DE19547567C2 - Transparente Glaszusammensetzung und Verwendung - Google Patents
Transparente Glaszusammensetzung und VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine transparente Glaszusam
mensetzung, besonders, aber nicht ausschließlich, für elek
trische Lampen. Gewisse Glasteile elektrischer Lampen, zum
Beispiel die Füße der Glüh- und Fluoreszenzlampen und ihre
Auslaßröhrchen sowie die Kolben gewisser Fluoreszenzlampen,
werden üblicherweise aus Gläsern mit hohem Bleioxidgehalt
(20-29 Gew.-% PbO) hergestellt. Der hohe Bleioxidgehalt
trägt zum erforderlichen, hohen, spezifischen elektrischen
Widerstand sowie zur Weichheit des Glasmaterials für gute
Bearbeitbarkeit und gleichzeitig geringe Produktionskosten
bei.
Es ist jedoch bekannt, daß einen hohen Bleigehalt aufwei
sendes Glas, sowohl während seiner Herstellung als auch
nach seinem Einsatz in Form von Abfall die Umwelt beein
trächtigen kann. Aus Gründen zum Schutz der Umgebung wurden
Anstrengungen unternommen, das Blei in Glas-Massenprodukten
zu verringern oder es sogar daraus wegzulassen. Dies war
die Aufgabe der EP-B 0 603 933, die eine bleifreie Glaszu
sammensetzung offenbart. Das Glas gemäß dieser EP-B enthält
SiO2, Al2O3, Li2O, Na2O und K2O sowie Oxide von Erdalkali
metallen, von den letzteren BaO in einer Menge von 7 bis 11
Gew.-%, um die Anforderungen für Gläser für elektrische
Lampen zu erfüllen. Obwohl das Glas gemäß der EP-B 0 603 933
eine bleifreie Zusammensetzung hat, kann es hinsicht
lich der Umgebung nicht als vollkommen angesehen werden,
weil bekannt ist, daß das BaO - ähnlich dem PbO - die Umge
bung ebenfalls beeinträchtigen kann.
Die DE-OS 29 40 451 beschreibt ein Glas für lichtübertra
gende Körper, wie Glasfasern, mit überlegener Witterungsbe
ständigkeit. Das bekannte Glas weist nur 5 Muß-Komponenten
mit außerordentlich weiten Gehaltsbereichen auf, zu denen
Na2O mit 8 bis 24 Gew.-% gehört.
Die US-PSn 3,500,733 und 3,507,687 sowie die DE-OS 4000 053
betreffen alle keine transparenten Glaszusammensetzun
gen, sondern keramik- bzw. emailartige Überzüge oder kri
stallisierte Gläser mit jeweils nur wenigen Muß-Komponenten
mit weiten Gehaltsbereichen, von denen sich darüber hinaus
die erstgenannte noch durch einen höheren Na2O-Gehalt, die
zweite durch einen geringeren MgO-Gehalt und die letztere
durch einen geringeren K2O-Gehalt von der erfindungsgemäßen
Glaszusammensetzung unterscheiden.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Glaszusammenset
zung - besonders für elektrische Lampen - für die Aspekte
der Umwelt in Betracht gezogen sind, so daß das Glas nur
eine geringe Menge von BaO enthält und gleichzeitig die
Produktionskosten sich nicht beträchtlich von denen eines
traditionellen Glases unterscheiden.
Die Erfindung hat sich aus der Erkenntnis ergeben, daß bei
richtiger Auswahl der Komponenten der BaO-Gehalt verringert
werden kann, während die elektrischen Eigenschaften, die
thermische Ausdehnung, die Stabilitätseigenschaften, die
chemischen Eigenschaften und die Formbarkeit des Glases für
Lichtquellen beibehalten werden können.
Das erfindungsgemäße Glas ist im Anspruch 1 definiert.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unter
ansprüche 2 bis 7.
Die Ansprüche 8 bis 10 betreffen die Verwendung.
Zusätzlich zu den aufgeführten Komponenten kann das
Glas gemäß der Erfindung in geringen Mengen andere Kompo
nenten und Verunreinigungen enthalten, die, zum Beispiel,
aus den Materialien und Geräten für die Herstellung stam
men, ohne einen beträchtlichen Einfluß auf die Materialei
genschaften zu haben.
Es wurde festgestellt, daß es vernünftig ist, die Kom
ponenten gemäß der folgenden Beziehung auszuwählen, um die
Stabilität des Glases zusammen mit einer optimalen Erwei
chungseigenschaft beizubehalten:
ZnO + B2O3 ≧ 8,6 Gew.-%.
Weiter wurde festgestellt, daß es möglich ist, die Em
pfindlichkeit des Glases zur Kristallisation deutlich ein
zuschränken, wenn die Komponenten gemäß der folgenden Be
ziehung ausgewählt sind:
TiO2 + Al2O3 ≧ 0,5 Gew.-%.
Weiter wurde festgestellt, daß ein Glas mit hohem,
spezifischen, elektrischen Widerstand und einer angemesse
nen Erweichungseigenschaft vorzugsweise erhalten werden
kann, wenn die Komponenten gemäß der unten angegebenen Be
ziehung ausgewählt werden:
BaO/CaO ≧ 0,5.
Es wurde weiter festgestellt, daß ein hoher, spezifi
scher, elektrischer Widerstand des Glases zusammen mit gu
ter Verarbeitbarkeit und gleichzeitig chemischer Beständig
keit sichergestellt werden kann, wenn der MgO-Gehalt vor
zugsweise mindestens 2,1 Gew.-% und der CaO-Gehalt minde
stens 3,1 Gew.-% beträgt.
Weiter wurde festgestellt, daß es zur Verbesserung der
Schmelz- und Erweichungseigenschaften vernünftig ist, den
B2O3-Gehalt so auszuwählen, daß er mindestens 5,1 Gew.-%
beträgt.
Zur weiteren Verbesserung der Stabilitäts- und Erwei
chungseigenschaften des Glases ist es vernünftig, den TiO2-
Gehalt zwischen 0,2 und 1,3 Gew.-% auszuwählen. Stabilität
bedeutet, daß das Glas weniger empfindlich für Kristallisa
tion und Unmischbarkeit ist.
Aus dem Glas gemäß der Erfindung kann ein Fuß für
elektrische Lampen hergestellt werden, durch den Zufüh
rungsleitungen führen, die in einer vakuumdichten Weise in
dem Fuß abgedichtet sind, weiter ist der Fuß mittels eines
Auslaßröhrchens in dem Kolben in vakuumdichter Weise abge
dichtet. Aus dem Glas gemäß der Erfindung kann auch ein
Kolben für elektrische Lampen hergestellt werden. Auch das
Auslaßröhrchen der Lampe kann aus dem Glas gemäß der Erfin
dung hergestellt werden. Das Glas gemäß der Erfindung ist
auch geeignet für lineare oder kompakte Fluoreszenzlampen.
Die Erfindung wird nun detalliert anhand von Beispie
len, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, erläutert. Die
Glaszusammensetzungen gemäß der Erfindung werden in einer
Menge von 350 kg bei 1.390°C in einem intermittierenden
Wannenofen erschmolzen, der durch Erdgas erhitzt wurde. Zum
Schmelzen wurden die folgenden Ausgangsmaterialien einge
setzt: Quarzsand, Soda, Pottasche, Lithiumcarbonat, Barium
carbonat, Dolomit, Zinkoxid, wasserfreies Boroxid, Titandi
oxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Antimonoxid sowie Na
triumnitrat als Läuterungsmittel. Die Komponenten, ausge
nommen Quarzsand, Soda, Pottasche und wasserfreies Borax,
wurden in einem Laboratoriumsmischer 30 Minuten lang vorge
mischt. Dann wurden alle Komponenten in einem Rotationsmi
scher 30 Minuten lang vermischt. Aus dem Wannenofen manuell
gezogenes Glasrohr führte zu Glasrohren guter Qualität. Er
gebnisse von drei Schmelzbädern, I, II und III, sind in der
folgenden Tabelle aufgeführt.
Fe2O3, als eine Verunreinigung, ist im Glas in einer
sehr geringen Menge vorhanden, doch hat es noch immer eine
vorteilhafte Auswirkung auf die thermischen Eigenschaften
und die Stabilität des Glases.
Die Eigenschaften des Glases gemäß der Erfindung sind
unten angegeben (I, II, III), verglichen mit dem des Bei
spiels, das in der EP-B 0 603 933 angegeben ist sowie mit
den Eigenschaften des 20% Blei enthaltenden Glases, das in
weitem Rahmen in der Industrie zur Herstellung von Licht
quellen eingesetzt wird.
wobei
α(50-350): der thermische Ausdehunungskoeffizient zwischen 50 und 350°C (siehe Standard ISO 7991),
Tg: die Transformations-Temperatur bzw. der Transformati onspunkt (gemessen durch einen Dilatometer) (siehe Standard ISO 7884-8),
TL: der sogenannte Littleton- bzw. Erweichungspunkt (sie he Standard ISO 7884-6),
Tk100: Temperatur bei der logρ (Ohm, cm) = 8,
logρ(T°C): Logarithmus der Basis 10 des (Ohm, cm)-Wertes des spezifischen Gleichstromwiderstandes (ρ) bei der Temperatur T°C,
Haltbarkeit gegenüber Wasser: chemische Beständigkeit (Aus laugen) gegenüber destilliertem Wasser, gemessen an einer Probe, gekennzeichnet durch die Menge von 0,01 N Säure, die zur Rücktitration einge setzt wird (siehe Standard DIN 12111),
Tliq: Temperatur, oberhalb der das Glas innerhalb von 24 Stunden nicht ehr kristallisiert
α(50-350): der thermische Ausdehunungskoeffizient zwischen 50 und 350°C (siehe Standard ISO 7991),
Tg: die Transformations-Temperatur bzw. der Transformati onspunkt (gemessen durch einen Dilatometer) (siehe Standard ISO 7884-8),
TL: der sogenannte Littleton- bzw. Erweichungspunkt (sie he Standard ISO 7884-6),
Tk100: Temperatur bei der logρ (Ohm, cm) = 8,
logρ(T°C): Logarithmus der Basis 10 des (Ohm, cm)-Wertes des spezifischen Gleichstromwiderstandes (ρ) bei der Temperatur T°C,
Haltbarkeit gegenüber Wasser: chemische Beständigkeit (Aus laugen) gegenüber destilliertem Wasser, gemessen an einer Probe, gekennzeichnet durch die Menge von 0,01 N Säure, die zur Rücktitration einge setzt wird (siehe Standard DIN 12111),
Tliq: Temperatur, oberhalb der das Glas innerhalb von 24 Stunden nicht ehr kristallisiert
Bei dem Glas gemäß der Erfindung konnte der BaO-Gehalt
auf einen Wert zwischen 1 und 4,5 Gew.-% verringert werden.
Zusätzlich zu diesem Nutzen für die Umgebung kann durch die
Erfindung ein Wert des Koeffizienten der Wärmeausdehnung
erhalten werden, so daß das Glas sehr gut auf den Dumet-Zu
leitungsdraht elektrischer Lampen und auch auf die Lampen
kolben, die aus Kalk-Alkali-Silicatglas hergestellt sind,
eingestellt werden kann. Weiter hat das Glas ausgezeichnete
Erweichungseigenschaften, so daß es gut bearbeitbar ist.
Seine Schmelztemperatur liegt beträchtlich unterhalb der
von Bleigläsern mit der Folge, daß Ersparnisse beim Ener
gieverbrauch erreicht werden können und außerdem die Kor
rosion der Materialien des Schmelzofens geringer ist. Ein
guter, elektrischer Widerstand, der deutlich höher ist als
der von Glas mit 20% PbO oder der des Glases der EP-B 0 603 933,
kann bei dem Glas gemäß der Erfindung erzielt werden,
so daß an den Zuleitungsdrähten keine merkliche Elektrolyse
stattfinden kann, die ansonsten die Bindung zwischen Glas
und Metall auflösen könnte, so daß selbst bei einer höheren
Temperatur und höheren Lampenleistung die Lebensdauer der
Lichtquellen verlängert ist. In ähnlicher Weise kann eine
ausgezeichnete, chemische Beständigkeit (Haltbarkeit gegen
über Wasser) des Glases gemäß der Erfindung erzielt werden,
die sehr viel besser ist als die der Bleigläser, so daß das
Auslaugen seiner Komponenten minimal ist. Die Neigung des
Glases zur Kristallisation ist minimal, d. h. es ist stabil.
Das Glas gemäß der Erfindung kann vorzugsweise dort
eingesetzt werden, wo die vorteilhaften Eigenschaften des
Glases benötigt werden, insbesondere für Komponenten elek
trischer Lampen. Es kann vorteilhaft als Füße in Glüh- und
Entladungslampen mit geringem Druck sowie für Kolben und
Auslaßröhrchen von Entladungslampen mit geringem Druck,
insbesondere Kompakt-Fluoreszenzlampen, benutzt werden.
Der Einsatz des Glases wird durch die folgenden Bei
spiele, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, gezeigt. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Fuß einer elektrischen Lampe und
Fig. 2 eine kompakte Fluoreszenzlampe.
Fig. 1 zeigt einen Fuß 1 einer Glühlampe, umfassend
eine Erweiterung 2, Stromzuleitungen 4a und 4b, einen Glüh
faden 5 und ein Auslaßröhrchen 3. Der Glühfaden ist in die
inneren Enden der aus mehreren Teilen bestehenden Stromzu
leitungen 4a und 4b gepreßt. Die aufgeführten Teile werden
auf dem Herstellungsband durch eine Gasflamme erhitzt, und
durch Zusammenquetschen der Erweiterung werden die Teile in
einer solchen Weise abgedichtet, daß die Teile 7a und 7b
der Stromzuleitungen 4a und 4b, die aus Dumet-Draht (einer
kupferkaschierten Eisen-Nickel-Legierung) hergestellt sind,
in die Quetschdichtung 6 der Erweiterung 2 gelangen. Die
Erweiterung 2 und das Auslaßröhrchen 3 sind aus dem Glas
gemäß der Erfindung hergestellt. Der Lampenkolben, der in
Fig. 1 nicht gezeigt ist, ist aus Kalk-Alkali-Silicat-Glas
hergestellt, umfassend die folgenden Grundkomponenten:
SiO2, Na2O, K2O, CaO, Al2O3. Die Erweiterung 2 wird an ih
rem Rand auf dem Produktionsband abgedichtet mit dem Lam
penkolben verschmolzen. Der Fuß gemäß der Erfindung kann
nicht nur Teil einer Glühlampe, sondern auch der anderer
elektrischer Lampen sein(zum Beispiel Teil von Entladungs
lampen mit geringem Druck, insbesondere kompakten Fluores
zenzlampen usw.).
Fig. 2 zeigt eine kompakte Fluoreszenzlampe, die zwei
Teile umfaßt. Die Stromzuleitungen 14a und 14b der Elektro
de 15 und die Stromzuleitungen 14c und 14d einer anderen
(nicht gezeigten) Elektrode sowie die Auslaßröhrchen 13a
und 13b der kompakten Fluoreszenzlampe 11 sind an den
Quetschstellen 16a und 16b in das Ende des Glaskolbens 12
abgedichtet eingelassen. Die Stromzuleitungen 14a, 14b, 14c
und 14d sind aus einer 50-50% Eisen-Nickel-Legierung herge
stellt. Der Glaskolben 12 und die Auslaßröhrchen 13a und
13b sind aus dem Glas gemäß der Erfindung hergestellt. Um
die UV-Strahlung des Materials des Glaskolbens 12 zu ver
ringern, enthält dieser CeO2 vorzugsweise in einer Menge
von 0,4 bis 0,6 Gew.-%.
Claims (10)
1. Transparente Glaszusammensetzung, umfassend SiO2,
Al2O3, Na2O, K2O, Li2O, BaO, MgO, CaO, ZnO, B2O3 und
gegebenenfalls TiO2, Sb2O3, MnO2, Fe2O3, As2O3 und CeO2,
dadurch gekennzeichnet, daß ihr
SiO2-Gehalt von 58 bis 64,5 Gew.-%,
Al2O3-Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%,
Na2O-Gehalt von 6 bis weniger als 8 Gew.-%,
K2O-Gehalt von 7,5 bis 11 Gew-%,
Li2O-Gehalt von 0,5 bis 1,2 Gew.-%,
BaO-Gehalt von 1 bis 4,5 Gew.-%,
MgO-Gehalt von mehr als 1 bis 3,7 Gew.-%,
CaO-Gehalt von 2 bis 4,5 Gew.-%,
ZnO-Gehalt von 3 bis 7 Gew.-%,
B2O3-Gehalt von 3 bis 8 Gew.-% beträgt, und
daß sie zusätzlich zu den aufgeführten Komponenten gege benenfalls höchstens 1,5 Gew.-% TiO2, höchstens 0,6 Gew.-% Sb2O3, höchstens 0,3 Gew.-% MnO2, höchstens 0,15 Gew-% Fe2O3, höchstens 0,6 Gew.-% As2O3, höchstens 0,8 Gew.-% CeO2 umfaßt, unter der Bedingung, daß die Gesamtmenge von ZnO und B2O3 mindestens 8,6 Gew.-% beträgt.
SiO2-Gehalt von 58 bis 64,5 Gew.-%,
Al2O3-Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%,
Na2O-Gehalt von 6 bis weniger als 8 Gew.-%,
K2O-Gehalt von 7,5 bis 11 Gew-%,
Li2O-Gehalt von 0,5 bis 1,2 Gew.-%,
BaO-Gehalt von 1 bis 4,5 Gew.-%,
MgO-Gehalt von mehr als 1 bis 3,7 Gew.-%,
CaO-Gehalt von 2 bis 4,5 Gew.-%,
ZnO-Gehalt von 3 bis 7 Gew.-%,
B2O3-Gehalt von 3 bis 8 Gew.-% beträgt, und
daß sie zusätzlich zu den aufgeführten Komponenten gege benenfalls höchstens 1,5 Gew.-% TiO2, höchstens 0,6 Gew.-% Sb2O3, höchstens 0,3 Gew.-% MnO2, höchstens 0,15 Gew-% Fe2O3, höchstens 0,6 Gew.-% As2O3, höchstens 0,8 Gew.-% CeO2 umfaßt, unter der Bedingung, daß die Gesamtmenge von ZnO und B2O3 mindestens 8,6 Gew.-% beträgt.
2. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie das MgO in einer Menge von mindestens 2,1
Gew.-% enthält.
3. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie das CaO in einer Menge von mindestens 3,1
Gew.-% enthält.
4. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie das B2O3 in einer Menge von mindestens
5,1 Gew.-% enthält.
5. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß es das TiO2 in einer Menge im Bereich von 0,2
bis 1,3 Gew.-% enthält.
6. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie CaO in einer Menge von höchstens dem
zweifachen der Menge von BaO enthält.
7. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gesamtmenge von TiO2 und Al2O3 in der
Zusammensetzung mindestens 0,5 Gew.-% beträgt.
8. Verwendung der Glaszusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 zum Herstellen eines Fußes für elektri
sche Lampen, durch den Stromzuleitungen verlaufen und in
dem sie in einer vakuumdichten Weise abgedichtet sind, und
der in einer vakuumdichten Weise mit dem Kolben der Lampe
abgedichtet ist.
9. Verwendung der Glaszusammensetzung nach einem der An
sprüche 1 bis 7 zum Herstellen eines Kolbens für elektri
sche Lampen.
10. Verwendung einer transparenten Glaszusammensetzung,
umfassend SiO2, Al2O3, Na2O, K2O, Li2O, BaO, MgO, CaO, ZnO,
B2O3 und gegebenenfalls TiO2, Sb2O3, MnO2, Fe2O3, As2O3 und
CeO2, deren
SiO2-Gehalt von 58 bis 64,5 Gew.-%,
Al2O3-Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%,
Na2O-Gehalt von 6 bis weniger als 8 Gew.-%,
K2O-Gehalt von 7,5 bis 11 Gew.-%,
Li2O-Gehalt von 0,5 bis 1,2 Gew.-%,
BaO-Gehalt von 1 bis 4,5 Gew.-%,
MgO-Gehalt von 0,5 bis 3,7 Gew.-%,
CaO-Gehalt von 2 bis 4,5 Gew.-%,
ZnO-Gehalt von 3 bis 7 Gew.-%,
B2O3-Gehalt von 3 bis 8 Gew.-% beträgt, wobei sie zusätzlich zu den aufgeführten Komponenten gege benenfalls höchstens 1,5 Gew.-% TiO2, höchstens 0,6 Gew.-% Sb2O3, höchstens 0,3 Gew.-% MnO2, höchstens 0,15 Gew.-% Fe2O3, höchstens 0,6 Gew.-% As2O3, höchstens 0,8 Gew.-% CeO2 umfaßt, unter der Bedingung, daß die Gesamtmenge von ZnO und B2O3 mindestens 8,6 Gew.-% beträgt, für elektrische Lampen.
SiO2-Gehalt von 58 bis 64,5 Gew.-%,
Al2O3-Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%,
Na2O-Gehalt von 6 bis weniger als 8 Gew.-%,
K2O-Gehalt von 7,5 bis 11 Gew.-%,
Li2O-Gehalt von 0,5 bis 1,2 Gew.-%,
BaO-Gehalt von 1 bis 4,5 Gew.-%,
MgO-Gehalt von 0,5 bis 3,7 Gew.-%,
CaO-Gehalt von 2 bis 4,5 Gew.-%,
ZnO-Gehalt von 3 bis 7 Gew.-%,
B2O3-Gehalt von 3 bis 8 Gew.-% beträgt, wobei sie zusätzlich zu den aufgeführten Komponenten gege benenfalls höchstens 1,5 Gew.-% TiO2, höchstens 0,6 Gew.-% Sb2O3, höchstens 0,3 Gew.-% MnO2, höchstens 0,15 Gew.-% Fe2O3, höchstens 0,6 Gew.-% As2O3, höchstens 0,8 Gew.-% CeO2 umfaßt, unter der Bedingung, daß die Gesamtmenge von ZnO und B2O3 mindestens 8,6 Gew.-% beträgt, für elektrische Lampen.
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HUP9602086A2 (hu) * | 1996-07-30 | 1999-06-28 | General Electric Company | Üvegkompozíció |
HUP9602087A2 (hu) * | 1996-07-30 | 1999-06-28 | General Electric Company | Üvegkompozíció |
DE19803936A1 (de) | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Ausdehnungskompensiertes optoelektronisches Halbleiter-Bauelement, insbesondere UV-emittierende Leuchtdiode und Verfahren zu seiner Herstellung |
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US3580733A (en) * | 1969-04-17 | 1971-05-25 | Scm Corp | Food cooking apparatus having continuous cleaning properties and process for producing same |
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DE4100053A1 (de) * | 1990-01-05 | 1991-07-11 | Nippon Electric Glass Co | Kristallisiertes glas mit naturmarmorartigen oberflaechenmustern sowie verfahren zur herstellung desselben |
EP0603933A1 (de) * | 1992-12-14 | 1994-06-29 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken | Glaszusammensetzung für die Verwendung in elektrischen Lampen, Stange hergestellt aus dieser Glaszusammensetzung und Fluoreszierende Lampe mit einer Hülle aus dieser Zusammensetzung |
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1994
- 1994-12-22 HU HU9403731A patent/HU213462B/hu not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-12-20 DE DE1995147567 patent/DE19547567C2/de not_active Expired - Fee Related
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HUT74862A (en) | 1997-02-28 |
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