JPH11130415A - 板状活性炭の製造方法 - Google Patents
板状活性炭の製造方法Info
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- JPH11130415A JPH11130415A JP9295151A JP29515197A JPH11130415A JP H11130415 A JPH11130415 A JP H11130415A JP 9295151 A JP9295151 A JP 9295151A JP 29515197 A JP29515197 A JP 29515197A JP H11130415 A JPH11130415 A JP H11130415A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押出し成形活性炭や抄造成形活性炭のような
板状の活性炭を安価にしかも活性炭の性能を損なわない
で製造することができる方法を提供する。 【解決手段】 粉末活性炭を両親媒性物質の水溶液また
は分散液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフォ
ーム体に含浸した後、該プレフォーム体を乾燥または焼
成する。プレフォーム体としては、セラミックス繊維の
ような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパー、不織
布、マット、シート、クロスなどのように、空隙を持つ
プレフォーム体が好ましく用いられる。特に、セラミッ
クスペーパー、または、用途により最適な形状に加工さ
れたセラミックスペーパー加工品が好ましい。両親媒性
物質は例えばポリビニルアルコールまたはリグニンスル
ホン酸カルシウムのようなリグニンである。
板状の活性炭を安価にしかも活性炭の性能を損なわない
で製造することができる方法を提供する。 【解決手段】 粉末活性炭を両親媒性物質の水溶液また
は分散液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフォ
ーム体に含浸した後、該プレフォーム体を乾燥または焼
成する。プレフォーム体としては、セラミックス繊維の
ような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパー、不織
布、マット、シート、クロスなどのように、空隙を持つ
プレフォーム体が好ましく用いられる。特に、セラミッ
クスペーパー、または、用途により最適な形状に加工さ
れたセラミックスペーパー加工品が好ましい。両親媒性
物質は例えばポリビニルアルコールまたはリグニンスル
ホン酸カルシウムのようなリグニンである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭を利用する
あらゆる分野に適用できる板状活性炭の製造方法に関す
る。
あらゆる分野に適用できる板状活性炭の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、活性炭を利用する技術において実
際に用いられている活性炭の形態は、破砕物やペレット
などの粒状活性炭、粉末活性炭、繊維状活性炭、押出し
成形活性炭、抄造成形活性炭等である。
際に用いられている活性炭の形態は、破砕物やペレット
などの粒状活性炭、粉末活性炭、繊維状活性炭、押出し
成形活性炭、抄造成形活性炭等である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】活性炭はあらゆる物質
の吸着性に優れ、気体や液体中の有害物質除去や気体や
液体の精製等に用いられており、従来、活性炭の高性能
化には様々な工夫が施されている。
の吸着性に優れ、気体や液体中の有害物質除去や気体や
液体の精製等に用いられており、従来、活性炭の高性能
化には様々な工夫が施されている。
【０００４】一般に、吸着速度の向上には被吸着物質の
吸着活性面への拡散速度を向上させることが必要であ
る。この観点から、粒状活性炭よりも粉末活性炭や繊維
状活性炭の方が、粒径が小さく従って拡散距離が短いた
め、吸着速度面で有利であるといえる。しかし、粉末活
性炭や繊維状活性炭を気体または液体が連続的に流れる
流通系で固定床として用いるのは困難であり、これらを
流動床或いはバッチ方式や閉鎖系などで懸濁状態で用い
る場合でも、最終的には何らかの形で活性炭を流通系か
ら分離回収する方策を講ずる必要がある。
吸着活性面への拡散速度を向上させることが必要であ
る。この観点から、粒状活性炭よりも粉末活性炭や繊維
状活性炭の方が、粒径が小さく従って拡散距離が短いた
め、吸着速度面で有利であるといえる。しかし、粉末活
性炭や繊維状活性炭を気体または液体が連続的に流れる
流通系で固定床として用いるのは困難であり、これらを
流動床或いはバッチ方式や閉鎖系などで懸濁状態で用い
る場合でも、最終的には何らかの形で活性炭を流通系か
ら分離回収する方策を講ずる必要がある。
【０００５】そこで、気体や液体との分離が簡単で固定
床として充填でき、粒状活性炭より拡散速度を向上させ
ることができる活性炭形態として板状の押出し成形活性
炭ないしは抄造成形活性炭が開発されている。
床として充填でき、粒状活性炭より拡散速度を向上させ
ることができる活性炭形態として板状の押出し成形活性
炭ないしは抄造成形活性炭が開発されている。
【０００６】押出し成形活性炭は、粉末活性炭や繊維状
活性炭を接着成分と混練し、混練物をプレート状或いは
プレートの集合体とも言えるハニカム状に押出し成形し
たものである。また、抄造成形活性炭は、粉末活性炭や
繊維状活性炭を接着成分および補強材としての繊維質と
共に混練し、混練物を抄造しシート化したものである。
活性炭を接着成分と混練し、混練物をプレート状或いは
プレートの集合体とも言えるハニカム状に押出し成形し
たものである。また、抄造成形活性炭は、粉末活性炭や
繊維状活性炭を接着成分および補強材としての繊維質と
共に混練し、混練物を抄造しシート化したものである。
【０００７】一般に、板状物は、粒状物に比べ、内部へ
の物質拡散距離が短く、また気体ないしは液体との幾何
学的な接触面積が広いので、吸着速度面で有利である上
に、粒子を充填するより圧力損失の少ない固定床として
用いることができる。
の物質拡散距離が短く、また気体ないしは液体との幾何
学的な接触面積が広いので、吸着速度面で有利である上
に、粒子を充填するより圧力損失の少ない固定床として
用いることができる。
【０００８】しかしながら、押出し成形活性炭や抄造成
形活性炭には、下記のような問題点がある。
形活性炭には、下記のような問題点がある。
【０００９】まず、押出し成形活性炭および抄造成形活
性炭はいずれも、殆どの場合、原料の粉末活性炭や繊維
状活性炭と同等の性能を示さない。これは、恐らく加工
過程での様々な処理により、添加物質による被毒など活
性炭自体の変質が起こるであろうし、また粉末活性炭や
繊維状活性炭に多量の接着成分や補強剤を添加して全体
を混練するため、これら添加成分による活性炭の粒子や
繊維の表面近傍での拡散抵抗が高まることが避けられな
いためである。
性炭はいずれも、殆どの場合、原料の粉末活性炭や繊維
状活性炭と同等の性能を示さない。これは、恐らく加工
過程での様々な処理により、添加物質による被毒など活
性炭自体の変質が起こるであろうし、また粉末活性炭や
繊維状活性炭に多量の接着成分や補強剤を添加して全体
を混練するため、これら添加成分による活性炭の粒子や
繊維の表面近傍での拡散抵抗が高まることが避けられな
いためである。
【００１０】また、押出し成形活性炭や抄造成形活性炭
の製造には押出し成形設備や抄造設備など何れも大掛か
りな専用設備が必要であり、多大な製造コストがかか
る。前述したように活性炭の用途は広いため、用途によ
り最適な活性炭の種類や形状を選定する必要があるが、
このように大掛かりな専用設備では、製品活性炭の種類
によって異なる成形条件、抄造条件並びに原料活性炭の
種類などを１ラインで適宜切り換えることが困難であ
り、また多ラインを設けることも困難であり、あらゆる
製品仕様への対応は不可能である。
の製造には押出し成形設備や抄造設備など何れも大掛か
りな専用設備が必要であり、多大な製造コストがかか
る。前述したように活性炭の用途は広いため、用途によ
り最適な活性炭の種類や形状を選定する必要があるが、
このように大掛かりな専用設備では、製品活性炭の種類
によって異なる成形条件、抄造条件並びに原料活性炭の
種類などを１ラインで適宜切り換えることが困難であ
り、また多ラインを設けることも困難であり、あらゆる
製品仕様への対応は不可能である。
【００１１】以上のように、吸着剤として理想的な形状
であるとされる押出し成形活性炭や抄造成形活性炭でさ
え、期待の性能を発揮できず、しかも高価であり、粒状
活性炭のような品揃えができないのが現状である。
であるとされる押出し成形活性炭や抄造成形活性炭でさ
え、期待の性能を発揮できず、しかも高価であり、粒状
活性炭のような品揃えができないのが現状である。
【００１２】本発明の目的は、押出し成形活性炭や抄造
成形活性炭のような板状の活性炭を安価にしかも活性炭
の性能を損なわないで製造することができる方法を提供
することにある。
成形活性炭のような板状の活性炭を安価にしかも活性炭
の性能を損なわないで製造することができる方法を提供
することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による板状活性炭
の製造方法は、粉末活性炭を両親媒性物質の水溶液また
は分散液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフォ
ーム体に含浸した後、該プレフォーム体を乾燥または焼
成することを特徴とする方法である。
の製造方法は、粉末活性炭を両親媒性物質の水溶液また
は分散液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフォ
ーム体に含浸した後、該プレフォーム体を乾燥または焼
成することを特徴とする方法である。
【００１４】プレフォーム体としては、セラミックス繊
維のような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパー、
不織布、マット、シート、クロスなどのように、空隙を
持つプレフォーム体が好ましく用いられる。特に、セラ
ミックスペーパー、または、用途により最適な形状に加
工されたセラミックスペーパー加工品が好ましい。
維のような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパー、
不織布、マット、シート、クロスなどのように、空隙を
持つプレフォーム体が好ましく用いられる。特に、セラ
ミックスペーパー、または、用途により最適な形状に加
工されたセラミックスペーパー加工品が好ましい。
【００１５】両親媒性物質は例えばポリビニルアルコー
ルまたはリグニンスルホン酸カルシウムのようなリグニ
ンである。
ルまたはリグニンスルホン酸カルシウムのようなリグニ
ンである。
【００１６】両親媒性物質がポリビニルアルコールであ
る場合、粉末活性炭をポリビニルアルコールの０．５〜
１０重量％、望ましくは１〜５重量％水溶液と混合し、
得られたスラリーを不燃性プレフォーム体に含浸した
後、該プレフォーム体を空気中で８０〜３５０℃、望ま
しくは２００〜２２０℃で乾燥した後、還元または不活
性雰囲気で４５０〜８００℃で賦活処理することが好ま
しい。
る場合、粉末活性炭をポリビニルアルコールの０．５〜
１０重量％、望ましくは１〜５重量％水溶液と混合し、
得られたスラリーを不燃性プレフォーム体に含浸した
後、該プレフォーム体を空気中で８０〜３５０℃、望ま
しくは２００〜２２０℃で乾燥した後、還元または不活
性雰囲気で４５０〜８００℃で賦活処理することが好ま
しい。
【００１７】両親媒性物質がリグニンである場合、粉末
活性炭をリグニンの０．５〜５０重量％、望ましくは１
〜１０重量％水溶液と混合し、得られたスラリーを不燃
性プレフォーム体に含浸した後、該プレフォーム体を空
気中で８０〜２５０℃で乾燥する、または乾燥後、還元
または不活性雰囲気で３５０〜８００℃で賦活処理する
ことが好ましい。
活性炭をリグニンの０．５〜５０重量％、望ましくは１
〜１０重量％水溶液と混合し、得られたスラリーを不燃
性プレフォーム体に含浸した後、該プレフォーム体を空
気中で８０〜２５０℃で乾燥する、または乾燥後、還元
または不活性雰囲気で３５０〜８００℃で賦活処理する
ことが好ましい。
【００１８】炭素は疎水性であるので水スラリーの状態
では炭素粒子間の会合が起こり、スラリー中の炭素粒子
は乾燥時の粒径に関係なく大きく、粗めの濾紙などにも
捕集される。このことは活性炭がプレプォーム体の表面
に溜まり内部の空隙へは浸透しないことを示しており、
プレプォーム体を単に水スラリーに浸漬するだけでは活
性炭をプレフォーム体の内部に含浸保持させることはで
きないことが解る。
では炭素粒子間の会合が起こり、スラリー中の炭素粒子
は乾燥時の粒径に関係なく大きく、粗めの濾紙などにも
捕集される。このことは活性炭がプレプォーム体の表面
に溜まり内部の空隙へは浸透しないことを示しており、
プレプォーム体を単に水スラリーに浸漬するだけでは活
性炭をプレフォーム体の内部に含浸保持させることはで
きないことが解る。
【００１９】そこで発明者らは両親媒性を持つ物質を炭
素分散剤として活性炭スラリーへ添加することで炭素を
微粒化させ、あらゆるプレフォーム体への浸透性スラリ
ーを実現化した。
素分散剤として活性炭スラリーへ添加することで炭素を
微粒化させ、あらゆるプレフォーム体への浸透性スラリ
ーを実現化した。
【００２０】両親媒性物質はその性質さえあれば基本的
に何でも効果はあるが、工程や目的製品のためには以下
の条件に合うものが望ましい。
に何でも効果はあるが、工程や目的製品のためには以下
の条件に合うものが望ましい。
【００２１】・活性炭粒子を覆わないように、少量で効
果があるかまたは乾燥賦活処理過程で分解もしくは炭化
して活性炭となりうるもの、 ・５００℃以下で上記のような賦活処理ができるもの、 ・使用目的に対し毒性を示さないもの。
果があるかまたは乾燥賦活処理過程で分解もしくは炭化
して活性炭となりうるもの、 ・５００℃以下で上記のような賦活処理ができるもの、 ・使用目的に対し毒性を示さないもの。
【００２２】このような条件を備えた両親媒性物質とし
ては例えばポリビニルアルコールまたはリグニンがあ
る。
ては例えばポリビニルアルコールまたはリグニンがあ
る。
【００２３】現在、活性炭は数々の原料、製法によって
得られ、様々な特徴を持った製品が多数存在する。本発
明による板状活性炭の製造方法には、これら何れの活性
炭をも適用できる。
得られ、様々な特徴を持った製品が多数存在する。本発
明による板状活性炭の製造方法には、これら何れの活性
炭をも適用できる。
【００２４】こうして得られた板状活性炭は、粉末活性
炭がプレフォーム体繊維間の空隙に繊維質との摩擦力や
付着力によって保持されたものである。
炭がプレフォーム体繊維間の空隙に繊維質との摩擦力や
付着力によって保持されたものである。
【００２５】本発明には以下のような利点がある。
【００２６】１．粉末活性炭を、構造を形成するための
繊維質や接着剤とは混練せず、主としてプレフォーム体
繊維間の空隙に繊維質との摩擦力や付着力によって保持
するので、活性炭スラリーに加える接着剤などの添加量
は僅かで済み、添加剤による活性炭の性能阻害は殆どな
いしは全くない。
繊維質や接着剤とは混練せず、主としてプレフォーム体
繊維間の空隙に繊維質との摩擦力や付着力によって保持
するので、活性炭スラリーに加える接着剤などの添加量
は僅かで済み、添加剤による活性炭の性能阻害は殆どな
いしは全くない。
【００２７】また、被吸着物質の拡散に必要な粒子間空
隙がプレフォーム体繊維間マトリックスによって確保で
きる。
隙がプレフォーム体繊維間マトリックスによって確保で
きる。
【００２８】用途により板状活性炭製品に要求される強
度は異なるが、基本的にはプレフォーム体の強度で製品
の強度を調整できるので、原料活性炭の種類に左右され
ない同じ強度の製品が得られる。
度は異なるが、基本的にはプレフォーム体の強度で製品
の強度を調整できるので、原料活性炭の種類に左右され
ない同じ強度の製品が得られる。
【００２９】２．製造工程はプレフォーム体をスラリー
中に浸漬した後引き上げ、乾燥賦活処理するだけのもの
であるので、浸漬槽と炉があればよく、特別な設備を必
要としない。
中に浸漬した後引き上げ、乾燥賦活処理するだけのもの
であるので、浸漬槽と炉があればよく、特別な設備を必
要としない。
【００３０】３．プレフォーム体として、セラミックス
繊維のような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパ
ー、不織布、マット、シート、クロスなどから、用途に
より最適な形状に加工されたものや最適な材質のものを
選ぶことができる。
繊維のような無機酸化物繊維の集合体よりなるペーパ
ー、不織布、マット、シート、クロスなどから、用途に
より最適な形状に加工されたものや最適な材質のものを
選ぶことができる。
【００３１】４．異種の板状活性炭へ製造を切り換える
には、浸漬槽のみを変更すれば済み、製造が容易であ
る。こうして用途により最適な原料活性炭を使うことが
でき、幅広い品揃えが可能である。
には、浸漬槽のみを変更すれば済み、製造が容易であ
る。こうして用途により最適な原料活性炭を使うことが
でき、幅広い品揃えが可能である。
【００３２】５．粉末活性炭がセラミックスペーパーに
高分散に保持され、且つ空隙率が高いため、被吸着物質
の拡散性がよい。
高分散に保持され、且つ空隙率が高いため、被吸着物質
の拡散性がよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明を実施例によって具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定させれるも
のではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定させれるも
のではない。
【００３４】実施例１ ポリビニルアルコール（平均分子量５００）３．５重量
％、粉末活性炭３０重量％、残り水からなる活性炭スラ
リーを調製し、厚さ０．５ｍｍのセラミックスペーパー
に含浸保持させ、１１０℃で乾燥し、４７０℃で窒素雰
囲気で賦活処理して、炭素７０（ｇ／ｍ2 ）を保持した
薄板状活性炭を得た。
％、粉末活性炭３０重量％、残り水からなる活性炭スラ
リーを調製し、厚さ０．５ｍｍのセラミックスペーパー
に含浸保持させ、１１０℃で乾燥し、４７０℃で窒素雰
囲気で賦活処理して、炭素７０（ｇ／ｍ2 ）を保持した
薄板状活性炭を得た。
【００３５】この薄板状活性炭の表面を擦っても炭素は
落ちなかった。
落ちなかった。
【００３６】実施例２ リグニンスルホン酸カルシウム４重量％、粉末活性炭３
０重量％、残り水からなる活性炭スラリーを調製し、厚
さ０．５ｍｍのセラミックスペーパーに含浸保持させ、
１１０℃で乾燥し、４００℃で窒素雰囲気で賦活処理し
て、炭素７０（ｇ／ｍ2 ）を保持した薄板状活性炭を得
た。
０重量％、残り水からなる活性炭スラリーを調製し、厚
さ０．５ｍｍのセラミックスペーパーに含浸保持させ、
１１０℃で乾燥し、４００℃で窒素雰囲気で賦活処理し
て、炭素７０（ｇ／ｍ2 ）を保持した薄板状活性炭を得
た。
【００３７】この薄板状活性炭の表面を擦っても炭素は
落ちなかった。
落ちなかった。
【００３８】比較例１ 粉末活性炭３０重量％と残り水からなる活性炭スラリー
を調製し、これに厚さ０．５ｍｍのセラミックスペーパ
ーを浸漬したところ、水のみがセラミックスペーパー内
に浸透し、泥状の高濃度スラリーが表面にへばり付い
た。これを１１０℃で乾燥している間に活性炭は自然に
粉落ちした。
を調製し、これに厚さ０．５ｍｍのセラミックスペーパ
ーを浸漬したところ、水のみがセラミックスペーパー内
に浸透し、泥状の高濃度スラリーが表面にへばり付い
た。これを１１０℃で乾燥している間に活性炭は自然に
粉落ちした。
【００３９】実施例１および２で得た薄板状活性炭と原
料の粉末活性炭の比表面積を表１に示す。
料の粉末活性炭の比表面積を表１に示す。
【００４０】実施例１、２および比較例１のスラリー粘
度、ならびに目開き１７７μｍの篩にスラリーを通した
時の篩上に残存した活性炭の比率（捕捉率）を表２に示
す。
度、ならびに目開き１７７μｍの篩にスラリーを通した
時の篩上に残存した活性炭の比率（捕捉率）を表２に示
す。
【００４１】
【表１】
【表２】
【００４２】
【発明の効果】本発明方法によれば、活性炭をその用途
に従って最適な板状形態に加工することができる。ま
た、製造設備としては浸漬槽と炉があればよく、設備費
が安価であり、製造も浸漬と賦活処理工程のみで簡便で
ある。しかも、得られた板状活性炭は原料の粉末活性炭
の性能を損なわないものである。
に従って最適な板状形態に加工することができる。ま
た、製造設備としては浸漬槽と炉があればよく、設備費
が安価であり、製造も浸漬と賦活処理工程のみで簡便で
ある。しかも、得られた板状活性炭は原料の粉末活性炭
の性能を損なわないものである。
Claims (6)
- 【請求項１】 粉末活性炭を両親媒性物質の水溶液また
は分散液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフォ
ーム体に含浸した後、該プレフォーム体を乾燥または焼
成することを特徴とする板状活性炭の製造方法。 - 【請求項２】 プレフォーム体がセラミックスペーパー
またはその加工品である請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 両親媒性物質がポリビニルアルコールま
たはリグニンである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 粉末活性炭をポリビニルアルコールの
０．５〜１０重量％水溶液と混合し、得られたスラリー
を不燃性プレフォーム体に含浸した後、該プレフォーム
体を空気中で８０〜３５０℃で乾燥した後、還元または
不活性雰囲気で４５０〜８００℃で賦活処理することを
特徴とする板状活性炭の製造方法。 - 【請求項５】 粉末活性炭をリグニンの０．５〜５０重
量％水溶液と混合し、得られたスラリーを不燃性プレフ
ォーム体に含浸した後、該プレフォーム体を空気中で８
０〜２５０℃で乾燥する、または乾燥後、還元または不
活性雰囲気で３５０〜８００℃で賦活処理することを特
徴とする板状活性炭の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のうちいずれか１項記載の
方法で得られた板状活性炭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29515197A JP3643920B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 板状活性炭の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29515197A JP3643920B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 板状活性炭の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11130415A true JPH11130415A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3643920B2 JP3643920B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=17816931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29515197A Expired - Fee Related JP3643920B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 板状活性炭の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3643920B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387990B1 (ko) * | 2000-10-27 | 2003-06-18 | 김철갑 | 옥수수대 펄프 제조시 부산물로 생성되는 리그닌을포함하는 펄프슬러지를 이용한 활성탄 제조방법 |
| WO2004071955A1 (en) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Jong-Seob Shim | Manufacturing method of activated carbon structure having a frame |
| EP1498464A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-01-19 | ExxonMobil Research and Engineering Company | Lignin-solids compositions |
| JP2006517901A (ja) * | 2003-02-17 | 2006-08-03 | ジョン−ソーブ シム | フレームが挿入された活性炭成形体の製造方法 |
| JP2007217223A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Saitama Univ | 疎水性活性炭の製造方法 |
| CN106170880A (zh) * | 2014-04-14 | 2016-11-30 | 英默里斯石墨及活性炭瑞士有限公司 | 来自包括两亲性有机化合物的分散体的碳质颗粒的无定形碳涂层 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29515197A patent/JP3643920B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
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