DE2257500A1 - COATINGS FOR PAPER AND CARDBOARD - Google Patents
COATINGS FOR PAPER AND CARDBOARDInfo
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Description
Streichmasse für Panier und KartonCoating paste for breading and cardboard
Gegenstand der Erfindung sind wäßrige, Kaolin und Polyvinylalkohol enthaltende Streichmasse!! für Papier und Karton, Vielehe ein gleichzeitig dispergierend und netzend wirkendes Mittel enthaltend und sich insbesondere für das Zweifach- oder Doppeltstreichen eignen, wobei der zweite Auftrag mit dem Rakel erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin die mit Hilfe dieser Streichmasse gestrichenen Papiere und Kartons selber·The invention relates to aqueous coating compositions containing kaolin and polyvinyl alcohol !! for paper and cardboard, polygamy and dispersing at the same time Containing wetting agent and are particularly suitable for double or double stroking, wherein the second application is made with the squeegee. The invention also relates to those coated with the aid of this coating slip Papers and cardboard boxes themselves
Es ist bekannt, daß die wäßrigen Streichmassen für Papiere und Kartons im wesentlichen Pigmente und Bindemittel enthalten. Am häufigsten wird als Pigment Kaolin vor-It is known that the aqueous coating slips for paper and cardboard are essentially pigments and binders contain. The most common pigment used is kaolin.
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v/endet. Andere Pigmente, welche,bezogen auf Kaolin,in geringer kenge eingesetzt werden, sind Calciumcarbonat, Titandioxid, Hydrargillit, Talk und Bariumsulfat. Diene Pigmente werden im Wasser dispergiert, allgemein in alkalischem Medium sowie in Gegenwart von Dispergiermittel« die in Mengen von 0,2 bis 0,5 Gew.-^, bezogen auf die Pigmente, eingesetzt werden; die wichtigsten Dispergiermittel sind Tetranatriumpyrophosphat, Natriumhexamet 8 phosphat und niedrig-molekulare Polyacrylate. Diese Pigmente werden unter Mitwirkung der Bindemittel auf dem Papier oder Karton fixiert. Allgemein wird als Bindemittel eine wäßrige Dispersion eines synthetischen Polymeren wie einem Copolymer aus Styrol und Butadien, einem Acrylpolymeren oder einem Vinylacetatpolymeren, einzeln oder im Gemisch mit natürlichen Bindemitteln wie Stärke, Proteine oder Kasein oder anderen synthetischen Bindemitteln wie Polyvinylalkohol verwendete Hau kann auch den wäßrigen Dispersionen Stoffe zusetzen, welche das Y/asser-Zurückhaltevermögcn der Streichmassen verbessert? beispielsweise Carboxymethylcellulose!! oder Alginate»v / ends. Other pigments, which, based on kaolin, are lower are used closely are calcium carbonate, titanium dioxide, Hydrargillite, talc and barium sulfate. Its pigments are dispersed in water, generally in alkaline water Medium as well as in the presence of dispersant «the in Quantities from 0.2 to 0.5 wt .- ^, based on the pigments, be used; the most important dispersants are tetrasodium pyrophosphate, sodium hexamet 8 phosphate and low molecular weight polyacrylates. These pigments are made with the help of the binding agent on the paper or cardboard fixed. Generally, an aqueous dispersion of a synthetic polymer such as a copolymer is used as the binder made of styrene and butadiene, an acrylic polymer or a vinyl acetate polymer, individually or in a mixture with natural ones Binders such as starch, proteins or casein or other synthetic binders such as polyvinyl alcohol Hau used can also use the aqueous dispersions substances add, which the water retention capacity of the coating slips improved? for example carboxymethyl cellulose !! or alginates »
Schließlich können die Streichmassen noch zahlreiche andere Bestandteile enthalten, vor allem Vernetzungsmittel, Antischaummittel, Gleitmittel, optische Aufheller und Farbstoff CoFinally, the coating slips can also contain numerous other ingredients, especially crosslinking agents, Antifoam agents, lubricants, optical brighteners and dyes Co
Das Streichen der Papiere und Kartons mit den wasserhaltigen Streichmassen, erfolgt in Streichmaschinen verschiedener Bauart und Arbeitsweise; zu den technisch gebräuchlichen Vorrichtungen gehören das Luftmesser bsw. die Luftbürste, die Leimpresse oder das Walzenstreiehverfahren, die Streichmaüchinen Champion oder Massey, das SchlepprakelThe coating of the paper and cardboard with the water-containing coating slips is carried out in various coating machines Design and mode of operation; to the technically common devices include the air knife bsw. the Air brush, size press or roller spreading method, the Champion coating machines or Massey, the squeegee
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und das Umkehrrakel (raole inversee). Am gebräuchlichsten sind die Rakel-Verfahren, weil sie gegenüber den anderen Verfahren verschiedene wichtige Vorteile bieten: man kann, mit ihrer Hilfe wäßrige Streichmassen mit sehr hohem Feststoffgehalt von 58 bis 62 Gew.-^ auftragen, was den Vorteil hat, daß beim Trocknen nur wenig Y/asser verdampft werden muß. Mit Hilfe der Rakel-Verfahren erhält man auch außerordentlich glatt gestrichene Papiere oder Kartons, was für das Bedrucken sehr wichtig ist, insbesondere beim Kupfertiefdruck, bei welchem eine praktisch vollkommene Oberflächenbeschaffenheit Voraussetzung für eine gute Bedruckbarkeit ist. Schließlich lassen sich auch sehr hohe Streicbgeschwindigkeiten erzielen in der Größenordnung von 1 QOO m/ min und darüber, je nach der Beschaffenheit' des Trägermaterials (Papier oder Karton) und der aufgetragenen Menge Streichmasse. . ' ,and the reverse squeegee (raole inversee). The most common are the doctor blade method because they offer various important advantages over the other methods: you can use them to apply aqueous coating slips with a very high solids content of 58 to 62 wt .- ^, which has the advantage that when drying only little water has to be evaporated. With the help of the squeegee method one also obtains extremely smoothly coated paper or cardboard, which is very important for printing, especially in copper gravure printing, in which a practically perfect surface texture is a prerequisite for good printability. Finally, it is also possible to achieve very high stripping speeds of the order of magnitude of 10000 m / min and more, depending on the nature of the carrier material (paper or cardboard) and the amount of coating slip applied. . ',
V/erden jedoch mit Hilfe der Rakel-Verfahren wäßrige Streichmassen, -die Kaolin und Polyvinylalkohol enthalten, aufgetragen, so beobachtet man Fehler an der Oberfläche des Trägermaterials, am häufigsten die Ausbildung von Rillen oder Kratzern.However, with the help of the doctor blade method, aqueous coating compounds containing kaolin and polyvinyl alcohol are used, applied, one observes defects on the surface of the carrier material, most often the formation of grooves or scratches.
Diese Rillenbildung wird sehr selten beobachtet, wenn die genannten Streichmassen mit dem Rakel als erste Lage oder Schicht aufgetragen werden; oder es entstehen dabei zwar Rillen, die aber nur kurz sind und von alleine wieder verschwindenοThis ridge formation is observed very rarely, though the said coating slips are applied with the doctor blade as the first layer or layer; or arise from it grooves that are short and disappear on their own ο
Wird hingegen auf eine erste mit dem Rakel oder einer beliebigen anderen Vorrichtung, bei welcher ein Werkstück mit dem Trägermaterial in mechanische Berührung gerät ," beispielsweise der Leimpresse oder der StreichmaschineIf, however, a first with the squeegee or a any other device in which a workpiece comes into mechanical contact with the carrier material , "for example the size press or the coating machine
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Champion oder I.iassey aufgetragene Schicht Streichmasse ein zweites Mal mit dem Rakel gestrichen, so genügt es, daß zumindest eine dieser beiden Schichten Kaolin und Polyvinylalkohol enthält, damit sich zahlreiche und tiefe Killen, Streifen, oder Kratzer bilden, die nicht von alleine weggehen.Champion or I.iassey applied layer of coating paste painted a second time with the squeegee, it is sufficient that at least one of these two layers of kaolin and polyvinyl alcohol contains so that numerous and deep pits, streaks or scratches form that do not go away by themselves.
Üs wurde nun festgestellt, daß diese Rillen von einem Korn hervorgerufen werden, das zumindest ebenso dick ist wie die aufgetragene Schicht und daß sich durch Wieder-Zusair.raenballung oder Reagglomerierung der Kaolinteilchen unter dem Rakel ausbildet.Üs has now been found that these grooves of a Grain caused that is at least as thick as the applied layer and that is agglomerated by re-assembly or reagglomeration of the kaolin particles forms under the doctor blade.
Enthält dj.e erste Schicht Kaolin und Polyvinylalkohol, so bildet sich dieses Korn ebenfalls, wenn die Streichmasse mit einer beliebigen Vorrichtung aufgetragen wird, weiche ein mechanisches Werkt eil in Berührung mit den Trägermaterial bringt; hieraus erklärt sich, daß eine Streichmasse, welche üblicherweise zufriedenstellend als zweiter Auftrag mit dem Rakel aufgebracht werden kann, dann zur Ausbildung von Kratzern oder Rillen führt.If the first layer contains kaolin and polyvinyl alcohol, this grain also forms when the coating mix is applied with any device, soft a mechanical part in contact with the carrier material brings; this explains that a coating slip, which is usually satisfactory as a second application can be applied to the squeegee, then leads to the formation of scratches or grooves.
V/erden die Kaolin und Polyvinylalkhol enthaltenden Streichinassen mit dem Rakel als erste Lage gestrichen, so können die sich ausbildenden Körner von Beginn ihrer Bildung an sich in den Unebenheiten des faserigen Trägermaterial absetzen; hieraus erklärt sich, daß in diesem Falle keine Rillenbildung in größerem Umfange auftritt 0 If the coating compounds containing kaolin and polyvinyl alcohol are coated as the first layer with the squeegee, the grains that form can settle in the unevenness of the fibrous carrier material from the start of their formation; from this it is explained that in this case no grooving occurs to a large extent 0
Es hat sich nun gezeigt, daß die nachteilige Rillenbildung vermieden werden kann, wenn man das üblicherweise .beim -üispergieren der Pigmente verwendete Dispergiermittel durch ein anderes Lüttel ersetzt, welches gleichzeitig clis-·It has now been shown that the disadvantageous formation of grooves can be avoided if this is usually done dispersants used in dispersing the pigments replaced by another lüttel, which at the same time clis- ·
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pergierend und netzend wirkt; mit den wäßrigen,Kaolin und Polyvinylalkohol enthaltenden Streichmassen, welche zusätzlich dieses erfindungsgemäß vorgesehene Mittel enthalten, können Papiere und-Kartons-zweifach oder doppelt gestrichen werden, wobei der zweite Auftrag mit dem Rakel erfolgt, ohne daß irgendwelche Kratzer oder- Rillen auftreten.has a permeating and wetting effect; with the aqueous, kaolin and Coating slips containing polyvinyl alcohol, which additionally contain this agent provided according to the invention, paper and cardboard can be coated twice or twice the second application is made with the squeegee without any scratches or grooves.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Streichmassen enthalten allgemein 100 Gew.-Teile Pigment, welches zumindest teilweise Kaolin ist, 0,5 bis 5 Gewo-Teile Polyvinylalkohol, der einen Hydrolysegrad von mindestens 98 $ und eine "Viskosität in 4 gewe-$-iger wäßriger Lösung bei 250G von 3 bis 30 cP aufweist, 5 bis 18 Gew.-Teile synthetisches Polymer, 0,3 bis' 1,5 Gewo-Teile Vernetzungsmittel^ 0,01 bis 0,6 Gew.-Teile nicht netzendes Dispergiermittel, 0,1 bis 1,5 Gewo-Teile zugleich netzendes Dispergiermittel und gegebenenfalls 0,1 bis 0,6 Gew.-Teile optischen Aufheller; der Peststoffgehalt der Streichmassen soll 45 bis 62 Gew.-$ betragen.*The coating slips provided according to the invention generally contain 100 parts by weight of pigment, which is at least partially kaolin, 0.5 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol, which has a degree of hydrolysis of at least 98 $ and a viscosity in 4 by weight aqueous solution 25 0 G has from 3 to 30 cP, 5 to 18 parts by weight of synthetic polymer, 0.3 to 1.5 parts by weight of crosslinking agent ^ 0.01 to 0.6 parts by weight of non-wetting dispersant, 0, 1 to 1.5 parts by weight of wetting dispersant and optionally 0.1 to 0.6 parts by weight of optical brightener; the pesticide content of the coating slips should be 45 to 62% by weight. *
Zu den nicht netzenden Dispergiermitteln gehören ITatriucihexame ta phosphat, Tetranatriumpyrophosphat und die Polyacrylate mit niedrigem Molekulargewicht. Non-wetting dispersants include ITatriucihexame ta phosphate, tetrasodium pyrophosphate, and the low molecular weight polyacrylates.
Zu den gleichzeitig dispergierend und netzend wirkenden Mitteln gehört das Natriumsalz von PolydisulfAnaphthylmethan.The sodium salt of polydisulfanaphthylmethane is one of the agents that have a dispersing and wetting effect at the same time.
' *ai'* ai
Beispiele für Vernetzungsmittel sind Melamin-Formolharze und Harnstoff-Formolharze.Examples of crosslinking agents are melamine formol resins and urea formolic resins.
Als Füllstoffe bzw. Pigmente kommen außer Kaolin auch Calciumcarbonate Bariumsulfat,-Talk, Titandioxid, Glanzweiß oder Satinweiß und andere Pigmente infrage.In addition to kaolin, calcium carbonates, barium sulfate, talc, titanium dioxide, and glossy white are also used as fillers or pigments or satin white and other pigments are possible.
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Die für die erfindungsgeinäß vorgesehenen Streichmasse)! verwendete Dispersion des synthetischen Polymeren ist eine der allgemein für das !Streichen von Papieren und Kartons verwendeten -Dispersionen von Copolyineren aus Styrol und Butadien, aus Alkylacrylat und Styrol, aus Alkylacrylat und Vinylacetat oder aus Vinylacetat-Homopolymoren.The coating slip provided for the invention)! The dispersion of the synthetic polymer used is one of the dispersions of copolymers made from styrene and butadiene, from alkyl acrylate and styrene, from alkyl acrylate and vinyl acetate or from vinyl acetate homopolymors, which are generally used for coating paper and cardboard.
Die Streichmassen nach der Erfindung worden, nach beliebigen bekannten Arbeitsweisen hergestellt und üblicherweise wird Polyvinylalkohol zunächst in Wasser gelöst und dann diese Lösung sowie der Latex des synthetischen Polymeren nit der wäßrigen Dispersion der Füllstoffe vermischt, welche die Dispergiermittel sowie die Vernetzungsmittel und gegebenenfalls den optischen Aufheller enthält«The coating slips according to the invention have been made, according to produced any known working methods and usually polyvinyl alcohol is first dissolved in water and then this solution and the latex of the synthetic polymer mixed with the aqueous dispersion of the fillers, which contains the dispersants as well as the crosslinking agents and optionally the optical brightener "
Um das Ausflocken der Pigmente zu verhindern, welches in saurem lied ium auftreten kann, wird der pH-V/ert der Streichmassen oberhalb 7 gehalten durch Zugabe von Ammoniak zu der wäßrigen Pigmentdispersion vor dem Vermischen mit den übrigen Komponenten.To prevent the pigments from flocculating, which can occur in acidic liquids, the pH value of the coating slips is adjusted kept above 7 by adding ammonia to the aqueous pigment dispersion prior to mixing with the rest Components.
Das Eindringen von Y/asser in das Trägermaterial und die Anreicherung der Streichmassen an Peststoffen beim in Umlaufbringen von überschüssiger Streichmasse kann durch Zugabe eines Mittels für die '«asserretention wie eine Carboxymethylcellulose, ein Alginat oder ein hochmolekularen Polyacrylat begrenzt werden.The penetration of Y / water into the carrier material and the enrichment of the coating slips with pesticides when circulating excess coating slips can result from Adding an agent for the '«water retention like a Carboxymethyl cellulose, an alginate or a high molecular weight polyacrylate are limited.
Wird eine glänzende Oberfläche angestrebt, so v; ird das gestrichene Papier bzw. der Karton kalandert} dazu kann der Streichmasse noch ein Gleitmittel wie Ammoniumstearat zugegeben werden, wodurch das Haftenbleiben an den V/alz-jn verhindert und noch\_eini besseres Aussehen der Oberfläche erzielt wird.If a glossy surface is desired, then v; earth the coated paper or cardboard is calendered} a lubricant such as ammonium stearate can also be added to the coating slip be added, whereby the adherence to the V / alz-jn prevents and even a better appearance of the surface is achieved.
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Die Vernetzung des 'Vernetzungsmittels wird durch Zugabe eines Katalysators wie Ammoniumchlorid bewirkt.The crosslinking of the 'crosslinking agent is effected by adding a catalyst such as ammonium chloride.
Die erfindungagemäß vorgesehenen Streichmassen eignen sich gans besonders gut für das zweifache Streichen, wobei die zweite Schicht mit dem-"Rakel- aufgebracht wird; sie können jedoch ebenso gut für beliebige andere Auftragsverfahren eingesetzt werden, beispielsweise für das Walzenstreichverfahren, oder da3 Streichen mit dem Luftmesser» Uacn dem Streichen werden die gestrichenen Papiere und Kartons wie üblich getrocknete The coating slips provided according to the invention are suitable Goose is particularly good for double stroking, whereby the second layer is applied with the "squeegee; you can however, it can be used just as well for any other application method for the roller coating process, for example, or for coating with an air knife, including coating the coated papers and cardboard are dried as usual
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung»The following examples serve to explain the invention in more detail »
Vergleichsversuch 1 Compare experiment 1
Es wurde eine Streichmasse hergestellt aus 90 G-ew.-Teilen Kaolin,.10 Gewo-Teilen Calciumcarbonat, 24 Gew.-Teilen Latex eines Butadien-Styrolcopolymeren, enthaltend 50 G-ew.-^ Polymer, 25 Gew.-Teilen einer wäßrigen, 10 gew.-^-igen Polyvinylalkohollösung., 0,8 G-ew.-Teile Melamin-Formaldchydharz, 0,35 G-ew.-Teile Natriumhexametaphosphat, 0,3 Gew.-Teile optischer Aufheller (Handelsbezeichnung "Tinn'opal 2 BP"), 0,5 Gew.-Teile Ammoniak, 1 G-ew.-Teil Natriumpolyacrylat mit hohem Molekulargewicht, 2,5 G-eWo-Teile wäßrige Dispersion, enthaltend 30 i<> Ammoniumstearat,. 0,5 GeWo-T.eile Amnioniumchlorid sowie Wasser in einer Menge entsprechend einem Feststoff gehalt von -58 Gew.-c/o.There was a coating composition made of 90 parts by weight of kaolin .10 parts by weight o calcium carbonate, 24 parts by weight latex of a butadiene-styrene copolymer containing 50 wt .- ^ polymer, 25 parts by weight of aqueous, 10 wt .- ^ - strength polyvinyl alcohol solution., 0.8 part by weight of melamine formaldehyde resin, 0.35 part by weight of sodium hexametaphosphate, 0.3 part by weight of optical brightener (trade name "Tinn" opal 2 BP "), 0.5 parts by weight of ammonia, 1 part by weight of sodium polyacrylate having a high molecular weight, 2.5 G-eWO parts of aqueous dispersion containing 30 i <> ammonium stearate ,. 0.5 GeWo-T.eile amnionium chloride and water in an amount corresponding to a solids content of -58 wt. C / o.
Die Viskosität wurde mit dem' Brookfield Viskosimeter bestimmt und betrug 250 cP.The viscosity was measured using the 'Brookfield Viscometer determined and was 250 cP.
3 09822/09153 09822/0915
- 8 - 1A-42 157 .- 8 - 1A-42 157.
Mit der Streichmaschine Champion wurde eine erste Schicht Streichmasse, Auftragsgewicht 8 g/m Feststoff, aufgebracht und das gestrichene Papier in einem Tunnelofen mit pulsierender Luft bei einer Temperatur von 1300C getrocknet. Anschließend wurde mit dem Umkehrrakel ein zweites Mal gestrichen, Auftragsgewicht -12 g/m , berechnet als Peststoff. Das doppelt gestrichene Papier wurde erneut bei einer Temperatur von 13O0O getrocknet. A first layer of coating slip, application weight 8 g / m 2 solids, was applied with the Champion coating machine and the coated paper was dried in a tunnel oven with pulsating air at a temperature of 130.degree. The reverse squeegee was then used for a second coating, application weight -12 g / m, calculated as the pesticide. The double-coated paper was dried again at a temperature of 13O 0 O.
Es wurden zahlreiche und tiefe Rillen und Kratzer auf dem fertig gestrichenen und getrocknetem Papier beobachtet.Numerous and deep grooves and scratches were observed on the finished coated and dried paper.
Es wurde wie im Vergleichsversuch gearbeitet, jedoch anstelle von 0,34 Gew.-Teilen NatriumhexametapliQsphat 0,3 Gew.-Teile Natriumsalz von Polydisulfonaphthy!methan eingesetzt} Feststoffgehalt der Streichmasse 58 Gew.-^1 Viskosität (Brookfield Viskosimeter) 300 cP.It was worked as in the comparative experiment, but, instead of 0.34 parts by weight NatriumhexametapliQsphat 0.3 parts by weight sodium salt of Polydisulfonaphthy! Used methane} solids content of the coating composition 58 wt .- ^ 1 viscosity (Brookfield viscometer) 300 cP.
Das fertig doppelt gestrichene und getrocknete Papier zeigte keinerlei Rillen oder Kratzspuren..The finished double-coated and dried paper showed no creases or scratch marks.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet mit einem ZusatzThe procedure was as in Example 1 with an addition
-M--M-
von 0,6 Gew.-Teilen Natriumsalz von Polydisulfonaphthy!methan} Feststoffgehalt der Streichmasse 58 Gew,-$, Viskosität 580 cP. diof 0.6 parts by weight of the sodium salt of polydisulfonaphthy! methane} Solids content of the coating slip 58% by weight, viscosity 580 cP. di
Das doppelt gestrichene, fertig getrocknete Papier wies keinerlei Kratzspuren oder Rillen auf.The double-coated, completely dried paper showed no scratches or grooves.
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- 9 - 1Λ-42 157- 9 - 1-42 157
Es wurde wiederum wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch - mit 1,2 Gewo-Ieilen lätriumsalz von Polydisulf onaphthy!methan; Feststoffgehalt der Streichmasse 58 Gew.-ji, ViskositätThe procedure was again as in Example 1, however - With 1.2 parts by weight of the letrium salt of polydisulfonaphthymethane; Solids content of the coating slip 58% by weight, viscosity
1 000 cP. Es wurden keinerlei Rillen, Kratzer oder Streifen1,000 cps. There were no grooves, scratches or streaks
beobachtet. ' -χobserved. ' -χ
α!α!
Beispiel 4 ' ■ Example 4 '■
Die Streichmasse gemäß Beispiel 1 wurde mit einem Zusatz von 1,5 Gewo-Teilen Natriumsalz von Polydisulfodinaphthylmethan hergestellt; Feststoffgehalt 58 Gew.-$, ViskositätThe coating slip according to Example 1 was made with the addition of 1.5 parts by weight of the sodium salt of polydisulfodinaphthylmethane manufactured; Solids content 58% by weight, viscosity
2 000 cP.2,000 cps.
Das doppelt gestrichene, fertig getrocknete Papier warThe double-coated, ready-dried paper was
vollständig glatt, ohne Kratzspuren oder Rillen. Verflleichsversuch 2completely smooth, without scratches or grooves. Verification test 2
Es wurde der Vergleichsvers.uch 1 wiederholt, jedoch anstelle von Papier Karton gestrichen. Der fertig, doppelt gestrichene Karton enthielt zahlreiche Kratzer und Rillen.Comparative experiment 1 was repeated, but instead of paper cardboard was coated. The done, twice Painted cardboard contained numerous scratches and grooves.
Es wurden die Beispiele 1 bis 4 jeweils mit Karton anstelle von Papier wiederholt.Examples 1 to 4 were repeated with cardboard instead of paper.
Die fertig und doppelt gestrichenen Kartons waren vollständig glatt und wiesen keinerlei Oberflächenfehler auf.'The finished and double-coated cardboard boxes were completely smooth and had no surface defects. '
PatentansürüchePatent claims
309822/091 5309822/091 5
Claims (1)
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