JPH11255554A - Molded product made of inorganic fiber - Google Patents

Molded product made of inorganic fiber

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JPH11255554A
JPH11255554A JP7502698A JP7502698A JPH11255554A JP H11255554 A JPH11255554 A JP H11255554A JP 7502698 A JP7502698 A JP 7502698A JP 7502698 A JP7502698 A JP 7502698A JP H11255554 A JPH11255554 A JP H11255554A
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inorganic
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豊 米倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molded product made of inorganic fibers, having excellent resistance to spalling and not causing surface exfoliation. SOLUTION: This molded product has the two layers cosisting of an inner layer and an outer layer. The inner layer is made of a blanket made of inorganic fiber in which fiber entanglements (or fiber loops) due to needling exist at least on the surface side of the molded product or a blanket made of inorganic fiber and produced by sewing inorganic filamentous fibers. The outer layer is made of a mixture comprising inorganic fibers, a binder and, if needed, fireproof powder.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、無機繊維ブランケット
の層と、無機繊維と、結合材との混合物からなる層(さ
らに必要に応じて耐火粉末を加えた混合物からなる層)
により形成されている無機繊維成形品に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a layer made of a mixture of an inorganic fiber blanket, an inorganic fiber and a binder (a layer made of a mixture to which a refractory powder is added if necessary).
The present invention relates to an inorganic fiber molded product formed by:

【0002】[0002]

【従来の技術】高温用の耐火断熱材として無機繊維を用
いた製品が多く使用されている。無機繊維製品のーつに
成形品がある。
2. Description of the Related Art Many products using inorganic fibers are used as refractory heat insulating materials for high temperatures. Molded products are one of the inorganic fiber products.

【0003】無機繊維成形品の多くは、真空成形法と呼
ばれる方法により製造される。真空成形法では、水に、
無機繊維と、結合剤と、必要に応じて耐火粉末とを分散
させてスラリーを作り、メッシュを表面に設けたモール
ドを、そのスラリーに浸漬して、モールド内部を減圧
し、これらの混合物をモールド表面に堆積させる。
[0003] Many inorganic fiber molded products are manufactured by a method called vacuum forming. In the vacuum forming method,
A slurry is prepared by dispersing an inorganic fiber, a binder, and, if necessary, a refractory powder, and a mold provided with a mesh on the surface is immersed in the slurry, the inside of the mold is depressurized, and a mixture of these is molded. Deposit on the surface.

【0004】この他の成形方法としては、ペースト状に
した混合物をプレスして成形するプレス法、押し出し成
形機を使用する押し出し成形法などが知られている。
As other molding methods, there are known a pressing method in which a paste-like mixture is pressed and molded, an extrusion molding method using an extrusion molding machine, and the like.

【0005】無機繊維成形品は、主に、平板状であるボ
ードや、円筒状であるスリーブに成形して、一般に高温
用の電気炉の耐火断熱材として使用されている。しか
し、無機繊維成形品は、過酷な条件で使用されることが
多く、劣化が著しい。そこで、劣化を抑制するために種
々の工夫がされている。
[0005] The inorganic fiber molded product is mainly formed into a flat board or a cylindrical sleeve, and is generally used as a refractory heat insulating material for a high-temperature electric furnace. However, inorganic fiber molded products are often used under severe conditions, and are significantly deteriorated. Therefore, various devices have been devised to suppress the deterioration.

【0006】例えば、特公平7−39908号には、電
気炉に使用される2層構造を持つ耐火断熱材が提案され
ている。この耐火断熱材の構造は、高密度の内層と低密
度の外層を一体に成形した構造となっている。
For example, Japanese Patent Publication No. 7-39908 proposes a refractory heat insulating material having a two-layer structure used for an electric furnace. The structure of this refractory heat insulating material has a structure in which a high-density inner layer and a low-density outer layer are integrally formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の無機繊維成形品
には次のような欠点があった。
The conventional inorganic fiber molded articles have the following disadvantages.

【0008】無機繊維成形品を炉に使用した際には、内
側と外側に温度差が生じる。温度差によって膨脹或いは
収縮の度合が異なり、応力が発生する。温度差が大きい
と、応力が大きくなって、クラックが発生する。特に耐
火粉末を含有した無機繊維成形品は、柔軟性に乏しく、
クラックが発生しやすい。すなわちスポーリングを起こ
しやすい。
When an inorganic fiber molded product is used in a furnace, a temperature difference occurs between the inside and the outside. The degree of expansion or contraction varies depending on the temperature difference, and stress is generated. If the temperature difference is large, the stress increases and cracks occur. In particular, inorganic fiber molded products containing refractory powder have poor flexibility,
Cracks are easy to occur. That is, spalling is likely to occur.

【0009】単層からなる成形品では、クラックが大き
く発達して、貫通したり破断したりして、耐火断熱材と
しての性能が極端に低下する。
In a single-layer molded product, cracks are greatly developed, penetrate or break, and the performance as a fire-resistant heat insulating material is extremely reduced.

【0010】さらに、耐火粉末を含有した無機繊維成形
品は、アルカリ等の不純物の多い炉に使用すると、表面
が劣化して剥離することがある。
Further, when the inorganic fiber molded product containing the refractory powder is used in a furnace containing many impurities such as alkali, the surface may be deteriorated and peeled off.

【0011】特公平7−39908号に提案されている
2層構造の成形品にも、次の欠点がある。
The molded article having a two-layer structure proposed in Japanese Patent Publication No. 7-39908 also has the following disadvantages.

【0012】内層は、耐火粉末を含んだ高密度の層であ
るため、クラックが発生しやすい。内層にクラックが発
生すると、それが外層にも伝わり、クラックが内外層で
貫通する。さらに、アルカリ等の不純物が多い炉に使用
すると、不純物が成形品の表面に凝集して、表面が剥離
する。
Since the inner layer is a high-density layer containing refractory powder, cracks are likely to occur. When a crack occurs in the inner layer, it is transmitted to the outer layer, and the crack penetrates in the inner and outer layers. Further, when used in a furnace containing a large amount of impurities such as alkalis, the impurities agglomerate on the surface of the molded article and the surface is separated.

【0013】このような従来技術に鑑み、本発明は、ス
ポーリングに強く、表面剥離を起こさない無機繊維成形
品を提供することを目的としている。
In view of such prior art, an object of the present invention is to provide an inorganic fiber molded article which is resistant to spalling and does not cause surface peeling.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、内層と外層の2屑からなる成形品であ
り、内層は、ニードリングによる繊維の絡み(ループ)
が少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブラン
ケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブラ
ンケットからなり、外層は、無機繊維と、結合材と、必
要に応じて耐火粉末との混合物からなる無機繊維成形
品、または、無機繊維ブランケットと、前記混合物の層
が交互に複数積層されていて、内層は、ニードリングに
よる繊維の絡み(ループ)が、少なくとも成形品の表面
側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊維
により縫製した無機繊維ブランケットからなる無機繊維
成形品を要旨としている。
In order to achieve this object, the present invention provides a molded article comprising two wastes, an inner layer and an outer layer, wherein the inner layer is formed by needling of fibers (loops).
Consists of an inorganic fiber blanket present at least on the surface side of the molded article, or an inorganic fiber blanket sewn with inorganic long fibers, and the outer layer is made of an inorganic fiber, a binder, and, if necessary, a mixture of an inorganic powder and a refractory powder. A fiber molded product or an inorganic fiber blanket and a plurality of layers of the mixture are alternately laminated, and the inner layer is an inorganic fiber blanket in which the entanglement (loop) of fibers due to needling exists at least on the surface side of the molded product. Or an inorganic fiber molded product made of an inorganic fiber blanket sewn with inorganic long fibers.

【0015】ここで、内層とは、使用の際に、炉内表面
を構成する層を意味する。
Here, the inner layer means a layer constituting a furnace inner surface when used.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明のアルミナシリカ繊維と
は、Al2 3 とSiO2 を主成分とする繊維のみでな
く、Al2 3 とSiO2 とΖrO2 を主成分とする繊
維を含むものである。
The alumina-silica fibers of the embodiments of the present invention, not only fibers mainly composed of Al 2 0 3 and SiO 2, the fiber mainly composed of Al 2 0 3 and SiO 2 and ZetarO 2 Including.

【0017】通例、本発明で使用するアルミナ繊維は、
Al2 3 が70重量%以上であり、他にSiO2 を含
有し、主にコランダムやムライトの多結晶繊維である。
Typically, the alumina fibers used in the present invention are:
Al 2 0 3 is not less than 70% by weight, other containing SiO 2, polycrystalline fibers mainly corundum and mullite.

【0018】本発明で使用する無機繊維ブランケットと
しては、例えばアルミナシリカ繊維やアルミナ繊維の積
層体にニ−ドリングや無機長繊維製の糸により縫製した
ものが好ましい。
The inorganic fiber blanket used in the present invention is preferably, for example, one obtained by sewing a laminate of alumina silica fiber or alumina fiber with needling or a thread made of inorganic long fiber.

【0019】本発明で使用する耐火粉末は、例えばアル
ミナ、ムライト等の粉末である。
The refractory powder used in the present invention is, for example, a powder of alumina, mullite or the like.

【0020】本発明で使用する有機結合剤としては、例
えば澱粉、アクリル、ラテックスなどが好ましい。
As the organic binder used in the present invention, for example, starch, acryl, latex and the like are preferable.

【0021】本発明で使用する無機結合剤としては、シ
リカゾル、アルミナゾルが好ましい。アルカリ等の不純
物の少ない結合剤を使用すると、耐熱性が向上してより
好ましい。
As the inorganic binder used in the present invention, silica sol and alumina sol are preferable. It is more preferable to use a binder having a small amount of impurities such as alkali because heat resistance is improved.

【0022】本発明の無機繊維成形品は、真空成形法で
作製するのが好ましい。この方法は、最初に、無機繊維
と、無機結合剤と、必要に応じて耐火粉末および有機結
合剤を水に加えて、均一に分散させたスラリーを作る。
一方、メッシュを表面に設けたモールドを用意して、モ
ールドの表面に無機繊維ブランケットを置く。このモー
ルドをスラリーに浸漬して、モールド内部を真空ポンプ
で吸引して、所定の厚さの無機繊維成形品を得る。
The inorganic fiber molded article of the present invention is preferably produced by a vacuum molding method. The method involves first adding a mineral fiber, an inorganic binder, and optionally a refractory powder and an organic binder to water to produce a uniformly dispersed slurry.
On the other hand, a mold provided with a mesh on the surface is prepared, and an inorganic fiber blanket is placed on the surface of the mold. The mold is immersed in the slurry, and the inside of the mold is suctioned by a vacuum pump to obtain a molded inorganic fiber product having a predetermined thickness.

【0023】複数積層した無機繊維成形品を作製するに
は、無機繊維ブランケットを置く作業と、モールドをス
ラリーに浸漬して、モールド内部を吸引する作業を交互
に繰り返す。
In order to produce a plurality of laminated inorganic fiber molded products, an operation of placing an inorganic fiber blanket and an operation of immersing the mold in a slurry and sucking the inside of the mold are alternately repeated.

【0024】真空成形法によると、無機繊維ブランケッ
トの内部にスラリーが入り込むので、層間が強く接合す
る。無機繊維ブランケットに適当な開口部を設けると、
層間の接合力がさらに強くなるので好ましい。
According to the vacuum forming method, since the slurry enters the inside of the inorganic fiber blanket, the layers are strongly bonded. By providing a suitable opening in the inorganic fiber blanket,
This is preferable because the bonding strength between the layers is further increased.

【0025】無機繊維ブランケットは、厚さ2mm以上
が好ましい。2mmより薄いと、無機繊維成形品がスポ
ーリングを起こし易くなる。炉内に露出する無機繊維ブ
ランケットは、ニ−ドリングによる繊維の絡み(ルー
プ)が、少なくとも炉内側に存在するように用いるのが
好ましい。或いは無機長繊維により縫製した無機繊維ブ
ランケットを用いるのが好ましい。これらは、厚さ15
mm以上の厚いブランケットを使用した際にも、ブラン
ケット内の層剥離を防止して、強固な成形品を得るのに
効果がある。
The inorganic fiber blanket preferably has a thickness of 2 mm or more. When the thickness is less than 2 mm, spalling is likely to occur in the inorganic fiber molded product. The inorganic fiber blanket exposed in the furnace is preferably used so that the entanglement (loop) of the fiber due to needling exists at least inside the furnace. Alternatively, it is preferable to use an inorganic fiber blanket sewn with inorganic long fibers. These have a thickness of 15
Even when a thick blanket of mm or more is used, it is effective in preventing delamination in the blanket and obtaining a strong molded product.

【0026】有機結合剤を嫌う炉に使用する場合は、成
形品を予め800℃〜1600℃で熱処理しておくと良
い。温度が800℃未満であれば、有機結合剤を処理す
るのに長時間を要する。1600℃を越えると、無機繊
維成形品の強度が劣化する。
When used in a furnace that dislikes organic binders, the molded article is preferably heat-treated at 800 to 1600 ° C. in advance. If the temperature is lower than 800 ° C., it takes a long time to process the organic binder. If the temperature exceeds 1600 ° C., the strength of the inorganic fiber molded product deteriorates.

【0027】本発明の2層成形品は次の作用効果があ
る。
The two-layer molded product of the present invention has the following effects.

【0028】耐スポーリング性に優れている無機繊維ブ
ランケットが内層として存在するために、クラックが発
生しにくい。内層が断熱性に優れているので、外層に生
じる温度差を小さくして、クラックが発生するのを抑制
する。外層にクラックが発生した場合でも、内層に柔軟
性があるので、クラックが貫通せず、成形品は破断しな
い。
Since an inorganic fiber blanket having excellent spalling resistance is present as an inner layer, cracks hardly occur. Since the inner layer has excellent heat insulating properties, the temperature difference generated in the outer layer is reduced to suppress the occurrence of cracks. Even when a crack occurs in the outer layer, the crack does not penetrate and the molded product does not break because the inner layer has flexibility.

【0029】本発明の多数積層構造体においても、同様
の作用効果が得られる。
Similar effects can be obtained in the multi-layer structure of the present invention.

【0030】本発明の無機繊維成形品によれば、アルカ
リ等の不純物が多い炉に使用しても、不純物は内層に浸
透して拡散するので、表面が剥離することはない。
According to the inorganic fiber molded article of the present invention, even when used in a furnace containing a large amount of impurities such as alkali, the impurities do not penetrate into the inner layer and diffuse, so that the surface does not peel off.

【0031】[0031]

【実施例】ステンレス製のパンチング板を円筒状に加工
して、その上に200メッシュのステンレス製の網を取
り付けた、外径200mm,長さ300mmのモールド
を使用して、真空成形法により、スリーブ形状の無機繊
維成形品を成形した。
EXAMPLE A punching plate made of stainless steel was processed into a cylindrical shape, and a 200-mesh stainless steel net was mounted thereon, and a 200-mm-diameter, 300-mm-long mold was used. A sleeve-shaped inorganic fiber molded product was formed.

【0032】まず、無機繊維ブランケットを前述のモー
ルドの表面に巻き付け、モールド内部から吸引しながら
水をブランケットに散布して、モールドにブランケット
を密着させた。そして、あらかじめ作製したスラリーの
中にモールドを浸漬してから、モールドの内部から吸引
して、厚さ約30mmのスリーブ状の無機繊維成形品と
した。その後、そのスリーブ状の無機繊維成形品を脱型
して、乾燥した。
First, an inorganic fiber blanket was wound around the surface of the above-mentioned mold, and water was sprayed on the blanket while sucking from the inside of the mold to make the blanket adhere to the mold. Then, the mold was immersed in the slurry prepared in advance, and then suctioned from the inside of the mold to obtain a sleeve-shaped inorganic fiber molded product having a thickness of about 30 mm. Thereafter, the sleeve-shaped inorganic fiber molded product was released from the mold and dried.

【0033】このようにして、本発明の実施例1〜5を
作成した。ただし、実施例5は、厚さ6mmのブランケ
ットの上に、スラリーを吸引して、厚さ15mmとし、
さらに、その上に厚さ6mmのブランケットを巻き付け
て再度スラリーを吸引して、厚さ30mmとした。
Thus, Examples 1 to 5 of the present invention were prepared. However, in Example 5, the slurry was suctioned on a blanket having a thickness of 6 mm to a thickness of 15 mm,
Further, a blanket having a thickness of 6 mm was wound thereon, and the slurry was sucked again to obtain a thickness of 30 mm.

【0034】最後に、実施例1、2、3、5及び比較例
1、2を電気炉中で1500℃に昇温して6時間保持し
て熱処理をした。
Finally, Examples 1, 2, 3, 5 and Comparative Examples 1 and 2 were heat-treated by heating to 1500 ° C. in an electric furnace and holding for 6 hours.

【0035】スラリーの配合を表1に重量部として示
す。スラリーは他に水を5000重量部含む。
The composition of the slurry is shown in Table 1 as parts by weight. The slurry additionally contains 5000 parts by weight of water.

【0036】表1において、ASは、無機繊維が、Al
2 3 53重量%、SiO2 47重量%のアルミナシリ
カ繊維である。AMは、無機繊維が、Al2 3 72重
量%、SiO2 28重量%のアルミナ繊維である。A
は、無機繊維がAl2 3 95重量%、SiO2 5重量
%のアルミナ繊維である。
In Table 1, AS indicates that the inorganic fiber is Al.
2 0 3 53% by weight, and alumina-silica fibers SiO 2 47 wt%. AM is an alumina fiber containing 72% by weight of Al 2 O 3 and 28% by weight of SiO 2 . A
Is an alumina fiber containing 95% by weight of Al 2 O 3 and 5% by weight of SiO 2 .

【0037】成形体密度は、各スラリーを成形した場合
の成形体の密度を示す。
The compact density indicates the density of the compact when each slurry is formed.

【0038】本発明の無機繊維成形品の構成と特性の一
例を表2に示す。
Table 2 shows an example of the structure and characteristics of the inorganic fiber molded product of the present invention.

【0039】表2におけるスラリーの番号は、表1に示
されているものである。
The slurry numbers in Table 2 are those shown in Table 1.

【0040】表2の無機繊維ブランケットの種類におい
て、AB1は、化学成分がAl2 3 72重量%、Si
2 28重量%のニードリングしたアルミナ繊維ブラン
ケットである。AB2は、無機長繊維で縫製した、Al
2 3 が80重量%、SiO2 が20重量%のアルミナ
繊維ブランケットである。ASBは、無機繊維がAl2
3 53重量%、SiO2 47重量%のアルミナシリカ
繊維ブランケットである。
In the types of the inorganic fiber blanket shown in Table 2, AB1 has a chemical composition of Al 2 O 3 72% by weight, Si
Needled alumina fiber blanket of 28% by weight O 2 . AB2 is Al sewn with inorganic long fiber
2 0 3 is 80 wt%, SiO 2 of 20 wt% of the alumina fiber blankets. ASB is an inorganic fiber made of Al 2
This is an alumina silica fiber blanket containing 53% by weight of O 3 and 47% by weight of SiO 2 .

【0041】耐スポーリング試験は、スリーブの内側に
発熱体を入れて、昇温速度4℃/分で1200℃まで加
熱して、クラック発生の温度、1200℃でのクラック
幅、クラックの状態および発煙の有無を測定及び観察し
た。
In the spalling resistance test, a heating element was placed inside a sleeve and heated to 1200 ° C. at a rate of temperature increase of 4 ° C./min, the temperature at which cracks occurred, the crack width at 1200 ° C., the state of cracks and The presence or absence of fuming was measured and observed.

【0042】耐アルカリ試験においては、無機繊維成形
品の内層の上にNa2 CO3 試薬5gを置き、1100
℃で24時間加熱して、試薬の状態を観察した。
In the alkali resistance test, 5 g of a Na 2 CO 3 reagent was placed on the inner layer of an inorganic fiber molded product, and 1100
After heating at 24 ° C. for 24 hours, the state of the reagent was observed.

【0043】実施例3及び4は無機粉末を含まず、内層
が比較的厚い例である。
Examples 3 and 4 are examples in which no inorganic powder is contained and the inner layer is relatively thick.

【0044】比較例1は、実施例1において内層の無機
繊維ブランケットが無い例である。低温度でクラックが
発生して、貫通クラックに発達した。耐アルカリ試験で
は、試薬が表面で凝集した。
Comparative Example 1 is an example in which the inorganic fiber blanket of the inner layer in Example 1 is not provided. Cracks occurred at low temperatures and developed into through cracks. In the alkali resistance test, the reagent aggregated on the surface.

【0045】比較例2は、実施例3において内層の無機
繊維ブランケットが無い例である。クラックが発生し
て、貫通クラックに発達した。
Comparative Example 2 is an example in which the inorganic fiber blanket of the inner layer in Example 3 was not provided. Cracks occurred and developed into through cracks.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の無機繊維成形品は、無機繊維ブ
ランケットが内層として存在するために、使用の際にク
ラックが発生しにくく、耐スポーリング性に優れ、安定
した耐火断熱性能を維持できる。アルカリ等の不純物の
多い炉に使用しても、表面に剥離が生じない。
According to the present invention, since the inorganic fiber molded article of the present invention has an inorganic fiber blanket as an inner layer, cracks are less likely to occur during use, the spalling resistance is excellent, and the stable fire insulating performance can be maintained. . Even when used in a furnace containing a large amount of impurities such as alkali, the surface does not peel off.

【0047】熱処理した無機繊維成形品は、有機結合剤
を含まないので、炉の雰囲気を汚染しない。さらに、加
熱による収縮が抑制できて、耐熱性が向上する。
Since the heat-treated inorganic fiber molded product does not contain an organic binder, it does not contaminate the furnace atmosphere. Further, shrinkage due to heating can be suppressed, and heat resistance is improved.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内層と外層の2層からなる成形品であ
り、内層は、ニードリングによる繊維の絡み(ループ)
が少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブラン
ケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブラ
ンケットからなり、外層は、無機繊維と、結合材と、必
要に応じて耐火粉末との混合物からなることを特徴とす
る無機繊維成形品。
1. A molded article comprising two layers, an inner layer and an outer layer, wherein the inner layer is entangled (looped) with fibers by needling.
Consists of an inorganic fiber blanket present at least on the surface side of the molded product, or an inorganic fiber blanket sewn with inorganic long fibers, and the outer layer is made of a mixture of inorganic fibers, a binder, and if necessary, a refractory powder. An inorganic fiber molded product characterized by the following.
【請求項2】 無機繊維ブランケットと、前記混合物の
層が交互に複数積層されていて、内層は、ニードリング
による繊維の絡み(ループ)が、少なくとも成形品の表
面側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊
維により縫製した無機繊維ブランケットからなることを
特徴とする請求項1に記載の無機繊維成形品。
2. An inorganic fiber blanket in which a plurality of layers of the inorganic fiber and the mixture are alternately laminated, and the inner layer is an inorganic fiber blanket in which entanglement (loop) of fibers due to needling is present at least on the surface side of the molded article. The inorganic fiber molded product according to claim 1, comprising an inorganic fiber blanket sewn with inorganic long fibers.
【請求項3】 80O℃〜1600℃で熱処理されたこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の無機繊維成形
品。
3. The inorganic fiber molded product according to claim 1, which is heat-treated at 80 ° C. to 1600 ° C.
【請求項4】 真空成形法により成形されたことを特徴
とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の無機繊維
成形品。
4. The inorganic fiber molded product according to claim 1, wherein the molded product is formed by a vacuum forming method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013035645A1 (en) 2011-09-07 2013-03-14 三菱樹脂株式会社 Molded inorganic-fiber object and process for producing same

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