EP0767273B1 - Papier mit einer im Gussstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung - Google Patents

Papier mit einer im Gussstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung Download PDF

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EP0767273B1
EP0767273B1 EP96114696A EP96114696A EP0767273B1 EP 0767273 B1 EP0767273 B1 EP 0767273B1 EP 96114696 A EP96114696 A EP 96114696A EP 96114696 A EP96114696 A EP 96114696A EP 0767273 B1 EP0767273 B1 EP 0767273B1
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EP
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coating
weight
parts
pigment
calcium carbonate
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Dieter Baumgarten
Peter Pfeifer
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Mitsubishi HiTec Paper Bielefeld GmbH
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    • D21H25/12—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • D21H25/14—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod the body being a casting drum, a heated roll or a calender

Definitions

  • the invention relates to a paper with a Cast coating process applied coating, made of a mineral pigment, a Starch derivative as well as more common Addition of known coating spreading aids comprehensive aqueous composition is formed.
  • DE-43 27 366 C1 is an im Gussel coating process known paper whose coating has a gloss of 58 to 68% (according to Lehmann, angle 20 degrees).
  • the known coating contains as a binder a latex with a glass transition temperature > 18 ° C and the pigment consists of 70 to 100 Parts by weight from string kaolin and / or talc.
  • DE-41 39 386 C1 proposes one in Cast coating process pre-coated cardboard, the cast coating layer forming a film Synthetic resin binder, natural binder, but does not contain mineral pigment. According to the last two proposals the top layers gloss values in the range of more than 90%.
  • the invention is therefore based on the object to provide a paper that has a has sufficient smoothness, good Has ink acceptance and with high Accuracy is printable.
  • the Invention also a paper with a matt surface provide that in image capture a reduced by means of image scanners Has error rate.
  • the invention provides a solution to the problem Paper before, the one in the casting process applied coating, which consists of a mineral pigment, a starch derivative and in known addition amount known per se Aqueous coating compositions Composition is formed.
  • the coating should be done by combining the following Characteristics: the pigment consists of 70 to 100% by weight ground calcium carbonate, precipitated Calcium carbonate, talc or a mixture of these Pigments and the binder of the coating consists of - based on 100 parts by weight of pigment 6 to 25 parts by weight of starch ether.
  • the coating is characterized by the combination of the following features: 70 to 100% by weight of the pigment consists of: ground calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, talc or a mixture of these pigments and the binder of the coating consists of a mixture which, based on 100 parts by weight of pigment, consists of 6 to 25% by weight . Parts of starch ether, 0.5 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol and / or 0.5 to 2 parts by weight of carboxylmethyl cellulose.
  • the binder preferably consists of Coating from 6 to 15 parts by weight of starch ether, or is according to that specified in claim 2 Embodiment provided that the Binder mixture 6 to 15 parts by weight Starch ether contains.
  • an aliphatic epoxy resin proven to be suitable, especially a Epoxy resin, which is a reaction product based on Bisphenol A and F and epichlorohydrin.
  • a starch ether is preferably used Hydroxypropyl starch ether used, in particular a hydroxypropyl starch ether, the one Has degree of substitution ⁇ 0.2, very particularly is a hydroxypropyl starch ether with a Degree of substitution from 0.04 to 0.12 preferred.
  • Coating becomes the well-known Gardener process used, whereby to solve the task especially one with an angle of 20 degrees measured gloss value ⁇ 5% proved to be suitable Has.
  • the smoothness is measured in a suitable manner using the Parker Print Surf method according to ISO 8791-4, using one from Lorenzen u. Wettre device manufactured in Kista (Sweden). According to the invention, a value 2,5 2.5 ⁇ m , in particular ⁇ 2 ⁇ m , very particularly ⁇ 1.7 ⁇ m , has proven to be suitable.
  • the coating according to the invention except the specified pigments and binder components also included: Dispersants, release agents, such as the stearates of sodium and calcium, oils, in particular Turkish red oil, shading dyes, Thickening agents, defoamers and agents for Regulation of pH, taking this Casting auxiliaries in an amount up to a total of 4 parts by weight, based on 100 parts by weight Pigment in the coating.
  • Papers with a mass per unit area in the range from 40 to 250 g / m 2 are suitable as coating supports; if it is pre-coated papers, a coat weight of 16 to 25 g / m 2 is provided according to the invention. According to the invention, the coating is applied without a primer at a basis weight of 18 to 35 g / m 2 .
  • the coating supports are preferably only provided with surface sizing.
  • a calcium stearate dispersion is added as a release agent, the proportion of calcium stearate based on the total solids content of the mixture being 1% by weight.
  • the finished coating color is adjusted to a pH of 9.9.
  • the solids content of the coating color is 59.6% by weight.
  • a wood-free coating base paper which had been sized and had a filler content of 8% by weight, which had been provided with a starch preparation and had a basis weight of 54 g / m 2 , was coated on a casting coater with the coating color specified above, where 26 g / m 2 - calculated as dry weight parts.
  • the dried paper can be easily detached from the high-gloss cylinder.
  • the Gardener gloss measurement at an angle of 20 degrees gives a value of 1.1%.
  • the surface has a Parker Print Surf value of 1.7 ⁇ m.
  • Example 1 A coating color according to Example 1 was prepared, the total pigment content remaining unchanged, but the talc used in Example 1 was replaced by coarsely ground calcium carbonate with a coarse grain. Otherwise, the procedure was as in Example 1, the application quantity of the coating color on the coating base paper specified in Example 1 being 26 g / m 2 . A gloss value of 1.1% and a Parker Print Surf value of 1.7 ⁇ m were measured.
  • a coating color was used as in Example 1 manufactured, but with an additional 2 parts by weight a crosslinking aid - based on otro pigment - were added.
  • specified crosslinking aids a reaction product of bisphenol A and F with Epichlorohydrin.
  • Example 1 the coating color was applied to the coating base paper specified in Example 1.
  • the application weight was 27 g / m 2 . It has a gloss value of 1.1% and a Parker Print Surf value of 1.7 ⁇ m was measured.
  • a paper is produced according to Example 1, but the coating color contains instead of 35 parts by weight of talc only 20 parts by weight of talc and an additional 15 parts by weight of calcined kaolin as pigment component.
  • the application weight was 25 g / m 2 .

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Description

Die Erfindung betrifft ein Papier mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, die aus einer mineralisches Pigment, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist.
Aus der DE-38 41 199 A1 ist ein mattgestrichenes Offset- oder Tiefdruckpapier bekannt, dessen zur Aufnahme der Druckfarben bestimmte Beschichtung einen Glanz von 4 bis 38 % (nach Lehmann, Meßwinkel 75°) aufweist. Die bekannte Beschichtung enthält 5 bis 14 Gew.% üblicher Bindemittel und neben 25 bis 70 Gew.% Calciumcarbonat und/oder weiteren anorganischen Weißpigmenten 10 bis 65 Gew.% unverkleisterte chemisch modifizierte, Stärkekörnchen als Pigment. Die Beschichtung wird mit üblichen Streichvorrichtungen aufgetragen, egalisiert und getrocknet. Der Auftrag im Gußstreichverfahren ist nicht vorgesehen. Für den Einsatz als Tiefdruckpapier wird vorgeschlagen, das Papier in einem weiteren Verfahrensschritt zu satinieren.
Aus der DE-43 27 366 C1 ist ein im Gußstreichverfahren hergestelltes Papier bekannt, dessen Beschichtung einen Glanz von 58 bis 68 % (nach Lehmann, Winkel 20 Grad) aufweist. Die bekannte Beschichtung enthält als Bindemittel einen Latex mit einer Glasübergangstemperatur > 18 °C und das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum.
Aus der DE-40 29 491 A1 ist ein im Gußstreichverfahren beschichtetes Papier bekannt, bei dem ebenfalls ein filmbildendes Kunstharzbindemittel eingesetzt wird, auf den Einsatz mineralischen Pigmentes jedoch verzichtet werden kann, der max. Anteil an mineralischem Pigment in der im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung jedoch auf 5 Gew.% beschränkt ist.
Die DE-41 39 386 C1 schlägt einen im Gußstreichverfahren beschichteten Karton vor, wobei die Gußstreichschicht filmbildendes Kunstharzbindemittel, natürliches Bindemittel, jedoch kein mineralisches Pigment, enthält. Gemäß den beiden zuletzt genannten Vorschlägen weisen die Deckschichten Glanzwerte im Bereich von mehr als 90 % auf.
Es hat sich nun jedoch gezeigt, daß auch ein Bedarf für ein einen geringeren Glanz aufweisendes, jedoch mit einer hohen Glätte ausgestattetes, im Gußstreichverfahren hergestelltes Papier besteht, das insbesondere im Thermotransferdruckverfahren mit sogenannten Strichcodes zu bedrucken ist. Die Strichcodes werden mittels Bildabtastgeräten (Scannern) erfaßt und z. B. in Registrierkassen lesbar gemacht. Es kommt hierbei auf höchste Genauigkeit des Druckbildes an.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Papier zur Verfügung zu stellen, das über eine ausreichende Glätte verfügt, eine gute Druckfarbenannahme aufweist und mit hoher Genauigkeit bedruckbar ist. Insbesondere will die Erfindung auch ein Papier mit matter Oberfläche zur Verfügung stellen, das bei der Bilderfassung mittels Bildabtastgeräten eine verringerte Fehlerquote aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung ein Papier vor, das eine im Gußstreichverfahren aufgebrachte Beschichtung aufweist, die aus einer mineralisches Pigment, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist. Die Beschichtung soll dabei durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet sein: das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.% aus gemahlenem Calciumcarbonat, gefälltem Calciumcarbonat, Talkum oder einer Mischung dieser Pigmente und das Bindemittel der Beschichtung besteht - bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment - aus 6 bis 25 Gew.-Teilen Stärkeether.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Beschichtung durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale gekennzeichnet:
das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.% aus: gemahlenem Calciumcarbonat, gefälltem Calciumcarbonat, Talkum oder einer Mischung dieser Pigmente und das Bindemittel der Beschichtung besteht aus einer Mischung, die - bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment - aus 6 bis 25 Gew.-Teilen Stärkeether, 0,5 bis 5 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol und/oder 0,5 bis 2 Gew.-Teilen Carboxylmethylzellulose besteht.
Von entscheidender Bedeutung zur Realisierung der Erfindung ist der Verzicht auf Latex und statt dessen der Einsatz von Stärkeether, wobei gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Ausführungsform Stärkeether als alleiniges Bindemittel eingesetzt wird. Lediglich in untergeordneten Anteilen ist entsprechend der im Patentanspruch 2 angegebenen Ausführungsform der Einsatz eines synthetischen, filmbildenden Bindemittels und/oder von CMC möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß das Pigment zusätzlich bis zu 30 Gew.-Teile Kieselgur, ein gefälltes Silikat des Aluminiums oder Calciums, Kaolin, calciniertes Kaolin, Aluminiumhydroxid, Titandioxid oder eine Mischung dieser Pigmente enthält.
Vorzugsweise besteht das Bindemittel der Beschichtung aus 6 bis 15 Gew.-Teilen Stärkeether, bzw. ist gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Ausführungsform vorgesehen, daß die Bindemittelmischung 6 bis 15 Gew.-Teile Stärkeether enthält.
Zur Einstellung eines Papiers mit besonders matter Oberfläche hat sich insbesondere ein Calciumcarbonat mit grobem Korn als geeignet erwiesen.
Unter gemahlenem Calciumcarbonat mit grobem Korn sind Calciumcarbonate zu verstehen, bei denen mindestens 60 Masse-% der Teilchen > 2 µm sind. Ein für die Zwecke der Erfindung geeignetes Talkum weist eine Teilchengröße auf von:
  • unter 20 µm = 98 Gew.%
  • unter 10 µm = 83 Gew.%
  • unter 5 µm = 47 Gew.%
  • unter 2 µm = 15 Gew.%
    • Im allgemeinen ist eine besondere Vernetzung des aus Stärkeether bestehenden Bindemittels durch Zugabe geeigneter Vernetzungshilfsmittel nicht erforderlich. Sofern das vorgesehene Einsatzgebiet es jedoch erfordert, kann das Bindemittel durch 0,5 bis 3,5 Gew.-Teile eines oder mehrerer Vernetzungshilfsmittel aus der Gruppe: Polyaminepichlorhydrinharz, Polyamidepichlorhydrinharz und Epoxidharz vernetzt werden.
    Insbesondere hat sich ein aliphatisches Epoxydharz als geeignet erwiesen, insbesondere ein Epoxydharz, das ein Reaktionsprodukt auf Basis von Bisphenol A und F und Epichlorhydrin ist.
    Vorzugsweise wird als Stärkeether ein Hydroxypropylstärkeether eingesetzt, insbesondere ein Hydroxypropylstärkeether, der einen Substitutionsgrad < 0,2 aufweist, ganz besonders ist ein Hydroxypropylstärkeether mit einem Substitutionsgrad von 0,04 bis 0,12 bevorzugt.
    Zur Glanzmessung der erfindungsgemäß aufgebrachten Beschichtung wird das bekannte Gardener-Verfahren eingesetzt, wobei sich zur Lösung der Aufgabe insbesondere ein mit einem Winkel von 20 Grad gemessener Glanzwert < 5 % als geeignet erwiesen hat.
    Vergleichsweise durchgeführte Glanzmessungen nach dem Verfahren von Lehmann ergeben bei einem den höchsten Glanzwert ergebenden Winkel von 45 Grad Werte unterhalb von 20 %.
    Die Messung der Glätte erfolgt in geeigneter Weise mit dem Parker Print Surf-Verfahren nach ISO 8791-4 unter Verwendung eines von der Fa. Lorenzen u. Wettre in Kista (Schweden) hergestellten Gerätes. Erfindungsgemäß hat sich ein Wert ≤ 2,5 µm, insbesondere < 2 µm, ganz besonders < 1,7 µm, als geeignet erwiesen.
    Als Gußstreichhilfsmittel kann die erfindungsgemäße Beschichtung außer den angegebenen Pigmenten und Bindemittelkomponenten ferner noch enthalten: Dispergiermittel, Ablösemittel, wie die Stearate von Natrium und Calcium, Öle, insbesondere Türkisch Rotöl, Nuancierungsfarbstoffe, Verdickungshilfsmittel, Entschäumer und Mittel zur Regulierung des pH-Wertes, wobei diese Gußstreichhilfsmittel in einer Menge bis zu insgesamt 4 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment, in der Beschichtung vorliegen.
    Unter dem in den Patentansprüchen erwähnten Gußstreichverfahren ist die sogenannte "direkte Methode" zu verstehen, d. h. das Gußstreichverfahren, bei dem die mit egalisierten, aber noch naßen Strich versehene Warenbahn mit der beheizten Oberfläche eines Hochglanzzylinders in Kontakt gebracht wird. Die sogenannte "Rewet"-Methode und die Gelierungsmethode werden von der vorliegenden Erfindung nicht umfaßt.
    Als Beschichtungsträger kommen Papiere mit einer Flächenmasse im Bereich von 40 bis 250 g/m2 in Frage; sofern es sich dabei um vorgestrichene Papiere handelt, ist erfindungsgemäß ein Strichauftragsgewicht von 16 bis 25 g/m2 vorgesehen. Ohne Vorstrich wird erfindungsgemäß die Beschichtung mit einer Flächenmasse von 18 bis 35 g/m2 aufgetragen. Vorzugsweise sind die Beschichtungsträger jedoch lediglich mit einer Oberflächenleimung versehen.
    Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung:
    Beispiel 1
    Eine wäßrige Aufschlämmung aus 65 Gew.-Teilen grob gemahlenem Calciumcarbonat - 60 Gew.% > 2 µm - und 35 Gew.-Teilen Talkum wird unter Zusatz von 0,13 Gew.-Teilen, bezogen auf Gesamtpigment, eines polycarbonsauren Salzes als Dispergiermittel hergestellt und dieser Mischung eine 20 %ige Lösung eines Hydroxypropylstärkeethers mit einem Substitutionsgrad von 0,07 in einer Menge von 20 Gew.-Teilen (trocken), bezogen auf Trockengewichtsteile des Pigmentes, zugegeben. Nach Herstellung einer homogenen Mischung wird als Ablösemittel eine Calciumstearatdispersion zugegeben, wobei der Anteil des Calciumstearats, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Mischung 1 Gew.% beträgt. Die fertige Streichfarbe wird auf einen pH-Wert von 9,9 eingestellt. Der Feststoffgehalt der Streichfarbe beträgt 59,6 Gew.%.
    Ein in der Masse geleimtes holzfreies Streichrohpapier mit einem Füllstoffgehalt von 8 Gew.%, das mit einer Stärkepräparation versehen wurde und eine Flächenmasse von 54 g/m2 aufweist, wird auf einer Gußstreicheinrichtung mit der vorstehend angegebenen Streichfarbe beschichtet, wobei 26 g/m2 - gerechnet als Trockengewichtsteile - aufgetragen werden. Die Ablösung des getrockneten Papiers vom Hochglanzzylinder erfolgt problemlos. Die Glanzmessung nach Gardener bei einem Winkel von 20 Grad ergibt einen Wert von 1,1 %. Die Oberfläche hat einen Parker Print Surf-Wert von 1,7 µm.
    Beispiel 2
    Eine Streichfarbe entsprechend dem vorhergehenden Beispiel 1 wurde hergestellt, wobei der Gesamtpigmentanteil unverändert blieb, jedoch das im Beispiel 1 eingesetzte Talkum durch grob gemahlenes Calciumcarbonat mit grobem Korn ersetzt wurde. Im übrigen wurde wie im Beispiel 1 verfahren, wobei die Auftragsmenge der Streichfarbe auf das in Beispiel 1 angegebene Streichrohpapier 26 g/m2 betrug. Es wurde ein Glanzwert von 1,1 % und ein Parker Print Surf-Wert von 1,7 µm gemessen.
    Beispiel 3
    Entsprechend Beispiel 1 wurde eine Streichfarbe hergestellt, bei der jedoch zusätzlich 2 Gew.-Teile eines Vernetzungshilfsmittels - bezogen auf otro Pigment - zugegeben wurden. Bei dem angegebenen Vernetzungshilfsmittel handelt es sich um ein Reaktionsprodukt aus Bisphenol A und F mit Epichlorhydrin.
    Entsprechend Beispiel 1 wurde die Streichfarbe auf das in Beispiel 1 angegebene Streichrohpapier aufgetragen. Das Auftragsgewicht betrug 27 g/m2. Es wurde ein Glanzwert von 1,1 % und ein Parker Print Surf-Wert von 1,7 µ m gemessen.
    Beispiel 4
    Es wird ein Papier entsprechend Beispiel 1 hergestellt, wobei die Streichfarbe jedoch statt 35 Gew.-Teilen Talkum nur 20 Gew.-Teile Talkum und zusätzlich 15 Gew.-Teile calciniertes Kaolin als Pigmentkomponente enthält. Das Auftragsgewicht betrug 25 g/m2.

    Claims (7)

    1. Papier mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, die aus einer mineralisches Pigment, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist, wobei die Beschichtung durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:
      das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.% aus: gemahlenem Calciumcarbonat, gefälltem Calciumcarbonat, Talkum oder einer Mischung dieser Pigmente,
      das Bindemittel der Beschichtung besteht - bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment - aus 6 bis 25 Gew.-Teilen Stärkeether.
    2. Papier mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, die aus einer mineralisches Pigment, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist, wobei die Beschichtung durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:
      das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.% aus: gemahlenem Calciumcarbonat, gefälltem Calciumcarbonat, Talkum oder einer Mischung dieser Pigmente,
      das Bindemittel der Beschichtung besteht aus einer Mischung, die - bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment - aus 6 bis 25 Gew.-Teilen Stärkeether, 0,5 bis 5 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol und/oder 0,5 bis 2 Gew.-Teilen Carboxymethylzellulose besteht.
    3. Papier nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment zusätzlich bis zu 30 Gew.-Teile Kieselgur, ein gefälltes Silikat des Aluminiums oder Calciums, Kaolin, calciniertes Kaolin, Aluminiumhydroxid, Titandioxid oder eine Mischung dieser Pigmente enthält.
    4. Papier nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel der Beschichtung aus 6 bis 15 Gew.-Teilen Stärkeether besteht.
    5. Papier nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmischung der Beschichtung 6 bis 15 Gew.-Teile Stärkeether enthält.
    6. Papier nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4 oder 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Calciumcarbonat um ein Calciumcarbonat mit grobem Korn handelt.
    7. Papier nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 6 oder 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung, bezogen auf 100 Gew.-Teile otro Pigment - 0,5 bis 3,5 Gew.-Teile eines oder mehrerer Vernetzungshilfsmittel aus der Gruppe: Polyaminepichlorhydrinharz, Polyamidepichlorhydrinharz und Epoxidharz enthält.
    EP96114696A 1995-10-07 1996-09-13 Papier mit einer im Gussstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung Expired - Lifetime EP0767273B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19537427 1995-10-07
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    Publications (2)

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    EP0767273A1 EP0767273A1 (de) 1997-04-09
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    EP (1) EP0767273B1 (de)
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