JP3224400B2 - 水の存在により結合する素地 - Google Patents
水の存在により結合する素地Info
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/021—Grouting with inorganic components, e.g. cement
- E21D20/023—Cartridges; Grouting charges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B13/00—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose
- F16B13/14—Non-metallic plugs or sleeves; Use of liquid, loose solid or kneadable material therefor
- F16B13/141—Fixing plugs in holes by the use of settable material
- F16B13/143—Fixing plugs in holes by the use of settable material using frangible cartridges or capsules containing the setting components
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【0001】本発明は、水によって結合する素地の使用
方法に関し、特に、微細SiO2または微細のSiO2お
よびAl2O3の混合物、少なくとも部分的に水溶性のア
ルカリ珪酸塩、アルカリ土類珪酸塩および/またはアン
モニウム珪酸塩および/または対応する酸化物ないし水
酸化物および無定形の微細な珪酸から成るプリカーサー
(Prekursoren) などを無機の基材とする成形素地の使用
方法に係るものである。さらに、本発明は、成形素地の
硬化方法に係るものである。
方法に関し、特に、微細SiO2または微細のSiO2お
よびAl2O3の混合物、少なくとも部分的に水溶性のア
ルカリ珪酸塩、アルカリ土類珪酸塩および/またはアン
モニウム珪酸塩および/または対応する酸化物ないし水
酸化物および無定形の微細な珪酸から成るプリカーサー
(Prekursoren) などを無機の基材とする成形素地の使用
方法に係るものである。さらに、本発明は、成形素地の
硬化方法に係るものである。
【0002】上述の構成を有する硬化可能な水性の成形
素地としては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第 32 46
602号、同第 32 46 604号、同第 32 46 619号公報に記
載されたものが公知である。成形体を作製するために、
前記素地は、型に入れ、その中で少なくとも50℃、場
合によっては200℃まで加熱する必要がある。型から
出した後、場合によっては、さらに80〜200℃の温
度で再硬化が必要となる。こうして得た成形体は、曲げ
強さ15〜30MPa、圧縮強さ25〜90MPa、良
好な吸振性、比較的低い収縮値および良好な耐熱変形性
を有する。
素地としては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第 32 46
602号、同第 32 46 604号、同第 32 46 619号公報に記
載されたものが公知である。成形体を作製するために、
前記素地は、型に入れ、その中で少なくとも50℃、場
合によっては200℃まで加熱する必要がある。型から
出した後、場合によっては、さらに80〜200℃の温
度で再硬化が必要となる。こうして得た成形体は、曲げ
強さ15〜30MPa、圧縮強さ25〜90MPa、良
好な吸振性、比較的低い収縮値および良好な耐熱変形性
を有する。
【0003】しかしながら、これらの成形素地は、結合
ないし重縮合に際して50〜200℃、特に60〜90
℃の加熱を要することが欠点であり、部分的には、少な
くとも型から取り出すために十分な未熟成強度を得るた
めに必要となり、その結果、再硬化に新たな加熱が不可
欠となる。
ないし重縮合に際して50〜200℃、特に60〜90
℃の加熱を要することが欠点であり、部分的には、少な
くとも型から取り出すために十分な未熟成強度を得るた
めに必要となり、その結果、再硬化に新たな加熱が不可
欠となる。
【0004】
【発明の開示】本発明の課題は、前記の欠点を克服し、
特に外部から熱を加える必要もなく、外部からの熱供給
が無くとも短時間で硬化する成形素地を、穿孔にアンカ
ーおよびアンカーロッドを固定するために使用する方法
を提案することにある。さらに別の課題は、以下に示す
利点に係るものである。
特に外部から熱を加える必要もなく、外部からの熱供給
が無くとも短時間で硬化する成形素地を、穿孔にアンカ
ーおよびアンカーロッドを固定するために使用する方法
を提案することにある。さらに別の課題は、以下に示す
利点に係るものである。
【0005】この課題を解決するため、本発明による水
によって結合する硬化性成形素地は、a)微細SiO2
または微細のSiO2、およびAl2O3を含む混合物、
b)少なくとも部分的に水溶性のアルカリ珪酸塩、アル
カリ土類珪酸塩および/またはアンモニウム珪酸塩およ
び/または対応する酸化物ないし水酸化物から成るプリ
カーサーおよび無定形の珪酸、およびc)金属および/
または有機金属を含む無機物質であって、水に触れると
素地の硬化を促進する強力な反応熱を示すものを基礎と
することを特徴とするものである。
によって結合する硬化性成形素地は、a)微細SiO2
または微細のSiO2、およびAl2O3を含む混合物、
b)少なくとも部分的に水溶性のアルカリ珪酸塩、アル
カリ土類珪酸塩および/またはアンモニウム珪酸塩およ
び/または対応する酸化物ないし水酸化物から成るプリ
カーサーおよび無定形の珪酸、およびc)金属および/
または有機金属を含む無機物質であって、水に触れると
素地の硬化を促進する強力な反応熱を示すものを基礎と
することを特徴とするものである。
【0006】成分a)は、基本ポリマーを形成する重縮
合に際して主要な成分であり、成分b)は、主として硬
化剤として働き、少なくとも部分的に基本ポリマーとな
る。成分c)は、特に反応を促進する作用を有するが、
少なくとも成分c)の部分が基本ポリマーとなることは
決して排除されない。3つの成分が乾燥混合物となる場
合、a)とb)の混合物が水を含み、硬化反応が促進剤
c)を添加し、必要とあらば同時に水を加えて生じるが
有り得るとしても、一般的に硬化反応は水の流入により
開始される。
合に際して主要な成分であり、成分b)は、主として硬
化剤として働き、少なくとも部分的に基本ポリマーとな
る。成分c)は、特に反応を促進する作用を有するが、
少なくとも成分c)の部分が基本ポリマーとなることは
決して排除されない。3つの成分が乾燥混合物となる場
合、a)とb)の混合物が水を含み、硬化反応が促進剤
c)を添加し、必要とあらば同時に水を加えて生じるが
有り得るとしても、一般的に硬化反応は水の流入により
開始される。
【0007】成分a)としてのSiO2は、特に、無水
の無定形なものであることが有利である。こうした形態
は、たとえAl2O3 が部分的に結晶したものであるに
せよ、SiO2とAl2O3の微細な混合物についても有
利である。SiO2は、無定形な水を含む珪酸から成る
こともある。
の無定形なものであることが有利である。こうした形態
は、たとえAl2O3 が部分的に結晶したものであるに
せよ、SiO2とAl2O3の微細な混合物についても有
利である。SiO2は、無定形な水を含む珪酸から成る
こともある。
【0008】混合物におけるSiO2とAl2O3の重量
比は、5〜80重量%SiO2と95〜20重量%Al2
O3の領域であることが有利である。成分c)の酸化物
は、例えばFe,Na,K等のような他の成分を不純物
として、その酸化物または珪酸塩ないしアルミン酸塩に
含むことができる。多くの場合、不純物は、結石成分
a)の全混合物について、合計して15ないし10重量
%よりも少量である。特に適しているのは、高温融解プ
ロセスから生じる粉塵、フィルター粉塵、高温発電所の
電気集塵装置による灰および/またはか焼した粉末ボー
キサイトである。
比は、5〜80重量%SiO2と95〜20重量%Al2
O3の領域であることが有利である。成分c)の酸化物
は、例えばFe,Na,K等のような他の成分を不純物
として、その酸化物または珪酸塩ないしアルミン酸塩に
含むことができる。多くの場合、不純物は、結石成分
a)の全混合物について、合計して15ないし10重量
%よりも少量である。特に適しているのは、高温融解プ
ロセスから生じる粉塵、フィルター粉塵、高温発電所の
電気集塵装置による灰および/またはか焼した粉末ボー
キサイトである。
【0009】基本結合剤a)の硬化剤としては、単独ま
たは混合して使用可能なアルカリ珪酸塩、アルカリ土類
珪酸塩および/またはアンモニウム珪酸塩が適してい
る。これらは、一般的に遊離したアルカリ、アルカリ土
類および/またはアンモニウムを余剰に有している。珪
素二酸化物のアルカリ、アルカリ土類ないしアンモニウ
ムに対するモル比は、一般的に0.5〜12.5モル、
特にアルカリおよびアルカリ土類については1.0〜5
モル、各モルのアルカリ、アルカリ土類および/または
アンモニウムにつき1.5〜4モルのSiO2であるこ
とが有利である。本発明においては、カリおよび/また
はアンモニウム水ガラスが特に有利である。何故なら
ば、これらは特に後出の添加物と結合すると、結合プロ
セスにおける重縮合のみを促進するだけでなく、より良
好かつ均質な物理的最終特性を有するからである。アル
カリ土類珪酸塩のうち、バリウムおよびストロンチウム
珪酸塩の他にも、カルシウム珪酸塩が特に有利である。
純粋なカルシウム珪酸塩は、カルシウムメタ珪酸塩(C
aSiO3、)、カルシウムオルト珪酸塩Ca2〔SiO
4〕である。しかしまた、Ca3〔SiO5〕、Ca3〔S
i2O7〕、Ca3〔Si3O9〕など他のカルシウム珪酸
塩も適している。鉱物の大きなグループからは、カルシ
ウム珪酸塩を主成分とする石灰長石が硬化剤として適す
る。このグループで特に適しているのは、鉱物のWollas
tonit である。純粋に無機のアンモニウム珪酸塩の他
に、アンモニウム珪酸塩としてはアンモニウム化合物が
硬化剤、硬化促進剤およびレオロジー緩和剤に適する。
その際、アンモニウムイオンの窒素における水素原子
は、部分的または全体的に主として1〜5個のC原子を
有するアルキルまたは水酸アルキル基によって置換され
る。溶解性に優れているため、SiO2のアンモニウム
に対するモル比は0.5〜12.5となる。適当な第4
基アンモニウム珪酸塩は、特にテトラメチルアンモニウ
ム珪酸塩、メチルトリエタノールアンモニウム珪酸塩で
ある。アルカリ珪酸塩、アルカリ土類珪酸塩およびアン
モニウム珪酸塩は、水性に調合したものもある。
たは混合して使用可能なアルカリ珪酸塩、アルカリ土類
珪酸塩および/またはアンモニウム珪酸塩が適してい
る。これらは、一般的に遊離したアルカリ、アルカリ土
類および/またはアンモニウムを余剰に有している。珪
素二酸化物のアルカリ、アルカリ土類ないしアンモニウ
ムに対するモル比は、一般的に0.5〜12.5モル、
特にアルカリおよびアルカリ土類については1.0〜5
モル、各モルのアルカリ、アルカリ土類および/または
アンモニウムにつき1.5〜4モルのSiO2であるこ
とが有利である。本発明においては、カリおよび/また
はアンモニウム水ガラスが特に有利である。何故なら
ば、これらは特に後出の添加物と結合すると、結合プロ
セスにおける重縮合のみを促進するだけでなく、より良
好かつ均質な物理的最終特性を有するからである。アル
カリ土類珪酸塩のうち、バリウムおよびストロンチウム
珪酸塩の他にも、カルシウム珪酸塩が特に有利である。
純粋なカルシウム珪酸塩は、カルシウムメタ珪酸塩(C
aSiO3、)、カルシウムオルト珪酸塩Ca2〔SiO
4〕である。しかしまた、Ca3〔SiO5〕、Ca3〔S
i2O7〕、Ca3〔Si3O9〕など他のカルシウム珪酸
塩も適している。鉱物の大きなグループからは、カルシ
ウム珪酸塩を主成分とする石灰長石が硬化剤として適す
る。このグループで特に適しているのは、鉱物のWollas
tonit である。純粋に無機のアンモニウム珪酸塩の他
に、アンモニウム珪酸塩としてはアンモニウム化合物が
硬化剤、硬化促進剤およびレオロジー緩和剤に適する。
その際、アンモニウムイオンの窒素における水素原子
は、部分的または全体的に主として1〜5個のC原子を
有するアルキルまたは水酸アルキル基によって置換され
る。溶解性に優れているため、SiO2のアンモニウム
に対するモル比は0.5〜12.5となる。適当な第4
基アンモニウム珪酸塩は、特にテトラメチルアンモニウ
ム珪酸塩、メチルトリエタノールアンモニウム珪酸塩で
ある。アルカリ珪酸塩、アルカリ土類珪酸塩およびアン
モニウム珪酸塩は、水性に調合したものもある。
【0010】珪酸塩の代わりに、その構成要素、即ち対
応するアルカリ、アルカリ土類および/またはアンモニ
ウムの酸化物ないし水酸化物および無定形の分散した粉
末状で含水性の珪酸を含むことも可能である。
応するアルカリ、アルカリ土類および/またはアンモニ
ウムの酸化物ないし水酸化物および無定形の分散した粉
末状で含水性の珪酸を含むことも可能である。
【0011】本発明の成形素地に特に好適な結石成分
a)およびb)ないし混合物は、ドイツ連邦共和国特許
出願公開第 32 46 602号、第 32 46 604号、第 32 46 6
19号公報およびヨーロッパ特許第 0 146 280号明細書に
記載されており、それらをここに引用する。
a)およびb)ないし混合物は、ドイツ連邦共和国特許
出願公開第 32 46 602号、第 32 46 604号、第 32 46 6
19号公報およびヨーロッパ特許第 0 146 280号明細書に
記載されており、それらをここに引用する。
【0012】両方の反応成分、基本結合剤a)および硬
化剤b)は吸湿性であるにも拘わらず、1および2成分
の成形素地システムが形成される。水および水蒸気を透
過させない包装材を使用するならば、数カ月に亙って安
定した保存が可能な、基本結合剤および硬化剤から成る
使用準備が完了した混合物を作製し、分包することがで
きる。この混合物は、使用箇所において適当な量の水で
こねる。
化剤b)は吸湿性であるにも拘わらず、1および2成分
の成形素地システムが形成される。水および水蒸気を透
過させない包装材を使用するならば、数カ月に亙って安
定した保存が可能な、基本結合剤および硬化剤から成る
使用準備が完了した混合物を作製し、分包することがで
きる。この混合物は、使用箇所において適当な量の水で
こねる。
【0013】この重縮合する成形素地は、2成分システ
ムとしても作製および分包することができる。この場
合、あらかじめ硬化剤は適当な量の水に溶かし、これを
アルカリおよび水に強い容器に分包することができる。
ムとしても作製および分包することができる。この場
合、あらかじめ硬化剤は適当な量の水に溶かし、これを
アルカリおよび水に強い容器に分包することができる。
【0014】本発明による重縮合する成形素地システム
における水は、媒体および湿潤作用だけを有するため、
本発明による添加物を活性化するために追加的に使用す
ることができる。このことは、添加物として少なくとも
水で結合する物質がある場合に特に有利である。
における水は、媒体および湿潤作用だけを有するため、
本発明による添加物を活性化するために追加的に使用す
ることができる。このことは、添加物として少なくとも
水で結合する物質がある場合に特に有利である。
【0015】本発明により使用される促進剤成分c)
は、主として、金属材料を含む無機物質、金属有機物お
よび/または金属水素化合物の部類から成り、これらは
水に触れると結合および硬化反応を促進する強い反応熱
を示す。特に好適なのは、反応熱≧500ジュール/g
の促進剤である。
は、主として、金属材料を含む無機物質、金属有機物お
よび/または金属水素化合物の部類から成り、これらは
水に触れると結合および硬化反応を促進する強い反応熱
を示す。特に好適なのは、反応熱≧500ジュール/g
の促進剤である。
【0016】成分c)による好適な化合物は、特に下記
の基から成る: − 周期表の第2族、例えば無水のアルカリ土類および
マグネシウム酸化物。ここには特にカルシウム酸化物、
バリウム酸化物およびストロンチウム酸化物が属する; − セメント生産におけるクリンカー相。これには特に
エーライト(C3S)、トリカルシウムアルミン酸塩
(C3A)が適する(C=酸化カルシウム、S=二酸化
珪素およびA=酸化アルミニウムとする。セメント文献
を参照); − アンモニウム珪酸塩 − 無水物 − 例えば、炭化カルシウム(CaC2)、炭化鉄(F
e3C)のような一般式MI 2C2またはMIIC2の金属カ
ーバイド − 例えば、トリイソブチルアルミニウムのような一般
式MRnの金属アルキル、 ここでMは金属陽イオ
ン、nは金属陽イオンの原子価に等しい − 例えば、ナトリウムまたはリチウムアミドのような
一般式MNH2;M2NH;M3Nの金属アミド、金属イ
ミドおよび金属窒化物、ここでMは一価の金属陽イオン
を示す − 例えば、アジ化ナトリウムのような一般式XN3の
金属アジ化物、ここでXは金属陽イオンを示す − 一般式RN3の有機アジ化物、ここでRはアルキ
ル、アリル、アリールまたはアシル残基である − 例えば、ジナトリウムテトラカルボニル鉄酸塩のよ
うな、酸化炭素分子が金属原子に配位して結合した単核
および多核の配位化合物の基から成る金属カルボニル − 反応性金属および/または合金粉末のような金属物
質、例えば、粉末状の鉄珪素(フェロシリコン)、粉末
状珪素、アルミニウム等 − 金属水素化合物、例えば、アルカリおよびアルカリ
土類金属の水素化合物のような化学量論の金属水素化合
物、例えば、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム
のような水素化合物、例えば、Alanate,Boranateのよう
ないわゆる複合した水素化合物 − アンモニウム硝酸塩および亜硝酸塩
の基から成る: − 周期表の第2族、例えば無水のアルカリ土類および
マグネシウム酸化物。ここには特にカルシウム酸化物、
バリウム酸化物およびストロンチウム酸化物が属する; − セメント生産におけるクリンカー相。これには特に
エーライト(C3S)、トリカルシウムアルミン酸塩
(C3A)が適する(C=酸化カルシウム、S=二酸化
珪素およびA=酸化アルミニウムとする。セメント文献
を参照); − アンモニウム珪酸塩 − 無水物 − 例えば、炭化カルシウム(CaC2)、炭化鉄(F
e3C)のような一般式MI 2C2またはMIIC2の金属カ
ーバイド − 例えば、トリイソブチルアルミニウムのような一般
式MRnの金属アルキル、 ここでMは金属陽イオ
ン、nは金属陽イオンの原子価に等しい − 例えば、ナトリウムまたはリチウムアミドのような
一般式MNH2;M2NH;M3Nの金属アミド、金属イ
ミドおよび金属窒化物、ここでMは一価の金属陽イオン
を示す − 例えば、アジ化ナトリウムのような一般式XN3の
金属アジ化物、ここでXは金属陽イオンを示す − 一般式RN3の有機アジ化物、ここでRはアルキ
ル、アリル、アリールまたはアシル残基である − 例えば、ジナトリウムテトラカルボニル鉄酸塩のよ
うな、酸化炭素分子が金属原子に配位して結合した単核
および多核の配位化合物の基から成る金属カルボニル − 反応性金属および/または合金粉末のような金属物
質、例えば、粉末状の鉄珪素(フェロシリコン)、粉末
状珪素、アルミニウム等 − 金属水素化合物、例えば、アルカリおよびアルカリ
土類金属の水素化合物のような化学量論の金属水素化合
物、例えば、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム
のような水素化合物、例えば、Alanate,Boranateのよう
ないわゆる複合した水素化合物 − アンモニウム硝酸塩および亜硝酸塩
【0017】本発明の目的に適う化合物の決定的要因
は、水に触れると発熱反応ないし結石作用を促進する反
応熱を示し、特に、≧500ジュール/gを発生し、例
えば、アンモニウム珪酸塩は、同時に硬化剤および促進
剤として作用可能なことである。
は、水に触れると発熱反応ないし結石作用を促進する反
応熱を示し、特に、≧500ジュール/gを発生し、例
えば、アンモニウム珪酸塩は、同時に硬化剤および促進
剤として作用可能なことである。
【0018】下記に例示する化合物の水和熱を反応熱で
示す: − C3S 500J/g − CaO 1160J/g − C3A 1350J/g − 鉄珪素 2850J/g − MgO 850J/g − アンモニウム硝酸塩 1571J/g 水は、重縮合する成形素地において基本的に媒体および
湿潤作用を有するが、例えば水硬成分c)の活性化にも
使用することができる。反応を促進するためには、ポー
トランドセメント、鉄ポートランドセメント、トラスセ
メント、高炉セメント、オイルシェールセメント、アル
ミナエナメルセメントおよびそれらの混合物のような水
で結合する市販の結合剤、そしてリチウム水素炭酸塩、
リチウム炭酸塩、バリウム炭酸塩のような炭酸のアルカ
リおよびアルカリ土類塩が適している。ポートランドセ
メント、高炉、トラスおよびオイルシェールセメントが
比較的大きな酸化カルシウム含有量および小さな酸化ア
ルミニウム含有量を有するのに対し、例えば、アルミナ
エナメルセメントの重量比は、表1に示す重量比にほぼ
等しい。両種類のセメントは水に触れると水和熱を示
す;水との接触による反応熱は様々である。同じことが
アルカリおよびアルカリ土類炭酸塩にも該当する。
示す: − C3S 500J/g − CaO 1160J/g − C3A 1350J/g − 鉄珪素 2850J/g − MgO 850J/g − アンモニウム硝酸塩 1571J/g 水は、重縮合する成形素地において基本的に媒体および
湿潤作用を有するが、例えば水硬成分c)の活性化にも
使用することができる。反応を促進するためには、ポー
トランドセメント、鉄ポートランドセメント、トラスセ
メント、高炉セメント、オイルシェールセメント、アル
ミナエナメルセメントおよびそれらの混合物のような水
で結合する市販の結合剤、そしてリチウム水素炭酸塩、
リチウム炭酸塩、バリウム炭酸塩のような炭酸のアルカ
リおよびアルカリ土類塩が適している。ポートランドセ
メント、高炉、トラスおよびオイルシェールセメントが
比較的大きな酸化カルシウム含有量および小さな酸化ア
ルミニウム含有量を有するのに対し、例えば、アルミナ
エナメルセメントの重量比は、表1に示す重量比にほぼ
等しい。両種類のセメントは水に触れると水和熱を示
す;水との接触による反応熱は様々である。同じことが
アルカリおよびアルカリ土類炭酸塩にも該当する。
【0019】水との接触による各添加物の水和熱は重要
な独創的特徴であるが、さらに結合時における一連の相
乗作用が注目に値する。意外なことに、100g付加の
結合温度≦+50℃の場合、重縮合により結合する基本
結合剤を用い、水との接触ないし水でこねる際に、本発
明による一つまたは複数の促進剤を添加するならば、重
縮合、水和および結合が促進されることが判明した。こ
れに対し、基本結合剤と硬化剤は用いるが、促進剤は添
加しない成形素地は、部分的な重縮合および結合特性し
か示さず、あらかじめ素地が完全に乾燥していない場合
には数日後でも軟らかく、最適な最終特性および強度は
達成されない。したがって、無定形な珪酸の有無を問わ
ず、酸化物の混合成分に関連して、本発明による一つま
たは複数の促進剤およびその添加物を適切に選択するこ
とにより、重縮合および結合速度は大幅に付加量が僅か
であっても調整することができる。この場合、実際には
有機的な反応樹脂を基礎とした素地と同様トッピング時
間、強度および最終強度によって区別する。このように
して、例えば本発明による充填および未充填の成形素地
が作製され、該成形素地は、たとえ付加量が100gで
あり、この付加量、即ち成形素地全体で測定された反応
熱が+35℃であっても、室温(20〜23℃)におい
て、トッピング時間:5秒〜30分、強度:=60秒〜
30分で最終強度の50%、最終強度:=30分後に9
0%を示す。
な独創的特徴であるが、さらに結合時における一連の相
乗作用が注目に値する。意外なことに、100g付加の
結合温度≦+50℃の場合、重縮合により結合する基本
結合剤を用い、水との接触ないし水でこねる際に、本発
明による一つまたは複数の促進剤を添加するならば、重
縮合、水和および結合が促進されることが判明した。こ
れに対し、基本結合剤と硬化剤は用いるが、促進剤は添
加しない成形素地は、部分的な重縮合および結合特性し
か示さず、あらかじめ素地が完全に乾燥していない場合
には数日後でも軟らかく、最適な最終特性および強度は
達成されない。したがって、無定形な珪酸の有無を問わ
ず、酸化物の混合成分に関連して、本発明による一つま
たは複数の促進剤およびその添加物を適切に選択するこ
とにより、重縮合および結合速度は大幅に付加量が僅か
であっても調整することができる。この場合、実際には
有機的な反応樹脂を基礎とした素地と同様トッピング時
間、強度および最終強度によって区別する。このように
して、例えば本発明による充填および未充填の成形素地
が作製され、該成形素地は、たとえ付加量が100gで
あり、この付加量、即ち成形素地全体で測定された反応
熱が+35℃であっても、室温(20〜23℃)におい
て、トッピング時間:5秒〜30分、強度:=60秒〜
30分で最終強度の50%、最終強度:=30分後に9
0%を示す。
【0020】ドイツ連邦共和国特許出願公開第 37 44 2
10号公報により公知であるように、発泡体を作製するた
めに酸素クリーブの発泡剤としてペルオキシ化合物を添
加し、分解促進のために還元および/または酸化剤およ
び/または表面積の大きな微細物質を添加するならば、
本論で取り扱う種類の素地における硬化が促進される。
非発泡性成形体の作製、および、その他すべての発泡性
成形体の作製には応用できない極く限られた特殊ケース
を除き、ここでは、ペルオキシ分解の発熱エネルギーを
利用して完全に別の作用原理が用いられる。
10号公報により公知であるように、発泡体を作製するた
めに酸素クリーブの発泡剤としてペルオキシ化合物を添
加し、分解促進のために還元および/または酸化剤およ
び/または表面積の大きな微細物質を添加するならば、
本論で取り扱う種類の素地における硬化が促進される。
非発泡性成形体の作製、および、その他すべての発泡性
成形体の作製には応用できない極く限られた特殊ケース
を除き、ここでは、ペルオキシ分解の発熱エネルギーを
利用して完全に別の作用原理が用いられる。
【0021】成分c)として、水に触れるとガスを発生
するか、あるいは膨張するこのような化合物を使用する
と、前記作用により注目すべき安定的な発泡構造が作製
される。このような化合物の一例として、水に触れると
ガスの他に反応促進剤を生じる炭化カルシウムがあり、
この反応促進剤は直ちに結合した基本結合剤マトリック
スに統合される。
するか、あるいは膨張するこのような化合物を使用する
と、前記作用により注目すべき安定的な発泡構造が作製
される。このような化合物の一例として、水に触れると
ガスの他に反応促進剤を生じる炭化カルシウムがあり、
この反応促進剤は直ちに結合した基本結合剤マトリック
スに統合される。
【0022】成分c)の含有量は、温度使用領域、結合
速度および最終強度に依存する。一般的には0.1〜2
5重量%、主として1〜20重量%であり、特に基本結
合剤に関連して2〜15重量%である。
速度および最終強度に依存する。一般的には0.1〜2
5重量%、主として1〜20重量%であり、特に基本結
合剤に関連して2〜15重量%である。
【0023】これらの成分c)から副産物として生じ、
発泡および膨張剤として作用するガスの他に、本発明に
よる成形素地からは、通常の発泡および膨張剤を使用し
て発泡体が作製される。これには、例えば、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第32 46619 号に記載された手段、
あるいはまた、アゾジカルボンアミド、ヒドラジン誘導
体、セミカーボサイド、テトラゾール、ベンゾキサジン
等の化学発泡剤がある。
発泡および膨張剤として作用するガスの他に、本発明に
よる成形素地からは、通常の発泡および膨張剤を使用し
て発泡体が作製される。これには、例えば、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第32 46619 号に記載された手段、
あるいはまた、アゾジカルボンアミド、ヒドラジン誘導
体、セミカーボサイド、テトラゾール、ベンゾキサジン
等の化学発泡剤がある。
【0024】本発明により結合する成形素地の発泡は、
例えば、空気、窒素、二酸化炭素のようなガスを導入す
ることによっても、トッピング時間の段階で発生する。
特に、この技術は、とりわけ体積≦100cm3のよう
に小体積の成形体を作製する場合に有効であり、特に、
固定技術におけるアンカー素地が好例である。このガス
の流れを更に加熱することにより、重縮合および結合が
促進され、そして/または本発明による添加物の添加量
を削減することができる。
例えば、空気、窒素、二酸化炭素のようなガスを導入す
ることによっても、トッピング時間の段階で発生する。
特に、この技術は、とりわけ体積≦100cm3のよう
に小体積の成形体を作製する場合に有効であり、特に、
固定技術におけるアンカー素地が好例である。このガス
の流れを更に加熱することにより、重縮合および結合が
促進され、そして/または本発明による添加物の添加量
を削減することができる。
【0025】さらに、本発明による成形素地は、充填
剤、顔料、着色剤、チキソトロピー剤のみならず、他に
もレオロジー特性、湿潤等を調整するための添加物を含
有することができる。さらにまた、付着力を高めるため
に、例えば、ポリビニルアセテート、アクリル化合物、
メタクリル化合物、ポリエステル化合物およびそれらの
コポリマーを基礎とする物理的および/または化学的に
結合する合成樹脂分散媒も可能である。
剤、顔料、着色剤、チキソトロピー剤のみならず、他に
もレオロジー特性、湿潤等を調整するための添加物を含
有することができる。さらにまた、付着力を高めるため
に、例えば、ポリビニルアセテート、アクリル化合物、
メタクリル化合物、ポリエステル化合物およびそれらの
コポリマーを基礎とする物理的および/または化学的に
結合する合成樹脂分散媒も可能である。
【0026】充填剤の部類からは、例えば、石英粉およ
び砂のような二酸化珪素を基礎としたもの、例えば、コ
ランダム粉および顆粒のような酸化アルミニウムを基礎
としてものが適している。これらの充填剤は、部分的に
無定形な成分を有することができるため、驚くべきこと
に、結合した成形素地マトリックスの強化に資すること
が判明した。当然のことながら、マトリックスの強化に
は、例えば、アルアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンのような無機ポリマーから成る繊維物質を使用するこ
ともできる。
び砂のような二酸化珪素を基礎としたもの、例えば、コ
ランダム粉および顆粒のような酸化アルミニウムを基礎
としてものが適している。これらの充填剤は、部分的に
無定形な成分を有することができるため、驚くべきこと
に、結合した成形素地マトリックスの強化に資すること
が判明した。当然のことながら、マトリックスの強化に
は、例えば、アルアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンのような無機ポリマーから成る繊維物質を使用するこ
ともできる。
【0027】さらに、本発明の対象は、本発明による成
形素地を用いて成形体を作製する方法でもある。特に、
この方法においては、成分a)、b)、c)の完全混合
物を変形可能な粘度まで水でこね上げるか、または初め
に成分a)およびb)を水で処理し、次に、流れ可能な
粘性をつくりつつ、成分c)を加え、必要とあらば変形
後に素地を硬化する。その際、例えば、水または水性ア
ルカリ媒体は、乾燥総質量について15〜70重量%、
特に20〜50重量%の量で使用可能である。
形素地を用いて成形体を作製する方法でもある。特に、
この方法においては、成分a)、b)、c)の完全混合
物を変形可能な粘度まで水でこね上げるか、または初め
に成分a)およびb)を水で処理し、次に、流れ可能な
粘性をつくりつつ、成分c)を加え、必要とあらば変形
後に素地を硬化する。その際、例えば、水または水性ア
ルカリ媒体は、乾燥総質量について15〜70重量%、
特に20〜50重量%の量で使用可能である。
【0028】本発明による成形素地は、特に地上・地下
の建設工事、鉱業、手工業、家庭大工作業など広範な領
域で使用される。これらのジオポリマーから硬化剤を用
いて作製され、水を含み、流動性を有するように調整し
たペーストは、通常のセメントモルタルおよびポリマー
コンクリートと同じように加工することができ、その機
能と用途は多くの使用領域で受け入れられる。本発明に
より結合する成形素地は、比較的広い限度で様々に調整
可能である。したがって、これを基礎として、固定部門
用のアンカー素地や建設・鉱業の全部門に用いるモルタ
ル素地が調製可能である。アンカーおよびアンカーロッ
ドを固定するモルタル素地として、本発明による素地を
使用する方法も本発明の対象である。
の建設工事、鉱業、手工業、家庭大工作業など広範な領
域で使用される。これらのジオポリマーから硬化剤を用
いて作製され、水を含み、流動性を有するように調整し
たペーストは、通常のセメントモルタルおよびポリマー
コンクリートと同じように加工することができ、その機
能と用途は多くの使用領域で受け入れられる。本発明に
より結合する成形素地は、比較的広い限度で様々に調整
可能である。したがって、これを基礎として、固定部門
用のアンカー素地や建設・鉱業の全部門に用いるモルタ
ル素地が調製可能である。アンカーおよびアンカーロッ
ドを固定するモルタル素地として、本発明による素地を
使用する方法も本発明の対象である。
【0029】成形素地からは発泡体も作製可能であるた
め、発泡体は空洞を埋める経済的な材料として使用する
こともできる。こうして作製された発泡体は、僅かな容
量で優れた耐圧安定性を有するため、遮音および断熱に
効果的である。
め、発泡体は空洞を埋める経済的な材料として使用する
こともできる。こうして作製された発泡体は、僅かな容
量で優れた耐圧安定性を有するため、遮音および断熱に
効果的である。
【0030】本発明による成形素地は、例えば、ミック
スピストル、混合および配量装置のような公知の市販さ
れているポリマーコンクリート用の2コンポーネント加
工装置、または、いわゆる2室システムによって加工す
ることができる。しかしまた、両方のコンポーネントを
鉢のなかで簡単に混合することもできる。
スピストル、混合および配量装置のような公知の市販さ
れているポリマーコンクリート用の2コンポーネント加
工装置、または、いわゆる2室システムによって加工す
ることができる。しかしまた、両方のコンポーネントを
鉢のなかで簡単に混合することもできる。
【0031】操作が容易な無機の反応性成形素地、特に
アンカー素地は、特に地上・地下工事および鉱業におい
ては古くから、また手工業および家庭大工作業の分野で
は数年前から強く望まれていたものであり、この希求は
本発明により充たされる。
アンカー素地は、特に地上・地下工事および鉱業におい
ては古くから、また手工業および家庭大工作業の分野で
は数年前から強く望まれていたものであり、この希求は
本発明により充たされる。
【0032】本発明によるジオポリマーを基礎として、
無機の基本結合剤の上に結合する成形素地が専門家およ
び職人に用意されるが、この成形素地は、特に下記の有
利性および進歩性を特徴とする: − 容易な加工 − 環境および生態系に親和 − 2コンポーネントシステムの臨界でない混合比 − 調整可能なトッピングおよび結合時間 − 0℃未満の温度でも加工可能 − 水により結合 − 不燃性 − 有機ポリマーを基礎とするポリマーコンクリートに
比べ極めて経済的結合した成形素地の主な特性: − 早い未熟成強度および最終強度、例えば30分 − 不燃性、即ち、煙ガスが発生しない − 溶剤、弱アルカリ、強アルカリ、硫酸に対する耐性 − 表面硬度はモース3〜8で調整可能 − コンパクト素地の容積重量:1600〜3500k
g/m3 発泡素地の容積重量:200〜1000kg/m3 − 曲げ強さ:10〜40MPa 調整可能 − 圧縮強度:20〜100MPa 調整可能 − Eモジュール:10.000〜50.000MPa − 線膨張:1〜8×10−6/k−1 − 高い吸振性 − ポリマーコンクリートに比べて低いクリープ特性 − 結合モルタルおよび/またはアンカー素地として使
用する場合の高い結合強度 − 老化に対する優れた耐性
無機の基本結合剤の上に結合する成形素地が専門家およ
び職人に用意されるが、この成形素地は、特に下記の有
利性および進歩性を特徴とする: − 容易な加工 − 環境および生態系に親和 − 2コンポーネントシステムの臨界でない混合比 − 調整可能なトッピングおよび結合時間 − 0℃未満の温度でも加工可能 − 水により結合 − 不燃性 − 有機ポリマーを基礎とするポリマーコンクリートに
比べ極めて経済的結合した成形素地の主な特性: − 早い未熟成強度および最終強度、例えば30分 − 不燃性、即ち、煙ガスが発生しない − 溶剤、弱アルカリ、強アルカリ、硫酸に対する耐性 − 表面硬度はモース3〜8で調整可能 − コンパクト素地の容積重量:1600〜3500k
g/m3 発泡素地の容積重量:200〜1000kg/m3 − 曲げ強さ:10〜40MPa 調整可能 − 圧縮強度:20〜100MPa 調整可能 − Eモジュール:10.000〜50.000MPa − 線膨張:1〜8×10−6/k−1 − 高い吸振性 − ポリマーコンクリートに比べて低いクリープ特性 − 結合モルタルおよび/またはアンカー素地として使
用する場合の高い結合強度 − 老化に対する優れた耐性
【0033】
【発明を実施するための最良の形態】本発明を以下の実
施例に基づき、これらに限定することなく、説明する。
施例に基づき、これらに限定することなく、説明する。
【0034】実施例 本発明による実施例1〜16の成形素地を作製するため
に、下記の成分が投入された:酸化物の混合(固体) 促進剤:表2を参照 素地を試験するために、品質等級B15およびアンカー
ロッドM12のコンクリートが選択された。
に、下記の成分が投入された:酸化物の混合(固体) 促進剤:表2を参照 素地を試験するために、品質等級B15およびアンカー
ロッドM12のコンクリートが選択された。
【0035】実施例1〜16 酸化物の混合物、充填剤および促進剤から成る乾燥成分
を混合することにより、同質の乾燥混合物を作製した。
次に、硬化剤溶液を杯に取り、高速撹拌器を用いて固形
量を少しずつ混入した。したがって、発生するチキソト
ロピーを制するためには、高速撹拌が必要である。付加
量は200gであった。それぞれに同質なモルタル生地
は、穿孔(直径14mm,深さ12cm)に流し込み、
2/3だけ充たした。次に、穿孔の各モルタル床にアン
カーロッドM12を挿入した。
を混合することにより、同質の乾燥混合物を作製した。
次に、硬化剤溶液を杯に取り、高速撹拌器を用いて固形
量を少しずつ混入した。したがって、発生するチキソト
ロピーを制するためには、高速撹拌が必要である。付加
量は200gであった。それぞれに同質なモルタル生地
は、穿孔(直径14mm,深さ12cm)に流し込み、
2/3だけ充たした。次に、穿孔の各モルタル床にアン
カーロッドM12を挿入した。
【0036】成形素地の組成および確定した特性データ
は表2に一括して示した。
は表2に一括して示した。
【0037】比較例 100g酸化物の混合物No.1および150g石英サ
ンド(0.1〜0.25mm)を均等に混合し、高速撹
拌器を用いて100g硬化剤溶液No.1に混入した。
このモルタル部分を3つの穿孔に充填し、技術的な特性
データを確定した。成形素地のトッピング時間は350
分、未熟成強度は4日後に達した。結合強度は2週間後
でも得られなかった。
ンド(0.1〜0.25mm)を均等に混合し、高速撹
拌器を用いて100g硬化剤溶液No.1に混入した。
このモルタル部分を3つの穿孔に充填し、技術的な特性
データを確定した。成形素地のトッピング時間は350
分、未熟成強度は4日後に達した。結合強度は2週間後
でも得られなかった。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリッヒ ヘンセ ドイツ連邦共和国 デー−8910 ランド スベルク レーヒ レーメラウテルラー セ 18 (56)参考文献 特開 昭59−227757(JP,A) 特開 平1−224254(JP,A) 特開 平1−122952(JP,A) 特開 平2−167848(JP,A) 特開 昭62−91453(JP,A) 特開 昭63−21263(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 7/00 - 28/36
Claims (9)
- 【請求項1】 水の存在により結合し、かつ硬化する素
地であって、 a)微細なSiO2または微細なSiO2およびAl2O3
を含む混合物、 b)少なくとも部分的に水溶性のアルカリ珪酸塩、アル
カリ土類珪酸塩および/またはアンモニウム珪酸塩、な
らびに/あるいはアルカリ珪酸塩のプリカーサーとし
て、アルカリ酸化物、アルカリ水酸化物、アルカリ土類
酸化物および/またはアルカリ土類水酸化物と無定形の
分散した粉末状の珪酸塩、 c)水に触れると、素地の硬化を促進する500ジュー
ル/g以上の反応熱を発生する、金属および/または有
機金属を含む無機物質、およびd)特に、充填材、発泡
剤等の物質、 を基材とする素地を、穿孔にアンカーおよびアンカーロ
ッドを固定するために使用する方法。 - 【請求項2】 混合物a)において、SiO2のAl2O
3に対する重量比が、5〜98重量%SiO2対2〜95
重量%Al2O3、特に5〜80重量%対95〜20重量
%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 混合物a)が、高温融解プロセスから生
じる粉塵、フィルター粉塵、高温発電所の電気集塵装置
による灰および/またはか焼したボーキサイトであるこ
とを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 成分a)の一部または全部のSiO
2が、無定形の分散した粉末状で水を含む珪酸から成る
不溶性SiO2であることを特徴とする、請求項1〜3
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 成分b)において、アルカリがアンモニ
ウム、ナトリウムおよび/またはカリウムであり、かつ
アルカリまたはアンモニウムと珪素二酸化物のモル比
が、アルカリまたはアンモニウム1モルにつき1〜5モ
ルSiO2の間、特に1.5〜4モルSiO2の間である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項6】 成分b)を、アルカリプリカーサーおよ
び/またはアルカリ土類プリカーサー、特に固形のアル
カリ水酸化物および無定形の分散した粉末状で水を含む
珪酸として含むことを特徴とする、請求項1〜5のいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 成分c)による化合物が、水溶時に50
0ジュール/g以上の反応熱を発生し、かつ周期表の第
二の主要基の無水酸化物基、クリンカー相、即ちエーラ
イト(C3S)およびトリカルシウムアルミン酸塩(C
3A)および/または金属水素化合物の基からなること
を特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項8】 a):b):c)の重量比が、80〜2
0:5〜60:0.1〜25であることを特徴とする、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 特に成形素地が水に触れるとガスを放出
する発泡性成分を含むことを特徴とする、請求項1〜8
のいずれか一項に記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4009998.9 | 1990-03-28 | ||
DE4009998A DE4009998A1 (de) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | In gegenwart von wasser abbindende massen, deren verwendung und verfahren zur herstellung von formkoerpern aus solchen massen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04228463A JPH04228463A (ja) | 1992-08-18 |
JP3224400B2 true JP3224400B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=6403261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8583791A Expired - Fee Related JP3224400B2 (ja) | 1990-03-28 | 1991-03-27 | 水の存在により結合する素地 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US5228913A (ja) |
EP (1) | EP0455582B1 (ja) |
JP (1) | JP3224400B2 (ja) |
DE (2) | DE4009998A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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