JP3220530B2 - キシレン変性フェノール樹脂バインダー配合カーボン含有耐火物組成物 - Google Patents
キシレン変性フェノール樹脂バインダー配合カーボン含有耐火物組成物Info
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- JP3220530B2 JP3220530B2 JP25011292A JP25011292A JP3220530B2 JP 3220530 B2 JP3220530 B2 JP 3220530B2 JP 25011292 A JP25011292 A JP 25011292A JP 25011292 A JP25011292 A JP 25011292A JP 3220530 B2 JP3220530 B2 JP 3220530B2
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- phenolic resin
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次燃焼比率の高い転
炉や混銑車、溶融還元炉等の溶融金属容器の内張りや、
連続鋳造設備（ノズル、浸漬ノズル、ロングノズル、ス
ライディングノズル、ストッパー等）、その他非鉄金属
用溶解炉などに好適に使用されるカーボン含有耐火物組
成物に関するものである。
炉や混銑車、溶融還元炉等の溶融金属容器の内張りや、
連続鋳造設備（ノズル、浸漬ノズル、ロングノズル、ス
ライディングノズル、ストッパー等）、その他非鉄金属
用溶解炉などに好適に使用されるカーボン含有耐火物組
成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属精錬設備等に付属して使用され
る耐火物の一般的な具備条件は、耐スポーリング性、耐
スラグ侵食性、耐摩耗性が優れることである。この条件
を満たすために最近ではカーボンを含有する耐火性骨材
を主成分とし、各種の金属やその合金を配合する耐火物
が主流になっている。例えば溶融金属容器の内張り材と
して、転炉ではマグネシア・カーボン質耐火物が、混銑
車や溶融還元炉などではアルミナ・ＳｉＣ・カーボン質
耐火物やアルミナ・カーボン質耐火物が、連続鋳造設備
ではアルミナ・カーボン質耐火物が広く使用されてい
る。
る耐火物の一般的な具備条件は、耐スポーリング性、耐
スラグ侵食性、耐摩耗性が優れることである。この条件
を満たすために最近ではカーボンを含有する耐火性骨材
を主成分とし、各種の金属やその合金を配合する耐火物
が主流になっている。例えば溶融金属容器の内張り材と
して、転炉ではマグネシア・カーボン質耐火物が、混銑
車や溶融還元炉などではアルミナ・ＳｉＣ・カーボン質
耐火物やアルミナ・カーボン質耐火物が、連続鋳造設備
ではアルミナ・カーボン質耐火物が広く使用されてい
る。
【０００３】しかし、最近の鋼の高級化に伴い、転炉や
混銑車などにおいて精錬温度の上昇、二次燃焼比率の上
昇、また溶融還元やスクラップ溶解、取鍋・タンディッ
シュでの精錬などによって、カーボン含有耐火物の使用
条件は著しく苛酷なものとなっている。このような条件
下では、カーボン含有耐火物にはスラグなどに対する高
い耐食性を有することも要求されるが、耐スポーリング
性も不可欠の具備条件である。このために特開昭６２−
５６３５４号公報や特開昭５８−２０４８６６号公報、
特公昭６２−９５５３号公報等で耐スポーリング性を向
上させる試みがなされている。
混銑車などにおいて精錬温度の上昇、二次燃焼比率の上
昇、また溶融還元やスクラップ溶解、取鍋・タンディッ
シュでの精錬などによって、カーボン含有耐火物の使用
条件は著しく苛酷なものとなっている。このような条件
下では、カーボン含有耐火物にはスラグなどに対する高
い耐食性を有することも要求されるが、耐スポーリング
性も不可欠の具備条件である。このために特開昭６２−
５６３５４号公報や特開昭５８−２０４８６６号公報、
特公昭６２−９５５３号公報等で耐スポーリング性を向
上させる試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の耐スポーリング性の向上手段は耐火物の低嵩比
重、低弾性率化による低強度化をもたらす可能性が高
く、溶鋼流に対する耐摩耗性やスクラップ投入などによ
る物理的衝撃に対する抵抗力が低下するおそれがある。
従来の耐スポーリング性の向上手段は耐火物の低嵩比
重、低弾性率化による低強度化をもたらす可能性が高
く、溶鋼流に対する耐摩耗性やスクラップ投入などによ
る物理的衝撃に対する抵抗力が低下するおそれがある。
【０００５】従って、溶融金属精錬設備等に付属して使
用されるカーボン含有耐火物は強度と耐スポーリング性
のバランスが重要であり、本発明はこのような強度及び
耐スポーリング性に優れたカーボン含有耐火物組成物を
提供することを目的とするものである。
用されるカーボン含有耐火物は強度と耐スポーリング性
のバランスが重要であり、本発明はこのような強度及び
耐スポーリング性に優れたカーボン含有耐火物組成物を
提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るカーボン含
有耐火物組成物は、カーボン粉末と、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ
から選ばれる一種以上の金属あるいはこれらの合金と、
耐火性骨材とを含有し、バインダーとしてキシレンで変
性したフェノール樹脂を配合して成ることを特徴とする
ものである。
有耐火物組成物は、カーボン粉末と、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ
から選ばれる一種以上の金属あるいはこれらの合金と、
耐火性骨材とを含有し、バインダーとしてキシレンで変
性したフェノール樹脂を配合して成ることを特徴とする
ものである。
【０００７】以下本発明を詳細に説明する。カーボン粉
末としては天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、カーボンブ
ラック、メソフィズカーボンなど任意のカーボン質のも
のを用いることができるが、できるだけ高純度のものが
好ましい。また耐火性骨材としては、電融アルミナ、電
融マグネシア等の電融品、焼結マグネシア等の焼成品、
その他ＳｉＣなど任意のものを用いることができるが、
できるだけ高純度・高嵩比重であることが好ましい。
末としては天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、カーボンブ
ラック、メソフィズカーボンなど任意のカーボン質のも
のを用いることができるが、できるだけ高純度のものが
好ましい。また耐火性骨材としては、電融アルミナ、電
融マグネシア等の電融品、焼結マグネシア等の焼成品、
その他ＳｉＣなど任意のものを用いることができるが、
できるだけ高純度・高嵩比重であることが好ましい。
【０００８】さらに本発明ではＡｌ，Ｍｇ，Ｃａの金属
を一種あるいは二種以上を配合して用いるものであり、
金属としてはこれらの合金を用いることもできる。そし
て本発明はバインダーとしてキシレンで変性したフェノ
ール樹脂を用いるところに特徴を有するものである。こ
のキシレン変性フェノール樹脂は、例えばフェノールと
ホルマリンとを反応させてフェノール樹脂を合成する際
に、キシレン樹脂を添加させて反応させることによって
得ることができるものであり、ヘキサメチレンテトラミ
ンを添加することによって容易に三次元化反応させるこ
とができる。
を一種あるいは二種以上を配合して用いるものであり、
金属としてはこれらの合金を用いることもできる。そし
て本発明はバインダーとしてキシレンで変性したフェノ
ール樹脂を用いるところに特徴を有するものである。こ
のキシレン変性フェノール樹脂は、例えばフェノールと
ホルマリンとを反応させてフェノール樹脂を合成する際
に、キシレン樹脂を添加させて反応させることによって
得ることができるものであり、ヘキサメチレンテトラミ
ンを添加することによって容易に三次元化反応させるこ
とができる。
【０００９】しかして、上記カーボン粉末、Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｃａから選ばれる一種以上の金属あるはこれらの合
金、耐火性骨材、キシレン変性フェノール樹脂をそれぞ
れ配合することによって、本発明に係るカーボン含有耐
火物組成物を調製することができ、これを混練・成形・
硬化処理することによって、カーボン含有耐火物を得る
ことができる。ここで、カーボン粉末、金属あるいはそ
の合金、耐火性骨材の配合量は、これらの合計量に対す
る百分率で、カーボン粉末が３重量％〜３０重量％、金
属あるいはその合金が０．５重量％〜７重量％の範囲が
好ましく、残部が耐火性骨材である。またキシレン変性
フェノール樹脂の配合量は、これらカーボン粉末、金属
あるは合金、耐火性骨材の合計量１００重量部に対して
樹脂分として２重量部〜５重量部の範囲が好ましく、さ
らにその樹脂のキシレン変性率は１０％〜７０％の範囲
が好ましい。
ｇ，Ｃａから選ばれる一種以上の金属あるはこれらの合
金、耐火性骨材、キシレン変性フェノール樹脂をそれぞ
れ配合することによって、本発明に係るカーボン含有耐
火物組成物を調製することができ、これを混練・成形・
硬化処理することによって、カーボン含有耐火物を得る
ことができる。ここで、カーボン粉末、金属あるいはそ
の合金、耐火性骨材の配合量は、これらの合計量に対す
る百分率で、カーボン粉末が３重量％〜３０重量％、金
属あるいはその合金が０．５重量％〜７重量％の範囲が
好ましく、残部が耐火性骨材である。またキシレン変性
フェノール樹脂の配合量は、これらカーボン粉末、金属
あるは合金、耐火性骨材の合計量１００重量部に対して
樹脂分として２重量部〜５重量部の範囲が好ましく、さ
らにその樹脂のキシレン変性率は１０％〜７０％の範囲
が好ましい。
【００１０】
【作用】カーボン含有耐火物中でフェノール樹脂は、フ
ェノール樹脂の分子構造中に存在する水酸基（−ＯＨ）
やメチロール基（−ＣＨ2 ＯＨ）が受熱により生じる重
縮合反応に寄与し、三次元架橋密度が高く、これが焼成
されると密度が高く硬い炭化結合体になり、カーボン含
有耐火物は組織内にこの三次元架橋密度の大きい炭化結
合体が形成されることによって高強度を具備することに
なる。しかしフェノール樹脂は結合過多になって高弾性
率になり、耐火物の耐スポーリング性が損なわれるおそ
れがあるが、キシレン変性フェノール樹脂の場合は、キ
シレンに含まれるメチル基（−ＣＨ3 ）が受熱により生
じる重縮合反応に殆ど寄与しないために、三次元炭化結
合体の中に架橋密度の粗密が生じ、組織の低弾性率化に
伴い耐火物の組織を柔らかくして耐スポーリング性を高
めることができる。
ェノール樹脂の分子構造中に存在する水酸基（−ＯＨ）
やメチロール基（−ＣＨ2 ＯＨ）が受熱により生じる重
縮合反応に寄与し、三次元架橋密度が高く、これが焼成
されると密度が高く硬い炭化結合体になり、カーボン含
有耐火物は組織内にこの三次元架橋密度の大きい炭化結
合体が形成されることによって高強度を具備することに
なる。しかしフェノール樹脂は結合過多になって高弾性
率になり、耐火物の耐スポーリング性が損なわれるおそ
れがあるが、キシレン変性フェノール樹脂の場合は、キ
シレンに含まれるメチル基（−ＣＨ3 ）が受熱により生
じる重縮合反応に殆ど寄与しないために、三次元炭化結
合体の中に架橋密度の粗密が生じ、組織の低弾性率化に
伴い耐火物の組織を柔らかくして耐スポーリング性を高
めることができる。
【００１１】
【実施例】以下本発明を実施例によって例証する。 −転炉用内張り材としてのマグネシア・カーボン質耐火
物− （実施例１）反応容器にフェノール９４０重量部、３７
％ホルマリン４３８重量部及びシュウ酸０．６重量部を
投入し、約６０分を要して１００℃まで昇温させて１２
０分間反応させた。次にこれに含酸素量０．５重量％、
平均分子量５５５のキシレン樹脂（リグナイト株式会社
製「リグノール＃１００Ｈ」）８５０重量部を加えて１
００℃で１２０分間反応させた。この後、内温２００℃
まで減圧脱水をおこなって、軟化温度１００℃、キシレ
ン変性率４６％の固形のキシレン変性フェノール樹脂
（Ｉ）を得た。
物− （実施例１）反応容器にフェノール９４０重量部、３７
％ホルマリン４３８重量部及びシュウ酸０．６重量部を
投入し、約６０分を要して１００℃まで昇温させて１２
０分間反応させた。次にこれに含酸素量０．５重量％、
平均分子量５５５のキシレン樹脂（リグナイト株式会社
製「リグノール＃１００Ｈ」）８５０重量部を加えて１
００℃で１２０分間反応させた。この後、内温２００℃
まで減圧脱水をおこなって、軟化温度１００℃、キシレ
ン変性率４６％の固形のキシレン変性フェノール樹脂
（Ｉ）を得た。
【００１２】そして耐火性骨材としてとして電融マグネ
シアと焼結マグネシアを併用し、また純度９８％の天然
黒鉛を用い、さらに金属としてＡｌを金属合金としてＡ
ｌ−Ｍｇ合金をそれぞれ用い、表１の配合でこれらをシ
ンプソンミキサーに投入した。一方、上記キシレン変性
フェノール樹脂（Ｉ）をジエチレングリコールに６０：
４０の重量比で溶解して２５℃における粘度を２５０ポ
アズに調整し、これをバインダーとして表１の配合（表
１は樹脂分として配合量を表示）でシンプソンミキサー
に投入すると共にさらに硬化剤としてヘキサメチレンテ
トラミンを樹脂に対する重量百分率で１０％投入し、こ
れらを６０分間混練してカーボン含有耐火物組成物を調
製した。
シアと焼結マグネシアを併用し、また純度９８％の天然
黒鉛を用い、さらに金属としてＡｌを金属合金としてＡ
ｌ−Ｍｇ合金をそれぞれ用い、表１の配合でこれらをシ
ンプソンミキサーに投入した。一方、上記キシレン変性
フェノール樹脂（Ｉ）をジエチレングリコールに６０：
４０の重量比で溶解して２５℃における粘度を２５０ポ
アズに調整し、これをバインダーとして表１の配合（表
１は樹脂分として配合量を表示）でシンプソンミキサー
に投入すると共にさらに硬化剤としてヘキサメチレンテ
トラミンを樹脂に対する重量百分率で１０％投入し、こ
れらを６０分間混練してカーボン含有耐火物組成物を調
製した。
【００１３】この組成物を金型に充填した後、真空フリ
クションプレスで２０回プレス成形し、成形体を予め９
０℃にセットした乾燥機中で２４時間乾燥した後、別の
シャットル釜に入れて２５０℃で１０時間加熱硬化処理
した。このようにして得られたカーボン含有耐火物から
試験片を切り出し、各種物性の測定をおこなった。結果
を表１に示す。尚、表１において耐スポーリング性を評
価する「剥落に至る回数（＊１）」の試験は、試験片を
１６００℃の溶鉄に９０秒間浸漬、水中に１５秒間
浸漬、室温中で放冷の、〜の操作を剥落が生じる
まで繰り返すことによっておこなった（最大２０回ま
で）。また「亀裂の程度（＊２）」は各試験片の相対比
較に基づいて、亀裂の大きなものから小さなものへと
「大」、「中」、「小」、「微」で表示した。
クションプレスで２０回プレス成形し、成形体を予め９
０℃にセットした乾燥機中で２４時間乾燥した後、別の
シャットル釜に入れて２５０℃で１０時間加熱硬化処理
した。このようにして得られたカーボン含有耐火物から
試験片を切り出し、各種物性の測定をおこなった。結果
を表１に示す。尚、表１において耐スポーリング性を評
価する「剥落に至る回数（＊１）」の試験は、試験片を
１６００℃の溶鉄に９０秒間浸漬、水中に１５秒間
浸漬、室温中で放冷の、〜の操作を剥落が生じる
まで繰り返すことによっておこなった（最大２０回ま
で）。また「亀裂の程度（＊２）」は各試験片の相対比
較に基づいて、亀裂の大きなものから小さなものへと
「大」、「中」、「小」、「微」で表示した。
【００１４】（比較例１）反応容器にフェノール９４０
重量部、３７％ホルマリン６８９重量部及びシュウ酸
９．４重量部を投入し、約６０分を要して昇温させて還
流下１８０分間反応させた。次に２００℃まで加熱して
脱水をおこなうことによって、軟化点９７℃の固形のフ
ェノール樹脂を得た。このフェノール樹脂をジエチレン
グリコールに６０：４０の重量比で溶解して２５℃にお
ける粘度を１５０ポアズに調整し、これを実施例１と同
様に配合すると共にさらにヘキサメチレンテトラミンを
樹脂に対する重量百分率で１０％配合することによって
表２の配合のカーボン含有耐火物組成物を調製した。そ
してこのカーボン含有耐火物組成物を実施例１と同様に
して成形・乾燥・硬化させてカーボン含有耐火物を作成
し、さらに実施例１と同様にして各種の物性を測定し
た。結果を表２に示す。
重量部、３７％ホルマリン６８９重量部及びシュウ酸
９．４重量部を投入し、約６０分を要して昇温させて還
流下１８０分間反応させた。次に２００℃まで加熱して
脱水をおこなうことによって、軟化点９７℃の固形のフ
ェノール樹脂を得た。このフェノール樹脂をジエチレン
グリコールに６０：４０の重量比で溶解して２５℃にお
ける粘度を１５０ポアズに調整し、これを実施例１と同
様に配合すると共にさらにヘキサメチレンテトラミンを
樹脂に対する重量百分率で１０％配合することによって
表２の配合のカーボン含有耐火物組成物を調製した。そ
してこのカーボン含有耐火物組成物を実施例１と同様に
して成形・乾燥・硬化させてカーボン含有耐火物を作成
し、さらに実施例１と同様にして各種の物性を測定し
た。結果を表２に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】（実施例２）キシレン樹脂（リグナイト株
式会社製「リグノール＃１００Ｈ」）の添加量を３００
重量部に変えた他は実施例１と同様にして、軟化点が１
０５℃、キシレン変性率が２０重量％のキシレン変性フ
ェノール樹脂（II）を調製した。後はこのキシレン変性
フェノール樹脂（II）をバインダーとして用いて実施例
１と同様にして表３の配合のカーボン含有耐火物組成物
を調製した。そしてこのカーボン含有耐火物組成物を実
施例１と同様にして成形・乾燥・硬化させてカーボン含
有耐火物を作成し、さらに実施例１と同様にして各種の
物性を測定した。結果を表３に示す。
式会社製「リグノール＃１００Ｈ」）の添加量を３００
重量部に変えた他は実施例１と同様にして、軟化点が１
０５℃、キシレン変性率が２０重量％のキシレン変性フ
ェノール樹脂（II）を調製した。後はこのキシレン変性
フェノール樹脂（II）をバインダーとして用いて実施例
１と同様にして表３の配合のカーボン含有耐火物組成物
を調製した。そしてこのカーボン含有耐火物組成物を実
施例１と同様にして成形・乾燥・硬化させてカーボン含
有耐火物を作成し、さらに実施例１と同様にして各種の
物性を測定した。結果を表３に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】上記の各表に見られるように、バインダー
以外が同じ配合において、バインダーとしてキシレン変
性フェノール樹脂を用いるようにした実施例１，２のも
のは、バインダーとしてフェノール樹脂を用いるように
した比較例１のものよりも、曲げ強さ及び耐スポーリン
グ性が高まっていることが確認される。
以外が同じ配合において、バインダーとしてキシレン変
性フェノール樹脂を用いるようにした実施例１，２のも
のは、バインダーとしてフェノール樹脂を用いるように
した比較例１のものよりも、曲げ強さ及び耐スポーリン
グ性が高まっていることが確認される。
【００３２】
【発明の効果】上記のように本発明は、バインダーとし
てキシレンで変性したフェノール樹脂を含有するので、
フェノール樹脂の分子構造中に存在する水酸基やメチロ
ール基の重縮合反応によって三次元架橋密度が高くな
り、カーボン含有耐火物の組織内にこの三次元架橋密度
の大きい炭化結合体が形成されることによって高強度を
具備するものであり、しかもキシレンに含まれるメチル
基は受熱により生じる重縮合反応に殆ど寄与しないため
に、三次元炭化結合体の中に架橋密度の粗密が生じ、耐
火物の組織を柔らかくすることができ、耐スポーリング
性を高めることができるものである。
てキシレンで変性したフェノール樹脂を含有するので、
フェノール樹脂の分子構造中に存在する水酸基やメチロ
ール基の重縮合反応によって三次元架橋密度が高くな
り、カーボン含有耐火物の組織内にこの三次元架橋密度
の大きい炭化結合体が形成されることによって高強度を
具備するものであり、しかもキシレンに含まれるメチル
基は受熱により生じる重縮合反応に殆ど寄与しないため
に、三次元炭化結合体の中に架橋密度の粗密が生じ、耐
火物の組織を柔らかくすることができ、耐スポーリング
性を高めることができるものである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｗ (72)発明者 川崎 和彦 福岡県北九州市八幡西区熊西２丁目５− 47 (72)発明者 駿河 俊博 福岡県北九州市八幡西区舟町２−２ (56)参考文献 特開 平４−144958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−246257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−100265（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−139815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/632 C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/42 - 35/49 C04B 35/52
Claims (1)
- 【請求項１】 カーボン粉末と、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａから
選ばれる一種以上の金属あるいはこれらの合金と、耐火
性骨材とを含有し、バインダーとしてキシレンで変性し
たフェノール樹脂を配合して成ることを特徴とするカー
ボン含有耐火物組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25011292A JP3220530B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | キシレン変性フェノール樹脂バインダー配合カーボン含有耐火物組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25011292A JP3220530B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | キシレン変性フェノール樹脂バインダー配合カーボン含有耐火物組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06100356A JPH06100356A (ja) | 1994-04-12 |
| JP3220530B2 true JP3220530B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=17203011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25011292A Expired - Fee Related JP3220530B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | キシレン変性フェノール樹脂バインダー配合カーボン含有耐火物組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220530B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1283395C (zh) | 2002-01-28 | 2006-11-08 | 杰富意钢铁株式会社 | 连续铸钢用浸入式水口和连续铸钢方法 |
| JP5048928B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-10-17 | 黒崎播磨株式会社 | 連続鋳造用通気性耐火材料 |
| KR101392720B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2014-05-14 | (주)포스코켐텍 | 우수한 부착 강도를 갖는 내화 벽돌 고온 부착용 조성물 |
| CN116675517B (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-13 | 河北国亮新材料股份有限公司 | 一种环保型中间包干式料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP25011292A patent/JP3220530B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06100356A (ja) | 1994-04-12 |
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