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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chipkarte sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte.
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Herkömmliche Chipkarten bestehen zumeist aus PVC-Material und weisen einen fünflagigen Aufbau auf. Eine Mittellage, der sogenannte Inlay oder Kernblatt, dient als Träger eines Transponderchips. Beidseitig des Inlays sind zwei Kernschichten angeordnet, die bedruckt sind (siehe z.B.
US 2010/0021740 A1 ). Zum Schutz der Kernschichten werden üblicherweise transparente Overlay-Schichten verwendet. Die fünf Schichten werden zur Herstellung der Karte miteinander laminiert. Derartige Karten werden häufig als Schlüsselkarten oder Identifikationskarten für Abrechnungssysteme verwendet.
Bei Chipkarten besteht jedoch das Problem, dass diese häufig bereits nach kurzem Gebrauch entsorgt werden oder bei dem Verwender, beispielsweise als Andenken, verbleiben, wobei dieser die Karte häufig ebenfalls nach kurzer Zeit entsorgt. Somit entsteht eine große Menge von nur aufwendig recyclebarem und nicht abbaubarem PVC-Abfall.
Allerdings schränken die für die Chipkarten erforderliche Temperaturstabilität und gute haptischen Eigenschaften mögliche alternative Materialien stark ein. So neigen die in der
US 2010/0021740 A1 beschriebenen Chipkarten mit Kernschichten aus Polymilchsäureharzen bzw. Gemische derselben, oder mit einer ersten Kernschicht aus einem aromatisches Polyesterharz und einer weiteren aus einem Polymilchsäureharz bereits bei ca. 50 °C zu einer Verformung.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Chipkarte zu schaffen, die umweltfreundlicher als herkömmliche PVC-Chipkarten ist, jedoch mit hinreichender Temperaturstabilität und guter Haptik. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren zur Herstellung einer derartigen Chipkarte bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Chipkarte ist definiert durch die Merkmale des Anspruch 1. Im Einzelnen ist dies eine Chipkarte mit einer ersten Trägerschicht aus einem ersten Material, mit einer zweiten Trägerschicht aus einem zweiten Material und mit einem Kernblatt, das in einer innenliegenden Aussparung einen Transponder aufweist, wobei das Kernblatt mit Transponder zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht angeordnet ist und die erste und die zweite Trägerschicht und das Kernblatt stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste und das zweite Material jeweils zu mindestens 70 Gew.% aus biologisch abbaubaren Stoffen bestehen und jeweils wenigstens eine Polyhydroxycarbonsäure-Komponente und wenigstens eine Polyester-Komponente aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Herstellverfahren ist definiert durch die Merkmale des Anspruch 9.
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Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte ist zumindest eine erste Trägerschicht aus einem ersten Material und eine zweite Trägerschicht aus einem zweiten Material und ein Kernblatt mit einem Transponder vorgesehen, wobei der Transponder in einer Aussparung des Kernblatts oder in das Kernblatt eingedrückt zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht angeordnet ist und die erste und die zweite Trägerschicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste und das zweite Material jeweils zu mindestens 70 % aus biologisch abbaubaren Stoffen besteht.
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Unter biologisch abbaubaren Stoffen werden im Rahmen der Erfindung Stoffe verstanden, die gemäß den Richtlinien zur Prüfung von Chemikalien der OECD )Abschnitt 3) als biologisch abbaubar gelten. Insbesondere kann das erste und das zweite Material zu mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 80% oder mindestens 85% oder mindestens 90% oder mindestens 95% aus biologisch abbaubaren Stoffen bestehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Material gemäß DIN EN 13432 industriell kompostierbar ist. Da der Transponder und etwaige andere Materialien der Chipkarte etwa 5% der Masse der erfindungsgemäßen Chipkarte und die erste und die zweite Trägerschicht etwa 95% der Masse der erfindungsgemäßen Chipkarte ausmachen, ist die erfindungsgemäße Chipkarte in vorteilhafterweise gemäß DIN EN 13432 industriell kompostierbar, wenn das erste und das zweite Material zu 100% aus biologisch abbaubaren Stoffen besteht.
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Vorzugsweise besteht das das erste und zweite Material jeweils zu mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 75 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 %, besonders bevorzugt zu mindestens 85% oder mindestens 90% oder mindestens 95% aus nachwachsenden Rohstoffen.
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Biologisch abbaubare Stoffe haben den Vorteil, dass diese zumeist in vorteilhafter Weise sehr schnell abbaubar sind, sodass eine besonders umweltfreundliche Chipkarte geschaffen werden kann, die selbst bei kurzem Gebrauch allenfalls eine geringe Menge an umweltgefährdendem Abfall erzeugt. Die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen hat den Vorteil, dass bei der Herstellung der Chip-Karte Ressourcen geschont werden können. Das erste und/oder das zweite Material der erfindungsgemäßen Chipkarte weist dabei wenigstens eine Polyhydroxycarbonsäure-Komponente und wenigstens eine Polyester-Komponente und optional wenigstens eine Träger- oder Bindemittelkomponenten auf. Solch ein Gemisch ist dabei für die Temperaturstabilität der Chipkarte verantwortlich. Das Kernblatt kann ebenfalls aus einem solchen Gemisch wie das erste und zweite Material oder kann aus einem üblichen Polyethylenterephthalat (PET) bestehen.
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Zusätzlich zu dem Transponder kann eine mit dem Transponder verbundene Antenne auf dem Kernblatt angeordnet/aufgedruckt sein. Geeignete Transponder sind solche vom Typ EM 4200, HITAG 1, Legic Prime MIM 1024, Legic Prime MIM 256, Mifare classic Und Mifare DESfire. Insbesondere eignen sich Transponder, die mit einer Frequenz von 13,561 MHz arbeiten (wie die Mifare Typen) - aufgrund des Antennendesigns. Weiterhin kann der Transponder ein RFID-Chip sein.
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In einer bevorzugten Form der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Material identisch sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Material zumindest teilweise aus mehreren der folgenden Stoffe oder Stoffgruppen besteht: Polyhydroxyalkanoate, Polycaprolactone, Polyester, Polylactide, natürliche Wachse und natürliche Fasern.
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Polylactid kann in Form von Polymilchsäuren (PLA) vorliegen. Als Polyester kann-Polybutylensuccinat vorgesehen sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Polybutylensuccinat und Polymilchsäuren in einem Mengenverhältnis von zwischen 1: 1 und 1: 5, vorzugsweise zwischen 1:2 und 1:3, besonders bevorzugt zwischen 1:2,1 und 1:2,7, vorzugsweise in einem Mengenverhältnis von 1;2,4 vorliegt.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Material zumindest ferner mindestens einen der Stoffe Lignin, Stärke und Cellulose aufweist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Material Lignin mit einem Gewichtsprozent zwischen 2 %und 50 %, vorzugsweise zwischen 5% und 30%, besonders bevorzugt mit einem Gewichtsprozent von 10 %, aufweist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass
- (i) die wenigstens eine Polyhydroxycarbonsäurekomponente ausgewählt ist aus Poly(β,y,δ oder ε-)hydroxy-C3-8-carboxylaten, insbesondere aus Polyhydroxyalkanoaten, Polycaprolactonen und Polylactiden ausgewählt ist,
- (ii) die wenigstens eine Polyesterkomponente ausgewählt ist aus Poly-C3-8-hydroxyalkanol-di-C3-8-dicarboxylaten und insbesondere Polybutylensuccinat ist,
- (iii) die optionale Träger- oder Bindemittelkomponente ausgewählt ist aus natürlichen Fasern, Wachsen, Lignin und Polysacchariden und/oder
- (iv) das Mengenverhältnis von Polyhydroxycarbonsäurekomponente zu Polyesterkomponente von 0,1:1 bis 10:1, vorzugsweise von 0,3:1 bis 3:1 beträgt.
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Derartige Materialen haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da diese einerseits laminierbar sind und andererseits einen hohen Anteil an nachwachsenden Rostoffen aufweisen und/oder in vorteilhafter Weise biologisch abbaubar sind.
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Die natürlichen Fasern und/oder das Lignin können eine Stützstruktur für das erste und/oder zweite Material bilden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht jeweils eine Dicke zwischen 350 µm und 450 µm, vorzugsweise eine Dicke von 390 µm, aufweisen und das Kernblatt eine Dicke von 10 bis 70 µm, vorzugsweise von etwa 50 µm aufweist.
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Derartige Schichtdicken haben sich als besonders vorteilhaft für Karten mit Dicken von bis zu 850 µm herausgestellt.
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Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Chipkarte auch eine mindestens eine weitere Schicht aus dem ersten oder dem zweiten Material aufweisen (so z.B. auch das Kernblatt). Die weitere Schicht sollte mit der ersten oder der zweiten Trägerschicht und der Kernschicht stoffschlüssig verbunden sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Trägerschicht auf einer von der anderen Trägerschicht abgewandten Oberfläche bedruckt sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Trägerschicht und die zweite Trägerschicht jeweils auf der von der anderen Trägerschicht abgewandten bedruckten Oberfläche eine Schutzlackschicht aufweisen. Bei der Verwendung einer weiteren Schicht kann auch diese bedruckt sein. Die Schutzlackschicht kann aus einem UV-Lack oder einem wasserlöslichen Lack bestehen. Vorzugsweise wird ein biologisch abbaubarer Lack als Schutzlack verwendet. Anstelle des Schutzlacks können auch Folienbeschichtungen vorgesehen sein, vorzugsweise aus einem biologisch abbaubaren Material.
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Für die Bedruckung kann eine biologisch abbaubare Farbe verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Chipkarte ermöglich somit eine farbliche Gestaltung der sichtbaren Oberflächen durch eine entsprechende Bedruckung. Durch das Vorsehen einer Schutzlackschicht wird die Bedruckung durch mechanische Einflüsse von außen geschützt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Trägerschicht, die zweite Trägerschicht und das Kernblatt miteinander verklebt, vorzugsweise mit einem Heißkleber, oder laminiert sind. Derartige Verbindungen haben sich für eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Trägerschicht, dem Kernblatt und der der zweiten Trägerschicht als besonders vorteilhaft herausgestellt. Der Kleber kann ein polyurethanbasierter Kleber sein, vorzugsweise ein Schmelzklebstoff. Auch kann ein Kaltklebstoff, vorzugsweise ein polyurethanbasierter Kaltklebstoff, vorgesehen sein. Der Kaltklebstoff kann ein druckbarer Klebstoff sein. Dieser kann beispielsweise mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise eines Siebdruckverfahrens auf die erste und/oder zweite Trägerschicht aufgetragen werden. Bei einer laminierten Verbindung kann ein Primer verwendet werden, der vorzugsweise polyurethanbasiert ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer ersten Trägerschicht aus einem ersten Material und einer zweiten Trägerschicht aus einem zweiten Material, wobei das erste und das zweite Material jeweils zu mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens 85 %, aus biologisch abbaubaren Stoffen bestehen, b) Bereitstellen eine Transponders, c) Auflegen des Transponders auf das Kernblatt an der Stelle der Aussparung d) Aufeinander-Legen der zweiten Trägerschicht, des Kernblattes und der ersten Trägerschicht , wobei der Transponder an der Stelle der Aussparung des Kernblatts zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht angeordnet ist, e) stoffschlüssiges Verbinden der ersten Trägerschicht mit dem Kernblatt und der zweiten Trägerschicht in der in 2 gezeigten Anordnung. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich auf besonders vorteilhafte Weise eine Chipkarte, die zu einem großen Teil aus einem biologisch abbaubaren Stoffen, vorzugsweise zu einem großen Teil aus nachwachsenden Rohstoffen besteht, herstellen. Die erste und die zweite Trägerschicht können beispielsweise durch ein Extrusionsverfahren bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im Schritt e) die erste und die zweite Trägerschicht und das Kernblatt miteinander laminiert werden. Alternativ können die erste und die zweite Trägerschicht mit dem Kernblatt in Schritt e) auch miteinander verklebt werden.
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Das Verkleben der ersten und zweiten Trägerschicht hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass vor dem Verkleben der ersten und zweiten Trägerschicht auf die erste und/oder die zweite Trägerschicht ein Kaltklebstoff oder Heißklebstoff aufgetragen wird. Vorzugsweise ist der Heißkleber ein polyurethanbasierter Schmelzklebstoff. Durch das Auftragen eines Heißklebers kann die Verklebung des ersten und des zweiten Materials verbessert werden, sodass die erste und die zweite Trägerschicht in besonders vorteilhafter Weise stoffschlüssig verbunden sind und ein Lösen der ersten und zweiten Trägerschicht verhindert werden kann. Als Kaltklebstoff kann ein polyurethanbasierter Klebstoff sein. Der Kaltklebstoff kann ein druckbarer Klebstoff sein. Vorzugsweise wird der Kaltklebstoff auf die erste und/oder zweite Trägerschicht gedruckt, beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren folgenden Schritt aufweist: f) Bedrucken der jeweils von der anderen Trägerschicht abgewandten Oberfläche der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in vorteilhafter Weise bedruckte Chipkarten herstellen. Beispielsweise können zunächst blanko Chipkarten hergestellt werden, die anschließend bedruckt werden.
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Beim Laminieren der ersten und der zweiten Trägerschicht kann auf die erste und/oder die zweite Trägerschicht ein Primer aufgetragen werden, der vorzugsweise ein polyurethanbasierter Primer ist.
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Der Schritt des Bedruckens der ersten und zweiten Trägerschicht muss nicht notwendigerweise nach dem stoffschlüssigen Verbinden der ersten und zweiten Trägerschicht erfolgen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die erste und die zweite Trägerschicht bereits vor dem Bereitstellen für die Herstellung der Karte bedruckt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den folgenden Schritt vorsehen: g) Auftragen einer Schutzlackschicht auf die bedruckten Oberflächen der ersten und zweiten Trägerschicht. Durch das Auftragen einer Schutzlackschicht kann die Bedruckung auf der Oberfläche der ersten und zweiten Trägerschicht gegen Umwelteinflüsse geschützt werden.
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Der Schritt g) erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach dem Schritt f).
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Chipkarte.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Chipkarte und
- 2 eine schematische Schnittdarstellung zur Darstellung der einzelnen Schichten der Chipkarte.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Chipkarte 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt.
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Die Chipkarte 1 weist eine schematisch angedeutete Bedruckung 3 auf. Mittig in der Karte ist (verdeckt dargestellt) ein Transponder 5 angeordnet.
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In 2 ist eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Chipkarte dargestellt. In der 2 sind die einzelnen Schichten der Chipkarte 1 zu Verdeutlichungszwecken übertrieben breit dargestellt.
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Die erfindungsgemäße Chipkarte 1 weist eine erste Trägerschicht 7a und eine zweite Trägerschicht 7b auf. Zwischen der ersten Trägerschicht 7a und der zweiten Trägerschicht 7b ist im Bereich des Kernblatts 6 der Transponder 5 angeordnet. Die erste Trägerschicht 7a und die zweite Trägerschicht 7b bestehen aus dem gleichen Material und sind mit dem Kernblatt 6 laminiert, sodass der Transponder 5 sicher zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht 7a, 7b gehalten ist.
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Die erste Trägerschicht 7a und die zweite Trägerschicht 7b bestehen aus einem Material, das zu 85 % aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Auf diese Weise ist ein Großteil der erfindungsgemäßen Chipkarte 1 in vorteilhafter Weise biologisch abbaubar.
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Auf der von der jeweils anderen Trägerfläche 7a. 7b abgewandten Oberfläche 7c der ersten und der ersten Trägerschicht 7a, 7b ist die Bedruckung 3 aufgebracht.
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Zum Schutz der Bedruckung 3 ist ferner eine Schutzlackschicht 9 auf die Bedruckung 3 aufgebracht.
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Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert. Dieses schränkt die Erfindung jedoch nicht ein.
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Beispiel
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Eine erste Trägerschicht 7a und eine zweiten Trägerschicht 7b, beide im Wesentlichen bestehend aus einem Polylactid-Poybutylensuccinat-Gemisch und mit einer Stärke von 380 µm, und ein mit Antenne bedrucktes PET-Kernblatts (6) mit einer Stärke von etwa 50 µm, auf das an der Stelle der Aussparung ein Transponder vom Typ EM 4200, HITAG 1, Legic Prime MIM 1024, Legic Prime MIM 256, Mifare classic oder Mifare DESfire aufgelegt ist werden durch Laminieren bei 130 °C und 10-200 N (mit einer Heizpresse) bzw. 160-250 N (mit einer Kühlpresse) stoffschlüssig verbunden, wobei der Transponder in das Kernblatt (6) eingedrückt wird und die Aussparung (5) bildet. Optional können die Trägerschichten (7a, 7b) und/oder das Kernblatt (6) vor dem Laminieren mit einem Polyurethan-basierter Primer versehen werden. Der so erhaltene Rohchipkarte 1 zeigt bereits vor dem Auftragen einer Schutzlackschicht eine Erweichungstemperatur von über 50 °C.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Chipkarte
- 3
- Bedruckung
- 5
- Aussparung für oder mit Transponder
- 6
- Kernblatt
- 7a
- erste Trägerschicht
- 7b
- zweite Trägerschicht
- 7c
- Oberfläche
- 9
- Schutzlackschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0021740 A1 [0002]
