JPH04253874A - 膨張性媒体およびその使用 - Google Patents

膨張性媒体およびその使用

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JPH04253874A
JPH04253874A JP3199822A JP19982291A JPH04253874A JP H04253874 A JPH04253874 A JP H04253874A JP 3199822 A JP3199822 A JP 3199822A JP 19982291 A JP19982291 A JP 19982291A JP H04253874 A JPH04253874 A JP H04253874A
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flame
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amine
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JP3199822A
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Bonin Wulf Von
ブルフ・フオン・ボニン
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Original Assignee
Bayer AG
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    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10165Functional features of the laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10311Intumescent layers for fire protection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/06Organic materials
    • C09K21/12Organic materials containing phosphorus

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】耐火物質を火炎に暴露すると膨れ上がって
発泡体を形成しこれが火炎の作用を斥けるが、これを膨
張性(intumescence)と呼ぶ。一般に、膨
張性は耐火の目的用の物質の望ましい性質である。膨張
性挙動を示す、または膨張性挙動に影響を与える物質は
膨張性媒体として知られている。
【0002】多くの膨張性媒体、たとえば耐火被覆剤お
よび耐火セメントは、膨張性媒体として、炭水化物また
はフェノール性のポリウレタンもしくはメラミン樹脂を
リン酸供与体との組合わせで含有するために、火炎に暴
露すると炭化発泡体を形成する。
【0003】無機物質、たとえば水を含有するアルカリ
金属ケイ酸塩も、火炎に暴露すると発泡するので耐火の
目的用に使用されるが、これらのケイ酸塩は空気、水分
および/または CO2 に対して敏感であるので、限
定された範囲でのみ膨張性媒体として使用することがで
きる。
【0004】有機膨張性耐火物質においては、多くの場
合、炭化性の化合物がリン化合物との組合わせで膨張性
媒体として作用する。しかし、火炎に暴露して形成され
る炭化発泡体は低い機械的強度を有するに過ぎないので
、火炎腐食に対して低い抵抗性を期待し得るのみであり
、酸化により劣化する可能性がある。
【0005】この型の有機耐火物質はまた、熱の影響下
で水を放出することにより、その機能が炭化熔融物の発
泡を助け、かつ熱を運び去る水酸化アルミニウムをさら
に含有することもできる。有機熔融物の炭化は、リン酸
を放出するリン化合物により促進される。したがって、
リン酸アルミニウムはしばしばリン酸供与体として使用
されるが、その水への良好な溶解性がかなりの欠点を構
成する。
【0006】したがって、酸化により劣化しない、空気
、水分および CO2 に対して敏感でない、200℃
 以下の温度でも火炎への暴露に対して有効になる、可
能な限り機械的な安定性を有するセラミック性の膨張性
発泡体を形成する膨張性媒体に対する要求がなお存在す
る。
【0007】元素の周期系の第 2 族および/または
第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモニウム塩およ
び/またはアミン塩を含有することを特徴とする膨張性
媒体がここに見いだされた。
【0008】元素の周期系の第 2 族および/または
第 3 族の金属の適当な例はマグネシウム、カルシウ
ムおよび亜鉛、特にアルミニウムである。金属のリン酸
塩ならびにアンモニウムおよびアミンのリン酸塩自体は
膨張性を示さないが、この種の酸性金属リン酸塩のアン
モニウム塩およびアミン塩は吸湿性でなく、膨張性発泡
体の形成用に適している。
【0009】金属の1原子価単位あたり1モルの H2
PO4− 基の形状のオルトリン酸を含有する元素の周
期系の第 2 族および/または第 3 族の金属の酸
性リン酸塩のアンモニウム塩および/または特にアミン
塩が特に好適である。この種の塩は、固体状態において
は適宜に結合した水(たとえば結晶水)を含有していて
もよい。好ましい塩は、水性媒体中で、水酸化アルミニ
ウム1モルに対して 3 モルのオルトリン酸を最初に
使用してリン酸アルミニウムを製造し、これを、使用し
た水酸化アルミニウム1モルに対して 3 − 10 
モルの、好ましくは 5 − 10 モルのアンモニア
および/またはアミンと反応させて製造したものである
【0010】式(I)
【0011】
【化1】           Men(OPO(OH)2)n・
xnA・yH2O              (I)
式中、Me は元素の周期系の第 2 族および/また
は第 3 族の金属を表し、 n は Me の価数を表し、 x は 0.1 ないし 6 の数値を表し、A はア
ンモニア、アミンまたはその混合物を表し、y は 0
 ないし 12 の指数を表すの理想化された組成に相
当する酸性リン酸塩のアンモニウム塩および/またはア
ミン塩も好ましい。
【0012】式(I)において、Me は好ましくはマ
グネシウム、カルシウム、亜鉛またはアルミニウムを表
し、Me = マグネシウム、カルシウムまたは亜鉛の
場合にはn は 2 であり、Me =アルミニウムの
場合には n は 3 である。
【0013】Me に関しては、アルミニウムを表し、
したがって n が 3 を表すのが特に好ましい。
【0014】x は好ましくは 1.5 ないし 4.
5 の数値を表し、y は好ましくは 0 ないし6の
指数を表す。
【0015】A は好ましくはアンモニアとアミンとの
混合物もしくは異なるアミンの混合物、または単一のア
ミンを表す。使用するアンモニアおよび/またはアミン
の量は、適宜に x が 6 を超える価になるように
選択してもよい。ここでは塩基性生成物の溶液が得られ
る。
【0016】本発明記載の膨張性媒体は、所望ならば、
他の膨潤性の、かつ/または膨張性の物質または配合剤
と、たとえばポリアルコールを基剤とする膨張性組成物
と、膨潤性雲母と、黒鉛と、ケイ酸塩と、ホウ酸塩と、
および/または合成ホウケイ酸塩と組み合わせることも
できる。この混合物の上記の各成分は、この種の膨張性
媒体の組合わせ中に、たとえば全量1ないし 99 重
量%で存在することができる。
【0017】式(I)の適当な成分 A はアンモニア
のみではなく、好ましくはアミン、およびアンモニアと
1種もしくは 2 種以上のアミンとの混合物または数
種のアミンの混合物である。アミンの例は脂肪族アミン
、たとえばいずれも1ないし 20個の C 原子を持
ち得る同一の、または異なるアルキルまたはアルキレン
基を有するモノ、ジ、トリおよびポリアルキルアミンで
ある。上記のアルキル基またはアルキレン基は好ましく
はそれぞれ1ないし 6 個の C 原子を有し、上記
の化合物は好ましくはポリアルキレンポリアミンである
。以下のものを例として挙げ得る:メチルアミン、ジメ
チルアミン、トリメチルアミン、モノエタノールアミン
、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチル
オレイルアミン、N−ジメチルプロピレンジアミン、N
−アミノアルキルピペラジン、エチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、メラミン、ジエチレントリアミン
、プロピレンジアミン、および、たとえば 4 ないし
 8 個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミン
、ならびにこれらとアンモニアとの混合物。特に好まし
い化合物は、エチレンジアミン、特にエチレンジアミン
の工業的製造における副製品として製造されるような 
3 ないし 7 個の N 原子を有するポリエチレン
ポリアミンに加えて、全体で 2 ないし 12 個の
 C 原子と全体で 3 ないし 6 個の O 原子
とを有するアルカノールアミン、およびこれらとアンモ
ニアとの混合物である。
【0018】本発明の特定の具体例は、成分 A とし
てエタノールアミン、エチレンジアミン、3 ないし 
7 個の N 原子を有するポリエチレンポリアミンま
たはこれらのアミンとアンモニアとの混合物を含有する
膨張性媒体に関するものである。
【0019】本発明記載の膨張性媒体中に存在する元素
の周期系の第 2 族および/または第 3 族の金属
の酸性リン酸塩のアンモニウム塩および/またはアミン
塩には、特にオルトリン酸から誘導された酸性リン酸塩
が可能であるが、また、リンを含有する他の酸、たとえ
ばピロリン酸、ポリリン酸、亜リン酸およびホスフィン
酸から誘導されたものも可能である。これらは好ましく
はオルトリン酸から誘導されたものであり、化学量論的
関係は金属、たとえばマグネシウム、カルシウム、亜鉛
またはアルミニウムが存在する酸当量の全てとは結合せ
ず、たとえばオルトリン酸の第 2 塩および第1塩の
場合のように遊離の酸当量も存在するように選択する。
【0020】本発明記載の膨張性媒体に必要なアンモニ
ウム塩および/またはアミン塩の製造は、たとえば熔融
物中で、非水性溶媒中で、または、特に有利には水性媒
体中で実施することができる。この方法においては、ま
ず、たとえばマグネシウム、カルシウム、亜鉛またはア
ルミニウムの炭酸塩、酸化物または水酸化物をオルトリ
ン酸と水性媒体中で反応させて酸性リン酸塩を製造する
ことが可能であり、30ないし 75 重量%強度の、
特に 45 ないし65 重量%強度のリン酸塩溶液が
、取り扱いが容易である。ついで、これらの溶液を適宜
に加熱または冷却して純粋なアンモニア、希アンモニア
もしくは水溶液中に存在するアンモニアと、またはアミ
ンと、または対応する形状で存在するアミンもしくはそ
の混合物と反応させることができる。この点では、特に
酸性リン酸塩の溶液をあらかじめ装入してあるアンモニ
アまたはアミン中に十分に撹拌しながら走らせるか、ま
たは好ましい工業的具体例に従って、反応混合物の所望
の比率の酸性成分と塩基性成分とを連続的に、適宜に加
圧下で、混合ヘッドに供給して可能な限り均一に混合し
た形状の混合物をこれから排出し、適宜に下流に位置す
る単位装置中で完了に至るまで反応させるのが特に有利
である。3 種の反応剤の全てを同時に反応させること
も、最初に取った酸性リン酸塩溶液をアンモニアまたは
アミンと反応させることも可能である。
【0021】45 ないし 65 重量%強度のリン酸
塩溶液は特に容易に取り扱うことができ、これらをあら
かじめ装入してあるアンモニアまたはアミンの濃厚水溶
液と反応させて 30 ないし 100 重量%の配合
剤を得る。たとえばリン酸塩の1遊離酸当量あたり 0
.5 ないし 2塩基当量の程度の大きさのアンモニア
またはアミンの比率を有する大きな割合のアミンまたは
アンモニアを使用すれば、水性媒体中で、この手順によ
り簡単な手法で、多かれ少なかれ透明な溶液を製造する
ことができ、上記の比率は好ましいアミンとしてのポリ
アルキレンポリアミンに対しても好適に使用される。
【0022】アンモニアまたはアミンの比率が減少すれ
ば溶解する塩が得られる傾向も減少して、ますます粘稠
な配合剤が形成され、アンモニアまたはアミンの比率が
 0.5ないし 0.8 当量であれば、これがさらに
より粘性の少ない分散液に変化する可能性もある。
【0023】本発明記載の膨張性媒体は、元素の周期系
の第 2 族および/または第 3 族の金属の酸性リ
ン酸塩のアンモニウム塩および/またはアミン塩を、こ
のようにして得られる水性配合剤の形状で、または乾燥
し、適宜に磨砕した形状で含有することができる。
【0024】上記の塩の透明な水溶液は 8 を超える
 pH 値(アンモニアまたはアミンを添加したのち)
でも得られるが、ここで、これらを乾燥して水不溶性の
形状および非吸湿性の形状に変えることもでき、その結
果として有利な取り扱いの可能性および膨張性媒体とし
ての用途が生ずる。アンモニアおよび/またはアミンの
比率を変えて、そのレオロジーが使用の特定の方法に適
合する溶液とゲルとの間の遷移状態を作ることも可能で
ある。特定の固体含有量で、低粘性の透明な溶液、ラー
ド様状態およびゲル様状態、ならびに安定な分散液が得
られる。これらの種々の状態および配合剤はそのままで
使用することもでき、好ましくは 180℃ 以下の温
度での、特に 45 ないし 120℃ 温度での乾燥
により、固体に転化させ、これを適宜に磨砕したのちに
粉末状の、または顆粒状の膨張性媒体として使用するこ
ともできる。
【0025】乾燥は減圧下でも常圧下でも実行すること
ができる。乾燥の過程で、元素の周期系の第 2 族お
よび/または第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモ
ニウム塩および/またはアミン塩が、ある場合にはアン
モニアまたはアミンの部分的な消失を伴って、水に対し
て安定な形状に変化する。ここでは、これらは水と接触
させても水中に貯蔵しても再溶解しない。
【0026】元素の周期系の第 2 族および/または
第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモニウム塩およ
び/または特にアミン塩の水性配合剤、または乾燥粉末
配合剤、または顆粒配合剤、または他の配合剤は、適宜
に水性結合剤とともに加工して、たとえば防火の分野で
使用し得る注入剤、モルタル、セメント、塗料および被
覆剤を得ることができる。これらの塩、特にアミン成分
としてエタノールアミンを有するものの水性配合剤の特
定の形状である透明なゲルは、防火性釉の境界層として
の、および可撓性防火被覆剤または柔軟な発泡体の注入
剤としての使用に好適であり得る。
【0027】乾燥粉末は消火性粉末として使用すること
もでき、塗料、セメントまたは被覆剤に膨張性の耐火性
を与える顔料として組み入れることもできる。これらは
同様に、火炎中におけるその挙動を改良するために樹脂
に、たとえば任意に発泡したエポキシド樹脂、ポリエス
テル樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノ
ール樹脂またはこの型の他の樹脂に組み入れることもで
きる。これらはまた熱可塑物、たとえばポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル
、ポリウレタン、アクリロニトリル/ブタジエン/スチ
レン重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカー
ボネート、ポリビニルエステルおよびポリスルフィドに
、ならびにゴム混合物(たとえばポリジエンを基剤とす
るもの)に、エチレンとプロピレン、アクリル酸エステ
ルもしくはビニルエーテルとの共重合体に、または重合
体混和物に、発泡体に、たとえばポリウレタンを基剤と
する発泡体に、または再循環用の混合物に組み入れるこ
ともできる。最後に、本発明記載の膨張性媒体の混合物
をかんな屑とともに圧縮してチップボードを得ることも
可能である。本発明記載の膨張性媒体およびその溶液ま
たは分散液(たとえば水中の)は、ガラスおよび鉱物質
ウールのシートおよび成形品のための結合剤としても同
等に好適である。
【0028】一般には、本発明記載の膨張性媒体の比率
が高いほど防火作用も良好である。本発明記載の膨張性
媒体は、所望ならば他の膨張性系および/または防火性
物質と組み合わせて使用することもできる。
【0029】一般には 10 ないし 50 重量%の
含有量が望ましい。より大きな比率、たとえば 50 
ないし 70 重量%の含有量も、上記の重量%以下の
比率、たとえば 3 ないし 10 重量%の比率も個
々の場合には好適であり得る。これらの比率は、他の膨
張性系および/または防火性物質との混合物中における
本発明記載の膨張性媒体の含有量に関するものである。
【0030】本発明記載の膨張性媒体を含有する配合剤
の防火作用は、火炎に暴露した場合の、または加熱した
場合の膨張性媒体の挙動と相関関係を有する。一般には
、これらの物質は 100 ないし 250℃ の範囲
で軟化して熔融物を形成し、これが温度の上昇とともに
最初はより液体状になる。この熔融物は気体の発生を伴
って分解し始め、約 150 ないし 200℃ にお
いて膨張性発泡体の形成を伴って粘性の上昇が始まり、
この膨張性発泡体が温度の上昇につれてより安定になり
、最後に固化して耐熱性のセラミック成形品が得られる
。有機基剤物質または結合剤の存在下においては、その
炭化および皮殻形成がセラミック形成性の膨張性媒体に
より促進される。
【0031】初期軟化または熔融の段階においては膨張
性媒体を熱可塑物として成形することもでき、たとえば
特殊な光学ガラスとして使用し得る固体のガラス様成形
品を得ることが可能であり、また、所望ならばさらに、
たとえば炭素繊維、ガラス繊維、鉱物質繊維または充填
剤を用いて強化することも可能である。ここで、この型
の成形品は火炎に暴露するとさらに発泡して、たとえば
電線隔壁またはスイッチボックス用の防火性素子として
有効になる。
【0032】たとえば本発明記載の膨張性媒体の水性配
合剤または粉末を混合してこれを繊維、たとえば炭素繊
維、ガラス繊維、金属繊維もしくは鉱物質繊維と、また
は充填剤、たとえば粉砕した岩石、石英、白亜、ガラス
、金属粉末もしくは炭素を基剤とする充填剤と混和し、
ついで、これらを 200 ないし600℃ の、適宜
により高温の熱処理により発泡させることも可能である
。この方法で、0.1 ないし 0.9g/cm3 の
嵩密度を有し、水および熱に対して良好な抵抗性を有す
る鉱物質発泡体、および、相当する性質を有する成形品
を得ることが可能である。
【0033】この関連では、本発明記載の膨張性媒体と
膨潤性黒鉛との、たとえば NOxおよび/または S
Ox を含有し、約150 ないし 600℃ に加熱
するとその初期体積の数倍に膨張する黒鉛混和物との組
合わせに特に興味が持たれる。
【0034】この型の組合わせは、本発明記載の膨張性
媒体の水性配合剤を、その粒径がたとえば 0.1 な
いし 5 mm、好ましくは 0.5ないし 3 mm
 であることが可能な膨潤性黒鉛と混合し、引き続き乾
燥するか、または単に、粉末の形状の本発明記載の乾燥
膨張性媒体を膨潤性黒鉛と混合することにより容易に得
られる。この型の組合わせは、たとえば 150 ない
し 700℃ で、好ましくは 200 ないし 60
0℃ で発泡させて機械的に安定な軽量の成形品を得る
ことができ、たとえば1ないし99 重量%の、好まし
くは 15 − 85 重量%の本発明記載の膨張性媒
体を含有することができる。この種の軽量の成形品の嵩
密度は、たとえば 0.03 ないし 0.9g/cm
3 が可能である。これは、好ましくは 0.09 な
いし 0.3 g/cm3 である。
【0035】本発明記載の膨張性媒体の水性配合剤と膨
潤性黒鉛とのこれらの組合わせにおいて、本件膨張性媒
体は膨潤性黒鉛に対して同様に膨潤性の結合剤として機
能するので、成形中の乾燥により防火の目的にも、また
は発泡成形品の前駆体としても使用し得る固体膨潤性成
形品が得られる。本発明記載の膨張性媒体の混合物を膨
潤性黒鉛とともに粉末形状で、たとえば 100 ない
し 250℃ の温度で圧縮すれば、同様に有用な固体
熱発泡性成形品が得られる。
【0036】膨潤性黒鉛と本発明記載の膨張性媒体との
粒状化した組合わせをそのままの固体の形で、または、
好ましくは予備膨張させた形で、密閉されているが膨張
する気体に対しては透過性の鋳型に導入し、ついで熱を
適用して、軽量の成形品を形成させながら、発泡および
膨張の過程を完了に至るまで進行させることも可能であ
る。
【0037】この関連で、予期に反して約 800℃ 
までの温度における黒鉛の酸化に対する有効な安定化が
膨潤性黒鉛と本発明記載の膨張性媒体との組合わせによ
り得られることは注目すべきである。純粋な膨潤性黒鉛
よりなる成形品は空気中での酸化により 700℃ で
極めて短時間に破壊されるが、たとえば 20 ないし
 45 重量%の本発明記載の膨張性媒体が存在すれば
、数時間後においても基本的にはいかなる酸化分解(た
とえば重量的に、または機械的に測定して)も検出する
ことができない。
【0038】極めて一般的には、本発明記載の膨張性媒
体はしばしば空気、水分および二酸化炭素に対して敏感
でなく、セラミック様の膨張性発泡体が良好に形成され
るならば、火炎による腐食に対する抵抗性を提供し、ほ
とんど水溶性でない、または水不溶性の形状で発泡体を
 300℃ 以下の温度においても製造することができ
、機械的および熱的に抵抗性のセラミック性膨張性発泡
体を形成し得るという利点を有する。
【0039】以下においては、これと異なる指示のない
限り、部および百分率は重量部および重量%を表す。
【0040】
【実施例】AP 溶液は、1モルの水酸化アルミニウム
と 3 モルのオルトリン酸とから形成させた塩の 5
0 ないし 52 %強度の透明な、流動性の水溶液を
表す。
【0041】
【実施例1】100 部の AP 溶液および 10 
部のエチレンジアミンと 50 部の 24 %強度ア
ンモニア水溶液との混合物を同時に、激しく撹拌しなが
ら反応容器に導入した。この過程で最初にゲル様沈澱が
形成され、これを加温すると溶解して透明な溶液が形成
された。室温に冷却して一晩置くとこの透明な溶液が固
化し、55℃ に加熱すると液体状態に戻った。
【0042】この溶液はそのままで、固化した状態で、
または液体状態で、膨潤性の黒鉛粉末、セラミック粉末
およびセラミック繊維を結合させるための結合剤として
、ならびに防火塗料中の顔料として使用することができ
る。
【0043】a)  上で得られた溶液を 80℃ で
乾燥状態にまで蒸発させ、続いて 120℃ で乾燥す
ると、吸湿性でない(環境空気中の水分吸収は 3 重
量%未満)ガラス様の脆い物質がこの過程で形成された
。このようにして得られた生成物をボールミル中で 1
9 時間、微細に磨砕した。ついで、このようにして得
られた粉末 80 部を 50 部の市販の舟用塗料お
よび 50 部の白色媒染剤と混合した。このようにし
て得られた被覆剤を、乾燥後に厚さ1mm の被覆が得
られるような方法で松材パネルにはけ塗りした。火炎に
暴露した場合に、この松材パネルは、被覆剤から形成さ
れた厚さ数 mm のセラミック形成性の膨張性発泡体
の硬い層のために、火炎中での燃焼に対して効果的に保
護されていた。
【0044】b)  a)に記載したようにして得られ
た乾燥粉末 200 部を 80℃ のロールで100
 部の弾性体、市販のエチレン/酢酸ビニル共重合体(
レヴァプレン(LevaprenR)、バイエル社)に
組み入れ、この過程で可撓性の、不透明な可塑性物質を
形成させたが、この物質は火炎に暴露してもさらに燃え
上がることはなく、65を超える LOI 指数を有し
ていて、火炎に暴露するとセラミック的に硬い膨張性発
泡体を形成した。この型の物質は電線シースの製造に使
用することができる。c)  a)に従って得た粉末 
100 部を 60 部の市販のガラス繊維(ミル加工
繊維)と混合し、160℃ に加熱した圧縮鋳型中、2
5 バールで圧縮して内部幅 0.5 cm、外径 0
.45 cm、厚さ 0.2 cm の O リングを
得た。これを電線リードを保護するためにスイッチボッ
クスに組み入れたが、火炎に暴露すると膨張性発泡体を
製造し、これが電線周囲の隙間を発泡体で閉鎖し、いか
なるタール形成性の、または腐食性の気体も発生させず
、煙も実質的に発生しなかった。
【0045】d)  a)の記載と同様にして得た磨砕
粉末 120 部を、酸化エチレンと酸化プロピレンと
から形成させた 251 の OH数を有するグリセロ
ール開始ポリエーテル 100 部、ジメチルベンジル
アミン 2 部および水 0.5 部の混合物に混入し
た。ついで、この混合物を  63 部の 4,4−ジ
フェニルメタンジイソシアネートとともに室温で撹拌し
て均一な混合物を得た。この混合物は、加熱すると数分
で発泡して、弾性的な特性と約  130 kg/m3
 の嵩密度とを有する発泡体を与えた。
【0046】この発泡体から切り取った直径 10 c
m、厚さ 1.5cm の円盤を、火炎の青炎部が発泡
体の表面の 5 mm 下になるような方法で、天然ガ
スで作動するブンゼンバーナーの火炎の上に固定した。 この火炎に暴露しても、発泡体はブンゼンバーナーの火
炎上でのみ燃焼した。ブンゼンバーナーの火炎を取り去
ると発泡体の火炎は数秒で消えた。
【0047】ブンゼンバーナーの全能力で 90 分間
火炎暴露を継続したが、円盤は完全には燃焼しなかった
。火炎暴露ののちに、発泡体が泡様の黒化したセラミッ
ク様物質に変化していたことが、また、火炎の透過がこ
の方法で有効に防止されていることが見いだされた。
【0048】e)  a)に従って得た磨砕生成物 1
50 部を、d)にも使用したポリエーテル100 部
と 4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート 61
 部との混合物に撹拌混入した。チクソトロピー的な、
はけ塗り可能な混合物が形成され、これを 4 mm 
の厚さで二重 T 型の鋼製の桁に適用した。この被覆
剤は 20℃ で 5 時間後には非粘着性になり、2
 日以内に完全に硬化した。
【0049】14 日後にこの桁で DIN 4102
 の型の小型の燃焼室を組み立て、DIN  4102
 の燃焼曲線に従って火炎に暴露した。1時間後に試験
を中止し、火炎領域におけるその最高温度が 650℃
 に達した桁を解体した。ここで桁が、その厚さが1.
5 ないし3 cm の間で変化し、セラミック化した
発泡体層で完全に包み込まれ、この層が火炎への暴露中
に剥がれ落ちず、桁を冷却したところで剥がれ落ちたこ
とが見いだされた。
【0050】f)  市販の NOx 膨潤性黒鉛 7
5 部を、AP 溶液 100 部とエタノールアミン
 20 部と 24 %強度アンモニア水溶液 80 
部との混合物とから得た溶液 50 部を用いてペース
ト状にした。この混合物を 80℃ で乾燥し、ついで
造粒した。この顆粒から一辺の長さ 10 cm、重量
 20 g の四角い板を圧盤プレス中、125℃ で
圧縮成形した。室温において良好な機械的強度を有する
この板を、分離層としての筆記用紙の二重層を有する 
10 × 10 × 2 cm の寸法の板を製造する
ために、鋼製の密閉鋳型に入れた。ついで、この鋳型を
 600℃ で1時間加熱した。冷却後、炭化した紙の
被覆層を有する軽量の板を鋳型から取り出した。この板
は機械的に安定であり、0.1 g/cm3 の嵩密度
を有しており、非脆性で延性の特性を有していた。この
型の板は熱に対する保護剤、サンドイッチ型の芯体およ
び電磁波に対する保護剤として使用することができる。
【0051】g)  f)に従って得た顆粒 20 部
を、f)においても使用した圧盤鋳型中、600℃ で
加熱した。このようにして得た板から一辺の長さ 2 
cm の立方体を切り出し、炉中、700℃ で空気を
流入させながら加熱した。2 時間後、この立方体の形
状は完全に保持されていた。
【0052】膨張した膨潤性黒鉛から製造した同一サイ
ズの立方体は、炉中での同様な処理ののちに完全に灰に
なっていた。
【0053】h)  a)に従って得た磨砕生成物の粉
末を圧盤プレス上、150℃ で圧縮成形して 10 
× 10 × 0.5 cm の寸法の板を得た。この
板から切り出した一辺の長さ0.5 cm の立方体を
ワイヤガーゼ上で、天然ガスのブンゼンバーナーの火炎
で下から加熱した。この過程で立方体は軟化し、ついで
膨張しながら分解し、分解反応とこれに伴う気体の発生
とが完了したのち、約 400 %(最初の立方体に対
して)の体積と推定されるセラミック様の膨張性発泡体
が形成された。
【0054】これは、a)に従って得た粉末が火災に際
してセラミック性になる耐火セメントの製造に適してい
ることを示す。この型の耐火セメントはセルローズ誘導
体、ゴム、シリコーン、混練可能なポリオレフィンワッ
クス、プラスチックラテックス(分散液)、ピッチまた
はポリイソブチレンを基剤とする水性結合剤をこの種の
膨張性粉末とともにペースト状にして製造することがで
きる。
【0055】i)  出発材料の板(20 g)をまず
粉末化し、205℃ で予備膨張させて試験f)を繰り
返した。予備膨張させた材料を鋳型に充填し、続いて 
600℃ に加熱した。f)に従って得た板と同等の性
質を有する軽量の板が得られた。
【0056】
【実施例2】エタノールアミン 10 部、アミノエチ
ルピペラジン 10 部および 25 %強度水性アン
モニア 80 部の混合物にAP 溶液 150 部を
十分に撹拌しながら撹拌混入した。生成した塩の弱塩基
性の、クリーム状の、容易にはけ塗りし得る配合剤が、
長時間の撹拌ののちに得られた。
【0057】この配合剤 100 部を 50 %強度
の市販のポリアクリル酸エステルラテックス(アクラレ
ン(AcralenR)AFR,バイエル社)25 部
とともに撹拌してはけ塗り用塗料を形成させ、二酸化チ
タニウム着色顔料 5 部を添加した。このようにして
製造した耐火塗料で被覆した基材を火炎に暴露すると、
強固に接着した防火性保護層が製造された。
【0058】形成された塩のはけ塗り可能な配合剤を 
110℃ 以内の温度で乾燥して、セラミック化した、
実施例 1a)ないし 1h)と同様に使用して同等の
結果が得られる脆い、容易に磨砕し得る物質を製造した
【0059】
【実施例3】トリエチレンテトラミン 10 部と 2
4 %強度のアンモニア水溶液 90 部との混合物を
 200 部の AP 溶液とともに撹拌し、この混合
物を 60℃ で“サイレン(siren)”ミキサー
を用いて均質化した。撹拌しながら冷却すると粘稠な、
容易にはけ塗りし得る分散液が得られた。この分散液を
木材に塗り、また、これで紙およびボール紙を被覆した
。火炎に暴露すると、いずれの場合にも火炎に対する良
好な保護を与えるセラミック化した膨張性発泡体が形成
された。
【0060】乾燥し、磨砕すると、この分散液から脆い
ガラスが得られた。この手法で得られる粉末は実施例 
1a)ないし 1h)と同様に使用して同等の結果が得
られる。
【0061】
【実施例4】実施例3記載のアミン水溶液 100 部
を 300 部の AP 溶液とともに撹拌し、この混
合物を“サイレン”ミキサー中、70℃ で均質化した
。実施例3のものより高い粘性を有するが、なおはけ塗
り可能な塩/ゲル分散液がこの方法で得られた。この分
散液を乾燥し、磨砕すると、実施例 1a)ないし 1
h)と同様に使用して同等の結果が得られる粉末を与え
た。
【0062】実施例1、3および4記載の粉末は全て吸
湿性でなかった(室温、相対湿度60 %で 7 日間
に水吸収 3 重量%以下)。
【0063】
【実施例5】AP 溶液 400 部を 100 部の
エチレンジアミンとともに 80℃ で十分に撹拌した
。透明な塩基性の生成物溶液が得られ、これを乾燥する
と脆い、容易に磨砕し得る生成物が得られる。この生成
物の粉末は吸湿性ではなく、火炎に暴露すると、評価し
得るほどの煙の発生なしに、硬い強固な膨張性発泡体の
形成を伴って約 400 体積%にまで膨張した。生成
物の溶液を実施例3と同様にして木材の塗装に使用し、
また、生成物の粉末を実施例 1a)と同様に加工して
塗料を得、これを実施例 1d)と同様にして松材の塗
装に使用し、発泡体を製造した。いずれの場合にも、火
炎に暴露すると上記の各実施例に記載したものと同様の
効果が見いだされた。この場合には膨張性がより顕著で
あった。
【0064】
【実施例6】方法は実施例5と同様であったが、AP 
溶液 500 部を使用した。得られた透明な生成物溶
液は実施例5のものよりかなり粘稠であり、冷却すると
固化した。実施例5または 1d)と同様にして製造し
た発泡体を実施例 1d)の記載と同様にして試験した
が、火炎の透過を効果的に防止した。
【0065】
【実施例7】AP 溶液 450 部を 90℃ で、
市販の高級ポリエチレンポリアミンの工業用混合物(ポ
リアミン(Polyamin)B 433,バイエル社
)100 部とともに撹拌した。冷却すると固化して透
明なゲルを与える粘稠な、透明な生成物溶液が得られた
。乾燥し、磨砕すると生成物の粉末を与えたが、これは
熱可塑物として 120 −200℃ で加工すること
ができ、火炎に暴露すると硬い、安定な、耐火性の膨張
性発泡体を形成して 500 体積%への膨張が得られ
た。したがって、この粉末は耐火塗料、セメント、プラ
スチックスおよび発泡体用の膨張性媒体として使用する
ことができる。火炎に暴露しても、少量の煙が形成され
るのみであった。
【0066】上記の粉末を真空下で加熱可能なプレス中
、150℃、160 バールで圧縮加工して厚さ 5 
mm の板を得た。この板は熱時には可撓性であった。 したがって、これを深絞り、曲げ、熔接または加工して
、特に電気設備の分野において使用し得る特殊な形状の
素子を作ることができる。加えて、特に使用するアミン
がたとえば事前の蒸留により無色になっているものであ
るならば、光学的窓、レンズおよび光伝導性素子の製造
にも使用することができる。
【0067】上記の粉末から実施例 1d)と同様にし
ても発泡体が製造され、実施例 1d)と同様に試験し
て同様な結果を得た。
【0068】
【実施例8】AP 溶液 100 部を 15℃ で、
60部のメラミンとともに激しく撹拌した。短時間のの
ちに固体ケーキが形成されたのでこれを粉末化し、乾燥
し、磨砕した。このようにして得られた生成物粉末 1
20 部を、実施例 1d)と同様にして発泡体に組み
入れた。この型の発泡体の円盤を実施例 1d)と同様
にして火炎に暴露すると、発泡体の燃え尽きに対する抵
抗性を示した。
【0069】この種の可撓性発泡体の厚さ数 mm の
層が発泡体クッションおよび発泡体シート用の耐火層と
しての使用に適している。
【0070】
【実施例9】AP 溶液 400 部を 85℃ で、
100 部のエタノールアミンとともに十分に撹拌した
。これにより、80℃ において容易に流動し、冷却す
ると固化して高度に粘稠な、これも水様に透明なゲル様
の生成物を形成する水様に透明な溶液が得られた。この
配合剤はゲル含有耐火釉の中間層として使用することが
できる。
【0071】120℃ で乾燥すると、ゲルは、ガラス
繊維と混合して耐火セメントとして使用し得る可塑性の
塊に変化した。
【0072】この可塑性の物質を火炎に暴露すると、評
価し得るほどの煙を形成することなく分解して硬い、防
火性の膨張性発泡体を形成し、約 700 体積%に膨
張した。
【0073】
【実施例10】エタノールアミン 100 部を 90
℃ で、500 部の AP 溶液とともに激しく撹拌
した。実質的に透明で高度に粘稠な流動性の溶液が形成
され、これは室温でゲル様であった。この溶液を還流下
で 3 分間沸騰させると、この過程で、室温において
もはけ塗り可能な性質が獲得された。
【0074】a)  この溶液を乾燥すると乾燥時に非
粘着性の透明なフィルムが生成するが、これがこの溶液
を織物構造体用の、その可撓性を失うことのない耐火姓
被覆を与えることを意図した被覆材料として好適なもの
にしている。
【0075】木材、紙、ボール紙、ポリウレタン柔軟発
泡体の表面およびアルミニウムシートをこの溶液で被覆
するした。いずれの場合にも、火炎に暴露すると硬い、
防火性の膨張性発泡体が形成される。
【0076】この溶液 100 部を 30 部のガラ
ス繊維(バイエル社製の MF ガラス繊維)とともに
混練し、生成物を乾燥した。乾燥した物質を造粒した。
【0077】この顆粒 40 部を、実施例 1f)に
従って圧盤鋳型に注ぎ入れ、この鋳型中、600℃ で
 60 分間加熱した。0.2 g/cm3 の嵩密度
を有する膨張性発泡体のセラミック化した板が形成し、
ついで、これを鋳型から取り出した。これは、炭素含有
の結果として黒い色を有していたが、機械加工可能で耐
水性であり、室温で水中に7 日間貯蔵しても安定であ
った。
【0078】b)  この溶液を 1:1 の比の水で
希釈すると低粘性の、はけ塗り可能なチクソトロピー的
ゲル分散液が得られ、これにガラス繊維または顔料を容
易に組み入れることができた。
【0079】等部の濃アンモニア水と AP 溶液とを
混合し、続いて 100℃ で乾燥して、防火性のモル
タルおよび被覆剤を得るのに特に適した顔料が得られた
【0080】c)  上記の生成物溶液を薄層法により
 80℃ で乾燥して、熱可塑物として加工し得る物質
を得た。これを 160℃ で15 %のガラス繊維と
混合し、厚さ 1.5 mmの層の形状で木綿の粗布(
cotton nettle cloth)に、熔融カ
レンダー加工法で適用した。この布はその可撓性を保持
していた。火炎に暴露しても燃焼しなかったが、発火点
においてはセラミック性の膨張性層が形成され、これが
火炎の透過を防止した。火炎に暴露すると、乾燥した可
塑性の、鋳型加工可能な生成物が最初軟化し始め、つい
で気体の発生を伴って発泡し、硬い、セラミック化した
膨張性発泡体が形成されて約 700 体積%に膨張し
た。
【0081】d)  実施例 1f)と同様にして生成
物溶液を膨潤性黒鉛と混合し、加工して実施例 1f)
に記載したものと同様にして板を形成させた。火炎に暴
露しても膨潤性黒鉛の膨張した粒子は良好に合体してい
てダストは生成しなかった。
【0082】e)  アンモニアを用いて上記の生成物
溶液 100 部のpH を 7.5 の値に調整し、
生成物を室温で、市販の柔軟なブタジエン/スチレン共
重合体(バイスタル(BaystalR)、P 130
0、バイエル社)の 50 %強度分散液 100 部
と混練した。カートリッジ用に容易に適合する、弾性体
的な手法で充填ジョイントに使用される耐火セメントが
得られた。このジョイントを火炎に暴露すると、火炎の
透過を防止するセラミック化した膨張性発泡体が形成さ
れた。
【0083】
【実施例11】方法は実施例9と同様であったが、エタ
ノールアミンに替えてジエタノールアミンを使用した。 これにより、加工性および防火性に関して実施例9の生
成物のものと同等の性質を有する生成物溶液が得られた
。実施例 10b)に従う試験により、類似の膨張性発
泡体の形成が得られた。
【0084】
【実施例12】50 %強度水溶液の形状の Ca(O
PO(OH)2)2 1モルを 125 g のエタノ
ールアミンとともに十分に撹拌した。粘稠な混合物が形
成されたので、これを 120℃で乾燥した。得られる
可塑性物質から、ほぼエンドウマメの大きさの球体を切
り出し、ブンゼンバーナーの炎を用いてワイヤグリッド
上で火炎に暴露した。 硬い防火性の膨張性発泡体が形成され、約 400 体
積%に膨張した。
【0085】
【実施例13】50 %強度水溶液の Mg(OPO(
OH)2)2 0.5 モルを 62 g エタノール
アミンとともに十分に撹拌した。得られた生成物の混合
物を 120℃ で乾燥し、高温で可塑性である物質を
このようにして得た。火炎に暴露すると、火炎に対して
安定な硬い膨張性の発泡体が形成されて、約 300 
体積%に膨張した。
【0086】
【実施例14】60 %強度水溶液の形状の Zn(O
PO(OH)2)2 1モルを 0.5 モルのエチレ
ンジアミン、1.0 モルのエタノールアミンおよび 
250 ml の 23 %強度の水性アンモニアとと
もに撹拌し、得られた混合物を 100℃で乾燥した。 容易に磨砕し得る脆い生成物が得られた。この生成物を
火炎に暴露すると、セラミック化した膨張性発泡体の形
成を伴って約 300 体積%に膨張した。この粉末は
保護被覆剤(実施例 1a)と同様なもの)の製造にに
適しており、弾性体の混合物を電線シース(実施例 1
b)と同様なもの)の製造に好適にする。
【0087】
【実施例15】水酸化アルミニウム 312 部を 9
0℃ で1,120 部の水と 1,392 部の 8
5 %強度のオルトリン酸とに溶解させた。この溶液 
100 部に 39 部のエタノールアミンを添加して
、対応するリン酸アルミニウム/アンモニウムの粘稠な
溶液(約60 重量%)を形成させた。
【0088】木質チップボードの表面層に使用されてい
るような通常のチップ混合物(松材表面層チップ、水分
 6 %)540 部を上記の溶液 100 部とレー
ディゲ(Loedige)ミキサー中で混合した。つい
で、リン酸アルミニウム/アンモニウム溶液を添加した
チップ混合物を加熱昼光プレスで、175℃、235 
バールで圧縮成形して厚さ 1.2 cm の板を得た
。圧縮時間は 15 分であった。
【0089】冷却後、得られた板は寸法安定性を有し、
釘打ち、ネジ止めが可能であった。その強度は防火の目
的には十分であった。
【0090】ブンゼンバーナーの火炎に暴露すると、燃
焼または余燃する傾向を持たない、耐火性の、断熱性の
炭素化した構造体が形成されることが見いだされた。
【0091】
【実施例16】方法は実施例 15 と同様であったが
、39 部のエタノールアミンに替えて実施例7と同様
のアミン混合物 40 部を使用した。実施例 15 
のものと同様の手法でチップボードシートを製造した。 これは実施例 15 に従って製造したチップボードシ
ートのものと同様な性質を示した。
【0092】
【実施例17】AP 溶液 100 部を 70℃ で
、24 %強度のアンモニア水溶液 100 部ととも
に撹拌して透明な溶液を得た。ついで実施例7と同様の
アミン混合物 20 部を添加し、この混合物を再度撹
拌して透明な溶液を得た。これを、鉱物質ウールシート
の製造における結合剤として、2.5 重量%の結合剤
含有量が得られるようにスプレーした。繊維の良好な結
合が得られ、これは、通常使用されるフェノール樹脂結
合剤とは対照的に、火炎の負荷を実質的に導入しなかっ
た。必要ならば、結合剤溶液から過剰のアンモニアをス
トリッピングにより除去することができ、この後はもは
や不快な臭いは実質的に存在しない。
【0093】実施例 10b)のもののような本発明記
載の溶液を結合剤の製造に使用した場合にも、同等の結
果が得られた。
【0094】
【実施例18】a)  AP 溶液 100 部を 2
4 %強度の水性アンモニア 100 部とともに撹拌
して透明な溶液を得た。これを120℃ で乾燥した。 無色の粉末が得られ、これをボールミルでさらに磨砕し
た。
【0095】b)  トリエチレンテトラミン 15 
部を、a)で得られた透明な溶液に高温で添加し、溶液
が再度透明になるまで撹拌を継続した。ついで 120
℃ で乾燥し、続いて生成物を磨砕した。
【0096】c)  AP 溶液 100 部を、40
 %のトリエチレンテトラミン、30 %のテトラエチ
レンペンタミンおよび 30 %のペンタエチレンヘキ
サミンの混合物 25 部とともに、透明な溶液が形成
されるまで 100℃ で撹拌した。ついで、生成物を
 120℃ で乾燥し、同様にして磨砕した。
【0097】3 種の粉末のそれぞれからペレットプレ
スで製造した 0.5 g のペレットをシート金属鋳
型に沈積させ、30 分間炉中に入れて 800℃ に
予備加熱した。ついでシート金属を炉から取り出し、形
成されたそれぞれの膨張性発泡体の体積を評価した。5
 回の連続的な試験で、以下のペレットの平均膨張を記
録した:粉末 a)からのペレット:約 150 体積
%粉末 b)からのペレット:約 350 体積%粉末
 c)からのペレット:約 600 体積%。
【0098】全ての場合に機械的に強固な、セラミック
化した膨張性発泡体形成され、c)の場合には特に細孔
性、かつ均一であった。
【0099】
【実施態様】
【0100】
【実施態様項1】  元素の周期系の第 2 族および
/または第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモニウ
ム塩および/またはアミン塩を含有することを特徴とす
る膨張性媒体。
【0101】
【実施態様項2】  元素の周期系の第 2 族および
/または第 3 族の元素としてマグネシウム、カルシ
ウム、亜鉛またはアルミニウムを含有することを特徴と
する実施態様項1記載の膨張性媒体。
【0102】
【実施態様項3】  元素の周期系の第 2 族および
/または第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモニウ
ム塩またはアミン塩として式(I)
【0103】
【化2】           Men(OPO(OH)2)n・
xnA・yH2O              (I)
式中、Me は元素の周期系の第 2 族および/また
は第 3 族の金属を表し、 n は Me の価数を表し、 x は 0.1 ないし 6 の数値を表し、A はア
ンモニア、アミンまたはその混合物を表し、y は 0
 ないし 12 の指数を表すの理想化された組成を有
する塩を含有することを特徴とする実施態様項1および
2記載の膨張性媒体。
【0104】
【実施態様項4】  アミンとして、いずれも1ないし
 20 個の C 原子を含有するアルキル基またはア
ルキレン基を有するモノ、ジ、トリおよび/またはポリ
アルキルアミンを含有することを特徴とする実施態様項
1ないし3記載の膨張性媒体。
【0105】
【実施態様項5】  アミンとしてエタノールアミン、
エチレンジアミン、3ないし 7 個の N 原子を有
するポリエチレンポリアミン、またはこれらのアミンと
アンモニアとの混合物を含有することを特徴とする実施
態様項1ないし4記載の膨張性媒体。
【0106】
【実施態様項6】  上記のリン酸塩がオルトリン酸、
ピロリン酸、ポリリン酸、亜リン酸またはホスフィン酸
より誘導されたものであることを特徴とする実施態様項
1ないし5記載の膨張性媒体。
【0107】
【実施態様項7】  ポリアルコールを基剤とする膨張
性組成物と、膨張性雲母と、黒鉛と、ケイ酸塩と、ホウ
酸塩と、および/または合成ホウケイ酸塩と組み合わせ
たものであることを特徴とする、実施態様項1ないし6
記載の膨張性媒体。
【0108】
【実施態様項8】  実施態様項1ないし7記載の膨張
性媒体の、含浸剤、モルタル、セメント、塗料、被覆剤
、耐火釉、消火性粉末、熱可塑物、チップボード、グラ
スウール成形品、鉱物質ウール成形品、特殊ガラスおよ
び発泡体の製造用の使用。
【0109】
【実施態様項9】  実施態様項1ないし7記載の膨張
性媒体と適宜に充填剤とよりなることを特徴とする成形
品。
【0110】
【実施態様項10】  実施態様項1ないし7記載の膨
張性媒体と膨張性黒鉛とを含有する混和物。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  元素の周期系の第 2 族および/ま
    たは第 3 族の金属の酸性リン酸塩のアンモニウム塩
    および/またはアミン塩を含有することを特徴とする膨
    張性媒体。
JP3199822A 1990-07-21 1991-07-16 膨張性媒体およびその使用 Pending JPH04253874A (ja)

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DE4023310.3 1990-07-21
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