JP2002224706A - 棒材圧延設備列 - Google Patents
棒材圧延設備列Info
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- JP2002224706A JP2002224706A JP2001031209A JP2001031209A JP2002224706A JP 2002224706 A JP2002224706 A JP 2002224706A JP 2001031209 A JP2001031209 A JP 2001031209A JP 2001031209 A JP2001031209 A JP 2001031209A JP 2002224706 A JP2002224706 A JP 2002224706A
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- friction welding
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Abstract
(57)【要約】
【課 題】 十分な接合強度が得られコスト負担も軽く
て棒材のエンドレス圧延を有利に実現できる棒材圧延設
備列を提供する。 【解決手段】 棒材通路１の途上に加熱炉２、粗圧延機
群３、中間仕上圧延機群４、仕上圧延機群５をこの順に
配列してなる棒材圧延設備列において、粗圧延機群と中
間仕上圧延機群との間に摩擦圧接装置６を配置した設備
列。
て棒材のエンドレス圧延を有利に実現できる棒材圧延設
備列を提供する。 【解決手段】 棒材通路１の途上に加熱炉２、粗圧延機
群３、中間仕上圧延機群４、仕上圧延機群５をこの順に
配列してなる棒材圧延設備列において、粗圧延機群と中
間仕上圧延機群との間に摩擦圧接装置６を配置した設備
列。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、棒材圧延設備列に
関し、詳しくは、棒材のエンドレス圧延を有利に実施で
きる棒材圧延設備列に関する。エンドレス圧延とは、１
本づつ送られてくる棒材を棒長手方向に次々と接合して
材料を途切れさせずに圧延する圧延方式を意味する。
関し、詳しくは、棒材のエンドレス圧延を有利に実施で
きる棒材圧延設備列に関する。エンドレス圧延とは、１
本づつ送られてくる棒材を棒長手方向に次々と接合して
材料を途切れさせずに圧延する圧延方式を意味する。
【０００２】
【従来の技術】製鉄所において棒材（棒状鋼材）を圧延
機に送り込む際、各棒材を次々と接合して連続的に送れ
ば、歩留り向上、生産性向上、品質向上、機械寿命延長
など多くの利点があり、かかる連続圧延のニーズは大き
い。この連続圧延（いわゆるエンドレス圧延）を実用化
するためのオンライン棒材接合技術が、特開平10−5803
号公報、特開平９−66301 号公報、特開平９−66302 号
公報に示されている。これらの公報技術はいずれも、接
合法としてフラッシュバット溶接（突き合わせ抵抗溶
接）法を採用するものである。
機に送り込む際、各棒材を次々と接合して連続的に送れ
ば、歩留り向上、生産性向上、品質向上、機械寿命延長
など多くの利点があり、かかる連続圧延のニーズは大き
い。この連続圧延（いわゆるエンドレス圧延）を実用化
するためのオンライン棒材接合技術が、特開平10−5803
号公報、特開平９−66301 号公報、特開平９−66302 号
公報に示されている。これらの公報技術はいずれも、接
合法としてフラッシュバット溶接（突き合わせ抵抗溶
接）法を採用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フラッ
シュバット溶接法で接合された材料では、接合境界部に
薄膜状の脱炭層が生成して局所的に強度が低下し圧延中
に材料が破断するおそれがある。とくに特殊鋼ではその
危険性が高い。また、フラッシュバット溶接法では、被
接合材間に大電流を流す必要があるため設備費、エネル
ギー費が高い。
シュバット溶接法で接合された材料では、接合境界部に
薄膜状の脱炭層が生成して局所的に強度が低下し圧延中
に材料が破断するおそれがある。とくに特殊鋼ではその
危険性が高い。また、フラッシュバット溶接法では、被
接合材間に大電流を流す必要があるため設備費、エネル
ギー費が高い。
【０００４】そこで本発明は、十分な接合強度が得られ
コスト負担も軽くて棒材のエンドレス圧延を有利に実現
できる棒材圧延設備列を提供することを目的とする。
コスト負担も軽くて棒材のエンドレス圧延を有利に実現
できる棒材圧延設備列を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これまで
に知られている種々の接合法を比較検討した結果、棒材
のオンライン接合には、別段の加熱装置を設けずとも被
接合材に適正な回転力と推力を付与するだけで接合で
き、そのため装置構成が簡単で制御もやりやすい摩擦圧
接法が最適であるという結論に達した。
に知られている種々の接合法を比較検討した結果、棒材
のオンライン接合には、別段の加熱装置を設けずとも被
接合材に適正な回転力と推力を付与するだけで接合で
き、そのため装置構成が簡単で制御もやりやすい摩擦圧
接法が最適であるという結論に達した。
【０００６】この知見を基に摩擦圧接装置とそのオンラ
イン配置形態を鋭意検討し、本発明をなすに至った。す
なわち、本発明は、棒材通路の途上に加熱炉、粗圧延機
群、中間仕上圧延機群、仕上圧延機群をこの順に配列し
てなる棒材圧延設備列において、前記粗圧延機群と前記
中間仕上圧延機群との間に棒材同士を接合する摩擦圧接
装置を配置したことを特徴とする棒材圧延設備列であ
る。
イン配置形態を鋭意検討し、本発明をなすに至った。す
なわち、本発明は、棒材通路の途上に加熱炉、粗圧延機
群、中間仕上圧延機群、仕上圧延機群をこの順に配列し
てなる棒材圧延設備列において、前記粗圧延機群と前記
中間仕上圧延機群との間に棒材同士を接合する摩擦圧接
装置を配置したことを特徴とする棒材圧延設備列であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明（１）の棒材圧延
設備列の一例を示す平面配置図である。図示の例は、棒
材（ビレット材）Ｍの搬送経路である棒材通路１の途上
に加熱炉２、粗圧延機群３、中間仕上圧延機群４、仕上
圧延機群５をこの順に配列して、図中矢印で示す向きに
移動する棒材Ｍに、加熱炉２による加熱、粗圧延機群３
による粗圧延、中間仕上圧延機群４による中間仕上圧
延、仕上圧延機群５による仕上圧延を順次施すようにし
た棒材圧延設備列において、粗圧延機群３と中間仕上圧
延機群４間に摩擦圧接方式の接合装置（摩擦圧接装置）
６を配置して構成されている。
設備列の一例を示す平面配置図である。図示の例は、棒
材（ビレット材）Ｍの搬送経路である棒材通路１の途上
に加熱炉２、粗圧延機群３、中間仕上圧延機群４、仕上
圧延機群５をこの順に配列して、図中矢印で示す向きに
移動する棒材Ｍに、加熱炉２による加熱、粗圧延機群３
による粗圧延、中間仕上圧延機群４による中間仕上圧
延、仕上圧延機群５による仕上圧延を順次施すようにし
た棒材圧延設備列において、粗圧延機群３と中間仕上圧
延機群４間に摩擦圧接方式の接合装置（摩擦圧接装置）
６を配置して構成されている。
【０００８】なお、棒材通路１は、加熱炉内において
は、圧延機群方面に棒材を棒長手方向に送る（＝縦送り
する）順抽出部と、加熱炉入口から順抽出部まで棒材を
棒長手方向に直角の方向に送る（＝横送りする）炉内搬
送部とからなり、順抽出部はハースローラ、炉内搬送部
はスキッドとウォーキングビームで構成されており、加
熱炉外においては、棒材を縦送りして圧延機群に通す圧
延搬送部からなり、この圧延搬送部は搬送ローラで構成
されている。
は、圧延機群方面に棒材を棒長手方向に送る（＝縦送り
する）順抽出部と、加熱炉入口から順抽出部まで棒材を
棒長手方向に直角の方向に送る（＝横送りする）炉内搬
送部とからなり、順抽出部はハースローラ、炉内搬送部
はスキッドとウォーキングビームで構成されており、加
熱炉外においては、棒材を縦送りして圧延機群に通す圧
延搬送部からなり、この圧延搬送部は搬送ローラで構成
されている。
【０００９】この構成により、加熱炉２から抽出されて
粗圧延機群３で粗圧延された後、中間仕上圧延機群４で
中間仕上圧延されつつある先行棒材Ｍ１後端部に、粗圧
延後の棒材Ｍ２先端部を摩擦圧接装置６で接合してエン
ドレス圧延を行うことができる。摩擦圧接法は、図４に
示すように二母材Ｍ，Ｍを突き合わせて相対回転運動を
与え（ａ）、推力を加えて摩擦熱を発生させ（ｂ）、そ
の熱によって圧接温度（溶融温度直下）に達すると相対
運動を停止し、圧接推力（アプセット）を増大する
（ｃ）ことで二母材の接合を行う方法である。摩擦圧接
においては、制御因子としての回転数、圧力（単位断面
積当たりの推力）、寄り代（二母材相互の押し込み代）
を図５に示すようなパターンで設定する。なお、図５の
が図４（ｂ）、が図４（ｃ）に対応する。
粗圧延機群３で粗圧延された後、中間仕上圧延機群４で
中間仕上圧延されつつある先行棒材Ｍ１後端部に、粗圧
延後の棒材Ｍ２先端部を摩擦圧接装置６で接合してエン
ドレス圧延を行うことができる。摩擦圧接法は、図４に
示すように二母材Ｍ，Ｍを突き合わせて相対回転運動を
与え（ａ）、推力を加えて摩擦熱を発生させ（ｂ）、そ
の熱によって圧接温度（溶融温度直下）に達すると相対
運動を停止し、圧接推力（アプセット）を増大する
（ｃ）ことで二母材の接合を行う方法である。摩擦圧接
においては、制御因子としての回転数、圧力（単位断面
積当たりの推力）、寄り代（二母材相互の押し込み代）
を図５に示すようなパターンで設定する。なお、図５の
が図４（ｂ）、が図４（ｃ）に対応する。
【００１０】摩擦圧接法によれば、被接合面の異物、ス
ケールなどは摩擦発熱とアプセット時にバリとして被接
合面外へ除去される。また中心偏析もメタルフローに沿
って被接合材の表層へ出現する。また、接合境界部に脱
炭層を生じることもない。摩擦圧接方式としては、図２
（ａ）〜（ｃ）に示す三つの型が挙げられる。
ケールなどは摩擦発熱とアプセット時にバリとして被接
合面外へ除去される。また中心偏析もメタルフローに沿
って被接合材の表層へ出現する。また、接合境界部に脱
炭層を生じることもない。摩擦圧接方式としては、図２
（ａ）〜（ｃ）に示す三つの型が挙げられる。
【００１１】図２（ａ）の第１型は、先行する棒材Ｍ１
の回転を拘束し、後続する棒材Ｍ２を回転させながら棒
材Ｍ１に押しつけて両者を接合するものである。図２
（ｂ）の第２型は、先行する棒材Ｍ１と後続する棒材Ｍ
２の回転を拘束し、両者間にインサート材ＩＭを挿入し
これを回転させながら棒材Ｍ１に押しつけるとともに、
棒材Ｍ２をインサート材ＩＭに押しつけて三者を接合す
るものである。
の回転を拘束し、後続する棒材Ｍ２を回転させながら棒
材Ｍ１に押しつけて両者を接合するものである。図２
（ｂ）の第２型は、先行する棒材Ｍ１と後続する棒材Ｍ
２の回転を拘束し、両者間にインサート材ＩＭを挿入し
これを回転させながら棒材Ｍ１に押しつけるとともに、
棒材Ｍ２をインサート材ＩＭに押しつけて三者を接合す
るものである。
【００１２】図２（ｃ）の第３型は、先行する棒材Ｍ１
と後続する棒材Ｍ２の回転を拘束し、両者間にディスク
材ＩＤを挿入しこれを回転させながら棒材Ｍ１に押しつ
けるとともに、棒材Ｍ２をディスク材ＩＤに押しつけ、
圧接温度に達するとディスク材ＩＤを取り除き、棒材Ｍ
２を棒材Ｍ１に押しつけて両者を接合するものである。
と後続する棒材Ｍ２の回転を拘束し、両者間にディスク
材ＩＤを挿入しこれを回転させながら棒材Ｍ１に押しつ
けるとともに、棒材Ｍ２をディスク材ＩＤに押しつけ、
圧接温度に達するとディスク材ＩＤを取り除き、棒材Ｍ
２を棒材Ｍ１に押しつけて両者を接合するものである。
【００１３】本発明ではこれら三型のいずれも採用でき
るが、第２型、第３型の方が回転させるべき材料（イン
サート材あるいはディスク材）を軽量化でき、装置コン
パクト化、エネルギー節減の両面で第１型に比べ有利で
あるため、別段の制約がない場合は、第２型、第３型の
いずれかを採用するのが好ましい。また、角棒材等異形
断面の場合は、回転停止時の円周方向位置合わせを必要
としない第３型が好ましい。
るが、第２型、第３型の方が回転させるべき材料（イン
サート材あるいはディスク材）を軽量化でき、装置コン
パクト化、エネルギー節減の両面で第１型に比べ有利で
あるため、別段の制約がない場合は、第２型、第３型の
いずれかを採用するのが好ましい。また、角棒材等異形
断面の場合は、回転停止時の円周方向位置合わせを必要
としない第３型が好ましい。
【００１４】第２型のインサート材は、棒材と一緒に圧
延されるから、棒材と同一条件で圧延できかつ圧延後に
製品として採用できるように、棒材と同質同径のものを
用いるのが好適である。第３型のディスク材は摩擦寄り
のときだけ使用され、アプセットのときには取り除かれ
るから、繰り返し使用できるように、高強度・高剛性を
有し耐摩耗性に優れるもの（例えばJIS G4501 に規定す
るS25C、S45Cなど）が好ましい。
延されるから、棒材と同一条件で圧延できかつ圧延後に
製品として採用できるように、棒材と同質同径のものを
用いるのが好適である。第３型のディスク材は摩擦寄り
のときだけ使用され、アプセットのときには取り除かれ
るから、繰り返し使用できるように、高強度・高剛性を
有し耐摩耗性に優れるもの（例えばJIS G4501 に規定す
るS25C、S45Cなど）が好ましい。
【００１５】前記第１型〜第３型に対応する摩擦圧接装
置の例を図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す。図３
（ａ）の第１型装置は、第１の棒材Ｍ１を拘束するクラ
ンプ11と、第２の棒材Ｍ２を把持して回転駆動可能な回
転チャック12と、回転チャック12を支持する架台14と、
クランプ11を固定する架台10とを有し、圧延方向に往復
自在に設置し、クランプ11を固定する架台10を有し、そ
れぞれの架台は棒材長手方向に走行する進退駆動手段
（図示省略）を備えたものである。
置の例を図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す。図３
（ａ）の第１型装置は、第１の棒材Ｍ１を拘束するクラ
ンプ11と、第２の棒材Ｍ２を把持して回転駆動可能な回
転チャック12と、回転チャック12を支持する架台14と、
クランプ11を固定する架台10とを有し、圧延方向に往復
自在に設置し、クランプ11を固定する架台10を有し、そ
れぞれの架台は棒材長手方向に走行する進退駆動手段
（図示省略）を備えたものである。
【００１６】なお、架台10は第１の棒材Ｍ１が所定の速
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14を載置させ
ても、させなくともよい。図３（ｂ）の第２型装置は、
直列に配置した第１、２の棒材Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ拘
束する第１、第２のクランプ11、11Ａと、棒状のインサ
ート材ＩＭを把持して回転させる回転チャック12Ａと、
第１、第２の棒材Ｍ１、Ｍ２間にインサート材ＩＭを挿
入する回転チャック12Ａの移動手段15と、回転チャック
12Ａとその移動手段15を支持する架台16、および、第２
のクランプ11Ａを支持する架台14Ａおよび第１のクラン
プ11を支持する架台10を有し、それぞれの架台は棒材長
手方向に走行する進退駆動手段（図示省略）を備えたも
のである。
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14を載置させ
ても、させなくともよい。図３（ｂ）の第２型装置は、
直列に配置した第１、２の棒材Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ拘
束する第１、第２のクランプ11、11Ａと、棒状のインサ
ート材ＩＭを把持して回転させる回転チャック12Ａと、
第１、第２の棒材Ｍ１、Ｍ２間にインサート材ＩＭを挿
入する回転チャック12Ａの移動手段15と、回転チャック
12Ａとその移動手段15を支持する架台16、および、第２
のクランプ11Ａを支持する架台14Ａおよび第１のクラン
プ11を支持する架台10を有し、それぞれの架台は棒材長
手方向に走行する進退駆動手段（図示省略）を備えたも
のである。
【００１７】なお、架台10は第１の棒材Ｍ１が所定の速
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14Ａと16を載
置させても、させなくともよい。回転チャック12Ａの移
動手段15を架台16の上に載置しなくともよい。図３
（ｃ）の第３型装置は、直列に配置した第１、第２の棒
材Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ拘束する第１、第２のクランプ
11、11Ａと、ディスク状のインサート材ＩＤを支持して
回転させる回転チャック12Ｂと、第１、第２の棒材Ｍ
１、Ｍ２間にインサート材ＩＤを挿入・抽出する回転チ
ャック12Ｂの移動手段15と、回転チャック12Ｂとその移
動手段15を支持する架台16、および、第２のクランプ11
Ａを支持する架台14Ａおよび第１のクランプ11を支持す
る架台10を有し、それぞれの架台は棒材長手方向に走行
する進退駆動手段（図示省略）を備えたものである。
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14Ａと16を載
置させても、させなくともよい。回転チャック12Ａの移
動手段15を架台16の上に載置しなくともよい。図３
（ｃ）の第３型装置は、直列に配置した第１、第２の棒
材Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ拘束する第１、第２のクランプ
11、11Ａと、ディスク状のインサート材ＩＤを支持して
回転させる回転チャック12Ｂと、第１、第２の棒材Ｍ
１、Ｍ２間にインサート材ＩＤを挿入・抽出する回転チ
ャック12Ｂの移動手段15と、回転チャック12Ｂとその移
動手段15を支持する架台16、および、第２のクランプ11
Ａを支持する架台14Ａおよび第１のクランプ11を支持す
る架台10を有し、それぞれの架台は棒材長手方向に走行
する進退駆動手段（図示省略）を備えたものである。
【００１８】なお、架台10は第１の棒材Ｍ１が所定の速
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14Ａと16を載
置させても、させなくともよい。回転チャック12Ｂの移
動手段15を架台16の上に載置しなくともよい。いずれの
型の装置においても、回転チャックが回転力、進退（往
復）駆動手段が推力の発生源である。
度ｖで移動するとき、これと同じ速度ｖで走行可能な仕
様となっている。また、架台10の上に架台14Ａと16を載
置させても、させなくともよい。回転チャック12Ｂの移
動手段15を架台16の上に載置しなくともよい。いずれの
型の装置においても、回転チャックが回転力、進退（往
復）駆動手段が推力の発生源である。
【００１９】
【実施例】鋼ビレットを熱間圧延して線材製品とする線
棒熱間圧延ラインに本発明を適用した。接合装置には図
３（ｂ）の第２型の摩擦圧接装置を用い、インサート材
の長さは300mm とした。直径170mm ×長さ12ｍの丸棒材
を順々に12本接合してエンドレス圧延を試行し、圧延中
に接合部が破断するというトラブルに見舞われることな
く圧延を完遂できた。
棒熱間圧延ラインに本発明を適用した。接合装置には図
３（ｂ）の第２型の摩擦圧接装置を用い、インサート材
の長さは300mm とした。直径170mm ×長さ12ｍの丸棒材
を順々に12本接合してエンドレス圧延を試行し、圧延中
に接合部が破断するというトラブルに見舞われることな
く圧延を完遂できた。
【００２０】また、この実地例に要した摩擦圧接装置の
設備費と運転エネルギー費は、摩擦圧接装置に代えてフ
ラッシュバット溶接機とした場合を100 とすると、それ
ぞれ60、88であった。
設備費と運転エネルギー費は、摩擦圧接装置に代えてフ
ラッシュバット溶接機とした場合を100 とすると、それ
ぞれ60、88であった。
【００２１】
【発明の効果】かくして本発明によれば、十分な接合強
度が得られコスト負担も軽くて棒材の連続圧延を有利に
実現できるようになるという優れた効果を奏する。
度が得られコスト負担も軽くて棒材の連続圧延を有利に
実現できるようになるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明の棒材圧延設備列の一例を示す平面配置
図である。
図である。
【図２】本発明で採用できる摩擦圧接方式の説明図であ
る。
る。
【図３】図２の摩擦圧接方式に対応する摩擦圧接装置の
例を示す平面模式図である。
例を示す平面模式図である。
【図４】摩擦圧接法の原理説明図である。
【図５】摩擦圧接の制御方法説明図である。
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 棒材（ビレット材、母材） ＩＭ インサート材 ＩＤ ディスク材 １ 棒材通路 ２ 加熱炉 ３ 粗圧延機群 ４ 中間仕上圧延機群 ５ 仕上圧延機群 ６ 摩擦圧接装置（接合装置） 10、14、14Ａ、16 架台 11、11Ａ クランプ 12、12Ａ、12Ｂ 回転チャック 15 移動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 隆生 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 武田 了 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4E002 AC12 BD05 CA20 CB07 4E067 AA02 AB02 AD02 BG01 DA17 EA00 EC05
Claims (1)
- 【請求項１】 棒材通路の途上に加熱炉、粗圧延機群、
中間仕上圧延機群、仕上圧延機群をこの順に配列してな
る棒材圧延設備列において、前記粗圧延機群と前記中間
仕上圧延機群との間に棒材同士を接合する摩擦圧接装置
を配置したことを特徴とする棒材圧延設備列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031209A JP2002224706A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 棒材圧延設備列 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031209A JP2002224706A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 棒材圧延設備列 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002224706A true JP2002224706A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=18895331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001031209A Pending JP2002224706A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 棒材圧延設備列 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002224706A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290017A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Dowa Holdings Co Ltd | 銅部材の接合方法および摩擦攪拌接合装置 |
| WO2010069326A1 (en) | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Coloplast A/S | An ostomy appliance with a release liner having a predefined folding line |
| WO2011030595A1 (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-17 | カヤバ工業株式会社 | ピストンロッドの製造方法 |
| US8076528B2 (en) | 2006-05-05 | 2011-12-13 | Coloplast A/S | Pressure sensitive adhesive composition comprising cross-linked polyalkylene oxide and water absorbent hydrophilic agents |
| EP2455045A2 (en) | 2008-04-17 | 2012-05-23 | Coloplast A/S | A collecting device for body fluids |
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