DE2310487A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen einer bandfoermigen membran in einer isolierkammer auf leckstellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum pruefen einer bandfoermigen membran in einer isolierkammer auf leckstellen

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Description

PATENTANWÄLTE 2 3 | O A 8 7
Dlpl-Ing. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK g. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL
281134 β FRANKFURTAM MAIN
TELEFON (0611)
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39
28. Februar 1973 Da/Pi.
Baxter Laboratories, Inc. Morton Grove, Illinois 60033
Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer bandförmigen Membran in einer Isolierkammer auf Leckstellen
Es sind zahlreiche Vorrichtungen in Gebrauch, die die Uberführungseigenschaften von Membranen ausnutzen, und zwar insbesondere auf dem Gebiet der Oxygenation von Blut. Dabei geht die Entwicklung dieser Vorrichtungen nach der Verwendung von immer dünneren Membranen wegen der diesen eigenen besseren Überführungseigenschaften. Beim gegenwärtigen Stand der Technologie von Membranen begründen Herstellungsgrenzen Schwierigkeiten in der Fertigung extrem dünner Membranen, ohne daß Diskontinuitäten bzw. Undichtigkeiten der Oberflächen oder daß kleine bzw. Nadellöcher auftreten. Bereits wenige Nadellöcher in den Membranen machen diese ungeeignet, da sie das Vermischen der Phasen zulassen, die durch die Membran getrennt werden sollen. Dieser Mangel ist dann besonders gefährlich, wenn es sich um Membranen zur Oxygenation von Blut handelt, da dann die Gasphase durch die Nadellöcher hindurchtreten und sich mit der Blutphase mischen kann. Es kann dabei zu einer Embolie kommen, die das Leben des Patienten gefährdet.
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Der in der Regel für die Fertigung der Membrane benutzte Silikon-Gummi ist teuer, wie auch die Behandlung dieses Stoffes zur Membranherstellung aufwendig und zeitraubend ist. Das Herstellen von Membranen, die Nadellöcher haben, bedeutet somit einen erheblichen Verlust, da diese Membranen sich nicht verwenden lassen. Ein noch größerer Verlust ist möglich, wenn das Herstellen dieser Ausschuß-Membranen weiter fortgesetzt wird. Die dafür aufgewendeten Kosten müssen den Gesamtkosten zugerechnet werden.
Zum Aufdecken von Nadellöchern in Membranen sind Einrichtungen bekannt, die auf dem Prinzip der Durchlasstechnik beruhen. Dabei wird eine Membran auf ein Diazo-Papier gelegt. Die Membran wird dann mit Ammoniak begossen, wobei dieser-durch die Nadellöcher hindurchtreten kann. Diese Stellen werden beim Belichten des Diazo-Papiers sichtbar. Um das Hindurchtreten des Ammoniaks durch die Nadellöcher zu beschleunigen, wird die Membran durch ein Vakuum fest auf dem Diazo-Papier gehalten. Bei den bekannten Ausbildungen wird der Ammoniak-Leck-Versuch in einer Isolierkammer durchgeführt, wobei nacheinander die Membranabschnitte behandelt werden. Diese Maßnahme ist zum Auffinden der Nadellöcher nützlich, erfordert aber sehr viel Zeit für große Versuche. Die Behandlun^skammer ist eine Art Klammerkammer, in die das Diazo-Papier und ein Membranabschnitt eingelegt werden müssen. Die Kammer wird dann mit der Klammer verschlossen, das Ammoniak wird zugegeben, und nach dessen Beseitigung wird die Klammer wieder geöffnet.
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Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Prüfen von Membranen auf Leckstellen, wobei die Membran im Gleichgang mit einem Detektor oder. Anzeigematerial von einer Vorratsrolle abgezogen und durch eine kombinierte Station zum Aufbringen und Abziehen eines flüssigen oder gasförmigen Anzeigemittels geleitet wird. Das Anzeigemittel dringt dabei durch etwa in der Membran vorhandene Löcher, und die Membran wird auf ihre Verwendbarkeit geprüft. Sofern die Zahl der in der Membran vorhandenen Löcher nicht zu groß ist, kann das neue Verfahren fortlaufend durchgeführt und die Leckstellen können dabei ermittelt und markiert oder repariert werden. Bei Membranen aus Silikongummi oder einem Kopolymer des Silikongummis kann die Reparatur mit einem bei Zimmertemperatur vulkanisierenden Klebstoff vorgenommen werden, wobei die Reparaturstelle mit einem Polyäthylen-Flecken abgedeckt wird, um ein Kleben zu verhüten.
Nach einem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Membran und das Anzeigematerial, das ebenfalls von einer Vorratsrolle kommt, auf besondere Aufnahmerollen aufgespult. Durch das Wiederaufrollen der Membran werden dann die die Reparatur aufweisenden Stellen abgeflacht und geglättet, und die Polyäthylen-Flecken können später abgenommen werden. Die Rolle Diazo-Papier kann als Aufzeichnung der Anzahl und Verteilung der Nadellöcher bzw. Leckstellen oder Oberflächendiskontinuitäten aufbewahrt werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Prüfstation eine unterteilte Kammer mit einem Vakuumschlitz, den die Membran und das Anzeigematerial durchlaufen. Durch die Membran und das Anzeigematerial in dem Schlitz wird die Kammer in eine das Anzeigemittel aufnehmende Kammer, die durch die Membran begrenzt ist, und in eine Vakuumkammer unterteilt,
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die von dem Anzeigematerial begrenzt ist. Sofern das Anzeigematerial nicht ausreichend porös ist, wird es mit Perforationen versehen, damit das Vakuum die Membran wirksam niederhält, so daß das Anzeigemittel wirksam durch die etwa vorhandenen Löcher gesaugt wird. Bei Anwendung des Prüfverfahrens nach der Erfindung wird der Druckunterschied an der Membran auf einem deren praktischem Einsatz entsprechenden Erfahrungswert gehalten. So beträgt bei einer Oxygenatormembran aus Silikongummi das Vakuum etwa 380 mm (15 Zoll) Quecksilber.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Fördergeschwindigkeit 10 Fuß/Min. und die Membran durchläuft dabei den Vakuumschlitz in leicht wischender Berührung mit einem Verteiler für das flüssige oder gasförmige Anzeigemittel. Über dem unmittelbar hinter dem Verteiler liegenden Bereich der Membran wird dabei ein spülender Luftstrom aufrecht erhalten, um auszuschließen, daß das Anzeigemittel etwa aufgrund eines Sättigungseffekts die Membran durchdringt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel mit bevorzugten Merkmalen wiedergibt und das Erfindungsprinzip erläutert. Es zeigen;
Fig. 1 eine schematisch gehaltene Seitenansicht einer Vorrichtung zum Prüfen einer Membran auf Leckstellen;
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1;
Fig. 3 in größerem Maßstab einen Teilquerechnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei die Beziehung der Membran zum Anzeigepapier bzw. Anzeigematerial während des Durchganges durch den Vakuumschlitz der Prüfstation gezeigt ist;
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Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 in wesentlich größerer Darstellung eine teilweise aufgebrochene und geschnittene Teildraufsicht, die ein Gittergewebe zum Abstützen und Fördern des Anzeigematerials und der Membran durch die Prüfstation zeigt;
Fig. 6 ein Bruchstück einer Draufsicht auf das Anzeigepapier mit einer typischen, durch Leckstellen der Membran verursachten Markierung; und
Fig. 7 eine schematisch gehaltene Teil-Seitenansicht einer anderen Ausführungsform.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 hat die zu prüfende Membran M die Form eines Bandes, das von einer Rolle 11 abgezogen wird. Als Anzeigematerial dient hier ein Diazo-Papier D, das die Mangel in der Membran aufzeichnen soll. Das Diazo-Papier D ist auf eine Rolle 12 aufgespult, die unter der Rolle 11 liegt, von welcher die Membran abgezogen wird. Die Membran M und das Diazo-Papier D laufen gemeinsam durch eine Untersuchungsstation in einer Kammer 13, in welcher ein Anzeigemittel, etwa Ammoniak, unmittelbar auf die Membran aufgebracht wird, während unter dem Diazo-Papier ein Vakuum aufrecht erhalten wird. Das Vakuum wirkt dabei durch Perforationen des Anzeigepapiers, die von einer Lochwalze 12P hervorgerufen werden, um den Durchtritt des Ammoniaks durch die Nadellöcher bzw. kleine Löcher zu bewirken, die etwa in der Membran vorhanden sind, wodurch auf dem Diazo-Papier Markierungen entstehen, deren Lage der Verteilung der Nadellöcher entspricht. Da die Membran und das Diazo-Papier gemeinsam bewegt werden, werden auch die in der Membran vorhandenen Nadellöcher an der Stelle, an der sie auftreten, auf dem Diazo-Papier angezeigt,
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so daß sie alsbald ausgebessert werden können. Typische auf dem Diazo-Papier sich ergebende Anzeigeraarken 14 sind in Fig. ( gezeigt, deren Kopfteile 14H die jeweilige Lage der Nadellöcher angeben.
Eine Stützplatte 15, die sich waagerecht erstreckt, ist der Anzeigekammer 13 nachgeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stützplatte 15 etwa ein Fuß lang. Die Fördergeschwindigkeit der Membran M und des Papiers D beträgt dabei etwa zehn Fuß/Min., so daß ein Zeitintervall von sechs Sekunden verbleibt, um die Nadellöcher in der Membran während des Vorüberganges über die Platte 15 festzustellen.
Eine Aufwickelwalze 17 dient zur Aufnahme der Membran, während eine besondere Aufnahmewalze 18 das Anzeigepapier aufnimmt. Den beiden Walzen 17 und 18 ist noch eine Aufnahmerolle 16 am Ende der Platte 11 vorgeschaltet. Diese Aufnahmerolle 16 liegt mit der Platte 15 in einer Ebene.
Zum Erleichtern der Förderbewegung des Diazo-Papiers D und der Membran M über die Prüfkammer dient ein endloser Förderriemen 19 aus Nylongewebe. Der endlose Förderriemen 19 ist dabei über Walzen 20, 21 geführt, die beiderseits der Prüfkammer 13 liegen. Der Förderriemen ist durch einen Motor 22 angetrieben. Das Gegenende der den Motor 22 tragenden Drehachse trägt eine Rolle 21 P, die durch einen Riemen 21 B mit einer Rolle verbunden ist, die auf der Achse der Aufspulwalze 18 für das Papier sitzt. Von dieser Rolle geht ein weiterer Riemen 21B zu einer Endrolle der Aufspulwalze 17 für
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die Membran. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Zugspannung für die Membran durch das Papier übertragen wird.
Die dargestellte Prüfeinrichtung ist insbesondere bestimmt zur Verwendung mit Membranen in Blut-Oxygenationseinrichtungen oder Dialysatoren. Sie ist daher besonders geeignet zur Verwendung bei besonders dünnen Membranen aus Silikongummi. Sie kann aber auch bei Membranen aus Kopolymeren des Silikons verwendet werden, wie beispielsweise Silikon-Polysulfon-Kopolymeren, bei Membranen des Zellulose-Typs sowie bei Membranen aus Polytetrafluoräthylen oder dergleichen. Hierbei ist es bekannt, Ammoniak zu verwenden, das auf die Membran aufgebracht wird und das Diazo-Papier, um festzustellen, an welcher Stelle Ammoniak durch etwa an der Membran vorhandene Nadellöcher durchtritt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in größerem Maßstab, daß die Prüfkammer 13 einen waagerecht liegenden Schlitz 23 hat, der durch eine obere Versorgungskammer 24 begrenzt ist, durch die Ammoniak zugeführt wird, und durch eine untere Vakuumkammer
25. Die Versorgungskammer 24 hat noch einen Belüftungsstutzen
26, um am Austrittsende des Schlitzes einen reinigenden Luftstrom zu erzeugen, der eine ständige Strömung über der Membran aufrecht erhält, wodurch jeder Überschuß an Ammoniak hinweggefegt wird. Dieser ständige Luftstrom ist besonders bei der Verwendung von Membranen aus Silikongummi erforderlich, um einen Durchsatz Infolge von Sättigung der Membran an Stellen zu verhüten* an denen garkeine Nadellöcher vorhanden sind, aber ist weniger wichtig, wenn es sich um Membranen des Zellulose-Typs handelt·
Es ist wesentlich, daß das Ammoniak gleichmäßig zur gleichförmigen Einwirkung über die ganze Breite der Membran gelangt.
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Zu diesem Zweck wird das Ammoniak durch ein Verteilerrohr 27 zugeführt, das an der Unterseite mit einer Reihe gleichmäßig verteilter Löcher 27H versehen ist, die gegen die Membran offen sind. Das Rohr 27 ist nahe der Oberseite des Vakuumschlitzes 23 angeordnet, der die Kammer teilt. Das Verteilerrohr 27 liegt in einem Schaumgummiblock 28, wobei dieser Gummiblock weich genug ist, um eine Anlage auf der Membran ohne deren Beschädigen sicherzustellen. Dieser Schaumgummiblock sorgt dabei für eine gleichmäßige Verteilung des Ammoniaks über die Membran. Der Schaumgummiblock 28 ist an den Seiten, der Oberseite und an den Stirnseiten mit einer Abdeckung 29 versehen, die so ausgebildet ist, daß im wesentlichen an der Eintrittsseite des Vakuumschlitzes der Eintritt von Luft verhütet ist.
Die Vakuumkammer 25 hai noch einen Abzugstutzen 25D und außerdem noch ein Gitter 30, das sich über ihre ganze Breite erstreckt und als Stütze für das Förderband 19 dient. Das Förderband 19 ist etwas breiter als das Gitter 30 und breiter als die Membran und das Diazo-Papier, so daß die Außenkanten auf Stützen 31 gleiten, die zu beiden Seiten des Testkopfes vorgesehen sind. Es wird darauf hingewiesen, daß die Schußfäden 32 des Förderbandes 19 einen wesentlich größeren Durchmesser haben als die Kettenfäden 33. Das Förderband 19 hat an den einander gegenüber liegenden Kanten mit Gummi imprägnierte Streifen, die Führungsbahnen 34 für Förderscheiben 2OW und 21W beiderseits der Förderwalzen 20 und 21 für das Förderband bilden. Die imprägnierten Streifen 34 bilden gleichzeitig einen dichten Abschluß gegenüber Lagerleisten in der Kammer Die Ausbildung der Schuß- und Kettenfäden 32, 33 des Förderbandes bewirkt, daß durch den örtlichen Druck beim Durchgang der dicken Schußfäden unter den Schaumgummiblock 28 eine Selbstdichtung eintritt, während die zwischen den Schußfäden liegenden nur von den dünneren Kettenfäden 33 gebildeten
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Stellen des Förderbandes eine spielfreie Anlage des nachgiebigen Blockes 28 gestatten und einen wirksamen, vakuumdichten Abschluß an dem aufwärts gelegenen Ende des Schlitzes 23 aufrechterhalten.
Unter für das Ausführungsbeispiel typischen Arbeitsbedingungen wird ein Vakuum von ungefähr 380 mm (15") Quecksilber erzeugt, um einen Druckunterschied quer über die Membran aufrecht zu erhalten, der etwa gleich ist dem Erfahrungswert, der sich aus den Betriebsbedingungen bei einer Blutdialyse ergeben hat.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die Erfindung abzuwandeln. An Stelle der Verwendung von Diazo-Papier und Ammoniak können auch andere Kombinationen verwendet werden, die bei der jeweils zu verwendenden Membran wirksam sind. So kann beispielsweise nach der Fig. 7 das Förderband 19' mit einem porösen Oberflächenbelag 19S1 versehen werden, der mit einem Anzeigematerial z.B. Phenolphthalin imprägniert ist, das die Unterseite der Membran M unter der Wirkung des Vakuums in der unteren Kammer 25 berührt.
Wenn Ammoniak in die obere Kammer 24 eingeführt wird, wie eben beschrieben, wird es durch eventuelle kleine Löcher in der Membran M hindurchgesaugt und ruft vorübergehende Farbanzeigen auf dem imprägnierten Förderband hervor. Die Bedienungsperson kann auf diese Weise die Lage dieser Löcher feststellen und einen Flecken aufbringen, während die Membran über die Platte 15 läuft.
Die Geschv/indigkeit und die Länge des Förderbandes sind so bemessen, daß diese vorübergehenden Anzeigen während des Rücklaufs verschwinden. Bei dieser Ausführungsform wird
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nur die Membran von einer Förderrolle abgezogen, und die Vorrichtung wird dementsprechend einfacher.
Es kommen auch andere Gase oder Flüssigkeiten in die Versorgungskammer, die dann auf entsprechendes Anzeigematerial ansprechen, mit denen das Förderband imprägniert ist.
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Claims (15)

Patentansprüche
1.) Verfahren zum Prüfen einer bandförmigen Membran in einer Isolierkammer nach Durchlässigkeiten, die auf Nadellöchern bzw. kleinen Löchern beruhen, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Membran (M) über eine Behandlungsstrecke gefördert wird, die in eine Kammer hinein, durch diese hindurch und wieder herausführt, in welcher ein Anzeigemittel auf einander folgende Bereiche der einen Seite der Membran während des Durchgangs durch diese Kammer aufgebracht wird, daß ein Anzeigematerial (D) gemeinsam mit der Membran und deren anderer Seite benachbart durch die Kammer geführt wird, daß in der Kammer ein Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Membran in der Richtung aufrecht erhalten wird, daß das Anzeigemittel durch etwa in der Membran vorhandene Löcher gesaugt und in Kontakt mit dem Anzeigematerial (D) gebracht wird, so daß auf diesem Markierungen an den Stellen der Löcher entstehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einwirken des Anzeigemittels auf, einander folgende Abschnitte der Membran ein Luftstrom zur Einwirkung gebracht wird, der die Membran schnell trocknet.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran von einer Abwickelwalze zu einer Aufwickelwalze gefördert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß auch das Anzeigematerial (D) von einer Abwickelwalze zu einer Aufwickelwalze gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckdifferenz auf beiden Seiten der Membran etwa gleich dem Druckdifferenzwert ist, dem die Membran im praktischen Gebrauch ausgesetzt ist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigematerial (D) längs der Behandlungsstrecke abgestützt geführt wird, während die Membran (M) auf dem Anzeigematerial gefördert wird, wobei das Anzeigemittel auf die Oberseite der Membran zur Einwirkung gebracht wird.
7. Verfahren zum Prüfen einer bei Gebrauch einem Druckunterschied zwischen ihren beiden Seiten unterworfenen vorbestimmter Größe dünnen Membran auf etwa vorhandene Diskontinuitäten der Oberflächen, wobei auf die eine Seite der Membran zur Einwirkung gelangt, während ein Anzeigematerial der anderen Seite der Membran an liegt, das durch Verfärben reagiert, wenn das Anzeigemittel an eventuellen Diskontinuitäten die Membran durchdringt,
dadurch gekennzeichnet,
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daß gleichzeitig mit der Einwirkung des Anzeigemittels auf die Membran ein Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Membran erzeugt wird, der in etwa die vorbestimmte Größe hat und so gerichtet ist, daß der Durchtritt des Anzeigemittels durch Diskontinuitäten verstärkt wird.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Fördermittel (11, 17) zum Fördern der Membran über einer Behandlungsstrecke und eine Prüfstation (13), die eine Auftrageinrichtung mit Verteiler (27) enthält, welche die Strecke überbrückt und über die ein Anzeigemittel auf einander folgende Abschnitte einer Seite der Membran aufbringbar ist, wobei diese Fördermittel (11, 17) Einrichtungen (12, 18) zum Bewegen eines Anzeigematerials (D) in Berührung mit der anderen Seite der Membran während deren Förderung durch die Prüfstation umfassen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfstation mit Mitteln (25 D) versehen ist, über die auf die andere Seite der Membran ein Sog ausübbar ist, der die Membran auf dem Anzeigematerial hält und das Anzeigemittel durch etwa vorhandene Löcher der Membran hindurch mit dem Anzeigematerial in Kontakt brin-rt.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfstation (13) eine geschlossene Prüfkammer enthält mit einer oberen Versorgungskammer (24), die auch den Verteiler (27) aufnimmt, und einer unteren Unterdruckkammer (25), über die die Unterseite der Membran (M) einan Unterdruck aussetzbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (27) dem Anfangsbereich der Behandlungsstrecke benachbart in der Kammer (26, 25) ■angeordnet ist und daß diese Kammer einen mit der Versorgungskammer (24) in Verbindung stehenden Einlaß (26) hat, über den eine Strömung angesaugter Luft dem Endbereich der Behandlungsstrecke benachbart in die Versorgungskammer (24) einführbar ist, um jeglichen * Überschuß an Anzeigemittel von der Membran zu beseitigen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermittel einen endlosen Riemen (-19) aus einem durchlässigen Gewebe mit über die Behandlungsstrecke geführten oberen Teil aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler ein Rohr (27) aufweist, das εί-.h quer über die Behandlungsstrecke erstreckt und auf der Unterseite mit einer Reihe über seine Länge verteilter Löcher (27H) versehen ist, wobei ein Schaumgummiblock (28) das Rohr (27) umgibt und mit der Unterseite eine der Membran (M) aufliegende
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Wischfläche bildet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigematerial (D) ein streifenförmiges Diazo-Papier ist, das im Gleichlauf mit der Membran (M) über die Behandlungsstrecke geführt ist und eine fortlaufende Aufzeichnung und Ortung von Löchern in der Membran ermöglicht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermittel einen endlosen Riemen (19) aufweisen, der ein Anzeigematerial für eine vorübergehende Aufzeichnung bei Berührung mit dem Anzeigemittel enthält.
Patenjfra*nwjalt:
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