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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheits- oder Wertprodukts mit einem Trägersubstrat aus Papier und einem diffraktiven Sicherheitselement, das über eine Klebstoffschicht direkt mit dem Trägersubstrat verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein nach dem Verfahren hergestelltes Sicherheits- oder Wertprodukt.
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Technologischer Hintergrund
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Sicherheits- oder Wertprodukte, wie beispielsweise Personaldokumente, Zutrittskontrollausweise, Kraftfahrzeugdokumente, Banknoten, Briefmarken, Steuerzeichen, VISA, Tickets oder Bankkarten, weisen in der Regel definierte Sicherheitsmerkmale auf, die das Fälschen erschweren oder gar unmöglich machen sollen. Bei den von Menschen erkennbaren Sicherheitsmerkmalen kann man in optische, haptische und akustische Sicherheitsmerkmale unterteilen. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung relevanten Sicherheits- oder Wertdokumente weisen ein optisches Sicherheitsmerkmal auf. Speziell tragen die Sicherheits- oder Wertdokumente diffraktive Sicherheitselemente.
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Diffraktive Sicherheitselemente besitzen beugungsoptisch wirksame Mikrostrukturen (auch als DOVID = Diffractive Optically Variable Image Devices bezeichnet). Die Mikrostrukturen umfassen Gitter, zumeist in Form von Oberflächenreliefs, die einfallendes Licht durch Beugung verändern. Damit werden verschiedene Effekte wie zwei- oder dreidimensionale Bilder, kinematische Effekte oder Farbveränderungen erzeugt. Die verschiedenen Arten von DOVID unterscheiden sich durch ihre Bildauflösung, Helligkeit und Animationseigenschaften. Beispiele umfassen Hologramme und Kinegramme.
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Derzeit werden bei der Herstellung der genannten Sicherheits- oder Wertprodukte zur Erhöhung der Fälschungssicherheit (zumeist metallisierte) diffraktive Sicherheitselemente, wie Hologramme, Kinegramm und Alphagramme, eingesetzt, die mit einem Schmelzkleber auf einem Trägersubstrat aus Papier verklebt werden. Es ist bekannt, dass es bei diesen Sicherheitsmerkmalen immer wieder zu Fälschungen kommt, bei denen beispielsweise Kinegramme vollflächig durch Erwärmen des Schmelzklebers oder Einsatz von Lösungsmitteln abgelöst und für Fälschungen wiederverwendet werden. Um Manipulationen zu vermeiden oder zumindest zu erschweren, kann ein Indikator in den Klebstoff eingebracht werden (zum Beispiel Rhodamin), der bei Manipulation mit Lösemitteln, wie Ethanol und Aceton, eine Farbreaktion auslöst. Durch diese chemische Reaktion entsteht ein farbiges Reaktionsprodukt, das in das Trägersubstrat, in der Regel Papier, eindringt und/oder das Sicherheitselement verfärbt. Allerdings werden Rhodamine als potentiell karzinogen, mutagen und ökotoxisch eingestuft.
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DE 10 2008 052 572 A1 beschreibt ein Sicherheits- oder Wertdokument mit einer Kernschicht, die in eine polymere Matrix eingebettete elektronische Bauteile oder diffraktive Sicherheitselemente enthält. An Ober- und Unterseite des Sicherheits- oder Wertdokuments werden durch Laminieren Polymerschichten aufgetragen. Zur Vermeidung einer Beschädigung der funktionellen Elemente der Kernschicht während des Laminierens ist zwischen den Polymerschichten und der Kernschicht jeweils eine Schutzschicht aus einem polymeren Werkstoff vorgesehen. Die Kernschicht, die Schutzschichten und die äußeren Polymerschichten werden im Verbund miteinander verklebt, wobei ein latent-reaktiver Klebstoff verwendet wird, der eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen polymeren Werkstoffen der Schichten ermöglicht.
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Es besteht jedoch ein anhaltender Bedarf nach zumindest alternativen Maßnahmen, die eine Manipulation von Sicherheits- oder Wertprodukten mit einem Trägersubstrat aus Papier und einem diffraktiven Sicherheitselement, das über eine Klebstoffschicht direkt mit dem Trägersubstrat verbunden ist, unterbinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zumindest einige der Limitierungen des Standes der Technik lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sicherheits- oder Wertprodukts, insbesondere eines Sicherheits- oder Wertdokumentes, mit einem Substrat, vorzugsweise aus Papier, und einem diffraktiven Sicherheitselement, das mittels einer Klebstoffschicht direkt mit dem Substrat verbunden ist, beheben oder zumindest mindern. Das Verfahren umfasst dazu die Schritte:
- (i) Auftragen eines Schmelzklebstoffs und eines latent-reaktiven Klebstoffs a) auf einem Bereich des Substrats, der für das Sicherheitselement vorgesehen ist, und/oder b) auf dem Sicherheitselement, wobei entweder ein Gemisch aus Schmelzklebstoff und latent-reaktivem Klebstoff oder der Schmelzklebstoff und der latent-reaktive Klebstoff abschnittsweise voneinander getrennt aufgetragen werden und wobei eine Applikationstemperatur Ta1 des Schmelzklebstoffs niedriger ist als eine Applikationstemperatur Ta2 des latent-reaktiven Klebstoffs und für eine Temperatur T1 während des Auftragens gilt Ta1 ≤ T1 < Ta2;
- (ii) Aufbringen des Sicherheitselements auf dem Substrat; und
- (iii) Erwärmen auf eine Temperatur T2, wobei T2 ≥ Ta2 ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Anbindung von Sicherheitselement und Substrat mittels eines latent-reaktiven Klebstoffs eine Manipulation durch Ablösen des Sicherheitselements unterbinden kann. Der latent-reaktive Klebstoff ist dabei in die Schmelzklebstoffmatrix eingebracht oder liegt abschnittsweise getrennt dazu vor. Der latent-reaktive Klebstoff wird während des Applikationsprozesses aktiviert und stellt eine unlösbare chemische Bindung zwischen Substrat und Sicherheitselement her. Ein vollflächiges Ablösen wird dadurch erschwert beziehungsweise völlig unterbunden, da bei Manipulation am Sicherheitselement eine kohäsive Zerstörung von Papier und Sicherheitselement hervorgerufen wird, die eine Rekonstruktion des Sicherheitsmerkmals nahezu unmöglich macht.
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Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf ist dabei grundsätzlich so ausgestaltet, dass der Fügeprozess einem differenzierten Temperaturregime unterliegt, bei dem in einer ersten Phase Temperaturen herrschen, die nur eine zweckgebundene Verarbeitung des Schmelzklebstoffs ermöglichen. Erst wenn das Sicherheitselement in dem vorgesehenen Bereich des Substrats unter Zuhilfenahme des Schmelzklebers fixiert ist, wird in einer zweiten Phase die Temperatur derart erhöht, dass der latent-reaktive Klebstoff aktiviert wird und die gewünschte (zusätzliche) chemische Anbindung erfolgt. Die Temperatur in der zweiten Phase ist dabei immer so vorzugeben, dass der konkret in der Anwendung genutzte Schmelzklebstoff nicht thermisch geschädigt wird.
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Unter Applikationstemperatur wird vorliegend die vom Hersteller empfohlene Verarbeitungstemperatur des Klebstoffs verstanden. Ist vom Hersteller ein Temperaturbereich angegeben, so ist die Untergrenze maßgeblich. Sind voneinander abweichende Temperaturangaben eines Herstellers für ein und denselben Klebstoff bekannt, so ist die zeitlich letzte Angabe dieses Herstellers maßgeblich. Für den Fall, dass verschiedene Hersteller für exakt dieselbe Klebstoffzusammensetzung abweichende Verarbeitungstemperaturen angeben, ist die Applikationstemperatur die niedrigste Temperaturangabe. Fehlt jedwede Angabe zu den Verarbeitungstemperaturen der Schmelzkleber, so ist die Applikationstemperatur für Schmelzkleber die Glasübergangstemperatur des Basispolymers. Fehlt jedwede Angabe zu den Verarbeitungstemperaturen der latent-reaktiven Klebstoffe, so ist die Applikationstemperatur für latent-reaktive Klebstoffe, die Temperatur, bei der innerhalb eines Zeitfensters von 15 Minuten mindestens 90 % der zur Aushärtung des Klebstoffs benötigen Funktionalitäten verbraucht sind. Im Falle eines latent-reaktiven Klebstoffs auf Basis eines oberflächendesaktivierten Di- oder Polyisocyanat und zumindest einem mit Isocyanat reaktiven Polymers wäre beispielsweise der zeitliche Abbau der Isocyanat-Funktionalität maßgeblich.
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Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens liegt die Applikationstemperatur Ta1 des Schmelzklebstoffs im Bereich von 45 bis 245 °C, insbesondere im Bereich von 55 bis 145 °C, und die Applikationstemperatur Ta2 des latent-reaktiven Klebstoffs im Bereich von 50 bis 250 °C, insbesondere im Bereich von 60 bis 150 °C. Wenn die Applikationstemperaturen Ta1 und Ta2 in den genannten Bereich liegen, ist sichergestellt, dass weder das Substratmaterial noch das diffraktive Sicherheitselement beim Fügeschritt thermisch beschädigt werden. Unabhängig oder in Kombination hiervon ist bevorzugt, wenn die Applikationstemperatur Ta2 des latent-reaktiven Klebstoffs um mindestens 5°C über der Applikationstemperatur Ta1 des Schmelzklebstoffs liegt. Insbesondere liegt die Applikationstemperatur Ta2 des latent-reaktiven Klebstoffs um 5°C bis 40°C, besonders bevorzugt um 10 bis 20°C über der Applikationstemperatur Ta1 des Schmelzklebstoffs.
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Hierdurch ist sichergestellt, dass eine stoffschlüssige Anbindung zwischen Trägersubstrat und Sicherheitselements durch den latent-reaktiven Klebstoff erst nach dem Platzieren erfolgt und die Klebeeigenschaften des latent-reaktiven Klebstoffs vorher nicht den Verarbeitungsprozess behindern.
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Latent-reaktive Klebstoffe im Sinne der Erfindung sind Klebstoffzusammensetzungen, die bei Raumtemperatur lagerfähig sind und bei höheren Temperaturen aus sich heraus durch Bildung kovalenter Bindungen aushärten. Bevorzugt wird vorliegend als latent-reaktiver Klebstoff eine Klebstoffzusammensetzung auf Basis einer Kombination aus einem oberflächendesaktivierten Di- oder Polyisocyanat und zumindest einem mit Isocyanat reaktiven Polymer verwendet. Es kann sich ferner auch um einen latent-reaktiven Schmelzklebstoff handeln, insbesondere dann, wenn ein Gemisch mit dem (nicht latent-reaktiven) Schmelzklebstoff zum Einsatz kommt.
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Beispiele für im Sinne der Erfindung geeignete latent-reaktive Klebstoffe lassen sich
EP 2 712 879 A1 entnehmen. Die dort beschriebene latent-reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung umfasst ein Gemisch aus Polymeren, die sich in der Schmelztemperatur und in der Anzahl der vorhandenen Funktionalitäten unterscheiden, die prinzipiell mit einer Isocyanat-Gruppe reagieren können. Ferner enthält die Zusammensetzung ein oberflächendesaktiviertes Di- oder Polyisocyanat.
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EP 0 598 973 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von reaktiven Schmelzmassen. Diese bestehen aus bei Raumtemperatur festem, aber schmelzbarem Polymer mit isocyanat-reaktiven Gruppen und einer Vormischung aus einem festen Isocyanat und einem Desaktivierungsmittel. Die Schmelzmasse wird auf Trägermaterialien schichtweise aufgetragen, so dass die desaktivierten Isocyanat- und die Polymerschichten nicht vermischt sind. Oberhalb von 40°C lassen sich diese Schichten verflüssigen und umformen. Zwischen 100 und 120°C härten sie aus.
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EP 1 231 232 B1 beschreibt einen bei Raumtemperatur festen, reaktiven Einkomponenten-Schmelzklebstoff, welcher ein bei Raumtemperatur flüssiges oder festes Isocyanat, ein bei Raumtemperatur festes isocyanat-reaktives Polymer sowie ein gegenüber Isocyanat-Gruppen inertes Polymer umfasst. Dieser Klebstoff liegt bei Raumtemperatur nichtklebend vor und wird erst bei Erwärmung auf Temperaturen zwischen 60°C und 160°C haftend.
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Ein weiteres Beispiel für einen geeigneten latent-reaktiven Klebstoff lässt sich
EP 0 922 720 A1 entnehmen. Es wird die Verwendung einer wässrigen Dispersion, die wenigstens ein oberflächendesaktiviertes Polyisocyanat und wenigstens ein mit Isocyanat reaktives Polymer enthält, zur Herstellung von lagerstabilen, latent-reaktiven Schichten oder Pulvern beschrieben.
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Schmelzklebstoffe, auch Heißklebestoffe, Heißkleber, oder Hotmelt genannt, sind lösungsmittelfreie und bei Raumtemperatur mehr oder weniger feste Produkte, die im heißen Zustand auf die Klebefläche aufgetragen werden und beim Abkühlen eine feste Verbindung herstellen. Schmelzklebstoffe sind rein physikalisch abbindende Klebstoffe, das heißt es wird der bereits fertige Klebstoff in die Klebefuge eingebracht, der durch Erhitzen in eine verarbeitbare Form überführt wurde und sich beim Abkühlen wieder verfestigt. Diese Gruppe von Klebstoffen basiert auf verschiedenen chemischen Grundstoffen. Bevorzugt wird als Schmelzklebstoff eine Klebstoffzusammensetzung mit einem Basispolymer ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyamide (PA), Polyethylen (PE), amorphe Polyalphaolefine (APAO), Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVAC), Polyester-Elastomere (TPE-E), Polurethan-Elastomere (TPE-U), Copolyamid-Elastomere (TPE-A) und Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere verwendet, insbesondere dann, wenn ein Gemisch mit dem latent-reaktiven Klebstoff Einsatz findet.
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Sofern ein Gemisch aus Schmelzklebstoff und latent-reaktivem Klebstoff eingesetzt wird, werden vorzugsweise 100 Gewichtsteile des Schmelzklebstoffs mit 5 bis 50 Gewichtsteilen des latent-reaktiven Klebstoffs versetzt.
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Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante liegen der Schmelzkleber und der latent-reaktive Klebstoff abschnittsweise voneinander getrennt vor und Abschnitte mit dem latent-reaktiven Klebstoff werden vor Abschnitten mit dem Schmelzklebstoff aufgetragen. Da die Applikationstemperatur des Schmelzklebstoffs niedriger ist als die Applikationstemperatur des latent-reaktiven Klebstoffs, aktiviert das nachträgliche Auftragen des Schmelzklebstoffs nicht die Adhäsion des latent-reaktiven Klebstoffs.
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Hierdurch stehen mehr Funktionalitäten für die spätere kovalente Anbindung an das Substrat und das Sicherheitselement zur Verfügung. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Gesamtfläche aller Abschnitte des Schmelzklebstoffs zur Gesamtfläche aller Abschnitte des latent-reaktiven Klebstoffs 20:1 bis 2:1. Das Auftragen des latent-reaktiven Klebstoffs erfolgt vorzugsweise mittels Siebdruck.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Sicherheits- oder Wertprodukts, insbesondere eines Sicherheits- oder Wertdokumentes, mit einem Substrat, vorzugsweise aus Papier, und einem diffraktiven Sicherheitselement, das mittels einer Klebstoffschicht direkt mit dem Trägersubstrat verbunden ist, wobei das Sicherheits- oder Wertprodukt nach dem vorab beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Dementsprechend ist der latent-reaktive Klebstoff ausgehärtet und kovalent an Substrat und Sicherheitselement gebunden.
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Wert- und/oder Sicherheitsprodukte im erfindungsgemäßem Sinne umfassen beispielsweise Reisepässe, Personalausweise, Führerscheine, Zugangskontrollausweise oder andere ID-Karten, Fahrzeugscheine, Fahrzeugbriefe, Visa, Schecks, Zahlungsmittel, insbesondere Banknoten, Firmenausweise, Berechtigungsnachweise, Mitgliedsausweise, Geschenk- oder Einkaufsgutscheine, Frachtbriefe, Steuerzeichen, Postwertzeichen, Tickets, (Spiel-)Jetons, Urkunden oder Haftetiketten (beispielsweise zur Produktsicherung).
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Beschreibung oder den Unteransprüchen entnehmen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Sicherheits- oder Wertprodukt gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
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2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Sicherheits- oder Wertprodukt gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Ausführungsbeispiel 1
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1 stellt – stark schematisiert – eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Sicherheits- oder Wertprodukt 100, beispielsweise einer Banknote, gemäß einer ersten Variante dar. Das Sicherheits- oder Wertprodukt 100 umfasst ein Trägersubstrat 10 aus Papier. Auf dem Trägersubstrat 10 ist ein diffraktives Sicherheitselement 20, beispielsweise ein Kinegramm, mittels einer Klebstoffschicht 30 aufgebracht. Das Sicherheits- oder Wertprodukt 100 kann wie folgt hergestellt werden:
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Auf ein Trägersubstrat 10 aus Papier wird ein Gemisch der folgenden Komponenten aufgetragen:
- a) 100 Gewichtsteile eines Schmelzklebers mit einer Applikationstemperatur von etwa 60°C; und
- b) 20 Gewichtsteile eines latent-reaktiven Klebstoffs mit einer Applikationstemperatur von etwa 80°C.
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Das Auftragen des Gemischs erfolgt bei einer Temperatur, die der Applikationstemperatur des Schmelzklebers entspricht. Auf das in der Klebefuge befindliche heiße Klebergemisch wird zügig ein rückseitig auf Aluminiumfolie aufgetragenes Kinegramm aufgesetzt und anschließend die Temperatur auf die Applikationstemperatur des latent-reaktiven Klebstoffs erhöht.
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Ausführungsbeispiel 2
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2 stellt – ebenfalls stark schematisiert – eine Schnittansicht durch eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Sicherheits- oder Wertprodukt 100 dar. Auf dem Trägersubstrat 10 aus Papier ist wiederum ein diffraktives Sicherheitselement 20, beispielweise ein Kinegramm, mittels einer Klebstoffschicht 30 befestigt. Das Sicherheits- oder Wertprodukt 100 kann wie folgt hergestellt werden:
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Auf ein Trägersubstrat 10 aus Papier werden im einem ersten Teilschritt mittels Siebdruck erste Abschnitte 34 des Fügebereichs mit einem latent-reaktiven Klebstoffsmit einer Applikationstemperatur von etwa 80°C beschichtet. Dabei wird ca. 15 % der Gesamtfläche der Klebefuge beschichtet.
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In einem zweiten Teilschritt werden die verbleibenden zweiten Abschnitte 32 mit einem Schmelzklebermit einer Applikationstemperatur von etwa 60°C befüllt, wobei die Temperatur der vom Hersteller empfohlenen Verarbeitungstemperatur entspricht.
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Anschließend wird zügig ein rückseitig auf Aluminiumfolie aufgetragenes Kinegramm aufgesetzt und die Temperatur auf die Applikationstemperatur des latent-reaktiven Klebstoffs erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Substrat
- 20
- diffraktives Sicherheitselement
- 30
- Klebeschicht
- 32
- Abschnitte mit Schmelzkleber
- 34
- Abschnitte mit latent-reaktivem Klebstoff
- 100
- Sicherheits- oder Wertprodukt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008052572 A1 [0005]
- EP 2712879 A1 [0014]
- EP 0598973 B1 [0015]
- EP 1231232 B1 [0016]
- EP 0922720 A1 [0017]
