DE102005023945A1 - Mehrfarbige Innenausstattungskomponenten - Google Patents

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Oliver Kleinert
Roland Unger
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrfarbigen Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen mit einem definierten Oberflächenprofil sowie die so erhaltenen Innenausstattungskomponenten.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrfarbigen Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen mit einem definierten Oberflächenprofil sowie die so erhaltenen Innenausstattungskomponenten.
  • DE 44 47 645 C2 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteiles, insbesondere einer Innenverkleidung oder dergleichen für Kraftfahrzeuge, hergestellt aus einer mit einem thermoplastischen Harz vorimprägnierten Vliesmatte, bei dem die Vliesmatte über die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Harzes hinaus in einer Kontaktheizpresse flächig erwärmt und vorverdichtet und diese Vliesmatte unter hohem Druck und einer Temperatur von 100 bis 130 °C in einer Heißdruckform verpresst wird und das verpresste Formteil in mindestens einer Kühlstufe gekühlt wird, wobei in dieser mindestens einer Kühlstufe zumindest ein Kontaktdruck zwischen der Kühlform und dem geformten Formteil aufrecht erhalten wird, wobei auf das verpresste Formteil eine Folie oder sonstiges Dekormaterial aufkaschiert wird, indem die Folie oder sonstiges Dekormaterial sowie die zu kaschierende Oberfläche des Formteils durch Kontaktwärme erhitzt und unter geringem Druck aneinandergelegt werden, woraufhin das mit der Kaschierfolie oder sonstigen Dekormaterial versehene verpresste Formteil abgekühlt wird.
  • DE 44 00 388 C2 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils, insbesondere eines Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, aus mindestens einer Trägerschicht und einer Kaschierschicht, bei dem die flachen Schichten in paralleler Erstreckung aufeinander ausgerichtet und die Ränder und im Abstand voneinander gehalten werden, während der Rand abgetrennt wird, und die Schichten und unter gegenseitigen Verbindungen zwischen zwei Pressformflächen zusammengepresst werden, worauf der gegenüber dem bearbeitenden Rand der Trägerschicht angelegt und an dieser befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Abtrennen des Randes der Trägerschicht und dem Zusammenpressen der beiden Schichten der vorstehenden Rand der Kaschierschicht um den bearbeitenden Rand umgelegt und an die Rückseite der Trägerschicht angedrückt wird, während das Formteil mit seiner Vorderseite noch an der zugeordneten Pressformfläche anliegt.
  • DE 196 07 781 A1 betrifft Ausstattungsteile für Automobile, die meist Schichtstoffe sind mit einer Basis und einem textilen Dekor. Aus technologischen Gründen besteht dieses bisher aus Polyesterfasern. Zur Reduzierung der Anzahl der Polymeren in einem besonderen Gesamtaufbau werden demgegenüber Polypropylenfasern eingesetzt. Ermöglicht wird dies durch ein neues Kaschierverfahren und spezieller Wärmeführung im Prozess und Kaschiervorlage des Dekors.
  • WO 90/03256 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen fester Produkte mit definierter Oberfläche aus einem faserverstärkten Bauteilträger, die in einem One-Step-Verfahren mit Zykluszeiten von 40 bis 60 s verpresst werden.
  • WO 01/41999 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungs-Komponenten von Kraftfahrzeugen mit einem definierten Oberflächenprofil, wobei man in einem ersten Schritt einen, den die sichtbare Oberfläche bildenden Werkstoff in einer Werkzeugkavität positioniert und durch Einwirkung von Druck und/oder Temperatur verformt und gleichzeitig die gewünschte Oberflächenprägung erzeugt, in einem weiteren Schritt einen Trägerwerkstoff auf der Basis von naturfaserverstärkten Polymerwerkstoffen in die Werkzeugkavität einbringt und anschließend verformt, wobei Randbereiche des Werkstoffs nicht mit dem Trägerwerkstoff bedeckt sind und anschließend nach Umbugen der Randbereiche des Werkstoffs die Innenausstattungskomponenten aus der Werkzeugkavität entformt.
  • Sämtlichen Verfahren des Standes der Technik ist gemeinsam, dass sowohl der Bauträger als auch die Dekorschicht auf eine (hohe) Kaschiertemperatur gebracht werden, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. Der Stand der Technik erlaubt auch keinen Einsatz einer Mehrzahl von verschiedenen Bereichen der Dekorschichten mit jeweils definierten Oberflächen- und/oder Farbprofil, die auf einen einteiligen Träger-Werkstoff aufgebracht werden.
  • In der WO 2005/009721 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen mit einem definierten Oberflächenprofil beschrieben. Das Verfahren wird dadurch realisiert, dass man in einem ersten Schritt den Bauteilträger auf der Basis von naturfaserverstärkten Polymerwerkstoffen herstellt und dessen Oberflächentemperatur auf der mit der Dekorschicht zu versehenen Oberfläche auf die gewünschte Kaschiertemperatur im Bereich von 150 bis 180 °C einstellt,
    in einem zweiten Schritt die Sichtseite der Dekorschicht auf die gewünschte Narbtemperatur im Bereich von 200 bis 220 °C und die Kaschierseite der Dekorschicht auf die gewünschte Kaschiertemperatur bringt und
    anschließend den Bauteilträger und die Dekorschicht in einem Werkzeug verpresst, dessen Oberwerkzeug eine Struktur des definierten Oberflächenprofils aufweist.
  • Insbesondere japanische Autohersteller nutzen die Möglichkeit Narben auf Dekor-Materialien aufzuprägen, meist für Instrumententafeln aber auch für Türverkleidungen. Diese Bauteile zeigen allerdings durchwegs keine hochwertigen Qualitäten der Narbungen und erfüllen in dieser Hinsicht nicht die Anforderungen von Herstellern hochwertiger Fahrzeuge.
  • Um mit dem sogenannten Inmold-Graining-Verfahren und entsprechenden Innenausstattungskomponenten im Premiumsegment von Kraftfahrzeugen erfolgreich zu sein, müssen das Verfahren und die so erhältlichen Innenausstattungskomponenten so konzipiert sein, dass auch feinste Narbstrukturen im Präge-Werkzeug von der Folie aufgenommen werden und somit eine ideale Narbabbildung und dadurch eine optimale Oberfläche am Bauteil entsteht.
  • Mit dem in der WO 2005/009721 veröffentlichten Verfahren ist man mittlerweile in der Lage, auch geometrisch komplexe und sehr fein strukturierte Narben (extremstes Beispiel: Nachbildungen von Leder-Echtnarbungen) abzubilden und dabei Radien von bis 2,5 mm zu erzeugen, während mit klassischem Kaschierverfahren lediglich Radien von etwa 5 bis 6 mm möglich sind.
  • Die Automobilhersteller von Premiumfahrzeugen sind daher sehr an den Inmold-Graining-Verfahren und entsprechenden Innenausstattungskomponenten interessiert. Aufgrund der guten Narb-Abbildung und vor allem der engen (bislang typisch für PUR-Formhautprozesse) Radien, tritt die Technologie derzeit in direkte Konkurrenz mit der PUR-Formhaut, die anschließend mit PUR hinterschäumt wird.
  • Derzeit hat die PUR-Technologie jedoch einen wesentlichen Vorteil:
    Da die Formhaut prozessbedingt zweifarbig hergestellt werden kann, wobei Farbbereiche über einen sehr engen Nutgraben getrennt und zweifarbig im Inmold-Coating-Verfahren lackiert oder mit zweifarbig eingefärbten PUR-Systemen gesprüht werden können einteilige Oberflächen mit zwei- oder mehr Farben erzeugt werden, die anschließend mit einem Trägerteil verbunden werden.
  • Im Inmold-Graining-Verfahren des Standes der Technik lassen sich jedoch nur zwei Bauteile separat herstellen und anschließend in einem geeigneten Fügeprozess beispielsweise durch Schweißen oder Kleben verbinden. Diese Fügeprozesse sind jedoch sehr kostenintensiv und es entstehen Materialdopplungen im Bereich der Fügeflächen (und dadurch Mehrgewicht). Zudem müssen Spaltverläufe und Übergänge zum Türinnen-Blech aufwendig abgestimmt werden, was sich bei einem einteiligen Träger einfacherer realisieren lässt.
    •
  • Dementsprechend bestand eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von entsprechenden Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen, insbesondere mehrfarbigen Bauteilen.
  • Die vorgenannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst in einer ersten Ausführungsform durch ein Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen aus einem Bauteilträger 1 und wenigstens zwei flächig damit verbundenen Dekorschichten 2a, 2b mit jeweils definiertem Oberflächen- und/oder Farbprofil der Dekorschichten 2a, 2b, wobei man
    in einem ersten Schritt die jeweiligen Sichtseiten 3a, 3b der jeweiligen Dekorschichten 2a, 2b auf die jeweiligen gewünschten Narbtemperaturen im Bereich von 180 bis 220 °C, insbesondere 200 bis 220 °C bringt, die Rückseiten der Dekorschichten 2a, 2b auf die jeweiligen Verformtemperaturen im Bereich von 130 bis 170 °C erwärmt, und in jeweils einem genarbten Formpresswerkzeug die jeweilige Formteilgeometrie und gleichzeitig die entsprechende Oberflächen-Narbung der Dekorschichten 2a, 2b durch Pressen, Blasformen und/oder Tiefziehen herstellt,
    in einem zweiten Schritt die Kanten der jeweiligen Dekorschichten 2a, 2b, soweit notwendig, beschneidet, insbesondere im Bereich der Farbtrennung,
    in einem dritten Schritt die jeweiligen Dekorschichten 2a, 2b zueinander ausgerichtet positioniert und durch Unterdruck fixiert und
    in einem vierten Schritt die ausgerichteten Dekorschichten 2a, 2b in ein Kaschierwerkzeug überführt und auf der den Sichtseiten 3a, 3b gegenüberliegenden Fläche mit dem Bauteilträger 1 in an sich bekannter Weise kaschiert.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen insbesondere darin, dass mehrfarbige Bauteile, die durch einen einteiligen Träger gekennzeichnet sind, herstellbar sind.
    •
  • Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein einteiliger Türverkleidungsträger herstellbar, der unterschiedliche Folienfarben aufweist, die im Inmold-Graining-Verfahren genarbt werden. Beispielsweise kann bei Verwendung von unterschiedlichen Folien-Laminaten die Schaumdicke für Brüstung und Unterteil variiert werden, so dass im Brüstungsbereich mehr Schaumdicke und damit bessere haptische Eigenschaften eingesetzt werden können, während im Unterteil Einsparungen durch reduzierte Schaumdicke vorgenommen werden können. Für Brüstungs- und Unterteil können zusätzlich verfahrenstechnisch problemlos unterschiedliche Narbungen eingesetzt werden, die dem Wunsch des Designers entsprechen.
  • In der 1 wird die Herstellung der Dekorschicht 2a dargestellt. Zunächst wird die Dekorschicht 2a, die auf der Unterseite gegebenenfalls eine Schaumstoffschicht enthalten kann an der Oberseite auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 220 °C, an der Unterseite auf eine Temperatur im Bereich von 130 bis 170 °C aufgeheizt. In dem Formwerkzeug aus Oberwerkzeug (Stempel) und Unterwerkzeug (Narbschale) wird durch Pressen und/oder Tiefziehen die entsprechende Formteilgeometrie der Dekorschicht 2a hergestellt, wie in 2 dargestellt. Analog wird dies für die Dekorschicht 2b durchgeführt. In dem Formwerkzeug aus Oberwerkzeug (Stempel) und Unterwerkzeug (genarbt) wird durch Pressen und/oder Tiefziehen die entsprechende Formteilgeometrie, sowie gleichzeitig die Oberflächen-Narbungen der Dekorschicht 2a hergestellt, wie in 2 dargestellt. Analog wird dies für die Dekorschicht 2b durchgeführt. Das genarbte Unterwerkzeug ist dabei vorzugsweise mit (Laser) Bohrungen versehen, damit die Luft aus dem Spalt zwischen den Dekorschichten 2a, 2b und der Werkzeugwand entweichen kann. Hier könnte anstelle des Folienstempels auch ein Vakuumverfahren eingesetzt werden, jedoch bilden sich erfahrungsgemäß feine Narben im Stempeldruck-Verfahren deutlich besser ab.
  • In der 3 ist dargestellt, wie die erzeugten Narbfolien an den Kanten beschnitten werden. Dies kann beispielsweise per Roboter auf entsprechend Schneidaufnahmen durchgeführt werden, es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, dass die Kanten bereits im ersten Verfahrensschritt über entsprechende Werkzeugkanten beschnitten werden.
  • In der 4 wird die analog der 3 hergestellte Dekorschicht 2a auf einem Werkzeugunterteil dargestellt.
  • In der 5 ist dargestellt, wie die beiden Dekorschichten 2a, 2b zueinander ausgerichtet positioniert und durch Unterdruck auf einer Positiv-Vakuum-Form fixiert werden. Die Nut, in der die Farbtrennung verläuft, wird entsprechend der Bauteilgeometrie ausgerichtet und ebenfalls im Vakuum fixiert. Anschließend wird die Positiv-Aufnahme mit den Folien um 180 °C ins eigentliche Kaschierwerkzeug (negativ) eingeschwenkt und übergeben. Wird nun der Unterdruck an der Positiv-Aufnahme ausgeschaltet und beispielsweise Vakuum am Kaschier- Unterwerkzeug eingeschaltet, so werden die Dekorschichten 2a, 2b hier fixiert. Nunmehr wird der Bauteilträger 1 mit den Dekorschichten 2a, 2b in an sich bekannter Weise kaschiert werden. Da vor der Kaschierung die Rückseite der Naht zwischen den Dekorschichten 2a, 2b frei liegt, ist es möglich, die Rückseite dieser Nut in an sich bekannter Weise zu verstärken, beispielsweise durch Verklammern, Verschweißen oder durch Aufstecken eines zusätzlichen Verstärkungs-Teils.
  • Im Formpress-Werkzeug können deutliche Radienüberhöhungen vorgesehen werden, dies ermöglicht die Darstellung sehr enger Radien im Bereich ab 0,5 mm, insbesondere 2 bis 3 mm. Hervorzuheben ist auch, dass aufgrund der geringen Druckbelastung der später zu kaschierenden Dekorschichten 2a, 2b die Schaumschädigung wesentlich geringer ist und dadurch Schaumbruch und Faltenproblematik ausgeschlossen werden kann.
  • Gleichzeitig ist auch eine Narbung an diesem scharfkantigen Umbugradius und der späteren Nahtstelle der verschiedenen Dekorschichten 2a, 2b möglich. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus bei der Darstellung einer Galvano/Laser-Narbe, beispielsweise ausgehend von einem Belederungsmodell, die Realisierung eines Zweiglanzes möglich.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen aus einem Bauteilträger 1 und wenigstens zwei flächig damit verbundenen Dekorschichten 2a, 2b mit jeweils definiertem Oberflächen- und/oder Farbprofil der Dekorschichten 2a, 2b.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erfindungsgemäßen Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilträger 1 einen Türverkleidungsträger, insbesondere auf der Basis von naturfaserverstärkten Polymerwerkstoffen, beispielsweise ein Naturfaser-, beispielsweise ein Flachs-Polypropylen-Material, Naturfaser-, beispielsweise ein (Flachs)-PUR oder ein Naturfaser-, beispielsweise (Flachs)-Epoxidharz-Material, sowie auch ein im Spritzguss-Verfahren hergestellter Träger aus PP, ABS, oder Polyamid umfasst. Diese Materialien sind im Automobilbau weit verbreitet und daher dem Fachmann bestens bekannt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Dekorschichten 2a, 2b Folien, insbesondere Schaumstoff-kaschierte Kunststofffolien eingesetzt. Auch dieses Material der Dekorschichten 2a, 2b ist wie das Material des Bauteilträgers 1 dem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Innenausstattungskomponenten für Kraftfahrzeuge bestens bekannt.
  • Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Kunststofffolie, die ausgewählt ist aus thermoplastischem Polyolefin, ASA, Polyvinylchlorid oder thermoplastischem Polyurethan. Diese Kunststofffolie enthält vorzugsweise auf der Kaschierseite eine Schaumstofffolie, beispielsweise aus Polyethylen/Polypropylen.
  • Die Kaschiertemperatur des Bauteilträgers 1 und/oder der den Sichtseiten 3a, 3b gegenüberliegenden Seite der Dekorschichten 2a, 2b wird auf einen Wert im Bereich von 150 bis 180 °C eingestellt. Wird die Kaschiertemperatur zu hoch gewählt, so ist zu befürchten, dass die Schaumstoffstruktur der Rückseite der Dekorschichten 2a, 2b beeinträchtigt wird. Wird hingegen die Kaschiertemperatur zu niedrig gewählt, so ist eine ausreichende Verbindung des Bauteilträgers 1 mit den Dekorschichten 2a, 2b nicht zu erwarten. Alternativ kann eine Haftung zwischen den Dekorschichten und dem Bauteilträger auch dadurch gewährleistet werden, daß der Bauteilträger mit herkömmlichen Klebstoffen beschichtet wird (Dispersions-, Lösungsmittel-, Hotmelt-Klebstoffen oder Klebefolien) und anschließend mit den Dekorschichten verbunden wird.
  • Erfindungsgemäß werden in einer bevorzugten Ausführungsform Dekorschichten 2a, 2b mit einer Gesamtfläche eingesetzt, die die in den Fig. nicht dargestellte Trägerkante des Bauteilträgers 1 überragen und einem weiteren Verfahrensschritt um die Trägerkante gefaltet werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Dekorschichten 2a, 2b während des Kaschiervorgangs um die Trägerkante zu falten.
  • Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Dekorschichten 2a, 2b in einer Positiv-Vakuumform zu einander ausgerichtet.
  • Im vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders bevorzugt, die zu einander ausgerichteten und durch Unterdruck in der Vakuumform fixierten Dekorschichten 2a, 2b zu schwenken, insbesondere um 180 ° und in das Kaschierwerkzeug einzubringen.
  • Weiterhin ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass man zwischen dem dritten und vierten Verfahrensschritt den Unterdruck der obengenannten Vakuumform entfernt und die ausgerichteten Dekorschichten 2a, 2b mit Unterdruck auf den Sichtseiten 3a, 3b in dem Kaschierwerkzeug fixiert.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen aus einem Bauteilträger (1) und wenigstens zwei flächig damit verbundenen Dekorschichten (2a, 2b) mit jeweils definiertem Oberflächen- und/oder Farbprofil der Dekorschichten (2a, 2b), wobei man in einem ersten Schritt die jeweiligen Sichtseiten (3a, 3b) der jeweiligen Dekorschichten (2a, 2b) auf die jeweiligen gewünschten Narbtemperaturen im Bereich von 180 °C bis 220 °C bringt, die Rückseiten der Dekorschichten (2a, 2b) auf die jeweiligen Verformtemperaturen im Bereich von 130 bis 170 °C erwärmt, und in jeweils einem genarbten Formpresswerkzeug die jeweilige Formteilgeometrie und gleichzeitig die entsprechende Oberflächen-Narbung der Dekorschichten (2a, 2b) durch Pressen, Blasformen und/oder Tiefziehen herstellt, in einem zweiten Schritt die Kanten der jeweiligen Dekorschichten (2a, 2b), soweit notwendig, beschneidet, in einem dritten Schritt die jeweiligen Dekorschichten (2a, 2b) zueinander ausgerichtet positioniert und durch Unterdruck fixiert und in einem vierten Schritt die ausgerichteten Dekorschichten (2a, 2b) in ein Kaschierwerkzeug überführt und auf der den Sichtseiten (3a, 3b) gegenüberliegenden Fläche mit dem Bauteilträger (1) in an sich bekannter Weise kaschiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Dekorschichten (2a, 2b) mit einer Gesamtfläche einsetzt, die die Trägerkante des Bauteilträgers (1) überragen und in einen weiteren Verfahrensschritt um die Trägerkante faltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Dekorschichten (2a, 2b) mit einer Gesamtfläche einsetzt, die die Trägerkante des Bauteilträgers (1) überragen und diese während des Kaschiervorgangs um die Trägerkante des Bauteilträgers faltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man im dritten Schritt die jeweiligen Dekorschichten (2a, 2b) in einer Positiv-Vakuumform zueinander ausrichtet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man im vierten Schritt die zueinander ausgerichteten und durch Unterdruck in der Vakuumform fixierten Dekorschichten (2a, 2b) schwenkt und in das Kaschierwerkzeug einbringt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den Unterdruck der Vakuumform entfernt und mit einen Unterdruck auf den jeweiligen Sichtseiten (3a, 3b) der jeweiligen Dekorschichten (2a, 2b) diese in dem Kaschierwerkzeug fixiert.
  7. Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen aus einem Bauteilträger (1) und wenigstens zwei flächig damit verbundenen Dekorschichten (2a, 2b) mit jeweils definiertem Oberflächen- und/oder Farbprofil der Dekorschichten (2a, 2b) erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Innenausstattungskomponenten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilträger (1) einen Türverkleidungsträger, insbesondere auf der Basis von naturfaserverstärkten Polymerwerkstoffen umfasst.
  9. Innenausstattungskomponenten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Türverkleidungsträgers ausgewählt ist aus einem Naturfaser/Polypropylen-Material, Naturfaser-Polyurethan-Material, Naturfaser-Epoxidharz-Material, ABS, ABS/PC, PP oder Polyamid.
  10. Innenausstattungskomponenten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschichten (2a, 2b) Folien, insbesondere schaumstoffkaschierte Kunststofffolien umfassen.
  11. Innenausstattungskomponenten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolien ausgewählt sind aus thermoplastischem Polyolefin, ASA, Polyvinylchlorid und/oder thermoplastischem Polyurethan.
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