EP0900294B1 - Fil composite - Google Patents

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EP0900294B1
EP0900294B1 EP97915635A EP97915635A EP0900294B1 EP 0900294 B1 EP0900294 B1 EP 0900294B1 EP 97915635 A EP97915635 A EP 97915635A EP 97915635 A EP97915635 A EP 97915635A EP 0900294 B1 EP0900294 B1 EP 0900294B1
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EP
European Patent Office
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composite yarn
fire
ternary composition
composite
matrix
Prior art date
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EP97915635A
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EP0900294A1 (fr
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François Xavier DAMOUR
Yves Pronzati
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Chavanoz Industrie SARL
Original Assignee
Chavanoz Industrie SARL
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/443—Heat-resistant, fireproof or flame-retardant yarns or threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/40—Yarns in which fibres are united by adhesives; Impregnated yarns or threads
    • D02G3/404—Yarns or threads coated with polymeric solutions

Definitions

  • the present invention relates to a composite yarn with technical or industrial use, which can be assembled in all types of textile structures, especially surfaces suitable textiles, to meet all applications or particular specifications, for example for the manufacture of blinds or curtains.
  • the first is designated matrix fiber and is based on PVC and partially acetalized PVA, and further includes a inorganic flame retardant, consisting of an oxide hydrated tin, and hydrated antimony oxide.
  • the second fiber is based on polyester, acrylic or cotton.
  • such a wire is obtained by coating the core with a plastisol comprising the chlorinated polymeric material, by polyvinyl chloride example, and the plasticizer, then by gelation of plastisol around the core.
  • plasticizers particular, such as organic phosphates.
  • plasticizers particular, such as organic phosphates.
  • the use of such plasticizers deteriorates the processing characteristics (flexibility, sliding power, etc.) of these threads, which harms their posterior weaving, and makes it more difficult.
  • the incorporation of such plasticizers increases the smoke index.
  • a flame retardant filler comprising a chlorinated polyethylene, a compound chosen from in particular oxides and / or hydroxides antimony, and aluminum, and preferably a other compound chosen from certain zinc salts, including zinc borate.
  • the present invention relates to a thread composite, as previously defined, exhibiting globally and intrinsically fire behavior improved, expressed jointly by a decrease the temperature of the combustion fumes and by a substantial lowering of the ignition threshold residual of the different fabrics obtained with the yarn according to the invention, so that in particular such fabrics can meet both the ratings current B1 of German regulations (DIN standard N04102 Part 1), and M1 and F3 of French regulations (NFP 92503 standard), and all without harming processing characteristics of the same wire, required for weaving.
  • the weight composition total inorganic material of the sheath is included between 4% and 15%.
  • the flame retardant charge consists in said ternary composition.
  • chlorinated polymeric material one can use according to the invention, any PVC resin likely to be plasticized, and in particular capable of being therefore implemented in the form of plastisol.
  • polyvinyl chloride according to the present invention have a K WERT of between 65 and 75.
  • chlorinated polymeric material is meant, or a pure chlorinated polymer or a copolymer of vinyl chloride copolymerized with other monomers, or a chlorinated polymer which is alloyed with other polymers.
  • olefins such as ethylene, esters vinyl of saturated carboxylic acids, such as acetate vinyl or vinyl butyrate; drifts halogenated vinyls such as, for example, vinylidene, esters of acrylic or methacrylic acid like butyl acrylate.
  • chlorinated polymer there may be mentioned for example polyvinyl chloride but also superchlorinated PVC, polyvinylidene chlorides and polyolefins chlorinated.
  • the chlorinated polymeric material according to the present invention has a halogen content by weight of between 50 and 70%.
  • the continuous wire forming or included in the core of the composite wire can itself be made up by one or more continuous filaments.
  • Its chemical nature can be organic, for example polyester, or inorganic, for example glass or silica, it being understood that its melting temperature must be higher than that of implementation of the polymer material of the matrix constituting the sheath or envelope of the composite wire.
  • the invention it remains possible to use traditional plasticizers for the matrix plastic, for example comprising at least one phthalate organic, and therefore not to compromise processing properties of the wire, with respect to its subsequent weaving.
  • the invention also makes it possible to limit by weight the flame retardant charge, in proportions not exceeding not 65% of the plastic matrix, which promotes good weaving of the thread according to the invention. Beyond 65%, we witness dusting of the sheath, altering the properties in particular mechanical of the composite wire.
  • the present invention therefore provides a fire behavior of the same wire, very close to that of a inorganic thread. And the fabrics obtained with a composite yarn according to the invention do not need a subsequent treatment to improve their behavior at fire.
  • this thread is woven in different weaves, or specifications, specified below.
  • a composite yarn according to the present invention can be integrated into, or assembled according to all structures required textiles, two-dimensional (tablecloths, fabrics, etc ...) or three-dimensional (braids for example).
  • the composite wire can first be cut and divided into elementary threads, which can be intertwined and fixed to each other, in the form of structures non-woven textiles, for example matt.
  • the fixing of entangled elementary threads can be obtained by impregnation with a suitable adhesive substance, or again by thermofusion of the polymer material of the sheath.
  • the composite yarn can then be assembled on itself, in all appropriate knitted textile structures.
  • a very particular application of this invention relates to obtaining technical fabrics, intended for the realization or manufacture of blinds or both indoor and outdoor curtains.

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Description

La présente invention concerne un fil composite à usage technique ou industriel, pouvant être assemblé en tous types de structures textiles, notamment surfaces textiles appropriées, pour répondre à toutes applications ou spécifications particulières, par exemple pour la fabrication de stores ou rideaux.
Dans l'art antérieur, on connaít par le document US-A-4 127 698 la réalisation de fibres composites ignifuges comprenant un mélange de deux fibres. La première est désignée fibre matrice et est à base de PVC et PVA partiellement acétalisé, et comporte en outre un agent ignifugeant inorganique, constitué d'un oxyde d'étain hydraté, et un oxyde d'antimoine hydraté. La deuxième fibre est à base de polyester, acrylique ou coton.
Dans le document EP-A-O 385 025 on décrit la fabrication d'un fil composite comportant une âme en fibres de verre, et une gaine obtenue par filage de fibres à basse température de fusion, par exemple en coton.
Toutefois, ces documents concernent essentiellement des fils obtenus par filage de mélanges de fibres, et ne conviennent pas aux applications envisagées ci-après.
Par ailleurs, on connaít déjà, et la Demanderesse fabrique et vend des fils composites techniques, comprenant :
  • une âme comportant un fil continu, par exemple un fil de verre ;
  • et une gaine enduite comportant une matrice plastique, constituée par au moins un matériau polymère chloré, par exemple un polychlorure de vinyle ;
  • une charge minérale ignifugeante incorporée et distribuée dans ladite matrice ;
  • et un plastifiant.
Préférentiellement, mais de manière non exclusive, un tel fil est obtenu par enduction de l'âme avec un plastisol comprenant le matériau polymère chloré, par exemple polychlorure de vinyle, et le plastifiant, puis par gélification du plastisol autour de l'âme.
Les tissus techniques obtenus avec de tels fils, et lorsqu'ils sont mis en oeuvre dans différents environnements, notamment pour l'aménagement tant intérieur qu'extérieur d'immeubles ou constructions, par exemple à titre de stores, sont soumis à des exigences de comportement au feu, définies par des réglementations et/ou procédures d'homologation ou autorisation, nationales ou internationales.
Ainsi, la réglementation applicable à de tels tissus en République Fédérale d'Allemagne définit différents classements, caractérisés notamment par la longueur de l'échantillon détruite par le feu, et par la température des fumées de combustion, et identifiés par les lettres B1 à B3, la lettre B1 caractérisant le meilleur comportement au feu accessible par un matériau comprenant des matières organiques.
Et la réglementation applicable en France définit quant à elle, également différents classements, d'une part caractérisés notamment par l'émission de fumées et identifiés par les lettres FO à F5, F3 étant le meilleur comportement accessible par un matériau contenant un polymère halogéné, et d'autre part caractérisés notamment par la température d'inflammation résiduelle du tissu, et identifiés par les lettres MO à M4, la lettre M1 identifiant le meilleur comportement au feu généralement accessible par un matériau comprenant des matières organiques.
Aujourd'hui, avec les fils composites définis précédemment, les tissus techniques obtenus présentent un comportement au feu ayant une certaine limite, illustrée par le fait que de tels tissus n'ont jamais pu obtenir, sans traitement chimique postérieur à leur tissage, le classement B1 de la réglementation allemande, conjointement avec le classement Ml de la réglementation française.
La principale raison des limites précédemment constatées tient évidemment à la nature organique de certains constituants du fil composite, notamment le matériau polymère chloré, le plastifiant, voire certains additifs d'enduction.
Différentes tentatives ont été faítes pour améliorer intrinsèquement le comportement au feu, de ces fils composites, par exemple en utilisant des plastifiants particuliers, comme des phosphates organiques. Malheureusement, l'utilisation de tels plastifiants détériore les caractéristiques de mise en oeuvre (souplesse, pouvoir glissant, etc...) de ces fils, ce qui nuit à leur tissage postérieur, et rend ce dernier plus difficile. Par ailleurs, l'incorporation de tels plastifiants augmente l'indice de fumée.
Il n'est pas possible, non plus, d'augmenter de manière significative la proportion pondérale de la charge ignifugeante, sauf à détériorer comme précédemment les caractéristiques de mise en oeuvre du fil composite.
S'agissant des performances de la charge ignifugeante proprement dite, différents documents ont proposé divers composés ou diverses compositions, susceptibles d'améliorer le comportement au feu des matrices plastiques dans lesquelles la charge ignifugeante est incorporée, sans que l'application ou la mise en forme de la matière plastique ignifugée, par exemple sous forme de fil, soit précisée.
Ainsi, selon le document JP-A-58185637, pour une matrice à base de polychlorure de vinyle, on a proposé une charge ignifugeante comprenant un polyéthylène chloré, un composé choisi parmi notamment les oxydes et/ou hydroxydes d'antimoine, et d'aluminium, et préférentiellement un autre composé choisi parmi certains sels de zinc, dont le borate de zinc.
Et conformément au document FR-A-2 448 554, toujours pour une matrice à base de polychlorure de vinyle, incorporant par ailleurs un stabilisant, un plastifiant constitué par un ester phosphorique, et une charge d'hydroxyde d'alumine, on a proposé une charge ignifugeante comprenant un oxyde d'antimoine, éventuellement associé à un borate de zinc.
Aucune des charges ignifugeantes précédemment proposées ne convient pour améliorer le comportement au feu d'un fil composite tel que précédemment considéré.
La présente invention a pour objet un fil composite, tel que précédemment défini, présentant globalement et intrinsèquement un comportement au feu amélioré, exprimé conjointement par une diminution substantielle de la température des fumées de combustion et par un abaissement substantiel du seuil d'inflammation résiduelle des différents tissus obtenus avec le fil selon l'invention, de telle sorte qu'en particulier de tels tissus puissent satisfaire à la fois aux classements actuels B1 de la réglementation allemande (norme DIN N04102 Teil 1), et M1 et F3 de la réglementation française (norme NFP 92503), et tout cela sans nuire aux caractéristiques de mise en oeuvre du même fil, requises pour le tissage.
Conformément à la présente invention, on a découvert que les objectifs précités pouvaient être satisfaits en combinant deux caractéristiques essentielles, à savoir :
  • (a) le choix d'une composition ternaire pour la charge ignifugeante, associant :
    • un composé oxygéné d'antimoine, par exemple du trioxyde (Sb2O3) ou pentoxyde d'antimoine ;
    • un oxyde métallique hydraté dont le métal est choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le magnésium, l'étain, le zinc, et le plomb, par exemple hydrate d'alumine (Al2O3.3H2O) ;
    • et un borate de zinc, hydraté ou non, par exemple (2ZnO.3B2O3.7/2 H2O) ;
  • (b) avec la composition ternaire précitée, le maintien de la composition pondérale totale en matières inorganiques du fil composite, y compris l'âme, dans une fourchette comprise entre 4 % et 65 %.
    • Préférentiellement, la composition pondérale totale en matières inorganiques de la gaine est comprise entre 4 % et 15 %.
    Avantageusement, la charge ignifugeante consiste en ladite composition ternaire.
    A titre de matériau polymère chloré, on peut utiliser conformément à l'invention, toute résine PVC susceptible d'être plastifiée, et notamment pouvant être de ce fait mise en oeuvre sous forme de plastisol.
    Préférentiellement, les polychlorures de vinyle selon la présente invention ont un K WERT compris entre 65 et 75.
    Par matériau polymère chloré, on entend, ou un polymère chloré pur ou un copolymère de chlorure de vinyle copolymérisé avec d'autres monomères, ou encore un polymère chloré qui est allié avec d'autres polymères.
    Parmi les monomères qui peuvent être copolymérisés avec le chlorure de vinyle, on citera notamment des oléfines comme par exemple l'éthylène, des esters vinyliques d'acides carboxyliques saturés, comme l'acétate de vinyle ou le butyrate de vinyle ; des dérivés vinyliques halogénés comme, par exemple, le chlorure de vinylidène, des esters d'acide acrylique ou méthacrylique comme l'acrylate de butyle.
    A titre de polymère chloré, on citera par exemple le polychlorure de vinyle mais aussi les PVC surchlorés, les polychlorures de vinylidène et les polyoléfines chlorées.
    De manière préférentielle, mais non exclusive, le matériau polymère chloré selon la présente invention a une teneur pondérale en halogène comprise entre 50 et 70 %.
    S'agissant du fil continu formant ou compris dans l'âme du fil composite, il peut être lui-même constitué par un ou plusieurs filaments continus. Sa nature chimique peut être organique, par exemple en polyester, ou inorganique, par exemple en verre ou silice, étant entendu que sa température de fusion doit être supérieure à celle de mise en oeuvre du matériau polymère de la matrice constituant la gaine ou enveloppe du fil composite.
    D'autres charges peuvent être incorporées et distribuées dans la matrice de la gaine, en plus de la charge ignifugeante, par exemple une charge pigmentaire et/ou une charge stabilisante. En pareil cas, la composition pondérale totale du fil composite, en matières inorganiques, se trouve évidemment modifiée ou affectée, également par le contenu en matières inorganiques de ces charges supplémentaires.
    Grâce à l'invention, il demeure possible de recourir à des plastifiants traditionnels pour la matrice plastique, par exemple comprenant au moins un phtalate organique, et par conséquent de ne pas compromettre les propriétés de mise en oeuvre du fil, vis-à-vis de son tissage ultérieur.
    L'invention permet aussi de limiter pondéralement la charge ignifugeante, dans des proportions n'excédant pas 65 % de la matrice plastique, ce qui favorise un bon tissage du fil selon l'invention. Au-delà de 65 %, on assiste à un poudrage de la gaine, altérant les propriétés notamment mécaniques du fil composite.
    En restant avec un fil composite obtenu par enduction, la présente invention apporte donc un comportement au feu du même fil, très proche de celui d'un fil de nature inorganique. Et les tissus obtenus avec un fil composite selon l'invention n'ont pas besoin d'un traitement postérieur pour améliorer leur comportement au feu.
    Il résulte aussi des essais de la Demanderesse que les fils composites selon la présente invention ont une très bonne tenue à la lumière et aux intempéries.
    Préférentiellement :
    • la composition pondérale en plastifiant d'un fil composite selon l'invention n'excède pas 40 %, et est de préférence comprise entre 10 et 20 % ; au-delà de 35 % de plastifiant, ce dernier exsude de la matrice de l'enveloppe ou gaine ;
    • et/ou la composition ternaire de la charge ignifugeante associe à parts pondérales sensiblement égales, le composé oxygéné d'antimoine, l'oxyde métallique hydraté et le borate de zinc.
    La présente invention s'appuie sur le protocole expérimental suivant.
    On a tout d'abord formulé un plastisol comprenant le matériau polymère et un plastifiant, selon la composition pondérale suivante :
    • 60 à 65 % d'une ou plusieurs résines de polychlorure de vinyle (référence commerciale ECKAVYL EF701 de la Société ATOCHEM) ;
    • 20 à 30 % d'un phtalate d'isononyle (référence commerciale JAYFLEX DINP de la Société EXXON) ;
    • additifs divers, pour le complément, dont stabilisant thermique inorganique (de 1,5 à 2 %).
    A ce plastisol a été incorporée une charge ignifugeante ternaire, associant à parts pondérales égales :
    • du trioxyde d'antimoine, Sb2O3 ;
    • de l'hydrate d'alumine, Al2O3.3H2O ;
    • du borate de zinc (2ZnO.3b2O3.7/2 H2O), noté ci-après BoZn.
    Puis, on enduit une âme en fil de verre avec le plastisol chargé, pour obtenir un fil composite selon la présente invention.
    Et ce fil est tissé selon différentes armures, ou spécifications, précisées ci-après.
    Conformément au tableau ci-après où Mi et B1 désignent les niveaux de classement le plus élevé, respectivement selon la réglementation allemande et selon la réglementation française, pour un matériau organique, on a tout d'abord découvert que l'association ternaire des trois composés ci-dessus, était nécessaire à l'obtention conjointe du classement M1 et du classement B1, et ceci pour les tissus obtenus avec un fil selon la présente invention, avec les armures suivantes :
    • satiné - contexture 18/14
    • natté - contexture 14/14
    M1 B1
    Sb2O3 oui non
    Al2O3.3H2O non non
    BoZn non non
    Sb2O3 + (Al2O3.3H2O) non oui
    Sb2O3 + BoZn oui non
    BoZn + (Al2O3.3H2O) non non
    Puis différents fils ont été obtenus, avec des compositions pondérales (en %) respectivement différentes, en fonction du titre désiré, selon le tableau ci-après :
    Titre 165 Tex 97 Tex
    Ame en verre 41,0 35,0
    Enveloppe ou gaine 59,0 65,0
    Polychlorure de vinyle 33 37
    Charge ignifugeante 9,0 10
    Plastifiant 13,5 15,0
    Composition pondérale totale, en matières inorganiques 52 47
    Un fil composite selon la présente invention peut être intégré dans, ou assemblé selon toutes structures textiles requises, bidimensionnelles (nappes, tissus, etc... ) ou tridimensionnelles (tresses par exemple).
    Le fil composite peut tout d'abord être coupé et divisé en fils élémentaires, pouvant être entremêlés et fixés les uns aux autres, sous forme de structures textiles non tissées, mats par exemple. La fixation des fils élémentaires entremêlés peut être obtenue par imprégnation avec une substance adhésive appropriée, ou encore par thermo-fusion du matériau polymère de la gaine. Le -fil composite peut ensuite être assemblé sur lui-même, dans toutes structures textiles tricotées appropriées. mais il peut être assemblé avec d'autres fils, selon la présente invention ou non, pour constituer bidimensionnelles ; dans ce dernier cas, il peut s'agir de grilles dans lesquelles les fils selon la présente invention sont entrecroisés et fixés avec d'autres fils, selon la présente invention ou non, et de tissus, dans lesquels les fils composites selon l'invention sont tissés avec d'autres fils de chaíne et/ou trame, également selon l'invention ou non.
    Une application toute particulière de la présente invention concerne l'obtention de tissus techniques, destinés à la réalisation ou fabrication de stores ou rideaux tant intérieurs qu'extérieurs.
    Pour l'obtention de stores, les fils obtenus selon le protocole expérimental précité ont été tissés selon les armures suivantes ou spécifications suivantes, à titre d'exemple :
    • satiné - contexture 18/14
    • natté - contexture 14/14
    Après essais au feu, tous ces tissus ont montré qu'ils satisfaisaient, et à la règlementation allemande avec le classement B1, et à la règlementation française avec le classement M1 et F3.

    Claims (9)

    1. Fil composite comprenant une âme comportant un fil continu, notamment en un matériau inorganique, par exemple en verre, et une gaine enduite comportant une matrice constituée par au moins un matériau polymère chloré, par exemple un polychlorure de vinyle ou PVC, et une charge ignifugeante incorporée et distribuée dans ladite matrice, caractérisé en ce que , en combinaison, d'une part la charge ignifugeante comprend une composition ternaire associant un composé oxygéné de l'antimoine, par exemple le trioxyde d'antimoine, un oxyde métallique hydraté dont le métal est choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le magnésium, l'étain, le zinc, et le plomb, par exemple un hydrate d'alumine, et un borate de zinc, et d'autre part, avec ladite composition ternaire, la composition pondérale totale en matières inorganiques du fil, est comprise entre 4 % et 65 %.
    2. Fil composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition pondérale totale en matières inorganiques de la gaine est comprise entre 4 et 15 %.
    3. Fil composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge ignifugeante consiste en ladite composition ternaire.
    4. Fil composite selon la revendication 1, comprenant un plastifiant, caractérisé en ce que ledit plastifiant comprend au moins un phtalate organique.
    5. Fil composite selon la revendication 4, caractérisé en ce que la composition pondérale en plastifiant dudit fil n'excède pas 40 %, et est de préférence comprise entre 10 et 20 %.
    6. Fil composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition ternaire de la charge ignifugeante associe à parts pondérales sensiblement égales, le composé oxygéné d'antimoine, l'oxyde métallique hydraté et le borate de zinc.
    7. Structure textile, caractérisée en ce qu'elle est obtenue à partir d'au moins un fil composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
    8. Structure textile selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle consiste en une nappe textile, tissée ou non, notamment en un tissu obtenu par tissage en chaíne et/ou trame dudit fil composite.
    9. Store ou rideau, comprenant une toile constituée par un tissu selon la revendication 8.
    EP97915635A 1996-05-07 1997-04-16 Fil composite Expired - Lifetime EP0900294B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9605942 1996-05-07
    FR9605942A FR2748496B1 (fr) 1996-05-07 1996-05-07 Fil composite
    PCT/IB1997/000413 WO1997042363A1 (fr) 1996-05-07 1997-04-16 Fil composite

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0900294A1 EP0900294A1 (fr) 1999-03-10
    EP0900294B1 true EP0900294B1 (fr) 1999-11-24

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    ID=9492090

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    EP97915635A Expired - Lifetime EP0900294B1 (fr) 1996-05-07 1997-04-16 Fil composite

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    Country Link
    US (1) US6032454A (fr)
    EP (1) EP0900294B1 (fr)
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