DE2400617A1 - Flaechiges einbandmaterial aus einer geschaeumten polypropylenmasse - Google Patents

Flaechiges einbandmaterial aus einer geschaeumten polypropylenmasse

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Description

SUMITOMO CHEMICAL COMPIiNy, LIMITED und
TOYO CLOTH CO., LTD., Osaka, Japan
"Flächiges Einbandmaterial aus einer geschäumten Polypropylenmasse"
Priorität: 9. Januar 1973, Japan, Nr. 5 766/73
Die Erfindung betrifft ein flächiges Einbandmaterial, zum Beispiel zur Verwendung für Aktenordner oder Bücher, aus einer geschäumten Polypropylenmasse. Dieses Einbandmaterial besitzt verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Struktur bzw. Griff und Schlagfestigkeit.
Im Handel sind Aktenordner erhältlich, die aus flächigem, nicht-geschäumten Polypropylen bestehen und an vorgegebenen Stellen Vertiefungen zur Erleichterung der Faltung besitzen. •Flächiges Material aus nicht-gesehäumtem Polypropylen ist steif und besitzt eine niedrige Schlagfestigkeit.sowie einen kalten Griff. Wird dieses Material einem Prägevorgang unterworfen, so stehen die Kanten von Vertieftingen hervor, und wenn dieses Material einem Fo Ii en präge verfahren unterworfen wird, ist das Prägen an sich schwierig, und die Folie löst sich leicht ab. Darüberhinaus ist das geprägte Muster zu.schwach, wenn das nicht-geschäumte Polypropylenmaterial der"Prägung unterworfen wird. Schließlich ist es bei dem nicht-geschäumten Polypropylenmaterial unmög-,lich, mit einem Presswerkzeug in der Mitte des Materials eine
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r -ι
tiefe Nut bzw. Vertiefung zur Bestimmung der Faltstelle zum Zwecke der Verwendung des Materials für Aktenordner anzubringen, und in einigen Fällen tritt im Vertiefungsbereich des- ■ Materials ein Weißwerden auf.
In der JA-GA 114 463/72 ist ein Aktenordner beschrieben, der durch einseitiges Warmpressen einer geschäumten .Polypropylenplatte mit einem Metall-Presswerkzeug unter Ausbildung einer Vertiefung erhalten wird, wobei die Platte am Vertiefungsbereich gefaltet wird, so daß sich die Vertiefung innen befindet. Solche Aktenordner sind leichter und biegsamer als aus nicht-geschäumtem Polypropylen hergestellte und insbesondere in einfacher Weise der Oberflächenprägung zugänglich. Hierdurch lassen sich das Aussehen und' die Struktur bzw. der Griff verbessern, wodurch wiederum die Aufbewahrung von Papieren aller Art erleichtert wird. Das flächige» 6e~ schäumte Polypropylenmaterial besteht jedoch hauptsächlich aus kristallinem Polypropylen und wird durch Extrudieren eines Gemisches aus kristallinem Polypropylen und einem Treibmittel hergestellt. Die Struktur des so hergestellten» Materials hat in der Praxis nicht vollständig befriedigt, und auch die Schlagfestigkeit lässt zu wünschen übrig.
In der JA-PA 20 355/72 ist eine geschäumte Polypropylenplatte mit relativ guter Schlagfestigkeit und zufriedenstellender Struktur beschrieben, die durch Verpressen eines Gemisches aus einem Treibmittel und einer polymeren Masse erhalten wird, die zu 40 bis 75 Gew.-J aus kristallinem Polypropylen und zu 25 bis 60 Gew.-? aus nicht-kristallinem Polypropylen besteht, wobei bis zu 60 Gew.-? des nicht-kristallinen Polypropylens durch Polyäthylen niedriger
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Dichte ersetzt sein können. Es war jedoch nicht zu erwarten, daß sich dieses Material für Einbandzwecke eignen würde.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein flächiges Einbandmaterial mit einer oder mehreren Faltvertiefungen aus einer geschäumten Polypropylenmasse, die 1JO bis 75 Gew.-/5 eines kristallinen Propylenpolymerisats und 25 bis 60 Gevr.-% eines nicht-kristallinen Propylenpolymerisats enthält, wobei bis zu 60 Gew.-% des nicht-kristallinen Propylenpolymerisats durch ein Äthylenpolymerisat niedriger Dichte ersetzt sein können.
Das Einbandmaterial der Erfindung besitzt gute Eigenschaften hinsichtlich Struktur bzw. Griff und Schlagfestigkeit. Es kann her-,- gestellt werden durch Schmelzextrudieren eines Gemisches aus der genannten "Polypropylenmasse und einem Treibmittel, wobei das erhaltene geschäumte Material anschließend mit Vertiefung^ zur Bestimmung der Faltstellen ausgerüstet wird.
Erfindungsgemäß geeignete kristalline Propylenpolymerisate sind kristalline Homopolymerisate des Propylehs oder kristalline Copolymerisate des Propylens mit Äthylen oder anderen ei-Olefinen, sowie Gemische aus dem Homopolymerisat und den Copolymerisaten. Bei dem nicht-kristallinen Propylenpolymerisat handelt es sich im wesentlichen um nicht-kristallines Polypropylen sowie Propylencopdlymerisate, die als Nebenprodukte bei der Herstellung der vorgenannten kristallinen Homo- und Copolymerisate des Propylens anfallen und in Heptan löslich sind.
Die Polypropylenmasse enthält 1IO bis· 75 Gew.-^, vorzugsweise 50 L_bis 75 Gew.-^, des kristallinen Propylenpolymerisats, und 25 bis j
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60 Gew.-£, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-^, des nicht-kristallinen Propylenpolyraerisats. Liegt der Anteil an kristallinem Propylenpolymerisat unter ^O Gew.-^, das heisst übersteigt der Anteil des nicht-kristallinen Propylenpolymerisats"60 Gew.-#, so ist das erhaltene Einbandmaterial zu weich, und für diesen Verwendungszweck nicht selbsttragend genug, übersteigt auf der anderen Seite der Anteil des kristallinen Propylenpolymerisats 75 Gew.-?, so wird die Schlagfestigkeit des erhaltenen Einbandmaterials relativ niedrig und die Struktur unvorteilhaft.
Das erfindungsgemäß verwendete Äthylenpolymerisat niedriger Dichte besitzt eine Dichte von 0,9** oder weniger. Geeignet sind das Homopolymerisat des Äthylens und Copolymerisate von Äthylen mit Vinylacetat oder Äthylacrylat. Bis zu 60 Gew.-?, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-%, des nicht-kristallinen Propylenpolymerisats können durch das Äthylenpolymerisat niedriger Dichte ersetzt werden, übersteigt der Anteil 60 Gew.~£, so wird die Verträglichkeit zwischen dem Äthylenpolyrnerisat niedriger Dichte und dem kristallinen Propylenpolymerisat oder dem nicht-kristallinen Propylenpolymerisat unzureichend, so daß die Zwecke der Erfindung nicht erreicht werden können.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Treibmitteln handelt es sich z3. um Azodicarbonamid oder Dinitrosopentamethylentetramin, oder um andere thermisch zersetzbare Treibmittel. Vorzugsweise werden 0,5 bis 2,0 Gew.-Teile pro 100 Gew.- Teile der Polypropylenmasse, verwendet.
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Je nach Verwendungszweck können der Polypropylenmasse Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren, Stabilisatoren zur Verbesserung der Wetterbeständigkeit oder andere Zusatzstoffe oder Hilfsstbffe einverleibt werden.
Zur Herstellung des Einbandmaterials der Erfindung wird ein Gemisch aus der Polypropylenmasse und dem Treibmittel zur Schmelze erhitzt, und die Schmelze wird dann in herkömmlicher V/eise zu einem geschäumten Polypropylenmaterial extrudiert. Vorzugsweise wird hierbei ein Schäumungsverhältnis, ausgedrückt durch das Verhältnis der Dichten von geschäumtem Polypropylen zu nicht-geschäumtem Polypropylen, von 1,2 bis 2,0, insbesondere 1,3 bis 1,5» angewendet. ..Die Dicke des geschäumten Polypropylenmaterials kann sich nach Maßgabe des Verwendungszwecks in weitem Rahmen bewegen. Im allgemeinen beträgt die Dicke etwa 0,03 bis 6 mm.
Bei der Herstellung des geschäumten Polypropylenmaterials kann das Material im weichen Zustand mittels Prägewalzen, die konkave oder konvexe Muster auf ihren Oberflächen besitzen, geprägt werden, um der Oberfläche des Materials ein Muster zu verleihen. Wird das • so erhaltene, geprägte geschäumte Polypropylenmaterial für Aktenordner oder Bucheinbände verwendet, so erreicht man ein vorteilhaftes Aussehen und ein erleichtertes Blättern der Seiten, da das .Papier nicht am Einband anhaftet. Das oberflächengeprägte Material wird daher besonders bevorzugt.
Zur Verwendung"des geschäumten Polypropylenmaterials als Einbandmaterial ist es erforderlich, das Material an den entsprechenden !^Stellen mit Vertiefungen zu versehen, um die Faltung des Materials
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zu erleichtern. Hierzu werden vorzugsweise Metall-Pr'esswerkzeuge unter Wärme- und Druckanwendung verwendet, wobei das Material ein- oder beidseitig mit U-förmigen Vertiefungen bzw. Nuten versehen wird. Man kann das geschäumte Polypropylenrnaterial auch dadurch beidseitig mit Vertiefungen versehen, daß man es wiederholt an der gleichen Stelle biegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen vergrößerten Querschnitt des mittels eines Metall-Presswerkzeugs durch einseitiges Warmpressen erzeugten Faltbereichs,
Figur 2 einen vergrößerten Querschnitt des mittels eines Metall-Presswerkzeugs durch beidseitiges Warmpressen'erzielten Faltbereichs,
Figur 3 einen vergrößerten Querschnitt des durch wiederholtes Biegen des Materials erzeugten Faltbereichs s
Figur i\ eine schematisch dargestellte Präge vorrichtung, die Figuren 5a und 5b eine Draufsicht und eine perspek- . tivische Ansicht eines Einbands im ungefalteten bzw. gefalteten Zustand, und die
Figuren 6a und 6b eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht eines lösbaren Bucheinbands im ungefalteten bzw. gefalteten Zustand.
In Figur 1 befindet sich der gepresste Abschnitt 3 am unteren Ende der U-förmigen Vertiefung des porösen Abschnitts 1 im ungeschäumten Zustand, die Tiefe ρ der U-förmigen Vertiefung be-Lträgt mindestens das 0,5-fache der Dicke q des porösen Bereichs X^
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und die Breite r der U-förmigen Vertiefung 2 beträgt das 0,3 bis 2,5-fache, vorzugsweise das 0,5 bis 2,0-fache, der Dicke q des porösen Bereichs 1. Darüber hinaus beträgt die Breite r der U-förmigen Vertiefung 2 mindestens das 1,5-fache, vorzugsweise minde-1 s-tens das 2-fache, der Tiefe p. Dies bedeutet, daß die Falteigenschaften des Faltbereichs dann in einer Weise verbessert werden, die ein freies Öffnen und Schließen gewährleistet, wenn die U-förmige Vertiefung den Glexhungai p~L0,5q, rül,5p und 0,3q~ r=2,5q genügt.
In Figur 2 befinden sich U-förmige Vertiefungen 2a und 2b auf beiden Seiten des Materials, und die Gesamtsumme der Tiefen ρ ^ und pp der U-förmigen Vertiefungen entspricht der Tiefe ρ"der . U-förmigen Vertiefung in Fi-gur 1. Die Tiefe p^ +'Pp und ^ie Breite r der U-förmigen Vertiefungen stehen zueinander in gleichem Verhältnis wie in Figur 1.
■ In Figur 3 wird durch wiederholtes Hin- und Herbiegen des geschäumten Polypropylenmaterials im gewünschten Bereich eine molekulare Orientierung und Kristallisation hervorgerufen. In diesem Fall beträgt die Dicke s des Faltbereichs 4 etwa das 0,5-fache der Dicke q des geschäumten Polypropylenmaterials oder etwas weniger. Im allgemeinen macht sich der Dickenunterschied nicht besonders bemerkbar.
Das Einbandmaterial der Erfindung besitzt ausgezeichnete Selbsttrageeigenschaften, und der Faltbereich wird nicht weiß. Darüber hinaus ist das Einbandmaterial Weich und besitzt eine ausge-' zeichnete Schlagfestigkeit. Weiterhin lässt sich die Oberfläche
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Γ Π
des Einbandmaterials in einfacher Weise einer Prägung oder Folienprägung unterziehen, und das hierdurch erhaltene Einbandmaterial besitzt eine lederähnliche Struktur. ' ■
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
Der angegebene Schmelzindex des kristallinen Polypropylens bezieht sich auf die Messung bei 230 C unter einer Belastung von 2l6O g, und der Schmelzindex des Polyäthylens niedriger Dichte auf die Messung bei 1900C unter einer Belastung von 2160 g, jeweils gemäß ASTMD 1238. Die Grenzviskositätszahl des nicht-kristallinen Polypropylens bezieht sich auf die Messung in Tetralin bei 135 C.
Beispiele 1 bis 4
Kristallines Polypropylen, nicht-kristallines Polypropylen und Polyäthylen niedriger'Dichte werden in den in Tabelle I angegebenen Verhältnissen in einem Extruder gründlich gemischt und anschließend zu Pellets konfektioniert. Diäse Pellets werden nach dem Vermischen mit 0,5 Teilen Azodicarbonamid als Treibmittel aus der Düse 5> wie in Figur 4 dargestellt, bei einer Materialtemperatur von 180 bis 2200C extrudiert, und die erhaltene, geschmolzene, geschäumte Masse wird mittels zwei Prägewalzen 6 mit eingraviertem Oberflächenmuster geprägt, während sich die Masse
besondere
oimeTEülilung verfestigt. Anschließend durchläuft das geprägte Material eine Schlußwalze 7 zur Erzielung des herkömmlichen Spiegelfinish. Man erhält so eine geprägte, geschäumte Polypropylenschicht 8 mit einem Schäumverhältnis von 1,3 bis 1,4. Die physikalischen Eigen'schaften dieser geschäumten Polypropylerischicht _j
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sind in Tabelle I zusammengestellt, die zum Vergleich (Vergleichsbeispiele 1 bis 5) auch die physikalischen Eigenschaften von auf gleiche Weise hergestellten geschäumten Polypropylenschichten enthält, wobei jedoch die Anteile der Polymerisate ausserhalb des erfindungsgemäßen Bereichs Hegen. In Tabelle I bedeuten.die Zahlenangaben im oberen Bereich Gewichtsteile.
Tabelle I ■ ·
1 Beispiele 3 4 Vergleichsbeispiele 2 3 4 5
50 2 _ _ 1 _ 90 35 100
Kristallines Poly
propylen (MI=Ig/10 min)		 — _ — — 80 — - — -
Kristallines Poly
propylen (MI=3g/10 min)		 60 70 • 70 —
Kristallines Propylen-
Xthylen-Copolymerisat
(MI=Ig/10 min; Äthylen
gehalt = 4,5*)		 80
Kristallines Propylen-
Ithylen-Copolymerisat
(MI=8g/10 min; Äthylen
gehalt =4,5%)		 25 15 30 20 10 65
nicht-kristallines Poly
propylen (Grenzviskosi-
tätszahl = 0,4g/dl)		 25 20 15 _ 10 | _ _
Polyäthylen niedriger
Dichte (MI=2g/10min)		 20 20 20 15 10 6 5 20 5
Ί )
Schlagzähigkeit
(kg/cm )
2)
Schlagzähigkeit		 O 20 O O 5 X X O X
Steifheit (kg/cm2) 600 O 900 1000 X 1600 1800 500 2000
Struktur gut 730 gut gut 1750 schlecht schlecht schlecht schlecht
gut schlecht
In Tabelle I bedeutet die Schlagzähigkeit "' die Reißfestigkeit nach Elemendorf, gemessen nach JIS Z-1702 (1962)'7.5."Die Schlag
zähigkeit L
2)
gibt die Ergebnisse eines Tests wieder, bei dem ein
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Γ Π
— 1 D-
Prüfmuster mit einer Länge von *JO cm und einer Breite von 20 cm senkrecht zur Extrudierrichtung aus der extrudierten Schicht ge- · schnitten und dann so gefaltet wird, daß das eine Ende in Längsrichtung >auf das andere Ende gelegt sowie anschließend der FaIt-.bereich zusammengeklopft wird, um zu ermitteln, ob Risse auftreten oder nicht. In Tabelle I bedeutet ein "o", daß keine Risse auftreten und ein "x" das "Auftreten von Rissen. Die Steifheit bezieht sich axe Torsionssteifheit, gemessen bei 20°C mittels einer Clash-Berg-Erweichungstemperatur-Messvorrichtung gemäß JIS K-(1963) 7.3. Bei der Bewertung der Struktur bedeutet "gut" einen v/eichen, lederähnlichen Griff. "MI" bedeutet den Schmelzindex und "Polypropylen" ein Propylenhomopolymerisat.
Aus Tabelle I geht hervor, daß die geschäumten Polypropylenschichter) der Beispiele 1 bis l\ eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit, eine vorteilhafte Steifheit bzw. Geschmeidigkeit sowie.einen lederähnlichen, weichen, angenehmen Griff besitzen.
Beispiele 5 bis 8
Unter Verwendung der geschäumten'Polypropylenschichten der Bei-'spiele 1 bis H und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 werden (A) Einbanddecken für Bücher und Notizbücher,"(B) Einbanddecken für lösbare Einbände und (C) Aktenordner bzw. Ablagemappen hergestellt
und auf ihre Tauglichkeit als 'Einbandm ittel untersucht. Die Erin
gebnisse sind/Tabelle II zusammengestellt, in der das Vergleichsbeispiel 11 einen Ordner aus handelsüblichem, nicht-geschäumtem Polypropylen betrifft.
(A) Die Einbanddecken für Bücher und Notizbücher werden so
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Γ "1
hergestellt, daß man die geschäumte Polypropylenschicht auf Größe B4 schneidet und anschließend das geschnittene Material fünfmal benachbart zur Mitte biegt, so daß zwei Faltlinien 9 entstehen", wie dies in Figur 5a"dargestellt ist (vergleiche' Figur 3). Aus diesem Material wird dann eine Einbanddecke gemäß Figur 5b hergestellt.
(B) Die lösbaren Einbanddecken werden so hergestellt, daß man die geschäumte Polypropylenschicht auf Größe A4 schneidet und eine Seite des geschnittenen Materials 2 cm vom Ende entfernt mit einem auf l60°C erhitzen Metall-Presswerkzeug 0,3 Sek. mit einem Druck
2 10
von 5 kg/cm presst. Hierbei 'erhält man "einen Faltbereich/ wie in Figur 6a dargestellt (vergleiche Figur 1). Anschließend werden zwei Löcher 11 mit einem Durchmesser von 3 mm gemäß Figur 6b in die Einbanddecke gestanzt.
(C) Die Ordner werden so hergestellt, daß man beide Seiten der geschäumten Polypropylenschicht mit einem auf l60°C erhitzten Metall-Presswerkzeug 1 Sek.■unter einem Druck von 2 kg/cm presst, wobei zwei Faltlinien (vergleiche Figur 2) entstehen, eine Aktenauf nähme vorrichtung neben dem Faltbereich anordnet und anschließend das Material im Faltbereich so faltet, daß die Aktenaufnahmevorrichtung nach innen zu liegen kommt.
In Tabelle II bezieht sich die Schlagzähigkeit im Faltbereich auf die Meßmethode nach JIS Ki-6772(bei -400C), ein "o" bedeutet keine Veränderung und ein "x" den Bruch. Die Selbsttrageeigenschaften werden so gemessen, daß man die Einbanddecke bzw. den Ordner mit LjL Kg Papieren gefüllt auf einen Tisch stellt und den Durchbiegungsj-
4098 2 8/0373
Γ Π
grad der Einbanddecke beobachtet. Ein""gut" bedeutet, daß das den Tisch berührende Ende der Einbanddecke nicht gebogen wird und ein "schlecht" bedeutet, daß die Einbanddecke gebogen und deformiert wird. Die"-Präge- und-Folienprägeeigenschaften werden so bestimmt, daß man die Einbanddecke bei Raumtemperatur der Prägung bzw. der Folienprägung unterwirft und anschließend den Zustand bewertet. Ein "o" bedeutet einen scharfen und guten Zustand, während "x" aufgeworfene Kanten der Vertiefung bedeutet.
409828/0373
Tabelle ΓΙ
Nr.
(mm)		 5 Beispiele 7 . •8 6 Vergleichsbeisjpiele 8 9 10 -. . 11
1
0,4		 6 3
1,0		 4
2,0		 2
0,4		 7 4
0,8		 3
1,0		 5
2,0		 handelsüb
liches Produkt
0,8
Material von Beispiel
Dicke		 (mm)
(mm)		 (A) 2
0,8		 (C) (B) (A) 1
0,8		 (B) (C) (B) (C)
Art des Einbandes. - (B) 0,9
1,5		 1,3
3,0		 - ■ (B) 0,7
1,1		 0,9
1,5		 1,3
3,0		 0,7
1,1
/•Tiefe ' '
FaltbereichJ
LBreite		 ' 0 0,7 0 0 X 0,7
1,1		 0 X X Z
X
Schlagzähigkeit im
Faltbereich		 gut 0 gut ■ gut gut X. schlecht . gut gut gut
Selbsttrageeigen-
schaften		 O gut O O 0 gut £ O 0 O X
Prägung, Folien
prägung		 O O

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    ίΛ Λ Flächiges Einbandrarterial rait einer oder mehreren Faltvertiefungen aus einer geschäumten Polypropylenmasse, die 40 bis 75 Gew.-% eines kristallinen Propylenpolymerisats. und 25 bis 60 Gew.-% eines nicht-kristallinen Propylenpolymerisats enthält, wobei bis zu 60 Gew.-# des nicht-kristallinen Propylenpolymerisats durch ein Äthylenpolymerisat niedriger Dichte ersetzt sein können.
  2. 2. Einbandmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylerimasse au 50 bis 75 Gew.-% aus dem kristallinen Propylenpolymerisat und zu 25 bis 50 Gew.-# aus dem nicht-kristallinen Propylenpolymerisat besteht.
  3. 3. Einbandmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 50 Ge\i.-% des nicht-kristallinen Propylenpolymerisats' durch das Äthylenpolymerisat niedriger Dichte ersetzt sind.
  4. 4. Einbandmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Propylenpolymerisat ein kristallines Propylenhomopolymerisat oder ein kristallines Copolymerisat von Propylen mit Äth'ylen oder anderen d. -Olefinen ist.
  5. 5. Einbandmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylenpolymerisat niedriger Dichte eine Dichte von höchstens 0,9'l besitzt und ein Äthylenhomopolymerisat oder ein Copolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat oder Äthylacrylat ist.
    409828/0373
  6. 6. Einbandmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dicke von 0,03 bis 6 mm.
  7. 7. Einbandmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Oberflächenpragemuster.
  8. 8. E'inbandmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schäumverhältnis von 1,2 bis 2,0.
  9. 9. Verwendung des Einbandmaterials nach Anspruch 1 bis 8 zur Herstellung von Einbanddecken, Aktenordnern und dergleichen.
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    Leeseite
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