DE2900294A1 - Beschichtungszusammensetzung fuer polyolefinprodukte - Google Patents

Beschichtungszusammensetzung fuer polyolefinprodukte

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DE2900294A1 DE19792900294 DE2900294A DE2900294A1 DE 2900294 A1 DE2900294 A1 DE 2900294A1 DE 19792900294 DE19792900294 DE 19792900294 DE 2900294 A DE2900294 A DE 2900294A DE 2900294 A1 DE2900294 A1 DE 2900294A1
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Description

Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 9050/78 - Seite 3
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Beschichtunyen für Polyolefinfilme bzw. -folien, insbesondere für Polypropylenfolien. Die Erfindung betrifft weiterhin Folien und dergleichen, die mit den genannten Beschichtungen versehen sind, so daß insbesondere die Folien in üblichen Verpackungs- und Siegelmaschinen heißsiegelfähig sind.
Polyolef inf olien im nilgemeinen und isotai ■· i r.che Polypropylenfo] i.en im besonderen sind in den letzten Jahren besonders für das Gebiet der Verpackung in versiegelten Beuteln und allgemein auf dem Gebiet der automatischen Verpackung entwickelt worden.
Diese Folien sind insbesondere als Ersatz für die Folien aus RegcniM atcellulose, die allgemein als Cellophan-Folien bekannt sind, sowie als Alternativen oder häufig als Ersatz für dünne Polyvinylchloridfolien verwendet worden, wobei sie gegenüber den letzteren zahlreiche Vorteile aufweisen.
Cellophan ist bis vor einigen Jahren das am häufigsten auf dom Gebiet der biegsamen Verpackungen für die Nahrungsmittelindustrie verwendete Material gewesen.
Um die Eigenschaften des Cellophans zu verbessern, ist es erforderlich, die ^olie mit thermoplastischen Harzen zu behandeln, welche zur Verbesserung der Heißsiegelfähigkeit von zwei Folien oder mehreren untereinander in einer Verpackungsmaschine dienen. Vor allem dienen derartige Beschichtungen jedoch zur Ausbildung einer wirksamen Sperre für Gase und Wasserdampf gegenüber denen sämtliche Cellulosederivate besonders empfindlich sind. Die oben beschriebene Behandlung kann in leichter Weise durchgeführt werden, indem man bekannte Boschichtungssysti.-j'k: oder dergleichen einsetzt, zum Beispiel
909830/0621 BAD
Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 9050/78 - Seite 4
Beschichtungen der folgenden Zusammensetzungen:
"Saran"-PVDC (Dispersion oder Lösung) oder Copolymere desselben,
PVC (Dispersion oder Lösung) oder Copolymere desselben
Nitrocellulose (zusammen mit verschiedenen Harzen).
Die Anwendung der genannten Beschichtungen stößt auf keinerlei besondere Schwierigkeiten, da die Regeneratcellulose sehr gute thermische Eigenschaften aufweist.
Beim übergang zu Kunststoffolien im allgemeinen, insbesondere zu mono- oder biorientierten (biaxial gereckten) Polypropylenfolien zeigt es sich jedoch, daß diese Folien, obwohl sie bessere physico-mechanische Eigenschaften als Cellophan aufweisen, sehr empfindlich gegenüber Temperaturen von mehr als 1100C sind und thermisch weniger stabil als Cellophan sind.
Dementsprechend lassen sie sich schwieriger heißversiegeln, wobei hierfür spezielle Vorrichtungen erforderlich sind.
Durch die Beschichtung dieser Folien müssen daher vor allem deren Mangel bezüglich ihrer Heißsiegelfähigkeit beseitigt werden, so daß ihre Versiegelung bei Temperaturen erfolgen kann, die niedriger sind als diejenigen Temperaturen, bei denen Polypropylen zur Riffelbildung, zum Schrumpfen, zum Schmelzen, zum Abbau oder dergleichen neigt.
Um dieses Ergebnis zu erreichen, wird die Polypropylenfolie, im folgenden als PP-Folie bezeichnet, beschichtet, wobei man sich solcher Verfahren bedient, die ähnlich den für Cellophan angewendeten sind, die jedoch modifiziert und verbessert sind, um dem unterschiedlichen Verhalten der behandelten Materialien Rechnung zu tragen.
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Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ? «Ό50//3 -- Seite 5
Unter den Materialien, die am häufigsten für die Beschichtung derartiger Folien verwendet werden, befinden sich Vinylharze und Copolymeren derselben, Vinylidenharze und Copolymeren derselben, Acrylharze und Copolymeren derselben oder Mischungen der vorgenannten Harze in unterschiedlichen Verhältnissen. Die oben genannten Harze werden auf die Polypropylenfilme entweder als Lösungen in einem geeigneten Lösungsmittel oder als Dispersionen oder Emulsionen aufgebracht.
Die Hauptschwierigkeit bei der Beschichtung der PP-Grundfolie besteht darin, daß man eine gute Adhäsion der Beschichtung an der Grundfolie erhält. In der Tat könnte eine übliche Beschichtungsoperation zu sehr niedrigen Versiegelungswerten führen, und zwar infolge der Delamination der Beschichtung. Um die mechanische Widerstandsfähigkeit der Versiegelung zu verbessern, sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, mit denen die Folie vor der Beschichtung behandelt wird. Die gegenwärtig bekannten Behandlungen vor der Beschichtung sind: Behandlungen mit elektrischen Entladungen (Corona-Effekt), Flammenbehandlung, Behandlung mit oxidierenden Lösungen (unpraktisch infolge von Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung), und schließlich Behandlung mit einem geeigneten Grundiermittel, letztere wird vorzugsweise in Verbindung mit den oben genannten Oberflächenbehandlungen angewendet.
Die Behandlung mit Flammen oder Entladungen läßt sich leicht durchführen und zeigt einen deutlichen Effekt bezüglich der Benetzungseigenschaften der Grundfolie. Unter den Grundiermitteln ist das beste und einfachste und dementsprechend das am häufigsten verwendete eine wasserlösliche Polyiminverbindung, die einige Zeit in der Papierindustrie und bei der Herstellung von Gegenständen aus flexiblen Kunststoffolien, die aus Kombinationen von Kunststoffolien mit Aluminium, Papier und Cellophan bestehen, verwendet worden.
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Giawe, Delfs, Moll & Fairer - ρ 9050/78 - Seite 6
Die oben genannte Technologie ist bereits auf dem Gebiet der isotactischen Polyethylenfolien angewandt worden. Diesbezüglich existieren einige Patentschriften, z.B. IT-PS 717 612; diese Patentschrift betrifft beschichtete Folien (a.ls"Moplefan'' bezeichnet), die im wesentlichen aus einer Grundfolie aus Polypropylen mit einem hohen isotactischen Anteil bestehen. Diese Grundfolie wird einer Flammenbehandlung und einer Entladungsbehandlung der oben genannten Art unterworfen. Nach dieser Behandlung wird auf die Grundfolie eine Grundierung auf der Basis von Polyimin aufgetragen. Der behandelte Film wird dann mit einer Beschichtung behandelt, die aus einer Mischung von im wesentlichen drei Grundkomponenten besteht. In der genannten Patentschrift wird auf die Wirkung der Oxirangruppe hingewiesen, die in dem Epoxyharz enthalten ist, und die die Adhäsion der Beschichtung auf der Grundfolie verbessern soll.
Es sind weitere Produkte im Handel, z.B. die mit "Prophan" bezeichneten, die Heißsiegeleigenschaften ähnlich denjenigen des "Moplefan" aufweisen. Es gibt auch andere Verfahren, die sich abweichender Technologien bedienen, z.B. Kopplung und Lamination von dünnen Folien. Diese Technologien erfordern jedoch ebenfalls die Verwendung von Grundiermitteln, Adhäsionsmitteln und/oder heißen Schmelzen, um die Folien mit einer zuvor extrudierten Folie oder mit einer geschmolzenen Schicht zu verbinden. Auch für diese Fälle ist die Wirkung von PoIyiminen als Adhäsionsp'romotor bekannt.
Es muß ebenfalls darauf hingewiesen werden, daß das Produkt zusätzlich zu den Heißsiegeleigenschaften auch andere, nicht weniger wichtige Eigenschaften aufweisen muß, z.B.: gute optische Transparenz, keine Klebrigkeit oberhalb 45/600C, Alterungsbeständigkeit, Cohäsion der versiegelten Folie augenblicklich nach dem öffnen der Siegelbacken, minimaler Reibungscoeffizient, niedrige LösungsmitteIretention, Widerstandsfähigkeit
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gegenüber Fetten und ölen, gute Bedruckbarkeit, ündurch-,lässigkeit gegenüber Gase und dergleichen. Weiterhin müssen die Folien zur Anwendung auf dem Gebiet der Nahrungsmittel den dort bestehenden Normen genügen. Demgemäß existieren bei den Harzzusammensetzungen für jede Art der Zusammensetzung der Grundfolie Modifizierungsmittel und Additive, die ausgewählt und dosiert werden müssen, so daß die für jede besondere Anwendungsart erforderlichen Eigenschaften in optimaler Weise verteilt werden.
Die Beschichtungszusammensetzung der Erfindung ist auf die Beseitigung der oben genannten Nachteile gerichtet. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Harzgemisch für Beschichtungszwecke, das anstelle des aus der IT-PS 717 612 beschriebenen Gemisches verwendet werden kann. Das Gemisch der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eines seiner Hauptkomponenten ein Polymer des Cumaron-Inden-Typs ist.
Das Gemisch ist insbesondere durch die folgenden alternativen Zusammensetzungen gekennzeichnet:
Vinylcopolymere (PVC/PVA, in Verhältnissen zwischen 70:30 und 30:70), Polymere und Copolymere von Acrylestern und Cumaron-Inden-Harzen.
Alternativ ein Gemisch aus Vinylcopolymeren (PVDC/PVC/AN, in Verhältnissen, die zwischen 80:10:10, 90:5:5 und 90:0:10 variiert werden können), Polymeren und Copolymeren von Acrylestern und Harzen des Cumaron-Inden-Typs.
Die Produkte der Erfindung, insbesondere mono-, bi- und nichtorientierte Polypropylenfilme, die erfindungsgemäß beschichtet sind, sind im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine erste Vorbehandlungs- oder Adhäsionsschicht vorgesehen ist (Grundierungsschicht), auf die nachfolgend die eigentliche Beschichtung aufgebracht wird. Die zwei deckenden
• · * O
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Schichten weisen im wesentlichen die folgende Zusammensetzung auf, wobei die angegebenen Prozentzahlen sich als Gewichtsprozent, bezogen auf das trockene Gemisch beziehen, sofern nichts anderes angegeben ist:
A) Grundierungsschicht; sie besteht aus Alkyliminpolymeren, z.B. Polyethylenimin- oder Polypropylenimin oder dergleichen.
B) Zweite Schicht (Beschichtung): Sie besteht aus Polymeren und Copolymeren von Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Acrylnitril, Estern und Halbestern der Maleinsäure, Fumarsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure und Anhydriden der genannten Säuren; diesen Polymeren und Copolymeren kann man Homo- und/oder Copolymereacrylharze der Acryl- oder Methacrylsäuren und der Alkylester derselben zusetzen oder sie durch jene ersetzen.
Die genannten Polymere oder Copolymere werden mit Homopolymeren und Copolymeren auf der Basis von Acryl-, Methacryl-, Croton- oder Itaconsäure und ihren C1-C^ ^aliphatischen Estern und Isomeren derselben vermischt. Sie können auch mit Hydroxyalkylestern der genannten Säuren mit 1-12 Kohlenstoffatomen, deren Hydroxygruppe an einem primären oder sekundären Kohlenstoffatom sitzt, vermischt werden, schließlich können sie auch mit Hydroxyalkylestern, die von hydroxylhaltigen Polymeren abgeleitet sind, vermischt werden.
Für diese Anwendung wird das Harzgemisch in geeigneten Lösungsmitteln gelöst, z.B. in Ketonen, Ethylenglykolethern oder Essigsäureestern, und zwar in Konzentrationen zwischen 20 und 40 %.
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Glawe, DeIfs, Moll & Fartntr - ο 9050/7? - Seite 9
Zur Verbesserung der Adhäsion der aufgetragenen Beschichtung gemäß der oben genannten Formulierung ist es vorteilhaft, ein Kohlenwasserstoffpolymer vom Cumaron-Inden-Typ zuzusetzen, und zwar in einem Verhältnis von 1-50 %.
Die Kohlenwasserstoffpolymere vom Cumaron-Inden-Typ werden beispielsweise erhalten, indem man von der Kohledestillation abgeleitete Monomere polymerisiert.
Die so hergestellte Beschichtungsformulierung kann weiterhin modifiziert werden, indem man geeignete Additive, z.B. Gleitbzw. Trennmittel, antistatische Mittel und Netzmittel, Pigmente und Füllstoffe zusetzt, um für den speziellen Anwendungszweck die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den Ansprüchen.
Beispiel 1
Grundfolie: Polypropylenfolie mit einem hohen isotactischen Polymerengehalt, oberflächenbehandelt durch elektronische und/oder Flammenmittel, zum Erhalt einer minimalen Benetzbarkeit von 36 dyn/cm.
Grundierungs- oder erste Beschichtung: Eine der zwei Oberflächen der Folie wird mit einer wässrigen Polyiminlösung mit einem Trockengehalt von 1-2 % beschichtet.
Beschichtung: Die Grundierungsbeschichtung wird getrocknet und anschließend mit einer Lösung von 20-35 % Polymeren in Methylethylketon beschichtet. Die Beschichtung besteht aus den folgenden Polymertypen:
1) Ein Viny!copolymer auf der Basis von Vinylchlorid/Vinylacetat mit einer Fikentscher-Konstante (K) von 30-35, in einem Anteil entsprechend 70 % der Mischungskomponenten;
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...10
Glawe, Delfs, Moll & Partner - ρ 9050'7P. - Seite 10
2) ein Cumaron-Inden-Harz in einem Anteil entsprechend
20 % der Mischungskomponenten, wobei das Harz die folgenden Eigenschaften aufweist:
Erweichungspunkt (R.u.K.) = 50°-60°C Säurezahl (ASTM D664) = 1 mgKOH/g Bromzahl (ASTM 1146T) = von 20 bis 50
3) ein Aery!copolymer auf der Basis von Methylmethacrylat/ Butylmethacrylat mit einer HU-Viskosität, gemessen bei 250C und bei 30 %-iger Konzentration in Xylol entsprechend 50-150 cps, in einem Anteil entsprechend 10 % der Mxschungskomponenten .
Nach der Beschichtung weist die getrocknete Folie die folgenden Eigenschaften auf:
Beschichtungsdicke = 1,0-2,0 μ
Transparenz = gut (Trübung < 2)
Gleiteigenschaften = gut
Siegelfestigkeit = 250-350 g/cm.
Die Siegelfestigkeit wurde bestimmt, indem man zwei beschichtete Folien untersuchte, die miteinander bei 1200C, bei einem Siegelbackendruck zwischen 1,5 und 3 kg/cm2 und einer Druckanwendungszeit von einer Sekunde versiegelt wurden.
Beispiel 2
Grundfolie: Eine Polypropylenfolie mit hohem isotactischen Polymerengehalt, axial biorientiert und oberflächenbehandelt mit einem elektronischen und/oder Flammensystem zum Erhalt einer minimalen Benetzbarkeit von 36 dyn/cm.
. . .11
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Glawe, DeIfs, Moll & Eartn^r - ο 905C/78 - Seite 11
Erste oder Grundbeschichtung: Eine der Oberflächen der Folie wird mit einer wässrigen Polyiminlösung mit einem Trockengehalt von 1-2 % beschichtet.
Beschichtung: Die getrocknete Grundierungsschicht wird anschließend mit einer Lösung von 20-35 % Polymeren in Methylethylketon beschichtet. Die Beschichtungslösung enthält die folgenden Polymertypen:
1) Ein Vinylcopolymer auf der Basis von Vinylchlorid/Maleinestern mit einer Fikentscher-Konstante (K) von 30./. 35, in einem Anteil entsprechend 70 % der Mischungskomponenten.
2) Ein Cumaron-Inden-Harz in einem Anteil entsprechend 20 % der Mischungskomponenten, wobei das Harz die folgenden Eigenschaften aufweist:
Erweichungspunkt (R.u.K.) = 70-800C Säurezahl (ASTM D664) ^ 1 mgKOH/g
Bromzahl (ASTM 1146T) = 10 bis 30.
3) Ein Acrylcopolymer auf der Basis von Methylmethacrylat/ Butylmethacrylat mit einer HU-Viskosität, gemessen bei 250C und bei einer 30 %-igen Konzentration in Xylol von 50-150 cps, in einem Anteil entsprechend 10 % der Mischungskomponenten .
Eigenschaften: Nach der Beschichtung weist die Folie die folgenden Eigenschaften auf:
Beschichtungsdicke = 1,0-2,0 μ
Transparenz = gut (Trübung < 2)
Gleiteigenschaften = gut
Siegelfestigkeit > 150 g/cm.
. ..12
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Glawe, DeIf s, Moll & i^rtn^r - ρ 9050 .'7H ~ Seite 12
A<ü 29Ü0294
Die Siegelfestigkeit wurde gemessen, indem man zwei beschichtete Folien untersuchte, die miteinander bei 1300C bei einem Siegelbackendruck zwischen 1,5 und 3 kg/cm2 und einer Druckanwendungszeit von einer Sekunde versiegelt wurden.
Beispiel 3
Grundfolie: Isotactischer Polypropylenfilm, oberflächenbehandelt mit einem elektronischen und/oder Flammensystem zum Erhalt einer minimalen Benetzbarkeit von 36 dyn/cm.
Grundierungs- oder erste Beschichtung: Eine der Oberflächen der Folie wird mit einer wässrigen Polyiminlösung mit einem Trockengehalt von 1-2 % beschichtet.
Beschichtung: Die. Grundierungsschicht wird getrocknet und anschließend mit einer Lösung von 20-35 % Polymeren in Methylethylketon beschichtet. Die Beschichtungslösung enthält die folgenden Polymertypen:
1) Ein Vinylcopolymer auf der Basis von Vinylchlorid/Maleinestern mit einer Fikentscher-Konstante (K) = 35 ./. 40, entsprechend einem Anteil von 70 % der Mischungskomponenten.
2) Ein Cumaron-Inden-Harz in einem Anteil entsprechend 20 % der Mischungskomponenten, wobei das Harz die folgenden Eigenschaften aufweist:
Erweichungspunkt (R.u.K.) = 60-70°C Säurezahl (ASTM D664) ^ 1 mg KOH/g
Bromzahl (ASTM 1T46T) = 20-50
3) Ein Acrylcopolymer auf der Basis von Methylmethacrylat/ Butylmethacrylat mit einer HU-Viskosität, gemessen bei 250C und bei einer 30 %-igen Konzentration in Xylol von 50-150 cps, entsprechend einem Anteil von 10 % der Mischungskomponenten.
. .
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Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 905C,"7f - Seite 13
Eigenschaften: Nach der Beschichtung weist die getrocknete Folie die folgenden Eigenschaften auf:
Beschichtungsdicke = 1,0-2,0 μ
Transparenz = gut (Trübung < 2)
Gleiteigenschaften = gut
Siegelfestigkeit ^ 250 g/cm.
Die Siegelfestigkeit wurde gemessen, indem man zwei beschichtete Folien untersuchte, die miteinander bei 1200C mit einem Siegelbackendruck zwischen 1,5 und 3,0 kg/cm2 und einer Druckanwendungszeit von einer Sekunde versiegelt wurden.
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Claims (8)

Patentansprüche
1. Beschichtungszusammensetzung für Polyolefinprodukte, bestehend im wesentlichen aus einer Lösung eines polymeren trockenen Dreikomponentensystems, wobei
a) die erste Komponente aus einem Viny!polymer (PVC/PVA) in einem relativen Monomerenverhältnis zwischen etwa 70:30 % und 95:5 %;
b) die zweite Komponente aus Polymeren und/oder Copolymeren von Acrylestern;
c) die dritte Komponente aus einem Cumaron-Inden-Harz besteht, wobei das Gew.-%-Verhältnis jeder der zweiten und dritten Komponente zwischen etwa 1 bis etwa 50 % beträgt und so ausgewählt ist, daß sich die Gesamtmenge des trockenen polymeren Systems zu 100 % ergibt.
2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, erhalten durch Auflösen des trockenen polymeren Gemisches in einem Gew.-%-Verhältnis von etwa 20 bis 40 % in Ketonen, Ethylenglykolethern, Essigsäureestern und Mischungen derselben als Lösungsmittel.
90983 n/0621
TELEGRAMM: SPECHTZIES
Glawe, Delfs, Moll i "^irtnec ■ r· 9050/78 - Seite 2
2^00234
3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Gleit- bzw. Trennmittel, antistatische Mittel, Netzmittel, Pigmente, Füllstoffe und Mischungen derselben als Additive zugesetzt sind.
4. Beschichtungszusammensetzung für Polyolefinprodukte, bestehend im wesentlichen aus einer Lösung eines trockenen Dreikomponentensystems, wobei
a) die erste Komponente aus einem Vinylidencopolymer
(PVDC/PVC/AN) in relativen Monomerverhältnissen zwischen etwa 80:10:10 und 97:0:3 % besteht;
b) die zweite Komponente aus Polymeren und/oder Copolymeren von Acrylestern besteht; und
c) die dritte Komponente aus Cumarin-Inden-Harzen besteht, wobei das Gew.-%-Verhältnis jeder der zweiten und dritten Komponente von etwa 1 bis etwa 50 % beträgt und so ausgewählt ist, daß sich die Gesamtmenge des trockenen polymeren Systems zu 100 % ergibt.
5. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente aus einem Vinyliden-Copoylmer (PVDC/PVC/AN) mit relativen Monomerenverhältnissen von etwa 90:5:5 % besteht.
6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 4, erhalten durch Auflösen des trockenen polymeren Gemisches in einem Gew.-%-Verhältnis von etwa 20 bis 40 % in Ketonen, Ethylenglykolethern, Essigsäureestern und Mischungen derselben als Lösungsmittel.
7. Verwendung der Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Beschichtung von Polyolefinfolien, insbesondere Polypropylenfolien.
8. Verwendung der Beschichtungszusammensetzungen nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zur Beschichtung von Polyolefinfolien, insbesondere Polypropylenfolien.
909830/0 6 21
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1646012B2 (de) * 1965-04-27 1975-04-17 Montecatini Edison S.P.A., Mailand (Italien) Leicht schweißbare, mehrschichtige Verpackungsfilme und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1646012B2 (de) * 1965-04-27 1975-04-17 Montecatini Edison S.P.A., Mailand (Italien) Leicht schweißbare, mehrschichtige Verpackungsfilme und Verfahren zu ihrer Herstellung

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