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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Materialstruktur, inbesondere
zur Herstellung einer Materialbahn für Bekleidung, welche
zumindest teilweise ein flammfestes Material beinhaltet, und welche
insbesondere zur Herstellung von Warn- und Schutzkleidung verwendet
werden kann. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Bekleidungsstück
mit einer derartigen Materialstruktur.
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Arbeitskleidung,
welche hochgradig sichtbar ist, wie beispielsweise Warnkleidung,
die mit einer bestimmten Signalfarbe zumindest teilweise versehen
ist, wird in vielfältigen Bereichen benötigt.
Die Verwendung von Signalfarben dient insbesondere dem Zweck, dass
der Träger der Arbeitskleidung in verschiedensten Umgebungsbedingungen
durch die Leucht- und Farbwirkung der Signalfarben hochgradig erkennbar
ist. Außerdem ist es oftmals erforderlich, dass Arbeitskleidung
zusätzliche Schutzfunktion erfüllt, wie beispielsweise Flammbeständigkeit,
um den Träger der Arbeitskleidung vor widrigen Umgebungsbedingungen
wie Feuer und Hitze zu schützen. Einsatzbereiche derartiger
Warn- bzw. Schutzkleidung finden sich insbesondere bei Feuerwehren
oder Katastrophenschutz.
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In
der europäischen Norm EN 471 (2003) sind
Anforderungen an das "auffällige" Material, das für
solche Warnkleidung zu verwenden ist, festgelegt. Darin wird insbesondere
bestimmt, dass die Auffälligkeit durch einen hohen Kontrast
zwischen der Kleidung und dem Hintergrund, vor dem die Kleidung
gesehen wird, und durch große Flächen des festgelegten
auffälligen Materials erhöht wird. Dazu sind drei
Farbbereiche für Hintergrundmaterial und Material mit kombinierten
Eigenschaften berücksichtigt. Weiterhin sind Anforderungen
an das Farbverhalten bei den verwendeten Materialien festgelegt.
Hierzu sind Farbanforderungen an Hintergrundmaterial und Material
mit kombinierten Eigenschaften in einer Farbtabelle festgelegt,
die Normfarbwertanteile und Leuchtdichtefaktor für die
drei wesentlichen Signalfarben fluoreszierendes Gelb, fluoreszie rendes Orange-Rot
und fluoreszierendes Rot festlegt. Damit Warnkleidung den Anforderungen
der EN 471 entspricht, müssen deren Farbwerte
und Leuchtdichtefaktor innerhalb der in dieser Farbtabelle angegebenen
Wertebereiche liegen.
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Die
Herstellung solcher Warnkleidung kann auf unterschiedliche Weise
erfolgen. Zum einen kann der Stoff bzw. die äußerste
Materialschicht des zur Herstellung der Warnkleidung verwendeten
Stoffs mit der Signalfarbe selbst eingefärbt werden, um
eine vergleichsweise großflächige Einfärbung
der Kleidung mit der jeweiligen Signalfarbe zu erreichen. Diese
Herstellungsweise ist jedoch nur für bestimmte Materialien
und Materialzusammensetzungen geeignet. Insbesondere Materialstrukturen
für hitze- und flammbeständige Kleidung, welche
aus spezifischen Fasern oder Garnen wie beispielsweise Aramid hergestellt
sind, und welche sich insbesondere für Feuerschutzkleidung
eignen, können nur sehr schwierig oder gar nicht mit den
gängigen Färbeverfahren mit Signalfarben eingefärbt
werden. Aus diesem Grund ist für diese Einsatzbereiche
Warnkleidung entweder nicht verfügbar oder man behilft
sich mit Hilfsmaßnahmen, wie beispielsweise dem Aufnähen von
Leuchtstreifen an strategisch vorgesehenen Stellen der Schutzkleidung.
Eine weitere Möglichkeit ist, bestimmte Kompromisse in
Herstellung und Farbe einzugehen mit den Nachteilen wie beispielsweise
schnelles Vergilben der Leuchtfarben oder Einsatz einer mit der EN
471 nicht konformen Farbe.
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Eine
weitere Möglichkeit ist, in den entsprechenden Einrichtungen
wie Feuerwehren oder Katastrophenschutz sowohl Schutzkleidung vorzuhalten,
die für Einsatzbedingungen unter Feuer- bzw. Hitzeeinwirkung
ohne Verwendung von Signalfarben konzipiert ist, als auch Warnkleidung
vorzuhalten, wie beispielsweise Warnwesten, welche die Norm EN
471 erfüllt und für Einsatzzwecke wie
beispielsweise Unfallrettung und dergleichen einsetzbar ist. Dies
ist jedoch aufgrund des erhöhten Beschaffungsaufwandes
vergleichsweise kostenintensiv, außerdem bestehen mitunter
Einsatzbedingungen, beispielsweise Feuerbekämpfung in Unfallsituationen,
bei denen die Schutzkleidung sowohl Hitze- und Feuerbeständigkeit
als auch Warnwirkung erfüllen muss.
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In
WO 01/66851 A und
EP 1 143 062 A1 ist
Bekleidung mit dauerhafter Anschmutzbeständigkeit beschrieben,
die mindestens zum Teil aus einem Stoff hergestellt ist, der in
Kombination mit einem leuchtend eingefärbten Hintergrundmaterial
eine Farbe besitzt, die die Anforderungen der europäischen
Norm
EN 471 erfüllt. Der Stoff besteht
hierbei aus Garnmaterial, wobei die Fäden im Wesentlichen
vollständig mit einer Silikonbeschichtung beschichtet sind,
jedoch die Silikonbeschichtung die Zwischenräume zwischen
den Fäden nicht vollständig ausfüllt.
Damit wird zum einen erreicht, dass die so hergestellte Schutzkleidung
den Anforderungen der
EN 471 entspricht, zum anderen
wird durch die Zwischenräume gewährleistet, dass
ein bestimmter Feuchtetransport nach außen hin ermöglicht
wird, um den Tragekomfort zu erhöhen. Die Menge des Silikonmaterials und
der fluoreszierenden Farbpigmente wird derart gewählt,
dass die in der
EN 471 festgelegten Anforderungen
der oben genannten Farbtabelle erfüllt sind. Die Oberfläche
der einzelnen Garne wird vollständig durch das eingefärbte
Silikonmaterial umgeben, wobei hierbei der Nachteil entsteht, dass
das beschichtete Material nicht mehr gemäß den
Anforderungen flamm- bzw. hitzebeständig ist. Außerdem
ist die sich klebrig und steif anfühlende Silikon-Garn-Struktur
nicht immer gewünscht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Materialstruktur
mit zumindest teilweise flammfestem Material anzugeben, welche zur
Herstellung von Warnkleidung mit gleichzeitiger Schutzfunktion verwendbar
ist.
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Die
Erfindung betrifft eine Materialstruktur, inbesondere zur Herstellung
einer Materialbahn für Bekleidung, gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Bekleidungsstück
mit einer derartigen Materialstruktur gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 32.
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Die
erfindungsgemäße Materialstruktur umfasst eine
Grundstruktur, welche zumindest teilweise ein flammfestes Material
beinhaltet, mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei
wenigstens die erste Seite der Grundstruktur mit einem Muster bedruckt
ist, das offene Bereiche aufweist, durch welche die Oberfläche der
Grundstruktur sichtbar ist. Hierbei weist das Muster ein Material
auf, das einen leuchtenden Farbstoff enthält, so dass die
Oberfläche der ersten Seite der Grundstruktur in Kombination
mit dem Muster eine Farbe der Materi alstruktur ergibt, welche die
Anforderungen der europäischen Norm EN 471 erfüllt.
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Die
erfindungsgemäße Materialstruktur ist zur Herstellung
von flammfester Schutzkleidung mit gleichzeitiger Warnfunktion verwendbar,
da mit der Grundstruktur in Kombination mit dem Muster eine Signalfarbe der
Materialstruktur herstellbar ist, welche die Anforderungen der europäischen
Norm EN 471 erfüllt. Gleichzeitig wird
mit Hilfe der Grundstruktur, welche zumindest teilweise ein flammfestes
Material beinhaltet, eine flammfeste Schutzwirkung einer mit dieser
Materialstruktur hergestellten Bekleidung erreicht. Insbesondere kann
auf diese Art eine Signalfarbe erreicht werden, wie sie in der EN
471 gefordert ist und die aus technischen Gründen
durch direkte Einfärbung von Aramidgarnen oder -fasern
nicht erreicht werden kann.
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Prinzipiell
ist auf diese Art eine Umfärbung einer Oberfläche
einer Materialstruktur in nahezu jede Farbkoordinate möglich.
Insbesondere können alle in der Farbtabelle der EN
471 angegebenen Farbwerte und Leuchtdichtefaktoren erreicht
werden. Daher ist es nicht notwendig, dass die Grundstruktur selbst
die EN 471-Anforderungen erfüllt, da dies
mittels Aufbringen einer eingefärbten partiellen Beschichtung
in Kombination mit der Farbe der Grundstruktur erreicht werden kann.
Durch geeignete Variation der Parameter Farbe/Helligkeit der Grundstruktur,
Farbe/Helligkeit der musterförmigen Beschichtung und der
prozentualen Bedeckung kann im Grundsatz jede Farbe eingestellt
werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die sichtbare Seite der
Grundstruktur mit einer hellen Farbe eingefärbt ist und
das Muster als deckend eingefärbte, partielle Beschichtung
ausgeführt ist.
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Weiterhin
wird durch die Materialstruktur erreicht, dass über die
offenen Bereiche des Musters ein bestimmter Feuchtetransport gewährleistet
ist, so dass der Tragekomfort nicht wesentlich eingeschränkt
wird. Für den Fall, dass die musterartige Beschichtung
keine oder nur geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist,
ist im allgemeinen ein geringer Bedeckungsgrad anzustreben. Beispielsweise
weist das Muster einen Deckungsgrad von näherungsweise
20 bis 80%, insbesondere von 30 bis 70%, und beispielsweise einen
Deckungsgrad von 40 bis 60% der Oberfläche der Grundstruktur
auf. Ein beispielhaftes Mus ter, welches die Farbanforderung nach EN
471 erfüllt, wird insbesondere mit einem honiggelben
Aramidtextil als Grundstruktur mit einer musterförmigen,
leuchtorangen Beschichtung erreicht, die insbesondere als Gittermuster
mit einem Deckungsgrad von 60% ausgebildet ist.
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In
einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch
auch möglich, das Muster als ein Gittermuster oder als
ein Punktmuster auszubilden. Beispielsweise enthält die
Grundstruktur ein Garn oder eine Faser, welches bzw. welche aus
Aramid, Viskose und/oder Polyimide hergestellt sein kann. Beispielsweise
ist die Grundstruktur aus einem Aramidgarngewebe, -gestricke, -gewirke
oder Aramidfaservlies hergestellt und gewährleistet auf
diese Art eine hochgradige flammfeste und hitzebeständige
Schutzwirkung.
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Die
erfindungsgemäße Materialstruktur ist insbesondere
zur Herstellung eines Bekleidungsstücks, und hierbei vor
allem zur Herstellung von Schutzkleidung mit Warnfunktion, insbesondere
von flamm- und hitzebeständiger Schutzkleidung für
die Feuerwehr, verwendbar. Eine solche Materialstruktur kann insbesondere zur
Herstellung von Bekleidung oder Teilen von Bekleidung wie Jacken,
Mäntel, Hosen, Hemden, Schuhen, Handschuhen, Kopfbedeckung
oder dergleichen verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ist die der sichtbaren Seite
der Grundstruktur abgewandte zweite Seite der Grundstruktur mit
einer wasserdichten, wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht
verbunden oder ist mit einer luftdichten (winddichten), wasserdampfdurchlässigen
Funktionsschicht verbunden. Dadurch erhält man in Kombination
eine flammfeste Schutzbekleidung, die außerdem wasserdicht
bzw. luftdicht ausgeführt ist, jedoch nach außen
einen bestimmten Feuchtetransport durch die wasserdampfdurchlässige
Funktionsschicht zulässt. Damit wird zum einen die Schutzwirkung
einer solchen Schutzbekleidung erhöht, zum anderen der
Tragekomfort durch die zusätzliche Schutzwirkung nicht
eingeschränkt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Materialstruktur kann insbesondere
ein fluoreszierendes Obermaterial oder Außenmaterial oder
Außenstoff einer Schutzbekleidung für beispielsweise
Feuerwehrpersonal hergestellt werden, bei welcher das Außenmaterial
ein hell eingefärbtes Textil mit wenigstens einem flamm-
und hitzebeständigen Garn- oder Fasergewebe oder -gewirke
aufweist, und deren Oberfläche der sichtbaren Seite mit
einem Polymer-Material in einem Muster bedruckt ist, das offene
Bereiche aufweist, durch welche die Oberfläche der sichtbaren
Seite des Außenmaterials sichtbar ist. Hierbei enthält
das Polymer-Material hell fluoreszierende Farbpigmente, die in Kombination
mit der Farbe der Oberfläche der sichtbaren Seite des Außenmaterials
eine Farbe des Bekleidungsstücks ergeben, welche die Anforderungen
der europäischen Norm EN 471 erfüllt.
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Ein
mit der erfindungsgemäßen Materialstruktur hergestelltes
Bekleidungsstück kann auch als reversibel umdrehbar ausgebildet
sein, beispielsweise in Form einer Wendejacke, bei der die mit dem
Muster bedruckte Seite der Grundstruktur sowohl als ein Obermaterialteil
oder ein Innenmaterialteil des Bekleidungsstücks, je nach
Einsatzzweck, verwendbar ist. Bei Verwendung als Innenmaterialteil
könnte die musterartige Beschichtung als Abriebschutz gegen
darunter getragene Bekleidung wirken. Da bei der erfindungsgemäßen Materialstruktur
sehr glatte Oberflächen erzielt werden können,
können zusätzliche Produkteigenschaften eines
Bekleidungsstücks erreicht werden, wie beispielsweise Schmutzabweisung
und Scheuerbeständigkeit, insbesondere aufgrund der zusätzlichen
musterartigen Beschichtung.
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Weitere
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
darstellen, näher erläutert.
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1 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Materialstruktur,
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Materialstruktur
gemäß 1,
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3 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Materialstruktur,
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4 zeigt
ein beispielhaftes Bekleidungsstück mit einer erfindungsgemäßen
Materialstruktur.
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In 1 ist
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Materialstruktur gezeigt. Diese enthält eine Grundstruktur 10,
welche eine erste Seite 12 und eine zweite Seite 14 aufweist.
Die erste Seite 12 ist beispielsweise eine nach außen
gerichtete, von außen sichtbare Seite der Grundstruktur 10.
Bei Verwendung der Materialstruktur zur Herstellung eines Bekleidungsstücks
ist in diesem Fall die Seite 12 von dem Körper
des Trägers des Bekleidungsstücks abgewandt. Entsprechend
ist in diesem Fall die gegenüberliegende zweite Seite 14 dem
Träger des Bekleidungsstücks zugewandt und ist
von außen nicht sichtbar.
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Die
Grundstruktur 10 enthält wenigstens teilweise
ein flammfestes Material, welches beispielsweise aus Garnen oder
Fasern hergestellt ist, wie beispielsweise Aramidgarne bzw. Aramidfasern
und/oder Garne bzw. Fasern aus Viskose und/oder Polyimid. In einer
Ausführungsform kann die Grundstruktur 10 als
Aramidgarngewebe, -gestricke, -gewirke oder Aramidfaservlies ausgeführt
sein. Die Grundstruktur 10 kann beispielsweise ein Textilmaterial
enthalten, um eine Textilstruktur mit feuerfestem Material, wie
etwa Garn- bzw. Fasermaterial, zu bilden. Sie kann in einer einschichtigen
oder mehrschichtigen Form (z. B. Laminatstruktur) ausgebildet sein.
Aus Aramidgarn kann ein Gewebe oder Gestrick hergestellt werden,
aus Aramidfasern können sogenannte non-woven wie Vliese
hergestellt werden.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die von außen
sichtbare Seite 12 der Grundstruktur 10 mit einem
Muster 20 bedruckt, welches durch ein Material 30 mit
einem leuchtenden Farbstoff gebildet ist. Wie im Zusammenhang mit 2 erkennbar
ist, weist das Muster 20 offene Bereiche 50 auf,
durch welche hindurch die Oberfläche der Seite 12 der
Grundstruktur 10 sichtbar ist. Die offenen Bereiche 50 können
jeweils einen Bereich in der Größe von 1 bis 9
mm2 umfassen. Beispielsweise ist die Seite 12 der
Grundstruktur 10 mit einem Muster 20 mit Polymer-Material 30 bedruckt.
Beispielsweise ist das Polymer-Material 30 ein Silikon,
da dieses vergleichsweise gut einzufärben ist und einen
guten Verbund zu einem darunter liegenden Textil mit dem flammfesten
Material eingeht. Auf diese Weise ist eine Materialstruktur 1 herstellbar,
die eine nicht brennbare Mischung aus Materialien enthält,
womit die Materialstruktur 1 vorteilhaft als Außenmaterial
einer einsprechenden Schutzkleidung verwendbar ist.
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Das
Polymer-Material bzw. Silikon sollte eine Viskosität aufweisen,
die ein Verlaufen des Musters auf der Grundstruktur verhindert,
die Viskosität muss so sein, dass das Polymer-Material
mit Druckverfahren wie dem Siebdruckverfahren verarbeitet werden
kann.
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Das
Muster 20 kann beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens
unter Benutzung einer Siebdruckschablone auf die Grundstruktur 10 aufgebracht
werden. Das Muster 20 kann als ein Gittermuster oder ein
Punktmuster ausgebildet sein, es ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ein Gittermuster ausgebildet. Das Muster kann auch jede andere
beliebige Form oder Design aufweisen, wenn die Abstände
des Musters den entsprechenden Deckungsgrad aufweisen und die größten
Abstände innerhalb des Musters nicht mehr als 3–4
mm betragen. Das Gittermuster wird insbesondere aus zwei Sätzen
von untereinander parallel verlaufenden Streifen gebildet, wobei
sich die Streifen der unterschiedlichen Sätze überkreuzen
und die Streifen auf der Grundstruktur 10 mit einer Höhe
h von 20 bis 80 μm ausgebildet sind. Die offenen Bereiche 50 sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel näherungsweise
quadratisch ausgebildet mit einer Breite b, die entsprechend bemessen
ist, um die gewünschte Fläche der offenen Bereiche
zu erhalten.
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Der
leuchtende Farbstoff 40, welcher dem Material 30 zugesetzt
ist, enthält Farbpigmente, die kleiner oder gleich 30 Gewichtsprozent
des so hergestellten Musters 20 betragen. Insbesondere
weist der leuchtende Farbstoff 40 einen Farbstoff aus fluoreszierendem
Gelb, fluoreszierendem Rot und/oder fluoreszierendem Orange (Orange-Rot
gemäß EN 471) auf. Die nach außen
sichtbare Seite 12 der Grundstruktur 10 ist mit
einer hellen Farbe eingefärbt, beispielsweise mit einer
honiggelben Farbe, während das Muster 20 als deckend
eingefärbte, gitterförmige Beschichtung ausgeführt
ist mit einem fluoreszierenden Farbstoff, wie oben genannt. In der
Kombination ergibt sich somit eine Farbe der Materialstruktur 1,
welche die Anforderungen der EN 471 im Hinblick
auf die Signalfarbe fluoreszierendes Gelb, fluoreszierendes Orange-Rot
bzw. fluoreszierendes Rot erfüllt.
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Gemäß der EN
471, welche hiermit ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen ist, Abschnitt 5.1, Tabelle
2, müssen die Farbwerte innerhalb der durch die Eckpunkte der
Tabelle 2 definierten Farbbereiche liegen und den in Tabelle 2 geforderten
Mindestleuchtdichtefaktor überschreiten. Der Leuchtdichtefaktor
des orientierungsabhängigen retroreflektierenden Materials
muss im Mittelwert den Anforderungen der Tabelle 2 entsprechen,
bestimmt durch Messungen bei den beiden in Abschnitt 7.3 festgelegten
Rotationswinkeln. Die Normfarbwertanteile des orientierungsabhängigen,
retroreflektierenden Materials für beide in Abschnitt 7.3
festgelegten Rotationswinkel müssen den Anforderungen der
Tabelle 2 entsprechen.
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Alle
in der Messfläche vorhandenen Farbwerte und Helligkeitswerte
werden zu Y (Helligkeit) bzw. x und y Farbkoordinaten gemittelt.
Hierbei entspricht der Leuchtdichtefaktor Y dem Leuchtdichtefaktor
(βmin gemäß der EN
471 multipliziert mit 100. Ein spektraler Fotometer misst
die Farbwertanteile x und y und den Leuchtdichtefaktor Y der Materialstruktur 1.
Als spektraler Fotometer wird beispielsweise das Fotometer CM 508
von Minolta verwendet.
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Erfindungsgemäß werden
die Anforderungen der EN 471 erreicht, indem eine
eingefärbte, partielle Beschichtung, im vorliegenden Fall
in Form eines Gittermusters, auf die Grundstruktur 10 aufgebracht
wird. Die Grundstruktur 10 selbst, die beispielsweise als
ein Aramidfasern bzw. Aramidgarne enthaltendes Textil ausgeführt
sein kann, ist selbst mit einer hellen Farbe soweit technisch möglich
eingefärbt. Durch geeignete Variation der freien Parameter
Farbe/Helligkeit der Grundstruktur 10, Farbe/Helligkeit
der musterförmigen Beschichtung 20 und der prozentualen
Bedeckung kann somit im Grundsatz jede Farbe eingestellt werden.
Um die Anforderungen hinsichtlich der Signalfarben der EN
471 zu erreichen, sollte die Beschichtung deckend und nicht
durchscheinend ausgebildet sein. Der Begriff „deckend"
beschreibt in diesem Zusammenhang ins besondere eine kontinuierliche
partielle Beschichtung mit einer Schichtdicke zwischen 20–80 μm,
so dass die Farbe der Grundstruktur im Bereich der Beschichtung
nicht durchscheinend (die Farbe des Musters überdeckend)
ist.
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Für
den Fall, dass die Beschichtung keine oder nur geringe Wasserdampfdurchlässigkeit
aufweist, ist ein möglichst geringer Bedeckungsgrad anzustreben.
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Eine
Materialstruktur 1, welche die Farbanforderung nach EN
471 erfüllt, wurde beispielsweise aus einem honiggelben
Aramidtextil mit einer leuchtorangen Beschichtung (Deckungsgrad
ca. 60%, Gittermuster) erreicht. Die Beschichtung wurde hierbei
mittels einer Siebdruckschablone auf das Textil aufgebracht. Neben dem
Siebdruck sind auch andere Auftragsarten anwendbar, beispielsweise
zur Erstellung eines Musters in Form eines Punktmusters (Dotprint).
Neben Silikon sind auch sämtliche färbbaren, pasteusen
Massen einsetzbar. Auch eine Vorbeschichtung mit Klebstoff und anschließendes
Aufbringen von Farbpigmenten auf diesen ist zur Herstellung des
Musters grundsätzlich möglich.
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Da
mit dieser technischen Lösung eine glatte Oberfläche
der Materialstruktur 1, basierend auf den glatten Oberflächeneigenschaften
des Mustermaterials, erzielbar ist, können zusätzliche
Produkteigenschaften wie Schmutzabweisung und Scheuerbeständigkeit
oder eine starke Reduzierung des Reibungswiderstandes bei nasser
Oberfläche mittels der musterartigen Beschichtung 20 erreicht
werden. Bei Einsatz in einem reversiblen Bekleidungsstück,
wie beispielsweise einer Wendejacke, könnte die Beschichtung
als Abriebschutz gegen darunter getragene Bekleidung wirken. Die
Abriebbeständigkeit der Beschichtung sowie die Waschbeständigkeit
der Beschichtung müssen gewährleistet sein.
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Um
die Anforderungen der EN 471 für die Signalfarbe
orange zu erfüllen, weist die Materialstruktur insbesondere
einen Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 40 auf. Hierzu ist vorgesehen,
dass die sichtbare Seite 12 der Grundstruktur 10 einen
Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 35 aufweist. Auf diese Art wird
in Kombination mit dem eingefärbten Muster 20 erreicht,
dass der Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 40 für die
gesamte Materialstruktur 1 erreicht wird.
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Um
die Anforderungen für die Signalfarbe rot gemäß EN
471 zu erfüllen, ist insbesondere vorgesehen, dass
die sichtbare Seite 12 der Grundstruktur 10 einen
Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 25 aufweist. Hierbei weist die
Materialstruktur 1 einen Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 25
auf.
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Um
die Anforderungen der EN 471 für die Signalfarbe
gelb zu erfüllen, weist die sichtbare Seite 12 der Grundstruktur 10 insbesondere
einen Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 50 auf. Die Materialstruktur 1 insgesamt
weist einen Leuchtdichtefaktor von Y ≥ 70 auf.
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Bei
allen drei genannten Ausführungsformen versteht sich, dass
die Farbwertanteile für die jeweilige Signalfarbe entsprechend
der Tabelle 2 (Werte x und y) gewählt sind. Hierzu werden
von den x- und y-Werten der Tabelle 2 Eckpunkte eines Farb-Vierecks
aufgestellt, wobei die Farbanteile der Materialstruktur 1 für
die jeweilige Signalfarbe innerhalb eines solchen aufgespannten
Farb-Vierecks sich befinden müssen, um der Norm EN
471 zu entsprechen. Die x- und y-Werte repräsentieren
hierbei x- bzw. y-Koordinaten eines durch x- bzw. y-Achse aufgespannten
Koordinatensystems zur Festlegung von Normfarbwertanteilen gemäß EN
471.
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Eine
Materialstruktur 1, welches die Farbanforderung nach EN
471 erfüllt, wurde beispielsweise aus einem honiggelben
Aramidtextil (265 g/m2) mit einer gittermusterförmigen
leuchtorangen Beschichtung (Silikon Elastosil LR 6200 von Wacker
Chemie AG, Deckungsgrad ca. 60%, ca. 80 g/m2)
erreicht. Die Beschichtung wurde mittels einer Siebdruckschablone
auf das Textil bei Raumtemperatur aufgebracht und im Ofen bei 150°C/2
min ausgehärtet.
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Die
so gebildete Materialstruktur ist flammhemmend. Gemäß der
europäischen Norm EN 533 (1997) wird bezüglich
der Flammenausbreitung der höchste zu vergebende Index
von 3 erreicht. Das bedeutet, dass bei dem erfindungsgemäßen
Material bei Beflammung keine Flammenausbreitung, keine Lochbildung,
kein brennendes Abtropfen, kein Nachglimmen und keine Nachbrennzeit
von > 2s auftritt.
Somit erfüllt das erfindungsgemäße Material
die ISO 11613 (1999) für Schutzkleidung
für Feuerwehrleute. Damit kann ein Material für
Schutzklei dung für Feuerwehrmänner zur Verfügung
gestellt werden, welches eine Warnfunktion hat und Schutz gegen
Hitze und Flammen bietet.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform einer Materialstruktur 1 dargestellt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die
nicht sichtbare Seite 14 der Grundstruktur 10 mit
einer wasserdichten, wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht 60 verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionsschicht 60 auch
als winddichte, wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht
ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang sind grundsätzlich
alle bekannten Arten derartiger Funktionsschichten beispielsweise
in Form von Mehrschichtlaminaten einsetzbar. Mit Vorsehen der Funktionsschicht 60 lässt
sich eine weitere Schutzfunktion der Materialstruktur 1 erreichen,
so dass neben den oben genannten Schutzeigenschaften auch eine wasserdichte
Schutzkleidung erzielbar ist, die dennoch aufgrund der Wasserdampfdurchlässigkeit
einen hohen Tragekomfort aufweist.
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Es
können insbesondere zwei Konstruktionen auftreten: a) die
Grundstruktur ist mit der Funktionsschicht verbunden (verklebt)
und bildet ein Zweilagen- oder Dreilagen-Laminat; b) die Funktionsschicht
in der Form eines Zweilagen- oder Dreilagen-Laminats hängt
lose als Linerkonstruktion auf der Innenseite der Grundstruktur
und kann an den Rändern mit der Grundstruktur verbunden
sein.
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Geeignete
Materialien für die wasserdichte, wasserdampfdurchlässige
Funktionsschicht sind insbesondere Polyurethan, Polypropylen und
Polyester, einschließlich Polyetherester und deren Laminate,
wie sie in den Druckschriften
US-A-4,725,418 und
US-A-4,493,870 beschrieben
sind. Besonders bevorzugt wird jedoch gerecktes mikroporöses
Polytetrafluorethylen (ePTFE), wie es beispielsweise in den Druckschriften
US-A-3,953,566 sowie
US-A-4,187,390 beschrieben
ist, und gerecktes Polytetrafluorethylen, welches mit hydrophilen
Imprägniermitteln und/oder hydrophilen Schichten versehen
ist; siehe beispielsweise die Druckschrift
US-A-4,194,041 . Unter einer
mikroporösen Funktionsschicht wird eine Funktionsschicht
verstanden, deren durchschnittliche Porengröße
zwischen etwa 0,2 μm und etwa 0,3 μm liegt.
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Die
Porengröße kann mit dem Coulter Porometer (Markenname)
gemessen werden, das von der Coulter Electronics, Inc., Hialeath,
Florida, USA, hergestellt wird.
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Als
"wasserdicht" wird eine Funktionsschicht angesehen, gegebenenfalls
einschließlich an der Funktionsschicht vorgesehener Nähte,
wenn sie einen Wassereingangsdruck von mindestens 1 × 104 Pa gewährleistet. Vorzugsweise
gewährleistet das Funktionsschichtmaterial einen Wassereingangsdruck
von über 1 × 105 Pa. Dabei
ist der Wassereingangsdruck nach einem Testverfahren zu messen,
bei dem destilliertes Wasser bei 20 ± 2°C auf
eine Probe von 100 cm2 der Funktionsschicht
mit ansteigendem Druck aufgebracht wird. Der Druckanstieg des Wassers
beträgt 60 ± 3 cm Ws je Minute. Der Wassereingangsdruck
entspricht dann dem Druck, bei dem erstmals Wasser auf der anderen
Seite der Probe erscheint. Details der Vorgehensweise sind in der ISO-Norm
0811 aus dem Jahre 1981 vorgegeben.
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Als
"wasserdampfdurchlässig" wird eine Funktionsschicht dann
angesehen, wenn sie eine Wasserdampfdurchlässigkeitszahl
Ret von unter 150 m2 × Pa × W–1 aufweist. Die Wasserdampfdurchlässigkeit
wird nach dem Hohenstein-Hautmodell getestet. Diese Testmethode
wird in der DIN EN 31092 (02/94) bzw. ISO 11092
(1993) beschrieben.
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Der
Begriff „luftdicht (winddicht)" bedeutet, dass die Barrierelage
oder die Materialbahn in Kombination mit der Barrierelage eine Luftdurchlässigkeit
von weniger als 25 l/m2/s, in manchen Ausführungsformen
von weniger als 5 l/m2/s aufweist.
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Luftdurchlässigkeit:
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Um
die Luftdurchlässigkeit einer Materialbahn (Textil) zu
messen, wird eine Testvorrichtung verwendet, welche den Luftfluss
bzw. -strom durch die Materialbahn messen kann. Die Testexemplare
werden zwischen zwei Ringen platziert, was in einem Testbereich
von 100 cm2 resultiert. Luft wird durch
das Testexemplar mit einem konstanten Druck von 100 Pa gesaugt.
Dabei wird die Luftmenge, die durch das Testexemplar hindurch tritt,
gemessen und in l/m2/s berechnet. Das Testverfahren
ist in EN ISO 9237 beschrieben.
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4 zeigt
ein beispielhaftes Bekleidungsstück 70 in Form
einer Oberbekleidung, beispielsweise einer Warn- oder Schutzjacke,
welche mit einer erfindungsgemäßen Materialstruktur 1,
wie vorstehend erläutert, aufgebaut ist. Insbesondere bildet
die erste Seite 12 der Grundstruktur 10 ein Obermaterialteil 71 des
Bekleidungsstücks 70. In einer Ausführungsform
ist das Bekleidungsstück 70 reversibel umdrehbar
zur Verwendung der ersten Seite 12 der Grundstruktur 10 als
ein Obermaterialteil 71 oder ein Innenmaterialteil 72 des
Bekleidungsstücks.
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Der
Begriff „flammhemmend" bedeutet im Rahmen dieser Erfindung,
dass die Materialstruktur eine begrenzte Flammenausbreitung aufweist.
Die europäische Norm EN 533 (1997) legt
Leistungsanforderungen für die begrenzte Flammenausbreitung
von Materialien fest, der auf den Ergebnissen der Prüfung
nach EN 532 (entspricht EN ISO 15025 (2003))
beruht. Die Leistung wird durch einen Index der begrenzten Flammenausbreitung
ausgedrückt. Drei Leistungsstufen sind festgelegt:
- – bei Index 1 Materialien tritt keine
Flammenausbreitung auf, Lochbildung kann beim Flammenkontakt auftreten.
- – bei Index 2 Materialien tritt keine Flammenausbreitung
auf, Lochbildung tritt beim Flammenkontakt nicht auf.
- – Bei Index 3 Materialien tritt keine Flammenausbreitung
auf, Lochbildung tritt beim Flammenkontakt nicht auf, es tritt nur
ein begrenztes Nachbrennen auf.
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Für
Feuerwehrschutzkleidung wird ein Material mit Index 3 (entsprechend ISO
11613: 1999) gefordert.
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Der
Begriff „thermisch beständig" bedeutet, dass die
Materialstruktur Temperaturen von mehr als 180°C bei einer
Zeit von 5 min gemäß dem Ofentest der EN
ISO 15025 (2003) standhält.
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Auf
die folgenden Normen wird in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen:
- EN 471 (2003): Warnkleidung
- EN 15025 (2003): Schutzkleidung, Schutz gegen
Hitze und Flammen, Prüfverfahren für die begrenzte
Flammenausbildung.
- ISO 11613 (1999): Protective Clothing for Firefighters-laboratory
test methods and performance requirements.
- EN 533 (1997): Schutzkleidung, Schutz gegen
Hitze und Flammen, Materialien und Materialkombinationen mit begrenzter
Flammenausbreitung.
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Beispiel Materialstruktur
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Grundstruktur:
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2
Lagen Laminat bestehend aus einem Aramidgewebe mit einem Flächengewicht
von 205 g/m
2 und der Farbe honiggelb mit
einem Leuchtdichtefaktor Y = 50. Das Aramidgewebe ist mit einer
wasserdampfdurchlässigen und wasserdichten poröse
Membrane aus gerecktem PTFE (ePTFE) unter Verwendung eines Standardiaminationsverfahrens
verbunden. Die Membrane wurde gemäß
U. S. Patent 3,953,566 und
U. S. 4,187,390 hergestellt
und ist mit einer kontinuierlichen Lage aus einem wasserdampfdurchlässigem,
hydrophilen Polyurethan beschichtet, wie in der
U. S. 4,194,041 beschrieben. Zur Herstellung
eines 2 Lagen Laminates das Aramidgewebe ist auf die ePTFE Seite
der beschichteten Membrane laminiert unter Verwendung eines punktförmigen
Polyurethanklebstoffes wie in der
U.S.
4,532,316 beschrieben. Das so hergestellte Laminat hat ein
Flächengewicht von 252 g/m
2 und
ist wasserdampfdurchlässig und wasserdicht.
-
Von
diesem Laminat wurden der Leuchtdichtefaktor und der Farbort für
die textile Lage des Laminates ermittelt.
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Mustermaterial:
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Silikon
LR6200 von Wacker Chemie AG, Deutschland wird mit 15% (bezogen auf
das Menge des verwendeten Silikons) Leuchtpigmenten der Farbe leuchtorange
erhältlich bei der Firma Radiant Color so lange vermischt,
bis die Leuchtpigmente gleichmäßig in dem Silikon
verteilt sind. Die Viskosität des verwendeten Silikons
beträgt annähernd 20.0000 mPa/s.
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Verfahren:
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Das
eingefärbte Silikon wird mittels einer Siebdruckschablone
auf die textile Seite des 2 Lagen Laminats aufgetragen. Dabei entsteht
eine Gitterstruktur wobei die einzelnen Streifen eine Höhe
von ungefähr 50 μm aufweisen. Die Gitterstruktur
auf der Grundstruktur wird in einem Ofen bei einer Temperatur von
160°C, 2 min ausgehärtet. Das beschichtete Laminat
(Materialstruktur) hat ein Flächengewicht von 345 g/m2
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Testverfahren:
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Von
dem Muster wurde der Farbort (x, y) und der Mindestleuchtdichtefaktor
(Y) bestimmt. Die Messung erfolgt mit einem Minolta CM 508C Spectrophotometer.
| Probe | x-Koordinate für
Farbort | y-Koordinate für
Farbort | LeuchtdichteFaktor
Y | Leuchtdichte-Faktor β | Mindestleucht-dichte-Faktor βmin nach
EN 471 |
| 2
Lagen Laminat | 0,47 | 0,44 | 50 | 0,50 | βmin
(orangerot) = 0,40 |
| beschichtetes Laminat | 0,588 | 0,368 | 50 | 0,50 | βmin
(orangerot) = 0,40 |
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Das
unbeschichtete 2 Lagen Laminat hat einen gemäß EN
471 ausreichend hohen Leuchtdichtefaktor, jedoch liegt
der Farbort weit außerhalb der Farbkoordinaten für
leuchtorange gemäß EN 471. Das
gemäß dieser Erfindung beschichtete Laminat dagegen
weist einen Farbort auf, der innerhalb der Farbkoordinaten der EN
471 liegt. Somit zeigt das beschichtete Laminat eine Leuchtfarbe
gemäß der EN 471.
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Die
oben hergestellte Probe wurden auf ihre Flammfestigkeit untersucht.
Dazu wurden die Proben einem Beflammungstest unterzogen. Die Probe
wurde jeweils für 10 Sekunden einer Flächenbeflammung
gemäß der ISO 15025 (2000) (entspricht
der EN 532) und einer Kantenbeflammung gemäß der ISO
6941 ausgesetzt. Die Probe bestand beide Beflammungen und
zeigte keine Flammenausbreitung und keine Lochbildung (Index 3)
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Testmethoden:
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Farbort und Leuchtdichtefaktor
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Die
Messung des Farbortes und des Leuchtdichtefaktors erfolgt entsprechend
Punkt 7.2 der EN 471 (2003) mit einem Spectrophotometer
der Marke Minolta CM 508. Jede Probe wird einschließlich
der bei der Konfektionierung verarbeiteten darunter liegenden Materialien
vermessen. Das bedeutet, dass unter jeder Probe eine Funktionsschicht
in Form eines 2-lagen Laminatliners bestehend aus Membrane und textilem
Trägermaterial angeordnet ist. Die Membrane ist direkt
unterhalb der Probe.
-
Bei
der Messung mit dem Spectrophotometer werden die Werte für
die x- und die y-Achse zur Ermittlung des Farbortes abgelesen. Gleichfalls
wird der Leuchtdichtefaktor Y gemessen. In der EN 471 wird
jedoch für jeden Farbbereich ein Mindestleuchtdichtefaktor βmin
angegeben. Das Verhältnis zwischen βmin und Y
ist folgend: Leuchtdichtefaktor Y entspricht βmin x 100.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 01/66851
A [0006]
- - EP 1143062 A1 [0006]
- - US 4725418 A [0044]
- - US 4493870 A [0044]
- - US 3953566 A [0044]
- - US 4187390 A [0044]
- - US 4194041 A [0044]
- - US 3953566 [0055]
- - US 4187390 [0055]
- - US 4194041 [0055]
- - US 4532316 [0055]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN 471 (2003) [0003]
- - EN 471 [0003]
- - EN 471 [0004]
- - EN 471 [0005]
- - EN 471 [0006]
- - EN 471 [0006]
- - EN 471 [0006]
- - EN 471 [0009]
- - EN 471 [0010]
- - EN 471 [0010]
- - EN 471 [0011]
- - EN 471 [0011]
- - EN 471 [0012]
- - EN 471 [0016]
- - EN 471 [0029]
- - EN 471 [0029]
- - EN 471 [0030]
- - EN 471 [0031]
- - EN 471 [0032]
- - EN 471 [0032]
- - EN 471 [0034]
- - EN 471 [0036]
- - EN 471 [0037]
- - EN 471 [0038]
- - EN 471 [0039]
- - EN 471 [0039]
- - EN 471 [0040]
- - EN 533 (1997) [0041]
- - ISO 11613 (1999) [0041]
- - ISO-Norm 0811 [0046]
- - DIN EN 31092 (02/94) [0047]
- - ISO 11092 (1993) [0047]
- - EN ISO 9237 [0049]
- - EN 533 (1997) [0051]
- - EN 532 [0051]
- - EN ISO 15025 (2003) [0051]
- - ISO 11613: 1999 [0052]
- - EN ISO 15025 (2003) [0053]
- - EN 471 (2003) [0054]
- - EN 15025 (2003) [0054]
- - ISO 11613 (1999) [0054]
- - EN 533 (1997) [0054]
- - EN 471 [0060]
- - EN 471 [0060]
- - EN 471 [0060]
- - EN 471 [0060]
- - ISO 15025 (2000) [0061]
- - EN 532 [0061]
- - ISO 6941 [0061]
- - EN 471 (2003) [0062]
- - EN 471 [0063]