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Die Erfindung betrifft eine lichtdurchlässige Mehrschichtverbundfolie aus Kunststoff als Oberflächenbeschichtung eines Gegenstands, wobei die Verbundfolie mindestens eine äußere, ggf. mit einer lichtdurchlässigen Lackierung versehene Deckschicht und rückseitig der Deckschicht eine oder mehrere weitere Kunststoffschichten sowie eine lichtdurchlässige Trägerschicht aufweist. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie sowie eine besondere Verwendung.
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Folien in Form von mehrschichtige Verbundfolien zur Beschichtung bzw. als Oberflächen von jedweden Gegenständen sind im Stand der Technik umfassend bekannt, so auch bei der Oberflächengestaltung von Möbeln und bei Innenverkleidungsteilen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Bei Letzteren werden genarbte, gemusterte, oder fein strukturiert Kunststoffhäute als Oberflächen für die Innenverkleidung eingesetzt, hier oft als relativ weiche unterschäumte Folien mit angenehmer Haptik etwa für die Verkleidung von Armaturenbrettern oder die Innenschalen von Türen etc. In entsprechender Anpassung von Festigkeit und Design werden solche Folien natürlich auch für andere hochwertig beschichtete Waren genutzt.
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Folien für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen, für Möbel, Taschen etc., landläufig auch als Kunstleder bezeichnet, besitzen oft einen mehrschichtigen Aufbau, sind oft unterschäumt und zeigen auf ihrer Oberseite dreidimensional strukturierte Oberflächen in verschiedensten Formen und Ausführungen. Der mehrschichtige Aufbau besteht in aller Regel aus einer oberen Deck- oder Dekorschicht, die mit der geprägten oder eingeformten Oberfläche versehen ist, und aus einer oder mehreren Unterschichten. Die Deckschicht ist in der Regel mit einer Lackschicht versehen und kann auch eingefärbt werden. Durch entsprechendes Einstellen der Schichten, auch durch angepasste Weichheit oder durch die bereits genannten geschäumten Schichten entsteht eine ansprechende Haptik, d.h. eine angenehm „weiche“ Griffigkeit der Kunststofffolie sowie auch ein bestimmter Glanz
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Im Stand der Technik sind zur Herstellung solcher Kunststoffhäute verschiedene Verfahren bekannt, zum Beispiel Walz- und/oder Prägeverfahren zur Herstellung von „endlosen“ Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff, oder Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden einzelnen Formhäuten, also von Kunststoff-Formteilen.
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Der zum Beispiel im Bereich der Fahrzeugausrüstungen immer mehr zunehmende Bedarf an Komforteinrichtungen führt nicht nur in diesen Bereichen dazu, dass der Wunsch nach immer stärkerer Individualisierung von Gegenständen besteht und auch die Einbindung von Funktionen in Gebrauchsgegenstände bzw. deren Oberflächen heute in den Fokus der Kunden rückt.
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Bleibt man bei den Fahrzeugen, so richtet sich der Blick neuerdings auf Bezugsmaterialien bzw. flexible Flächenmaterialien mit integrierten Funktions- oder Sensor- oder Signalelementen, insbesondere auch auf die Integration von Beleuchtungen oder Signalleuchten in die zur Beschichtung oder Verkleidung von Bauteilen verwendeten Folien. So wurde auch bereits vorgeschlagen, elektrolumineszente Elemente oder Schichten in oder auf Bauteile bzw. Verkleidungsteilen für den Innenraum von Kraftfahrzeugen anzubringen. Diesbezüglich offenbart die
DE 10 2005 038 680 A1 ein Bauteil eines Kraftfahrzeuges mit einer dreidimensionalen Oberfläche, die eine elektroluminiszierende Schicht aufweist und zur Fixierung der Bauteilform mit thermoplastischem Kunststoff hinterspritzt ist. Damit werden im Wesentlichen kleinere nicht-flexible Leuchtkörper, wie z. B. beleuchtete Tastschalter oder Leuchtmittel hergestellt.
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Die
DE 10 2010 051 166 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Materials mit einer opaken Oberfläche mit einer bei rückwärtiger Beleuchtung an der Oberfläche sichtbaren Graphik, einem Logo oder einer Animation. Hierbei wird auf einer Folie die Grafik als solche lichtdurchlässig und die Zwischenräume opak gehalten bzw. gestaltet und danach eine lichtdurchlässige Schicht aufgebracht.
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Die
DE 10 2015 122 689 A1 offenbart eine Verzierungseinrichtung, die aus einer hintergrundbeleuchteten Baugruppe besteht, welche einen Lichtgenerator, einen Lichtleiter, einen Lichtdiffusor und eine zur Sichtseite verchromte Linsenbaugruppe aufweist. Wenn der Lichtgenerator nicht eingeschaltet ist, ist die verchromte Oberfläche der Linsenbaugruppe sichtbar, während bei eingeschaltetem Lichtgenerator die Linsenbaugruppe Licht ausstrahlt.
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Die
EP 2 269 797 B1 offenbart ein Formteil, dessen Außenschicht als Lichtleiter ausgebildet ist und an seinen Außenrändern eine Verdickung oder einen Anguss aufweist, der das Formteil in Form eines Leuchtkranzes beleuchtet.
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Die
DE 10 2004 044 035 A1 offenbart ein Verkleidungsteil für den Kfz-Innenraum, welches in seinen äußeren Bereichen mit einem Hohlraum versehen ist, in den ein Lichtleiter einführbar ist.
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Die
DE 10 2016 106 539 A1 offenbart ein Innenverkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug, welches eine Trägerschicht, eine Deckschicht und gegebenenfalls weitere Zwischenschichten aufweist. Die Trägerschicht ist mit einer Perforation versehen, die eine beleuchtete Struktur bilden kann, wenn die Trägerschicht von ihrer Rückseite mit Licht bestrahlt wird.
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Die
DE10 2006 016 068 A1 offenbart eine schichtartige Beleuchtungskomponente, deren Struktur oder Muster sowohl bei Tag als auch bei Nacht erkennbar sein soll. Dies wird dadurch erreicht, dass auf der Sichtseite eine Dekormaterialschicht aufgebracht ist, die einen ersten, transluzenten Bereich und einen zweiten, nicht transluzenten Bereich aufweist. Die beiden Bereiche sind dazu unterschiedlich eingefärbt.
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Die
DE 10 2007 041 678 A1 offenbart ein Verbundteil für die Innenausstattung eines Kraftfahrzeugs, welches einen Träger, eine darauf angeordnete Textilschicht und eine Letztere bedeckende Kunststoff-Schutzschicht aufweist. Der Träger kann dabei auch lichtdurchlässig ausgebildet sein, wodurch ein Lichtdurchtritt durch das Verbundteil ermöglicht wird.
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Die
DE 10 2004 010 974 A1 weist eine schichtartig aufgebaute Beleuchtungskomponente für Fahrzeuge auf, die transluzenten Bereiche beinhaltet. Auf der Sichtseite der Beleuchtungskomponente ist eine Dekormaterialschicht aufgebracht. Die Dekormaterialschicht weist in den transluzenten Bereichen ein Beleuchtungsmaterial und in den nicht transluzenten Bereichen ein Dekormaterial auf.
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Die Problematik, die sich bei einer gewünschten Hinterleuchtung von Kunstleder, etwa von Kunstleder aus Polyurethanmaterialien ergibt, entsteht aus einem Zielkonflikt, der darin besteht, dass einerseits auf ihrer Oberfläche ein Erscheinungsbild gewünscht ist, das in der Ansicht des Kunstleders eine ausreichend „satte“ Farbgebung ins Auge fällt, welche in der Regel durch hohe Pigmentierung erreichbar ist und dass andererseits bei Hinterleuchtung ein ausreichendes Durchscheinen von Licht erreicht wird, was üblicherweise eine geringe Pigmentierung erfordert. Im Kraftfahrzeug z.B. sind diesbezügliche gegensätzliche Vorgabe der Automobilhersteller nur schwer zu erfüllen.
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Es ist also einerseits erforderlich, eine entsprechende intensive Farbpigmentierung des Kunstleders oder auch einzelner Schichten des Kunstleders durchzuführen, um die gewünschte Oberflächenfarbe darzustellen. Damit wird aber in der Regel das Durchscheinen von Licht bei Hinterleuchtung verhindert. Darüber hinaus kommen etwa beim Polyurethan-Kunstleder oft lichtundurchlässige oder schwarze Textilien oder Vliese zum Einsatz, die ebenfalls kein Licht durchscheinen lassen.
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Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Folie für die Oberflächenbeschichtung von Gegenständen bereitzustellen, welche eine Funktionalisierung in Form einer Beleuchtung oder der Abgabe von Lichtsignalen erlaubt und bei der einerseits eine ausreichende Farbsättigung und andererseits genügende Lichtdurchlässigkeit vorhanden ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Bei der erfindungsgemäßen Verbundfolie, d.h. bei dem erfindungsgemäßen Kunstleder weisen die Deckschicht und die weiteren Kunststoffschichten eine reduzierte Pigmentmenge auf, wobei die Pigmentmasse maximal 2 % der Gesamtmasse der Schichten beträgt. Überraschenderweise ist es gerade bei Polyurethan-Kunstledern und bei thermoplastischen Polyolefinen (TPO) durch eine solche Maßgabe möglich, den Grad des Durchscheinens und die Farbgestaltung in der Ansicht von außen genau auf die gewünschten Verhältnisse einzustellen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Pigmentmasse in jeder der Schichten maximal 2 % der Gesamtmasse der jeweiligen Schicht beträgt. In Versuchen bestätigte sich diese Ausführung als besonders geeignet zur Lösung des genannten Zielkonflikts.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie, die eine Deckschicht, eine Zwischenschicht, eine Kaschierschicht und eine Trägerschicht aufweist, besteht darin, dass die Zwischenschicht bzw. der so genannte Zwischenstrich und /oder die Kaschierschicht, der so genannte Kaschierstrich, keine Pigmentierung aufweisen. Dies erleichtert die Herstellung insofern, als diese Schichten dann keine besondere Behandlung der Mischungen mit Pigmenten erfordern, dies also nur bei der Deckschicht nötig ist,
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie, die eine Deckschicht, eine Zwischenschicht, eine Kaschierschicht und eine Trägerschicht aufweist, besteht darin, dass die Zwischenschicht und /oder die Kaschierschicht eine Pigmentierung aufweisen, bei der die Pigmentmasse der Schicht maximal 1 % der Gesamtmasse der Schicht beträgt.
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Dadurch lassen sich auch kleinste Nuancen im Verhältnis von Lichtdurchlässigkeit und Farbsättigung in der Ansicht oder Aufsicht, z.B. bei Tageslicht realisieren.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Trägerschicht als lichtdurchlässiges Textil ausgebildet ist. Eine textile Schicht bildet eine sehr widerstandsfähige Trägerschicht und eröffnet die Möglichkeit, auch komplizierte Formen mit einer solchen Mehrschichtverbundfolie zur beschichten. Durch eine solche textile Trägerschicht wird der Schichtverbund zu einem „echten“ Kunstleder, welches sich ohne Probleme vernähen lässt, nämlich wie ein natürliches Leder.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Lichtdurchlässigkeit des Textils durch eine geringe Maschendichte oder Faserverdichtung eingestellt ist. Das ist eine weitere einfache Art der Einstellung der Lichtdurchlässigkeit. Ebenfalls eine einfache Art, solche Kunstleder aufzubauen, ist die Verwendung eines weißen Garnwerkstoffs.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die lichtdurchlässige Trägerschicht so ausgebildet ist, dass sie ein rückseitig einstrahlendes Licht diffus streut. Hierzu bestehen ausreichend Möglichkeiten, beispielsweise, indem die Trägerschicht als lockeres Gewirk oder unregelmäßiges Gestrick ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Pigmentierung der Deckschicht so eingestellt ist, dass ohne Hinterleuchtung der Trägerschicht bei Aufsicht auf die Deckschicht letztere blickdicht und lichtundurchlässig eingefärbt erscheint. Das lässt sich durch Versuche am Formkörper im Einzelfall auf einfache Weise ermitteln.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass alle Schichten der Mehrschichtverbundfolie aus Polyurethan-Materialien (PUR) bestehen, vorzugsweise mit Ausnahme der Trägerschicht. Aus dem PUR-Material tritt kein Weichmacher aus oder migriert an die Oberfläche.
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Nachfolgend ist ein Beispiel der Pigmentierung eines erfindungsgemäßen PUR-Kunstleders im Vergleich zur Pigmentierung eines bisher üblichen PUR-Kunstleders aufgeführt. Es handelt sich hierbei in beiden Fällen um ein PUR-Kunstleder der Anmelderin, welches unter dem Handelsnamen „Benova“ vermarktet wird und welches bei diesem Vergleich einen Deckstrich in der Farbe „schwarz“ aufweist. Betrachtet ist jeweils die Farbmasse unterschiedlicher Farbpigmente für den Decksstrich bezogen auf 100 Kg Gesamtmasse bei einer als PUR-Kunstleder ausgebildeten erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie im Vergleich zu einem lichtundurchlässigen solchen PUR-Kunstleder. Dabei ergeben sich folgende Verhältnisse:
Erfindungsgemäßes lichtdurchlässiges PUR-Kunstleder, Farbe „Schwarz“ - Masse [Kg] der Farb-Pigmente in der Deckschicht, bezogen auf 100 Kg Gesamtmasse | Herkömmliches lichtundurchlässiges PUR-Kunstleder, Farbe „Schwarz“ - Masse [Kg] der Farb-Pigmente in der Deckschicht, bezogen auf 100 Kg Gesamtmasse |
Schwarz 1,600 | Schwarz2,240 |
Gelb0,035 | Gelb0,019 |
Rot0,024 | Rot0,034 |
Blau0,171 | Blau0,224 |
Weiß0,082 | Weiß0,484 |
Gesamtmasse der Farb-Pigmente 1,912 | Gesamtmasse der Farb-Pigmente 3,001 |
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In diesem Vergleichsbeispiel ist die Pigmentierung der Deckschicht des in der linken Spalte dargestellten erfindungsgemäßes lichtdurchlässigen PUR-Kunstleders so eingestellt, dass ohne Hinterleuchtung der Trägerschicht bei Aufsicht auf die Deckschicht letztere farbgesättigt „schwarz“ eingefärbt erscheint.
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Im Deckstrich der PUR-Masse kann im Vergleich zur üblichen Pigmentierung eine Reduzierung von etwa 40% bis 70% der Farb-Pigmentierung voreingestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass alle Schichten der Mehrschichtverbundfolie aus thermoplastischen Polyolefin-Materialien (TPO) bestehen, vorzugsweise mit Ausnahme der Trägerschicht.
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Beim TPO-Kunstleder wird über eine niedrige oder keine Pigmentierung in der Grundmasse, insbesondere im TPO Deckstrich und wenn vorhanden, einem Zwischenstrich oder Kaschierstrich, das TPO Material lichtdurchlässig. Vorzugsweise wird beim TPO-Kunstleder die Pigmentierung über einen Farb-Batch mit geringen Pigmentanteil eingestellt, damit nach dem Extrudieren der TPO-Folie ein lichtdurchlässiges Material hergestellt wird. Für ein transluzentes TPO-Kunstleder gelten die gleichen Anforderungen an die Lichtdurchlässigkeit des eingesetzten Textils wie für ein Polyurethan-Kunstleder.
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Neben einer Anwendung im Automotive Interieur Bereich sind damit auch weitere Anwendungen im Bereich „Living Solutions“ möglich, d.h. nicht-automobile Anwendungen, z.b. im Wohnbereich, können damit angeboten werden.
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Besonders geeignet zur Herstellung einer lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie in Form eines Polyurethan-Kunstleders ist aufgrund seiner auch maschinentechnisch wenig komplizierten Ausgestaltung das Umkehrstreichverfahren, wobei die Herstellung in folgenden Schritten erfolgt:
- • Aufbringen eines die Deckschicht bildenden Deckstrichs aus einem pastösen Polyurethanmaterial auf eine Hilfsfolie,
- • Aufbringen mindestens einer eine Zwischenschicht bildenden Zwischenstrichs aus einem pastösen Polyurethanmaterial auf die Deckschicht,
- • Aufbringen einer eine Kaschierschicht bildenden Kaschierstrichs aus einem pastösen Polyurethanmaterial auf die der Folienrückseite nächstgelegenen Zwischenschicht,
- • Aufbringen einer Trägerschicht einer textilen Trägerschicht auf den bestehenden Schichtverbund,
wobei die pastösen Polyurethanmaterialien als lösungsmittelhaltige Polyurethanmasse und/oder als wasserlösliche Polyurethandispersion ausgebildet und bereits mit den reduzierten Pigmentmengen versehen sind, wobei nach ausreichender Gelierung bzw. Trocknung des Schichtverbunds die Hilfsfolie abgezogen und die darunterliegende Oberfläche der Deckschicht des Schichtverbunds ggf. lackiert wird.
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Zur Herstellung einer lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie aus einem thermoplastischen Polyolefin-Materials oder in Form eines Polyolefin-Kunstleders ist ein Extrudier- oder Kalandrierverfahren in vorteilafter Weise geeignet, welches in folgenden Schritten durchgeführt wird:
- - Extrusion oder Kalandrieren eines die Deckschicht bildenden Deckstrichs aus einem pastösen thermoplastischen Polyolefin Material,
- - Aufbringen einer textilen Trägerschicht auf den bestehenden Deckstrich, oder
- - Aufbringen mindestens einer weiteren Schaumschicht auf den bestehenden Deckstrich, der überwiegende Polypropylen- oder Polyethylen enthält.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Mehrschichtverbundfolie nach als Beschichtung eines Innenverkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug verwenden.
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Die erfindungsgemäße Mehrschichtverbundfolie bietet dabei die Möglichkeit, das Kunstleder durch eine Lichtquelle, z.B. mit Hilfe eines LED-Leuchtmittels, rückseitig zu beleuchten. Dadurch sind im Interieur des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Licht-Design Effekte erzielbar. Mit den bisher üblichen PUR Kunstledern ist keine Beleuchtung durch das Material möglich.
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Darüber ergibt sich der Vorteil, dass auf die Oberfläche des PUR-Kunstleders zusätzliche Design-Elemente aufgedruckt oder gesprüht werden können, etwa mit handelsüblichen Lacken, Druckfarben oder Tintenstrahl-Farben. Da keine Weichmacher aus dem PUR an die Oberfläche des Kunstleders migrieren und dort ausdiffundieren, werden aufgebrachte Design-Element nicht beeinflusst oder angegriffen. Das ist wichtig, da bei den Automobilherstellern neuerdings eine so genannte „ambiente Beleuchtung“ mit Bezug zur Gesamtgestaltung des Innenraums bereitgestellt werden soll.
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Für das zusätzliche Aufbringen von Designelementen oder grafischen Einzelheiten ist das PUR-Kunstleder demensprechend gut geeignet. Das Druckbild auf einer PUR Oberfläche bleibt besonders haltbar in Bezug auf die Licht- und Wärmealterung.
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Darüber hinaus ist es ein Vorteil, dass das PUR-Kunstleder für den Einsatz als Instrumententafel -Material geeignet ist, weil es eine gute Wärme- und Lichtbeständigkeit aufweist. Diese Eigenschaft lässt sich nutzen, um auf der Instrumententafel Licht durch das Material scheinen zu lassen. Zusätzlich können Schablonen von Symbolen, zum Bsp. Warnzeichen, oder andere Design-Elemente unter der Trägerfolie angebracht werden, so dass die Kontur der Schablonen beim Hinterleuchten auf der Oberfläche erscheinen.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
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1 zeigt schematisch und in Form einer vergrößerten Prinzipskizze einen Schnitt durch eine Mehrschichtverbundfolie 1 für ein Innenverkleidungsteil einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs. Die Mehrschichtverbundfolie weist dabei eine mit einer äußeren, hier nicht näher dargestellten transparenten Lackschicht versehene pigmentierte Deckschicht 2 aus einem Polyurethan (PUR) auf.
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Unterhalb der Deckschicht 2 schließen sich eine Zwischenschicht 3, eine Kaschierschicht 4, beide ebenfalls aus PUR, und eine textile Trägerschicht 5 an. Die Mehrschichtverbundfolie weist so den typischen Aufbau eines Kunstleders auf. Eine Hinterleuchtung ist hier schematisch durch die Pfeile 6 dargestellt.
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2 und 3 zeigen hier einen noch einmal vergrößerten Schnitt der Deckschicht 2, ebenfalls als Skizze, in der lediglich schematisch und rein qualitativ Anzahl und Verteilung der Farb-Pigmente 7 innerhalb der und in Bezug auf die gesamte Deckschicht angedeutet sind.
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2 zeigt dabei schematisch die Anzahl und Verteilung der Farb-Pigmente 7 in einer Deckschicht 2' einer herkömmlichen lichtundurchlässigen Mehrschichtverbundfolie bzw. eines solchen Kunstleders, während 3 die Verteilung der Farb-Pigmente 7 in einer Deckschicht 2" einer erfindungsgemäßen und bei Hinterleuchtung lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie schematisch darstellt.
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4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie aus einem thermoplastischen Polyolefin-Material mit einem die Deckschicht 8 bildenden Deckstrich aus einem pastösen thermoplastischen Polyolefin Material sowie einer auf den bestehenden Deckstrich aufgebrachten textilen Trägerschicht 9 bzw. einer weiteren Schaumschicht 10.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 1
- Mehrschichtverbundfolie
- 2
- Deckschicht/Deckstrich
- 2'
- Deckschicht/Deckstrich einer herkömmlichen lichtundurchsichtigen Mehrschichtverbundfolie
- 2"
- Deckschicht/Deckstrich einer erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Mehrschichtverbundfolie
- 3
- Zwischenschicht/ Zwischenstrich
- 4
- Kaschierschicht/ Kaschierstrich
- 5
- Trägerschicht
- 6
- Hinterleuchtung, schematisch
- 7
- Pigmente
- 8
- Deckschicht/Deckstrich
- 9
- Textile Trägerschicht
- 10
- Schaumschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005038680 A1 [0006]
- DE 102010051166 A1 [0007]
- DE 102015122689 A1 [0008]
- EP 2269797 B1 [0009]
- DE 102004044035 A1 [0010]
- DE 102016106539 A1 [0011]
- DE 102006016068 A1 [0012]
- DE 102007041678 A1 [0013]
- DE 102004010974 A1 [0014]