DE4432902C1 - Einlagiges Papiererzeugnis und dessen Verwendung - Google Patents

Einlagiges Papiererzeugnis und dessen Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft ein einlagiges Papiererzeugnis mit einer aktivierbaren Klebemittelbe­ schichtung zur Verklebung einer Einzellage mit sich selbst oder mit weiteren Lagen. Die Erfindung betrifft insbesondere einlagige Papiererzeugnisse, welche mit Hochleistungs- Laserprintern bedruckbar und nachfolgend ohne Zwischenlagerung nach der Bedruckung zum fertigen Einblattmailer gefaltet und verklebt werden können oder zu einem mehrlagigen Papiererzeug­ nis, wie zum Beispiel einem Formularsatz oder dergleichen, konfektioniert werden können.
Die bisher bekannten laserbedruckbaren Papiererzeugnisse, die nach der Bedruckung zu sogenannten Einblattmailern verklebt werden können, zeigen bei einer Bedruckung mittels Laserdrucker vermehrt Probleme, wenn Hochleistungs-Laserdrucker zum Einsatz kommen, bei denen eine sehr hohe Druckgeschwindigkeit erzielbar ist. Bei solchen Laserdruckern ist es notwendig, entsprechend dem erhöhten Papierdurchsatz bzw. der erhöhten Papierdurchlaufgeschwindigkeit die Temperatur bei der Fixier­ station, bei der das zunächst nur lose am Papier haftende Tonermaterial auf der Papieroberfläche fixiert wird, zu erhö­ hen, um eine ausreichende Fixierung des Tonermaterials auf der Papieroberfläche in der jetzt kürzeren zur Verfügung stehenden Zeit zu erzielen.
Aus der DE-A 36 28 471 ist ein solches Papiererzeugnis be­ kannt, welches mit einer aktivierbaren Klebemittelschicht zum Verkleben der Einzellage mit sich selbst oder von benachbarten Lagen von Papiererzeugnissen miteinander versehen ist. Die Klebemittelbeschichtung enthält jedoch keinen oleophilen Ben­ tonit.
Um andererseits zu verhindern, daß Tonermaterial an der Fi­ xierstation, insbesondere der Heizwalze der Fixierstation, zu Verklebungen führt, ist es notwendig, die Fixierwalze mit ei­ nem Trennmittel zu beaufschlagen, das in einer Vielzahl der Fälle als Hauptkomponente Silikonöl enthält. Bei steigenden Fixiertemperaturen ist ein höherer Trennmitteleinsatz notwen­ dig.
Trennmittel, insbesondere Silikonöle, weisen jedoch besonders starke Anti-Adhäsivwirkungen auf, das heißt die Klebeeigen­ schaften der Klebebeschichtung der in den Laserdruckern be­ druckten Papiererzeugnisse werden stark reduziert bzw. gänz­ lich zerstört oder unterdrückt.
Dieser Effekt wird bei allen gängigen Klebemittelsystemen der derzeit gängigen Einblattmailersysteme beobachtet:
  • a) Klebemittelsysteme unter Verwendung von Wiederanfeucht­ leimen;
  • b) Klebemittelsysteme unter Verwendung von druckaktivierbaren Selbstklebemitteln;
  • c) Klebemittelbeschichtung unter Verwendung von thermoplasti­ schen Klebstoffen.
Insbesondere störempfindlich gegenüber Silikonölen sind die Systeme a und b, mit denen bereits bei geringeren Silikonan­ teilen an der Oberfläche ein sicheres Verschließen der Ein­ blattmailer nicht mehr gewährleistet werden kann.
Einblattmailer werden jedoch in immer stärkerem Umfang zur ra­ tionellen Versendung von Informationen verwendet, die ledig­ lich dem Empfänger zugänglich gemacht werden sollen, so daß eine sichere Verklebung, das heißt ein sicheres Verschließen der Einblattmailer von essentieller Bedeutung ist. Erwähnt seien hier nur Benachrichtigungen von Versicherungsnehmern durch Versicherungen bei Änderungen von Versicherungsbedingun­ gen, Anpassungen von Versicherungsbeiträgen; Versendung von Lohnabrechnungen; Versendung von Kontoauszügen der Banken etc.
Mildern läßt sich das Problem der Desaktivierung der Klebemit­ telbeschichtungen durch eine Zwischenlagerung der bedruckten Papiere für eine gewisse Zeit. Dies stört jedoch den Arbeits­ ablauf erheblich und birgt zudem die Gefahr, daß unberechtigte Dritte Zugang zu vertraulichen Informationen erlangen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Papiererzeugnis, insbesonde­ re zur Verwendung als Einblattmailer, zu schaffen, bei dem nach der Laserbedruckung des Papiererzeugnisses eine Weiter­ verarbeitung zum Einblattmailer, das heißt insbesondere der Verklebung des Einblattmailers, on-line, das heißt ohne Zwischenlagerung der Papiere, erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Papiererzeugnis der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klebe­ mittelbeschichtung einen oleophilen Bentonitanteil von min­ destens 0,1 g/m² der beschichteten Papieroberfläche umfaßt.
Der erfindungsgemäße oleophile Bentonitanteil in der Klebemit­ telbeschichtung reicht aus, um die Trennmittelanteile in der Klebemittelbeschichtung aufzunehmen und so von der Oberfläche der Beschichtung abzuleiten, so daß eine direkt an die Laser­ bedruckung stattfindende Weiterverarbeitung der Papiere, ins­ besondere deren Verklebung zu Einblattmailern, on-line, das heißt ohne Wartezeit erfolgen kann. Dies gilt auch für Klebe­ mittelbeschichtungen mit ausgesprochen oleophobem Charakter.
Als Klebemittelsystem ist insbesondere das Klebemittelsystem mit einer thermoplastischen Polymermaterialbeschichtung als Klebemittel bevorzugt. Diese Klebemittelbeschichtung läßt sich ganz flächig als Strich auf das Laserdruckpapier auftragen und führt beim Bedrucken im Laserdrucker unerwarteterweise zu ei­ ner Versinterung des Tonermaterials mit dem Papier, die als dokumentenecht bezeichnet werden kann. Darüber hinaus läßt sich diese Klebemittelbeschichtung problemlos in den Laser­ printern verarbeiten, trotz der Verwendung des thermoplasti­ schen Polymermaterials, und anschließend durch Anwendung von Druck und/oder Temperatur zu einem sicheren Klebeverbund von aufeinanderliegenden Papierlagen verschließen.
Ein bevorzugtes thermoplastisches Polymermaterial für das Kle­ bemittel ist Polyvinylacetat. Grundsätzlich bieten sich auch andere thermoplastische Polymermaterialien an, jedoch sind be­ ste Ergebnisse bezüglich der Störfestigkeit des Papiers beim Laserdrucken mit Polyvinylacetat, Copolymere von Vinylacetat und Ethylen, Polyvinylchlorid sowie Polyacrylatdispersionen erzielt worden. Insbesondere eignen sich vorgenannte Polymer­ materialien als thermoplastisches Polymermaterial angesichts der hohen Temperaturen, die am Heizsattel des Laserdruckers herrschen, welcher für das Fixieren des Tonermaterials auf dem Papier sorgt.
Alternativ lassen sich erfindungsgemäß selbstverständlich aber auch mit Wasser aktivierbare Anfeuchtleime auch im Zusammen­ hang mit vorliegender Erfindung verwenden, wobei allerdings solche Papiere empfindlich gegenüber dem Einwirken von Feuch­ tigkeit sind und im Stapel leichter zu Verklebungen neigen.
Daneben steht als weitere Alternative selbstverständlich auch eine Klebemittelbeschichtung aus einem druckaktivierbaren Selbstkleber zur Verfügung, wobei diese Klebemittelbeschich­ tung wiederum nicht so problemlos zu handhaben ist, wie die Klebemittelbeschichtung aus thermoplastischem Polymermaterial.
Üblicherweise wird insbesondere für die Herstellung von Ein­ blattmailern das einlagige Papiererzeugnis einseitig mit Kle­ bemittel beschichtet. Hierbei kann man einen bereichsweisen Auftrag der Klebemittelbeschichtung, beispielsweise an den Rändern des Papieres, vornehmen oder aber auch, wenn die Ver­ klebestellen des Papieres nicht von vornherein feststehen und standardmäßig verklebbares Papier hergestellt werden soll, ganzflächig beschichten. Die ganzflächige Beschichtung emp­ fiehlt sich natürlich auch dann, wenn der Nebenaspekt der thermoplastischen Klebemittelbeschichtung ausgenutzt werden soll, nämlich das Versintern des Tonermaterials mit dem Papier zur Erzielung einer dokumentenechten Bedruckung.
Die Klebemittelbeschichtung weist vorzugsweise einen Anteil an oleophilem Bentonit auf, der bei der Beschichtung ein Be­ schichtegewicht mit Bentonit von 0,2 bis 1,0 g/m², bezogen auf beschichtete Papieroberfläche, ergibt. Diese Menge ist bereits ausreichend, um im Laserprinter bedrucktes Papier nach der Be­ druckung umgehend dem Verklebeprozeß zuzuführen. Die Angaben über Beschichtegewichte sowohl hier als auch an anderer Stelle beziehen sich immer auf die Beschichtung des fertig getrockne­ ten, für den Laserdruck einsatzfähigen Papiers.
Höhere Gehalte an oleophilem Bentonit verbessern die Aufnahme­ fähigkeit für das Trennmittel des Laserprinters weiter. Jedoch lassen sich mit höheren Anteilen des oleophilen Bentonits an der Klebemittelbeschichtung, so daß ein Beschichtegewicht mit Bentonit von < 1,0 g/m² der beschichteten Papieroberfläche er­ zielt wird, normalerweise keine höheren Effekte mehr erzielen.
Störend sind höhere Anteile an oleophilem Bentonit allerdings nicht.
Die Wirkung des Bentonits läßt sich noch mit silikonverträg­ lichen Substanzen in der Klebemittelbeschichtung weiter stei­ gern, wobei bevorzugt Polyethylenglykol der Klebemittelbe­ schichtung hierbei zugemischt wird. Polyethylenglykol wirkt hierbei als Lösemittel für das Trennmittel und erleichtert die Benetzbarkeit der Papieroberfläche mit Trennmitteln.
Obwohl aus einem breiten Spektrum von Polyethylenglykolen aus­ gewählt werden kann und eine weitere Verbesserung des Aufnah­ meeffektes für Silikonöl und Trennmittel der Laserprinter all­ gemein beobachtet wird, empfiehlt es sich, den Polyethylengly­ kolanteil der Klebemittelbeschichtung im wesentlichen aus zwei Fraktionen an Polyethylenglykol zusammenzusetzen, nämlich ei­ nem ersten Polyethylenglykolanteil mit einem Molekulargewicht 1000 und einem zweiten Polyethylenglykolanteil mit einem Mo­ lekulargewicht < 10.000.
Das bevorzugte Verhältnis des ersten Polyethylenglykolanteils zum zweiten Polyethylenglykolanteil beträgt ca. 2 : 1 bis ca. 1 : 2, vorzugsweise ca. 1 : 1.
Der Gesamtpolyethylenglykolanteil wird vorzugsweise so einge­ stellt, daß bei dem beschichteten Papier ein Beschichtegewicht von ca. 0,1 bis 1,0 g/m² Polyethylenglykol auf der beschichte­ ten Oberfläche gefunden wird.
Zur Steigerung der Resorption von Laserdruckertrennmittel sind insbesondere Polyethylenglykole zu verwenden, deren Molekular­ gewicht im Bereich von 30.000 bis 50.000 liegt. Die Wirkung der Polyethylenglykole bei der Steigerung der Aufnahmefähig­ keit der Oberfläche des Papiererzeugnisses für Laserdrucker­ trennmittel liegt an der Löslichkeit der Silikonöle in Polye­ thylenglykol.
Ein weiterer Zusatzstoff mit einer ganz anderen Wirkungsweise liegt in den Polyvinylalkylethern vor, insbesondere beim Poly­ vinylmethylether, der als Bestandteil der Klebemittelbeschich­ tung zunächst beim Trocknungsvorgang in fester Form vorliegt, später aber beim Abkühlen sich verflüssigt und kapillare Kanä­ le in der Klebemittelbeschichtung hinterläßt. Diese kapillaren Kanäle selbst sind auch aufnahmefähig für das Laserdrucker­ trennmittel und unterstützen so als Beimischung in der Matrix für die Bentonitanteile den Aufnahmeprozeß für das Laserdruckertrennmittel.
Mengenmäßig empfiehlt es sich, den Polyvinylalkyletheranteil in der Klebemittelbeschichtung so zu wählen, daß bei der fer­ tigen Klebemittelbeschichtung ein Beschichtegewicht von ca. 0,01 bis 0,1 g/m² der beschichteten Oberfläche resultiert.
Die Zusätze von Polyvinylmethylether haben einen sogenannten sensibilisierenden Effekt, durch den eine Filmbildung durch die Nasse der Klebemittelbeschichtung vermieden wird. In der Folge bleibt die Beschichtung wasserdampfdurchlässig, so daß beim Trocknungsprozeß Kunststoffanteile der Klebemittelbe­ schichtung durch entweichenden Wasserdampf nicht mitgerissen und zur Oberfläche transportiert werden. Verantwortlich für diesen Effekt ist eine frühzeitige Verdickung der Klebemittel­ beschichtungsmassen zu Beginn des Trocknungsvorgangs durch das Festwerden der Polyvinylmethyletheranteile.
Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Papiererzeugnis beobach­ tet, daß es durch die Erwärmung im Bereich des Heizsattels plastifiziert wird und dadurch ohne Störungen zu verursachen auch um kleine Radien umgelenkt werden kann.
Schließlich wird beobachtet, daß bei dem erfindungsgemäßen Pa­ piererzeugnis mittels Variation der Pigmentanteile die Block­ temperatur und die Siegeltemperatur beeinflußbar sind, derart, daß bei höheren Pigmentgehalten eine höhere Siegeltemperatur notwendig wird, während die Neigung zum Verblocken des Papiers in Stapel, d. h. ein großflächiges Verkleben der Papierblätter oder der Bahnen auf der Rolle durch eine ebenfalls erhöhte Blocktemperatur vermindert wird.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert.
Beispiel 1
270 Teile Wasser werden mit
3 Teilen Carboxymethylcellulose (WALOCEL C Wolff Walsrode),
3 Teilen Ätznatron,
1 Teil Polyacrylsäuresalz (erhältlich von der Firma Allied Chernicals unter dem Markenna­ men DISPEX),
37,5 Teilen Mikrotalkum (mittlere Teilchengröße 10 Ωm),
62,5 Teilen Calciumcarbonat (chemisch gefällt),
4 Teilen Calciumstearat und 100 Teilen oleophiles Bentonit (erhältlich von der Firma LaPORTE unter der Warenbezeichnung Fulacolor)
in der oben genannten Reihenfolge langsam in das Wasser einge­ rührt und 10 Minuten mit einem Homogenisator vom Typ Ultra Tu­ rax (erhältlich von der Firma Janke & Kunkel) behandelt.
Diese Pigmentslurry wird mit 950 Teilen Polyvinylacetat­ dispersion (erhältlich von der Firma Hoechst als Mowilith DC) langsam vermischt.
Die Papieroberfläche eines 80 g/m² holzfreien Papiers wird mit 6 g/m² (trocken) mit einem Streichrakel mit der wie oben be­ schrieben hergestellten Mischung beschichtet. Das Papier wird bei 900°C 5 Minuten lang getrocknet.
Parallel dazu wird eine Mischung angerührt, bei der das oleo­ phile Bentonit fehlt.
Beide Papiere werden mit einem Silikonöl (Fuser-Agent der Fir­ ma Xerox) mit einem feinen Strich überschichtet.
Während die erfindungsgemäße Beschichtung ihre volle Siegelfä­ higkeit beibehält, läßt sich die Vergleichsrezeptur ohne oleo­ philen Bentonit nicht mehr versiegeln.
Die Bedingungen beim Siegeltest sind folgende:
  • - Zeitdauer der Siegelung 2 Sekunden
  • - Siegeltemperatur 140°C
  • - Siegeldruck 300 Newton/cm²
Beispiel 2
270 Teile Wasser werden mit 3 Teilen Carboxylmethylcellulose (WALOCEL C Wolff Walsrode), 3 Teilen Ätznatron, 1 Teil Po­ lyacrylsäuresalz (erhältlich von der Firma Allied Chemicals unter dem Markenzeichen DISPEX), 37,5 Teilen Mikrotalkum (mittlere Teilchengröße: 10 Ωm), 62,5 Teilen Kalziumcarbonat (chemisch gefällt), 4 Teilen Kalziumstearat, 100 Teilen oleo­ philes Bentonit (erhältlich von der Firma LaPORTE unter der Warenbezeichnung FULACOLOR), 29 Teilen Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 400), 29 Teilen Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 20.000) angerührt und danach ca. 10 Minuten mit einem Homogenisator vom Typ ULTRA-TURAX (erhältlich von der Firma Janke & Kunkel) behandelt.
Die so erhaltene Pigmentslury wird mit 950 Teilen Polyvinyl­ acetatdispersion (erhältlich von der Firma Hoechst als MOWILIT DC) langsam vermischt.
Eine Papieroberfläche eines 80 g/m² holzfreien Papieres wird mit 6 g/m² (trocken) mit einem Streichrakel mit der wie oben beschrieben hergestellten Mischung beschichtet. Das Papier wird bei 90°C ca. 5 Minuten lang getrocknet.
Parallel dazu wird eine Mischung angerührt, bei der die 100 Teile oleophiles Bentonit und die 58 Gewichtsteile Polyethy­ lenglykol fehlen.
Beide Papiere werden mit einem Silikonöl (Fuser Agent der Fir­ ma Xerox) mit einem feinen Strich überschichtet.
Während die erfindungsgemäße Beschichtung ihre volle Siegel­ kraft beibehält, läßt sich die Vergleichsrezeptur ohne oleo­ philen Bentonit und ohne Polyethylenglykol nicht mehr siegeln.
Die Bedingungen beim Siegeltest sind folgende:
  • - Zeitdauer der Siegelung 2 Sekunden
  • - Siegeltemperatur 140°C
  • - Siegeldruck 300 Newton/cm²
Beispiel 3
Es werden 270 Teile Wasser mit 3 Teilen Carboxymethylcellulose (WALOCEL C Wolff Walsrode), 3 Teilen Ätznatron, 37,5 Ge­ wichtsteilen Mikrotalkum (mittlerer Teilchendurchmesser 10 Ωm), 62,5 Kalziumcarbonat (chemisch gefällt), 4 Teilen Kalzi­ umstearat, 2 Gewichtsteilen eines optischen Aufhellers (von der Firma Ciba-Geigy unter dem Warenzeichen TYNOPAL erhält­ lich), 90 Gewichtsteilen eines oleophilen Bentonits (erhältlich von der Firma LaPORTE unter der Warenbezeichnung FULACOLOR) und 10 Gewichtsteilen Polyvinylmethylether (LUTONAL M40) vermischt und anschließend 10 Minuten in einem ULTRA-TURAX-Homogenisator behandelt. Daran anschließend werden 950 Gewichtsteile Polyvinylacetat (erhältlich von der Firma Hoechst unter der Bezeichnung MOWILIT DC) langsam vermischt. Mit einem Streichrakel werden 6 g/m² (trocken) der Beschichte­ masse auf ein 80 g/m² holzfreies Papier aufgebracht. Das Blatt wird bei 90°C während 5 Minuten getrocknet.
Parallel dazu wird ein Vergleichsversuch unternommen, bei dem das oleophile Bentonit und der Polyvinylmethylether fehlen.
Beide Papiere werden mit einem Silikonöl (Fuser Agent der Fir­ ma Xerox) mit einem feinen Blade überschichtet.
Während die erfindungsgemäße Beschichtung ihre volle Siegel­ kraft beibehält, ist die Vergleichsrezeptur nicht mehr siegel­ bar. Die Siegelung erfolgt wie im Beispiel 1.
Die Siegelfähigkeit eines Papieres unmittelbar nach der Laser­ bedruckung läßt sich auch mit folgendem Test ohne Durchführung einer Siegelung abschätzen:
Es wird ein Silikontropfen auf das zu prüfende Papier aufge­ bracht und die Tropfengröße in gewissen zeitlichen Abständen (zum Beispiel 15 Sekunden) im Mikroskop photographiert. Wäh­ rend der Tropfen auf einem nach der Laserbedruckung siegelfä­ higen Papier schnell von der Beschichtung aufgenommen wird, zerläuft der Tropfen auf der Oberfläche des Papieres bei unge­ nügender Siegelfähigkeit und erscheint mit einem größeren Ra­ dius.

Claims (16)

1. Papiererzeugnis mit einer aktivierbaren Klebemittelbe­ schichtung zum Verkleben der Einzellage mit sich selbst oder von benachbarten Lagen von Papiererzeugnissen mit­ einander, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbe­ schichtung einen oleophilen Bentonitanteil von mindestens 0,1 g/m² der beschichteten Papieroberfläche umfaßt.
2. Papiererzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung ein thermoplastisches Po­ lymermaterial als Klebemittel enthält.
3. Papiererzeugnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymermaterial Polyvinylacetat, Copolymere von Vinylacetat und Ethylen, Polyvinylchlorid sowie Polyacrylatdispersionen umfaßt.
4. Papiererzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung einen mit Wasser aktivier­ baren Anfeuchtleim umfaßt.
5. Papiererzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung einen druckaktivierbaren Selbstkleber umfaßt.
6. Papiererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung bereichs­ weise aufgetragen ist.
7. Papiererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung ganzflä­ chig aufgetragen ist.
8. Papiererzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung einen Anteil an oleophilem Bentonit im Bereich von 0,2 bis 1,0 g/m² der beschichteten Papieroberfläche umfaßt.
9. Papiererzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung einen Polyethylenglykolanteil umfaßt.
10. Papiererzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyethylenglykolanteil 0,1 bis 1,0 g/m² beträgt, bezogen auf die beschichtete Oberfläche.
11. Papiererzeugnis nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Polyethylenglykolanteil im wesentlichen von zwei Polyethylenglykolanteilen gebildet wird, wobei der erste Polyethylenglykolanteil ein Molekulargewicht 1000 und der zweite Polyethylenglykolanteil ein Moleku­ largewicht < 10.000 aufweist.
12. Papiererzeugnis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des ersten Polyethylenglykolanteils zum zweiten Polyethylenglykolanteil 2 : 1 bis 1 : 2, vorzugsweise ca. 1 : 1, beträgt.
13. Papiererzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemittelbeschichtung einen Anteil eines Polyvinylalkylethers, insbesondere Po­ lyvinylmethylether, umfaßt.
14. Papiererzeugnis nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkyletheranteil 0,01 bis 0,1 g/m² der beschichteten Oberfläche beträgt.
15. Verwendung eines Papiererzeugnisses gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 14 als Einblattmailer.
16. Verwendung einer Mehrzahl von Papiererzeugnissen gemäß ei­ nem der Ansprüche 1 bis 14 zur Herstellung eines Formular­ satzes.
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