Draufsicht auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen und biaxialen Recken einer Folie gemäß der genannten britischen Patentschrift 1 110 625;

Figur 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Greifwerkzeuges; und

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Figur 5 einen Schnitt durch eines der Greiforgane des ^ Greif Werkzeuges aus Figur 2.

Mit der in Figur 1 dargestellten Einrichtung wird eine im wesentlichen amorphe Poly- £ -Caproamidfolie 1 in einer Stärke von 200/U. gleichzeitig und biaxial nach dem bereits genannten Verfahren gereckt, sodaß sich eine gereckte Folie mit einer abschließenden etwa dreifachen Vergrößerung in Quer- und Längsrichtung ergibt. Es zeigte sich, daß zwei Greif werkzeuge 2 mit einem oberen Greiforgan 2a und einem unteren Greiforgan 2b eine Zugkraft von etwa 50 kg aushalten müssen. Etwa die gleiche Kraft muß erreichbar sein, auch wenn andere Polyamidfolien als die erwähnte Poly- €. -Caproamidfolie gereckt werden sollen.

Um die vorgenannte Zugkraft aus zuhalten und die Folie daran zu hindern, aus der Greif stellung zwischen dem oberen Greiforgan 2a und dem unteren Greif organ 2b des Greif Werkzeuges herauszurutschen, muß unter Berücksichtigung des statischen Reibungskoeffizienten zwischen der Druckfläche des Greiforgans und der Folienoberfläche sowie der maximalen Zugfestigkeit des Greifwerkzeuges der Greifdruck auf die Folie groß sein.

Wenn eine zwischen einem oberen Greiforgan 2a und einem unteren Greiforgan 2b eingespannte Poly- 8 -Caproamidfolie gleichzeitig und biaxial gereckt werden soll, dann muß, wenn beide Greiforgane aus Metall bestehen und eine glatte und kreisrunde Druckfläche 4 mit einem Durchmesser von etwa 20 mm besitzen, das Greif werkzeug mit einem Druck von über 150 kg auf die Folie drücken, um diese während des Reckens einwandfrei festzuhalten. Wenn ein Greifwerkzeug verwendet

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wird, welches aus einem Material besteht, dessen Reibungskoeffizient größer ist als der der Folie, kann der vom Greifwerkzeug ausgeübte Druck auf etwa 70 kg herabgesetzt werden·

Um den sich als nachteilig erweisenden "partiellen Griff" der bisherigen Greifwerkzeuge auszuschalten und dennoch einen hohen Reibungskoeffizienten an den Druckflächen zu erhalten, trägt, wie insbesondere Figur 3 zeigt, das Greif« organ 2b einen Überzug 3 aus einem Werkstoff, dessen Barcol-Härte nicht über der der zu reckenden Polyaraidfolie liegt und die Druckfläche 4 ergibt. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise verschiedene Gummiarten, Kunstharze, Gewebe, Asbest und dergleichen·

Die Dehnungswerte dieser Werkstoffe sind der Bareol-Härte« Skala GYZJ 936 der Barcol Colman Co./USA, welche allmählich und kontinuierlich mit zunehmendem Dehnungswert ansteigt, zu entnehmen.

Die Dicke des Überzuges 3* der naturgemäß auch auf dem Greiforgan 2a angeordnet werden kann, beträgt vorzugsweise 2-3 mm. In der folgenden Tabelle sind die Zusammenhänge zwischen dem Werkstoff der Druckflächen der Greiforgane, seiner Barcol-Härte b^i 20⁰C und der Häufigkeit des Reißens einer Folie beim Recken aufgezeigt.

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Oberfläche des oberen Greiforganes	Härte	Oberfläche des unteren Greiforganes	Härte	Risse/100 000 m beim Recken von	50
Material	100	Material	100	Poly- £- Poly-11- Caproamid Undecanamid	50
Rostfreier Stahl	100	Rostfreier Stahl	100	28	26
Stahl SS4l	100	Stahl SS41	100	50	28
Kupfer	100	Kupfer	100	25	8
Aluminium	100	Aluminium	100	20	5
Phenolharz	90	Phenolharz	90	5	0
Polyester harz	76	Polyester harz	76	2	0
Polycarbonat	78	Polycarbonat	78	0	0
Poly- ε - Caproamid	20	Poly- € - Caproamid	20	0	0
Gummi A	15	Gummi A	15	0	0
Gummi B	10	Gummi B	10	0	0
Gummi C	10	Gummi C	10	0	0
Gummi C	100	Gummi C	20	0	2
Stahl SS4l	100	Gummi A	78	0
Stahl SS41	Poly- S. - Caproamid	1

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Die in vorstehender Tabelle angegebenen Folien besaßen keine Wulstkanten. Dabei wurde einmal eine im wesentlichen amorphe Folie aus Poly- e-Caproamid mit einer Stärke von etwa 200 /t mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 20 000 #/Min. bei einer Temperatur von 90⁰C gleichzeitig und biaxial gereckt, sodaß sich eine gereckte Folie mit einer endgültigen etwa 5-fachen Vergrößerung in beiden Richtungen ergab. Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten wurde zwischen 0,8 und 1,2 gehalten. Außerdem wurde eine im wesentlichen amorphe Folie aus Poly-11-Aminoundecanamid mit einer Stärke von etwa 150y«. mit einer Reckgeschwindigkeit von 17 000 #/Min. bei einer Temperatur von 100⁰C gleichzeitig und biaxial gereckt, sodaß sich eine gereckte Folie mit einer endgültigen etwa 3-fachen Vergrößerung in Quer- wie in Längsrichtung ergab. Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten wurde zwischen 0,8 und 1,2 gehalten. Die bei diesen Re.ckverfahren verwendeten Greiforgane waren kreisrund mit einem Durchmesser von 20 mm, wobei die Druckflächen eben waren.

Die Barcol-Härte des Poly- € -Caproamids vor dem Recken betrug etwa 78 und die des Poly-11-Aminoundecanamids vor dem Recken etwa 75,

Eine einwandfreie gleichmäßige Folie lässt sich also ohne Hinreißen während des Reckens durch Verwendung von Greifwerkzeugen erhalten, bei denen die Druckfläche wenigstens eines der beiden Greiforgane aus einem Material besteht bezw. mit einem derartigen Material überzogen ist, dessen Barcol-Härte nicht über der der ungereckten Folie liegt, d.h. eine Barcol-Härte von etwa 80 besitzt.

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Die Form der Druckfläche ist im allgemeinen nicht von ausschlaggebender Bedeutung und kann beispielsweiee quadratisch oder vieleckig sein, so wie sie üblicherweise verwendet werden. Da jedoch quadratische Druckflächen für das gleichzeitige und biaxiale Recken von Polyamidfolien unzweckmäßig sind und oftmals dazu neigen, "partiellen Griff" zu verursachen, werden vorzugsweise Greiforgane mit kreisrunder Oberfläche verwendet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen nachstehende 4- Beispiele dienen:

Beispiel 1

Poly- <£ -Caproamid mit einer relativen Viskosität von 2,7 in 96^-iger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 25⁰C wurde zu einer praktisch amorphen Folie mit einer Breite von 60cm und einer Stärke von 225 /*- bezw, 135 A ex» trudlert. Die extrudierten Folien wurden mit einer Reckge schwind igke it- von etwa 20 000 #/Min. in einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 10O⁰G gleichzeitig und biaxial gereckt, sodaß sich gereckte Folien mit einer abschließenden 3-fachen Vergrößerung in Längs- wie in Querrichtung ergaben. Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten wurde auf etwa 1 gehalten. Die Greiforgane waren bei diesem Durchführungsbeispiel kreisrund und besaßen einen Durchmesser von J>0 mm. Es wurden verwendet ι

A) zwei Greiforgane, deren oberes aus rostfreiem Stahl (Barcol-Härte 100) bestand und deren unteres mit Gummi überzogen war (Barcol-Härte 20).

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- Il -

Β) Zwei Greifwerkzeuge, deren obere und untere Greiforgane aus rostfreiem Stahl (Barcol-Härte 100) bestanden.

Im Pall A) wurden die Folien, welche eine Stärke von 225 bezw. 155/c hatten, auf eine Länge von 100 000 m gereckt und es ergab sich keinerlei Reißen beim Recken dieser Folie. Im Fall B) wurde die Folie in einer Stärke von 225 A auf 100 000 m gereckt und es ergaben sich 20 Risse auf diese Länge. Die ungereckte Folie mit einer Stärke von 135 Λ wurde auf eine Länge von 100 000 m gereckt und es ergaben sich 22 Risse auf diese Länge,

Beispiel 2

Copolymerisiertes Polyamid mit einer relativen Viskosität von 2,8 (gemessen in 96#-iger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 25°C), welches durch Copolymerisation von 5 Mol-56 von 11-Aminoundecansäure mit 95 MoI-Ji von £ -Caproamid erhalten wurde, wurde zu einer im wesentlichen amorphen Folie mit einer Breite von 60cm extrudiert. Die Außenkanten der extrudierten Folie wurden mittels mehrerer Greiforgane ergriffen, die jeweils eine kreisrunde Druck- oder Greiffläche von 20 mm Durohmesser besaßen und mit Gummi mit einer Barcol-Härte I5 überzogen waren, woraufhin mittels dieser Greif werkzeuge die Folie gereckt wurde. Dabei erfolgte die Reckung gleichzeitig und biaxial mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 20 000 #/Min, in einer AfctaoSphäre mit einer Temperatur von 120⁰C, wobei sich eine abschließende 3-fache Vergrößerung in Längs·· wie in Querrichtung ergab. Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten wurde zwischen 0,8 und 1,0 gehalten. Eine Länge von 100 000 m gereckter Folie wurde

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mit einer Geschwindigkeit von 60 m/Min· aufgewickelt und es entstanden keinerlei Risse in der Folie,

Beispiel

Poly- £ ^Caproamid (relative Viskosität 2,7) wurde zu einer im wesentlichen amorphen Folie mit einer Stärke von 225 M- und einer Breite von 60 cm extrudiert.

Die Außenkanten der extrudierten Folie wurden mittels mehrerer kreisrunder Greifwerkzeuge mit einem Durchmesser von 20 cm ergriffen, wobei das obere Greiforgan eine Druckfläche aus Stahl SS4l (Barcol-Härte 100) besaß, während das untere Greiforgan eine mit Gummi überzogene Druckfläche (Barcol-Härte 20) besaß. Mittels dieser Greifwerkzeuge wurde die Folie gleichzeitig und biaxial mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 24 000 #/Min. bei einer Temperatur von 14O°C gleichzeitig und biaxial gereckt, sodaß sich eine gereckte Folie mit einer endgültigen 3- bezw. 5,5-fachen Vergrößerung in Längs- bezw. Querrichtung ergab. Das Verhältnis der Reckgeeohwindlgkeiten wurde zwisohen 0,8 und 1,5 gehalten. line Länge von 100 000 ra der biaxial gereckten Folie wurde mit einer Geschwindigkeit von 80 m/Min, aufgewickelt und es ergab sich keinerlei Reißen der Folie.

Beispiel

Poly- € -caproamid (relative Viskosität 2,7) wurde zu einer im wesentlichen amorphen Folie mit einer Breit· von 70 cm und einer Stärke von JOO u extrudiert.

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Die Außenkanten der extrudierten Folie wurden mittels mehrerer kreisrunder Greifwerkzeuge ergriffen, die einen Durchmesser von 30 mm und eine mit Polycarbonat-Harz beschichtete Druckfläche (Barcol-Härte etwa 76) besaßen. Die von diesen Greifwerkzeugen ergriffene Folie wurde mit einer Reckgeschwindigkeit von 20 000 #/Min» bei einer Temperatur von 150⁰C gleichzeitig und biaxial gereckt. Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten wurde zwischen 0,8 und 1,2 gehalten.

Sine Länge von 50 000 m der biaxial gereckten Folie wurde mit einer Geschwindigkeit von 40 m/Min, aufgewickelt, ohne daß die Folie einriß.

Ansprüche t

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Claims

Ansprüche,

Iy Greifwerkzeug zum Hecken thermoplastischer Kunstharzfolien, insbesondere zum gleichzeitigen biaxialen Recken von Polyamidfolien, bestehend aus wenigstens zwei die Folie beim Recken ergreifenden Greiforganen und diese Greiforgane betätigenden Anordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Reckvorgang die Folie berührende Druckfläche (4) wenigstens eines der beiden Greiforgane (2a, 2b) aus einem Werkstoff mit einer höchstens der Härte der zu reckenden Folie entsprechenden Barcol-Härte besteht.
2. Greifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Barcol-Härtewert des die Druckfläche (4) bildenden Werkstoffes größer als 5 ist.
3. Greifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (4) eine geringere Barcol-Härte besitzt als die zu reckende Folie.
4. Greifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 3* dadurch gekennzeichnet, daß der die Druckfläche (4) bildende Werkstoff den überzug (3) eines wesentlichen härteren Unterteiles des Greiforganes (2a, 2b) bildet.
5. Greif werkzeug nach einem dex» Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug (3) des Greiforganes (2a, 2b) aus Kunstharz, einem Gewebe, Asbest oder Gummi besteht.
6» Greifwerkzeug nach einem dez» Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oinandar gegenüberliegende Greiforgane (2a, 2b) aufweist und die beim Reckvorgang die Folie zwischen sich einklemmenden Druckflächen (4) beider Gr-eiforgane aus einem Werkstoff mit einer höchstens dep Härte der Folie entsprachenden Barcol-Härte bestehen·

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7. Greifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (4) wenigstens eines Greiforganes kreisrund ist.
8. Greifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflächen (4) der Greiforgane (2) im wesentlichen eben sind.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke,

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