JPS61124727A - 摺動材料およびその製造法 - Google Patents
摺動材料およびその製造法Info
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- JPS61124727A JPS61124727A JP59243279A JP24327984A JPS61124727A JP S61124727 A JPS61124727 A JP S61124727A JP 59243279 A JP59243279 A JP 59243279A JP 24327984 A JP24327984 A JP 24327984A JP S61124727 A JPS61124727 A JP S61124727A
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- Japan
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- silicon carbide
- sliding
- carbonaceous
- sintered body
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/043—Sliding surface consisting mainly of ceramics, cermets or hard carbon, e.g. diamond like carbon [DLC]
-
- 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
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- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/16—Sliding surface consisting mainly of graphite
-
- 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
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- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/24—Brasses; Bushes; Linings with different areas of the sliding surface consisting of different materials
-
- 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
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
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- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Sealing (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産１紛ゴ翅団！
本発明は、メカニカルシール、プレーンベツリンフナト
ノ密封摺動部品として詩に有用な、炭化ケイ素質焼結体
を基材とする摺動材料およびその製造法に関するもので
ある。
ノ密封摺動部品として詩に有用な、炭化ケイ素質焼結体
を基材とする摺動材料およびその製造法に関するもので
ある。
従来の技術
高温構造材料として、近年、多くのセラミックスが開発
され実用化されるに至ったが、その一つである炭化ケイ
素質のものは、高温における強度が大きく強度劣化も少
ないこと、熱衝撃に強いこと、耐摩耗性にすぐれている
こと、軽量であること、耐食性がすぐれていること、な
ど多くの長所を持ち、製造技術１でも無加圧焼結法が発
明されて容易に高品質のものを製造できるようになった
ため、ガスタービン用部品、自動車エンノン用部品、メ
カニカルシール、各種軸受など、広い範囲での用途開発
が進められている。しがしながら、従来のｉ化ケイｉａ
ｍｓ材ｕは、メカニカルシールやプレーンベアリングな
どの摺動部品として使用した場合、潤滑不十分な使用条
件においては摩擦係数が非常に高くなり、摺動相手材を
早く摩耗させたり傷っけたりし、また自身ら摩耗やクラ
・７りを生じ易いという欠点がある。特開昭５９−１３
］ ５７７号公報には、炭化ケイ素焼結水中に大ぎな
遊離炭素相を形成させ、直径５−以上の炭素相露出面が
焼結体全表面の１．５〜４５％を占めるようにすること
により摩擦係数を低下させた炭化ケイ素質摺動材料が記
載されているが、この摺動材料は、製造に当り炭化ケイ
素の焼結前に、遊離炭素相素材が焼結材料に混合される
ため、機械的強度がやや劣るものとなってしまう。
され実用化されるに至ったが、その一つである炭化ケイ
素質のものは、高温における強度が大きく強度劣化も少
ないこと、熱衝撃に強いこと、耐摩耗性にすぐれている
こと、軽量であること、耐食性がすぐれていること、な
ど多くの長所を持ち、製造技術１でも無加圧焼結法が発
明されて容易に高品質のものを製造できるようになった
ため、ガスタービン用部品、自動車エンノン用部品、メ
カニカルシール、各種軸受など、広い範囲での用途開発
が進められている。しがしながら、従来のｉ化ケイｉａ
ｍｓ材ｕは、メカニカルシールやプレーンベアリングな
どの摺動部品として使用した場合、潤滑不十分な使用条
件においては摩擦係数が非常に高くなり、摺動相手材を
早く摩耗させたり傷っけたりし、また自身ら摩耗やクラ
・７りを生じ易いという欠点がある。特開昭５９−１３
］ ５７７号公報には、炭化ケイ素焼結水中に大ぎな
遊離炭素相を形成させ、直径５−以上の炭素相露出面が
焼結体全表面の１．５〜４５％を占めるようにすること
により摩擦係数を低下させた炭化ケイ素質摺動材料が記
載されているが、この摺動材料は、製造に当り炭化ケイ
素の焼結前に、遊離炭素相素材が焼結材料に混合される
ため、機械的強度がやや劣るものとなってしまう。
一方、蕉給油で高温まで使用可能な自己潤滑性の摺動材
料としては黒鉛からなるものがあり、すべり軸受として
用いられている。しかしながら、黒鉛質摺動材料は気孔
率が大きく、そのためａ械的強度において他の摺動材料
上りも劣るのが大きな欠点である。また、青銅系または
鉄系の金属母材中に粉末冶金法または熱膨張を利用した
嵌合によって潤滑剤、黒鉛、二硫化モリブデン等を固定
した摺動材料があり、黒鉛質のものよりも機械的強度は
すぐれているが、素地が金属であるため、耐薬品性、耐
食性および耐熱性が充分でないという欠点を持つ。
料としては黒鉛からなるものがあり、すべり軸受として
用いられている。しかしながら、黒鉛質摺動材料は気孔
率が大きく、そのためａ械的強度において他の摺動材料
上りも劣るのが大きな欠点である。また、青銅系または
鉄系の金属母材中に粉末冶金法または熱膨張を利用した
嵌合によって潤滑剤、黒鉛、二硫化モリブデン等を固定
した摺動材料があり、黒鉛質のものよりも機械的強度は
すぐれているが、素地が金属であるため、耐薬品性、耐
食性および耐熱性が充分でないという欠点を持つ。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、従来の摺動材料が上述のようにいずれ
も一長一短あるものであったことに鑑み、多くの点で好
ましい性質を示す炭化ケイ素質摺動材料を基材としてそ
の摩擦係数を低下させることにより、綜合的にみても満
足できる高品質の摺動材料およびその９１遺法を擾供す
ることｌ；ある。
も一長一短あるものであったことに鑑み、多くの点で好
ましい性質を示す炭化ケイ素質摺動材料を基材としてそ
の摩擦係数を低下させることにより、綜合的にみても満
足できる高品質の摺動材料およびその９１遺法を擾供す
ることｌ；ある。
問題点を解決するための手段
本発明は二発明からなり、その第一にょる摺動材料は、
炭化ケイ素質焼結体および複数の小さな炭素質ブロック
よりなり、上記炭素質ブロックは、上記焼結体の摺動面
となる面に表面の一部を露出させて、且つ上記焼結体と
共通の摺動面を形成するように、上記焼結体中に埋設さ
れている。なお露出した炭素質ブロックの表面が全摺動
面に占める割合は２０〜７０％である。
炭化ケイ素質焼結体および複数の小さな炭素質ブロック
よりなり、上記炭素質ブロックは、上記焼結体の摺動面
となる面に表面の一部を露出させて、且つ上記焼結体と
共通の摺動面を形成するように、上記焼結体中に埋設さ
れている。なお露出した炭素質ブロックの表面が全摺動
面に占める割合は２０〜７０％である。
本発明の摺動材料において摺動面に表面を露出させて点
在する炭素質ブロックは、炭素質特有のすぐれた潤滑作
用を営み、低摩擦係数摺動面の形成に貢献する。一方、
炭化ケイ素質焼結体の部分は、摺動材料全体としての特
性を、摺動面の摩擦係数を除き、前述のような炭化ケイ
素質摺動材料のそれと同じ高水準に保つ作用をする。
在する炭素質ブロックは、炭素質特有のすぐれた潤滑作
用を営み、低摩擦係数摺動面の形成に貢献する。一方、
炭化ケイ素質焼結体の部分は、摺動材料全体としての特
性を、摺動面の摩擦係数を除き、前述のような炭化ケイ
素質摺動材料のそれと同じ高水準に保つ作用をする。
また、上記本発明の摺動材料の特に有利な製造法に関す
る第二の発明は、炭化ケイ素粉末およσ炭素質材料の混
合物に結合剤を加えて成形し、得られた成形体の表面の
うち摺動面にしようとする面の２０〜７０％の部分に複
数の孔または溝を穿設してここに炭素質ブロックを嵌着
し、次いで真空中または非酸化性ガス中で加熱しながら
溶融ケイ素を浸透させることにより上記成形体を反応焼
結させると同時に炭素質ブロックと接合することを特徴
とするものである。
る第二の発明は、炭化ケイ素粉末およσ炭素質材料の混
合物に結合剤を加えて成形し、得られた成形体の表面の
うち摺動面にしようとする面の２０〜７０％の部分に複
数の孔または溝を穿設してここに炭素質ブロックを嵌着
し、次いで真空中または非酸化性ガス中で加熱しながら
溶融ケイ素を浸透させることにより上記成形体を反応焼
結させると同時に炭素質ブロックと接合することを特徴
とするものである。
上記本発明の製造法は、炭化ケイ素質焼結体を形成させ
る手段としては、前述の無加圧焼結法とは異なる、いわ
ゆる反応焼結法を採用している。反応焼結法は特公昭４
５−３８０６１号公報等によりよく知られており、焼結
中の収縮が少ないので製品の寸法精度がよく、また粒成
長がないため強度のバラツキが少なく熱伝導率ら高い焼
結体が得られるという特長がある。
る手段としては、前述の無加圧焼結法とは異なる、いわ
ゆる反応焼結法を採用している。反応焼結法は特公昭４
５−３８０６１号公報等によりよく知られており、焼結
中の収縮が少ないので製品の寸法精度がよく、また粒成
長がないため強度のバラツキが少なく熱伝導率ら高い焼
結体が得られるという特長がある。
本発明の製造法は、常法による反応焼結法における炭化
ケイ素生成反応を、炭化ケイ素と炭素質ブロックとの接
着にも関与させるものである。これを典型的な実施態様
を中心にして工程順に説明すると、α型炭化ケイ素粉末
約６０〜９０％および炭素質材料（カーボンブラックな
ど）約５〜２５％からなる焼結材料混合物に結合剤（た
とえばフェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹
脂、ポリアミド樹脂など）を加えて、！８！遺しようと
する摺動材料と同じ形状に成形し、次いでこれを空気中
で焼成して結合剤を除く０次に、得られた成形体の表面
のうち摺動面にしようとする面に、炭素質ブロックを埋
設するための孔または溝を穿設する。個々の孔または溝
の形状は炭素質ブロックの形状に合わせ、また孔または
溝の総数は、摺動面全体の約２０〜７０％の部分に炭素
質ブロックを埋設するのに必要な程度とすることが望ま
しい。
ケイ素生成反応を、炭化ケイ素と炭素質ブロックとの接
着にも関与させるものである。これを典型的な実施態様
を中心にして工程順に説明すると、α型炭化ケイ素粉末
約６０〜９０％および炭素質材料（カーボンブラックな
ど）約５〜２５％からなる焼結材料混合物に結合剤（た
とえばフェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹
脂、ポリアミド樹脂など）を加えて、！８！遺しようと
する摺動材料と同じ形状に成形し、次いでこれを空気中
で焼成して結合剤を除く０次に、得られた成形体の表面
のうち摺動面にしようとする面に、炭素質ブロックを埋
設するための孔または溝を穿設する。個々の孔または溝
の形状は炭素質ブロックの形状に合わせ、また孔または
溝の総数は、摺動面全体の約２０〜７０％の部分に炭素
質ブロックを埋設するのに必要な程度とすることが望ま
しい。
２０％未満では摩擦係数低下の効果が充分でなく、また
７０％をこえるときは耐摩耗性やｆｉ械的性質が悪くな
り易い。炭素質ブロックとしては黒鉛からなるものが適
当であり、その形状は直径０．３〜１０１１輪程度（ｉ
出させる頂部面積として約０．０７〜８０輸■２）の円
柱状のものが、加工容易で好ましいが、これに限定され
るわけではない、上述のようにして用意された加工済成
形体の孔または溝に炭素質ブロックを嵌着する際は、単
なる密嵌状態を実現させてもよいが、エポキシ樹脂系接
着剤、フェノール樹脂系接着剤など、炭化したときの炭
素収率が高い有機質接着剤を用いて接着することが望ま
しく、更に望ましいのは、上記接着剤にα型炭化ケイ素
粉末またはこれと炭素質材料（カーボンブラックなど）
とを混合したものを用いて接着することである。以後は
反応焼結法の常法どおり真空中または非酸化性ガス中に
置き、ケイ素の融点である１４２６℃よりも高い温度、
望ましくは約１４５０〜１６００℃に加熱しながら、溶
融ケイ素を成形体中に浸透させる。これにより成形体中
の炭素質材料とケイ素とが反応してβ型炭化ケイ素が生
成し、これと原料のα型炭化ケイ素とからなる焼結体が
形成さ八る。また同時に、嵌着されている炭素質ブロッ
クの表面においても、成形体と接触している部分で、（
上記接着剤を用いた場合には接着剤構成成分も関与した
）炭化ケイ素生成反応が起こり、上述のようにして形成
された炭化ケイ素質焼結体との強固な接合が完成する。
７０％をこえるときは耐摩耗性やｆｉ械的性質が悪くな
り易い。炭素質ブロックとしては黒鉛からなるものが適
当であり、その形状は直径０．３〜１０１１輪程度（ｉ
出させる頂部面積として約０．０７〜８０輸■２）の円
柱状のものが、加工容易で好ましいが、これに限定され
るわけではない、上述のようにして用意された加工済成
形体の孔または溝に炭素質ブロックを嵌着する際は、単
なる密嵌状態を実現させてもよいが、エポキシ樹脂系接
着剤、フェノール樹脂系接着剤など、炭化したときの炭
素収率が高い有機質接着剤を用いて接着することが望ま
しく、更に望ましいのは、上記接着剤にα型炭化ケイ素
粉末またはこれと炭素質材料（カーボンブラックなど）
とを混合したものを用いて接着することである。以後は
反応焼結法の常法どおり真空中または非酸化性ガス中に
置き、ケイ素の融点である１４２６℃よりも高い温度、
望ましくは約１４５０〜１６００℃に加熱しながら、溶
融ケイ素を成形体中に浸透させる。これにより成形体中
の炭素質材料とケイ素とが反応してβ型炭化ケイ素が生
成し、これと原料のα型炭化ケイ素とからなる焼結体が
形成さ八る。また同時に、嵌着されている炭素質ブロッ
クの表面においても、成形体と接触している部分で、（
上記接着剤を用いた場合には接着剤構成成分も関与した
）炭化ケイ素生成反応が起こり、上述のようにして形成
された炭化ケイ素質焼結体との強固な接合が完成する。
このあと必要に応じて摺動面を研磨し、凹凸をなくす。
本発明の摺動材料は、上述のような本発明の製造法によ
り製造するのが最も有利であるが、他の方法による製造
ら可能であって、たとえば、任意の方法で作られた炭化
ケイ素質摺動材料の摺動面にいわゆる焼バメの技法で炭
素質ブロックを埋設する方法、あるいは常圧焼結法によ
る炭化ケイ素質摺動材料を製造する過程で、焼結前に、
炭素質ブロックを摺動面に埋設する方法などにより製造
することもできる。
り製造するのが最も有利であるが、他の方法による製造
ら可能であって、たとえば、任意の方法で作られた炭化
ケイ素質摺動材料の摺動面にいわゆる焼バメの技法で炭
素質ブロックを埋設する方法、あるいは常圧焼結法によ
る炭化ケイ素質摺動材料を製造する過程で、焼結前に、
炭素質ブロックを摺動面に埋設する方法などにより製造
することもできる。
×１ガ
第１図および第２図は、いずれも上記本発明の製造法に
よリイヤられた摺動材料の例を示す一部縦断側面図であ
る。
よリイヤられた摺動材料の例を示す一部縦断側面図であ
る。
＄１図の例は、内周面１を摺動面とする円筒状の摺動材
料であって、炭化ケイ素質焼結体２からなる基材に円柱
状の黒鉛ブロック３が、その頂部４を摺動面１に露出さ
せてｙ１！設されている。５は製造過程で用いられた接
着剤（エボキシム（脂系接着剤５０重量部、α型炭化ケ
イ素粉末７５重量部の混合物）が炭化後ケイ素と反応し
て形成された硬化物層であって、炭化ケイ素質焼結体２
と黒鉛ブロック３とを強固に接合している。
料であって、炭化ケイ素質焼結体２からなる基材に円柱
状の黒鉛ブロック３が、その頂部４を摺動面１に露出さ
せてｙ１！設されている。５は製造過程で用いられた接
着剤（エボキシム（脂系接着剤５０重量部、α型炭化ケ
イ素粉末７５重量部の混合物）が炭化後ケイ素と反応し
て形成された硬化物層であって、炭化ケイ素質焼結体２
と黒鉛ブロック３とを強固に接合している。
第２図の例は、炭化ケイ素質焼結体６からなる円筒状基
材の頂部摺動面７に円板状の黒鉛プロ２り８が埋設され
た構造のものである。９は＃！１図の例における５と同
様にして形成された接着剤硬化物層である。
材の頂部摺動面７に円板状の黒鉛プロ２り８が埋設され
た構造のものである。９は＃！１図の例における５と同
様にして形成された接着剤硬化物層である。
発明の効果
本発明による摺動材料は、高温強度、耐熱性、耐熱衝撃
性、耐摩耗性、軽量性、耐食性、耐薬品性など多くの点
ですぐれた性質を持つ炭化ケイ素質焼結体を基材とし摺
動部の一部に炭素質ブロックを埋設して摩擦係数を低下
させたものであるから、基材の持つすぐれた特性と埋設
材が持つ自己潤滑性とを兼備するすぐれた摺動材料であ
る。
性、耐摩耗性、軽量性、耐食性、耐薬品性など多くの点
ですぐれた性質を持つ炭化ケイ素質焼結体を基材とし摺
動部の一部に炭素質ブロックを埋設して摩擦係数を低下
させたものであるから、基材の持つすぐれた特性と埋設
材が持つ自己潤滑性とを兼備するすぐれた摺動材料であ
る。
またこれを本発明の製法により製造するときは、炭化ケ
イ素の焼結と同時に炭素質ブロックの接合が完成するの
で工程がきわめて簡単であり、しかも用いた接着剤は反
応硬化して事実上基材と同一の炭化ケイ素質のものとな
るから、接着構造もまた強度、耐熱性、耐食性等にすぐ
れたものとなり、苛酷な条件で使用してもすぐｈた耐久
性を示す摺動材料が得られる。
イ素の焼結と同時に炭素質ブロックの接合が完成するの
で工程がきわめて簡単であり、しかも用いた接着剤は反
応硬化して事実上基材と同一の炭化ケイ素質のものとな
るから、接着構造もまた強度、耐熱性、耐食性等にすぐ
れたものとなり、苛酷な条件で使用してもすぐｈた耐久
性を示す摺動材料が得られる。
第１図および第２図はいずれも本発明の実施例を示す一
部縦断側面図である。 １．７ ：摺動面 ２．６＝炭化ケイ素質焼結体 ３１−８ ＋黒鉛ブロック ５１９ ：接着剤硬化物層
部縦断側面図である。 １．７ ：摺動面 ２．６＝炭化ケイ素質焼結体 ３１−８ ＋黒鉛ブロック ５１９ ：接着剤硬化物層
Claims (3)
- （１）炭化ケイ素質焼結体および上記焼結体の摺動面と
なる面に表面の一部を露出させて上記焼結体と共通の摺
動面を形成するよう上記焼結体中に埋設された炭素質ブ
ロック群よりなり、上記露出した炭素質ブロックの表面
が全摺動面の２０〜７０％を占めていることを特徴とす
る摺動材料。 - （２）炭素質ブロックの露出面の面積が炭素質ブロック
１個当り０．０７〜８０ｍｍ＾２である特許請求の範囲
第１項記載の摺動材料。 - （３）炭化ケイ素粉末および炭素質材料の混合物に結合
剤を加えて成形し、得られた成形体の表面のうち摺動面
にしようとする面の２０〜７０％の部分に複数の孔また
は溝を穿設してここに炭素質ブロックを嵌着し、次いで
真空中または非酸化性ガス中で加熱しながら溶融ケイ素
を浸透させることにより上記成形体を反応焼結させると
同時に炭素質ブロックと接合することを特徴とする摺動
材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243279A JPS61124727A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 摺動材料およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243279A JPS61124727A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 摺動材料およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124727A true JPS61124727A (ja) | 1986-06-12 |
Family
ID=17101494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59243279A Pending JPS61124727A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 摺動材料およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61124727A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480970U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-14 | ||
| EP0507085A2 (de) * | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Firma Theodor Hymmen | Vorrichtung zum Aufbringen einer Flächenpressung auf fortschreitende Werkstücke |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59243279A patent/JPS61124727A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480970U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-14 | ||
| EP0507085A2 (de) * | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Firma Theodor Hymmen | Vorrichtung zum Aufbringen einer Flächenpressung auf fortschreitende Werkstücke |
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