JPS62182135A - 赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法 - Google Patents
赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法Info
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- JPS62182135A JPS62182135A JP61022103A JP2210386A JPS62182135A JP S62182135 A JPS62182135 A JP S62182135A JP 61022103 A JP61022103 A JP 61022103A JP 2210386 A JP2210386 A JP 2210386A JP S62182135 A JPS62182135 A JP S62182135A
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
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-
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C4/10—Compositions for glass with special properties for infrared transmitting glass
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は赤外線透過ガラスセラミックスに関し。
特に調理器のトッププレートとして用いるに適したこの
種がラス↓ラミックスおよびその製造方法に関するもの
である。
種がラス↓ラミックスおよびその製造方法に関するもの
である。
特公昭60−54896号(米国特許第4.211,8
20号)に示されるように、調理器のトッププレートと
して結晶化ガラスを用いることは公知である。上記特許
公報に示される結晶化ガラスは2重量%で2.5〜4.
51 Li2O、1〜2%Mg0 。
20号)に示されるように、調理器のトッププレートと
して結晶化ガラスを用いることは公知である。上記特許
公報に示される結晶化ガラスは2重量%で2.5〜4.
51 Li2O、1〜2%Mg0 。
1〜2%Zn0 、19.!5〜21%Al2O3#
66.5〜68 % SiO2 F 4〜5%T t
O2および0.02〜0.2%v205を含み、その合
計が全組成の少なくとも98チからなっている。同結晶
化ガラスは2表面層にβ−石英固溶体結晶が析出され内
部にβ−スポジュメン結晶が析出されており、β−石英
固溶体結晶の熱膨張率がβ−スポジュメン結晶のそれよ
り低いため1表面圧縮が生じ、これによって機械的強度
を高めたことを特徴としたものである。
66.5〜68 % SiO2 F 4〜5%T t
O2および0.02〜0.2%v205を含み、その合
計が全組成の少なくとも98チからなっている。同結晶
化ガラスは2表面層にβ−石英固溶体結晶が析出され内
部にβ−スポジュメン結晶が析出されており、β−石英
固溶体結晶の熱膨張率がβ−スポジュメン結晶のそれよ
り低いため1表面圧縮が生じ、これによって機械的強度
を高めたことを特徴としたものである。
また、同特許公報記載の結晶化ガラスは、5mm厚にお
いてウオームブラウンの着色を呈し、 SOOnm波長
の光の透過率が20〜60%であるとしている。
いてウオームブラウンの着色を呈し、 SOOnm波長
の光の透過率が20〜60%であるとしている。
上記特許公報のガラスでは、β−スポジュメン結晶を析
出させているが、このようにβ−スポノユメン結晶が析
出すると結晶化ガラスが白濁化して、外観上問題がある
ばかりでなく、赤外線透過率が損なわれる。赤外線透過
率が損なわれると。
出させているが、このようにβ−スポノユメン結晶が析
出すると結晶化ガラスが白濁化して、外観上問題がある
ばかりでなく、赤外線透過率が損なわれる。赤外線透過
率が損なわれると。
調理器の発生手段がそのトッププレートを透して識別で
きないため、火傷等の危険がある。
きないため、火傷等の危険がある。
本発明の主な目的は、β−石英固溶体結晶のみを析出し
約3=厚で500 nm以下の可視光透過率が5チ以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、 20000 psi以上の曲げ強度を有しており、
外観が黒色であるため汚れが目立たず1発熱手段が作動
している時には、それをトッププレートを透して視覚で
確認できるため安全で、且つ熱効率の良い赤外線透過ガ
ラスセラミックスおよびその製造方法を提供することで
ある。
約3=厚で500 nm以下の可視光透過率が5チ以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、 20000 psi以上の曲げ強度を有しており、
外観が黒色であるため汚れが目立たず1発熱手段が作動
している時には、それをトッププレートを透して視覚で
確認できるため安全で、且つ熱効率の良い赤外線透過ガ
ラスセラミックスおよびその製造方法を提供することで
ある。
本発明の上記目的は、 SiO2Al2O5−Li20
系ガラスにV2O5を0.03〜0.5 % 、 Zn
Oを0.1〜0.9 % 。
系ガラスにV2O5を0.03〜0.5 % 、 Zn
Oを0.1〜0.9 % 。
MgOを0.1〜0.9%g Na2Oを0.1〜1%
の範囲に厳しく限定して含有せしめ、且つ熱処理工程を
充分にコントロールすることによって達成される。
の範囲に厳しく限定して含有せしめ、且つ熱処理工程を
充分にコントロールすることによって達成される。
V2O5は着色成分であり、これによって黒色に着色し
たガラスセラミックスは、わずかに赤色可視光を透過す
るためその下に配置されている発熱手段が作動している
時には、トッププレートを透してそれを視覚で確認でき
る。V2O5による着色は。
たガラスセラミックスは、わずかに赤色可視光を透過す
るためその下に配置されている発熱手段が作動している
時には、トッププレートを透してそれを視覚で確認でき
る。V2O5による着色は。
ガラス成形体段階では発現せず、このガラス成形体を熱
処理結晶化を完了させることにより初めて黒色を呈する
が、赤外線透過率の高いガラスセラミックスを得るため
には熱処理工程を充分にコントロールする必要がある。
処理結晶化を完了させることにより初めて黒色を呈する
が、赤外線透過率の高いガラスセラミックスを得るため
には熱処理工程を充分にコントロールする必要がある。
即ち熱処理工程において結晶化の進行が速すぎたり、結
晶サイズが大きくなりすぎると結晶化後の色調に白い濁
りが発生し易くなり、赤外線透過率が著しく減少するた
め熱処理工程、すなわち具体的には核形成工程、結晶化
工程を限定された範囲の温度2時間で行なうことが重要
である。
晶サイズが大きくなりすぎると結晶化後の色調に白い濁
りが発生し易くなり、赤外線透過率が著しく減少するた
め熱処理工程、すなわち具体的には核形成工程、結晶化
工程を限定された範囲の温度2時間で行なうことが重要
である。
また白い濁りの発生は、 Li2Op ZrO及びMg
Oの含有量によっても大いに影響を受ける。即ち白い濁
りは、β−スポジュメン結晶の部分的な析出によって生
じるが、ガラス組成の面で特にLi2Oが2.5%より
少なかったり、 ZrOとMgOが各々0.9チより多
くなるとかかるβ−スポジュメン結晶が析出し易くなり
赤外線透過率が低下するため本発明の所期の目的である
1 500 nmの赤外線透過率が80%以上の高い透
過率を有するガラスセラミックスが得られなくなる。そ
のため本発明においては、β−石英固溶体結晶のみを析
出させ。
Oの含有量によっても大いに影響を受ける。即ち白い濁
りは、β−スポジュメン結晶の部分的な析出によって生
じるが、ガラス組成の面で特にLi2Oが2.5%より
少なかったり、 ZrOとMgOが各々0.9チより多
くなるとかかるβ−スポジュメン結晶が析出し易くなり
赤外線透過率が低下するため本発明の所期の目的である
1 500 nmの赤外線透過率が80%以上の高い透
過率を有するガラスセラミックスが得られなくなる。そ
のため本発明においては、β−石英固溶体結晶のみを析
出させ。
β−スポジュメン結晶を全く析出させないようにLi2
Oを2.5〜5.5 % 、 ZnOとMgOを各々0
.1〜069%に限定している。さらにLi2O、Zn
O、MgOの3成分は、ガラスセラミックスの機械的強
度にも影響を与え、各々の成分が上記の範囲からはずれ
る場合は2機械的強度が低下し、 20,000 ps
i以上の曲げ強度が得られなくなる。
Oを2.5〜5.5 % 、 ZnOとMgOを各々0
.1〜069%に限定している。さらにLi2O、Zn
O、MgOの3成分は、ガラスセラミックスの機械的強
度にも影響を与え、各々の成分が上記の範囲からはずれ
る場合は2機械的強度が低下し、 20,000 ps
i以上の曲げ強度が得られなくなる。
また本発明では、 Na2Oを0.1〜1%含有するこ
とによってガラスの溶解性を良くすると同時にガラスセ
ラミックスの表面が光沢を持った平滑面になるため、ト
ップグレートとして表面の汚れの掃き取りが容易であり
、清潔な表面を長く維持できる。
とによってガラスの溶解性を良くすると同時にガラスセ
ラミックスの表面が光沢を持った平滑面になるため、ト
ップグレートとして表面の汚れの掃き取りが容易であり
、清潔な表面を長く維持できる。
従って本発明に係る赤外線透過ガラスセラミックスは2
重量百分率でSiO260〜72%、 Al2O314
〜28%、 Li2O2,5〜5.5%、 MgO0,
1〜0.9%、 ZnO0,1〜0.9% p TiO
23〜6%。
重量百分率でSiO260〜72%、 Al2O314
〜28%、 Li2O2,5〜5.5%、 MgO0,
1〜0.9%、 ZnO0,1〜0.9% p TiO
23〜6%。
V2O50,03〜0.5 % p Na2O0,1〜
1 % y K2O0〜1%、 CaO0〜2% 、
BaO0〜2%、PbO0〜2% 、 A32030〜
2%、zr020〜3%、P2O50〜3チからなり、
約3m厚で500 nm以下の可視光透過率が5%以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、20000psi以上の曲げ強度を有し、外観が黒色
を呈することを特徴とする。
1 % y K2O0〜1%、 CaO0〜2% 、
BaO0〜2%、PbO0〜2% 、 A32030〜
2%、zr020〜3%、P2O50〜3チからなり、
約3m厚で500 nm以下の可視光透過率が5%以下
、 1500 nmの赤外線透過率が80%以上であり
、20000psi以上の曲げ強度を有し、外観が黒色
を呈することを特徴とする。
更に本発明の赤外線透過ガラスセラミックスの製造方法
は、上記組成からなるガラスを所望の形状に成形した後
、650〜800℃の温度範囲で核形成するのに充分な
時間加熱し2次いで800〜950℃の温度範囲で結晶
化するのに充分な時間加熱し、室温まで冷却することを
特徴とする。
は、上記組成からなるガラスを所望の形状に成形した後
、650〜800℃の温度範囲で核形成するのに充分な
時間加熱し2次いで800〜950℃の温度範囲で結晶
化するのに充分な時間加熱し、室温まで冷却することを
特徴とする。
本発明において上記のように核形成工程及び結晶化工程
における温度と時間を十分にコントロールすることは高
い赤外線透過率を得るために重要である。すなわち核形
成温度が上記範囲からはずれると核形成が正常に行なわ
れなくなり次の結晶化がスムーズに進行しなくなる。ま
た結晶化温度が800℃以下になると時間がかかりすぎ
て不経済であり、950℃以上になるとβ−スポノユメ
ン結晶が析出し、白濁が生じ赤外線透過率が低下する。
における温度と時間を十分にコントロールすることは高
い赤外線透過率を得るために重要である。すなわち核形
成温度が上記範囲からはずれると核形成が正常に行なわ
れなくなり次の結晶化がスムーズに進行しなくなる。ま
た結晶化温度が800℃以下になると時間がかかりすぎ
て不経済であり、950℃以上になるとβ−スポノユメ
ン結晶が析出し、白濁が生じ赤外線透過率が低下する。
尚、核形成温度での保持時間としては0.5〜3時間が
、結晶化温度での保持時間としては0.5〜5時間が適
当である。
、結晶化温度での保持時間としては0.5〜5時間が適
当である。
本発明の赤外線透過ガラスセラミックスを構成する各成
分の含有量を上記のように限定した理由を以下に示す。
分の含有量を上記のように限定した理由を以下に示す。
SiO2は60〜72%であり、60チより少ない場合
は、膨張係数が高くなりすぎるとともに機械的強度が低
くなり、72%より多い場合はガラスの溶解が困難とな
る。
は、膨張係数が高くなりすぎるとともに機械的強度が低
くなり、72%より多い場合はガラスの溶解が困難とな
る。
Al2O3は14〜28%であり、14チより少ない場
合は、ガラスの化学耐久性が悪くなるとともに急速に失
透し易くなり、28%より多い場合は。
合は、ガラスの化学耐久性が悪くなるとともに急速に失
透し易くなり、28%より多い場合は。
ガラスが固くなりすぎて均一なガラスが得られない0
Li20は、2.5〜5.5チであり、2.5%より少
ない一場合は膨張係数が高くなりすぎるとともに結晶物
に濁りが発生し、5.5%より多い場合は失透性が強く
なり、均一な結晶物が得られない。
ない一場合は膨張係数が高くなりすぎるとともに結晶物
に濁りが発生し、5.5%より多い場合は失透性が強く
なり、均一な結晶物が得られない。
MgO及びZnOが各々0.1%より少ない場合は。
黒色化が不足して可視光が透過しやすくなり。
0.9チより多い場合は、失透性が強くなり、結晶物に
白濁が発生し、赤外線透過率が低下する。
白濁が発生し、赤外線透過率が低下する。
T i 02は、3〜6チであり、3チより少ない場合
は、結晶化が弱まり充分な結晶化が起こらず、6チより
多い場合は失透性が強く、均一な結晶物が得られなくな
る。
は、結晶化が弱まり充分な結晶化が起こらず、6チより
多い場合は失透性が強く、均一な結晶物が得られなくな
る。
V2O5は、0.03〜0.5%であり、0.03%よ
り少ない場合は色調が薄くなるため可視光が透過しやす
くなり、0.5%より多い場合は色調が濃くなりすぎて
赤外線透過率が低下する。
り少ない場合は色調が薄くなるため可視光が透過しやす
くなり、0.5%より多い場合は色調が濃くなりすぎて
赤外線透過率が低下する。
Na2Oは、0.1〜1.0%であり、 0.1 %よ
り少ない場合は結晶物の表面に多量の結晶が析出し、光
沢が失なわれ汚れ易くなる。1.0係より多い場合は、
結晶性が弱まると共に膨張係数が高くなりすぎる。
り少ない場合は結晶物の表面に多量の結晶が析出し、光
沢が失なわれ汚れ易くなる。1.0係より多い場合は、
結晶性が弱まると共に膨張係数が高くなりすぎる。
更に上記成分以外にも本発明のガラスセラミックスの特
徴である高い赤外線透過率を維持する限り、K2Oを1
チまでe CaO+ BaO、PbO、AS203を各
々2%まで、 Zr02p P2O5を各々3チまで添
加可能であるが、各々上限値より多い場合は結晶化が弱
まると共に上記特性が損なわれる。またFe2O3@M
nO,Ni0eCoO+Cr205pCe02等の着色
成分を添加することは透過率が低下するため好ましくな
い。
徴である高い赤外線透過率を維持する限り、K2Oを1
チまでe CaO+ BaO、PbO、AS203を各
々2%まで、 Zr02p P2O5を各々3チまで添
加可能であるが、各々上限値より多い場合は結晶化が弱
まると共に上記特性が損なわれる。またFe2O3@M
nO,Ni0eCoO+Cr205pCe02等の着色
成分を添加することは透過率が低下するため好ましくな
い。
実施例
以下に本発明の実施例を示す。
下表は2本発明のガラス組成とその熱処理工程の温度2
時間及び得られたがラスセラミックスの透過率2曲げ強
度を示したものである。
時間及び得られたがラスセラミックスの透過率2曲げ強
度を示したものである。
表の&1〜10のガラス試料は次のように調製した。
表に示した組成になるように各原料を酸化物。
水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で調
合し、均一混合後、白金ルツボを用いて電気炉において
1550〜1620℃で16 hrs溶融した。溶融し
たガラスの一部から直径5m+の無垢棒を成形すると共
に残りのガラスをカーボン定盤の上に流し、ステンレス
ローラーを用いて4fiの厚さの板ガラスに成形し2両
者を徐冷炉を用いて室温まで冷却した。徐冷した無垢棒
は、長さ50■に切断し、又板ガラスは、50++m+
角の角形に切り出し、それ等試料を電気炉中で核形成温
度域まで300℃/hrで昇温し、先記表に記載の核形
成温度に各時間保持し、その後結晶化温度域まで80℃
/hrで昇温し、先記表に記載の結晶化温度に各時間保
持した後炉冷した。こうして得られたガラスセラミック
スは、外観が黒色を呈し、白い濁りの発生は認められず
、光沢のある平滑面を有していた。また無垢棒の曲げ強
度を3点曲げ試験法により測定したところ35,500
〜64,000 psiの値が得られた。さらに板ガラ
スを3謹厚に光学研磨し分光光度計により透過率を測定
したところ1500 nmにおける赤外線透過率は81
96以上であった。
合し、均一混合後、白金ルツボを用いて電気炉において
1550〜1620℃で16 hrs溶融した。溶融し
たガラスの一部から直径5m+の無垢棒を成形すると共
に残りのガラスをカーボン定盤の上に流し、ステンレス
ローラーを用いて4fiの厚さの板ガラスに成形し2両
者を徐冷炉を用いて室温まで冷却した。徐冷した無垢棒
は、長さ50■に切断し、又板ガラスは、50++m+
角の角形に切り出し、それ等試料を電気炉中で核形成温
度域まで300℃/hrで昇温し、先記表に記載の核形
成温度に各時間保持し、その後結晶化温度域まで80℃
/hrで昇温し、先記表に記載の結晶化温度に各時間保
持した後炉冷した。こうして得られたガラスセラミック
スは、外観が黒色を呈し、白い濁りの発生は認められず
、光沢のある平滑面を有していた。また無垢棒の曲げ強
度を3点曲げ試験法により測定したところ35,500
〜64,000 psiの値が得られた。さらに板ガラ
スを3謹厚に光学研磨し分光光度計により透過率を測定
したところ1500 nmにおける赤外線透過率は81
96以上であった。
図面は2本発明品(試料A 4 )のガラスセラミック
スの透過率と波長との関係を示すグラフ、及び従来品の
同関係を示すグラフである。従来品は。
スの透過率と波長との関係を示すグラフ、及び従来品の
同関係を示すグラフである。従来品は。
S i0267.5%、 Al2O320. O% 、
Li2O4,1% 。
Li2O4,1% 。
MgO1,75%、 ZnO1,25%、 TiO24
5%、■2050.1% 、Na200.2%、K2O
0.1%、 As2O50,5%の組成のものを本発明
品と同じ方法で作製した。
5%、■2050.1% 、Na200.2%、K2O
0.1%、 As2O50,5%の組成のものを本発明
品と同じ方法で作製した。
両者の結晶構造を分析すると本発明品がβ−石英固溶体
結晶からなり外観が均一な黒色を呈しているのに対し、
従来品は、β−石英固溶体結晶と共にβ−スポジュメン
結晶を析出しており少々白濁が確認された。グラフから
れかるように本発明品は従来品と比較して高い赤外線透
過率を示している。
結晶からなり外観が均一な黒色を呈しているのに対し、
従来品は、β−石英固溶体結晶と共にβ−スポジュメン
結晶を析出しており少々白濁が確認された。グラフから
れかるように本発明品は従来品と比較して高い赤外線透
過率を示している。
以上のように本発明による赤外線透過ガラスセラミック
スは、黒色で高い赤外線透過率と強度を有しており、且
つ熱効率にも優れているため特に調理器のトッププレー
トとして有用である。
スは、黒色で高い赤外線透過率と強度を有しており、且
つ熱効率にも優れているため特に調理器のトッププレー
トとして有用である。
図面は本発明品と従来品における透過率と波長の関係を
示すグラフである。 特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者岸田清 作
示すグラフである。 特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者岸田清 作
Claims (2)
- (1)重量百分率でSiO_260〜72%、Al_2
O_314〜28%、Li_2O2.5〜5.5%、M
gO0.1〜0.9%、ZnO0.1〜0.9%、Ti
O_23〜6%、V_2O_50.03〜0.5%、N
a_2O0.1〜1%、K_2O0〜1%、CaO0〜
2%、BaO0〜2%、PbO0〜2%、As_2O_
30〜2%、ZrO_20〜3%、P_2O_50〜3
%からなり、実質的にβ石英固溶体結晶のみが析出され
た、約3mm厚で500nm以下の可視光透過率が5%
以下、1500nmの赤外線透過率が80%以上であり
、20,000psi以上の曲げ強度を有し、外観が黒
色を呈する赤外線透過ガラスセラミックス。 - (2)重量百分率でSiO_260〜72%、Al_2
O_314〜28%、Li_2O2.5〜5.5%、M
gO0.1〜0.9%、ZnO0.1〜0.9%、Ti
O_23〜6%、V_2O_50.03〜0.5%、N
a_2O0.1〜1%、K_2O0〜1%、CaO0〜
2%、BaO0〜2%、PbO0〜2%、As_2O_
30〜2%、ZrO_20〜3%、P_2O_50〜3
%からなるガラスを所望の形状に成形した後、650〜
800℃の温度範囲で核形成するのに充分な時間加熱し
、次いで800〜950℃の温度範囲で結晶化するのに
充分な時間加熱し、室温まで冷却して完質的にβ石英固
溶体結晶のみを析出させることからなる、約3mm厚で
500nm以下の可視光透過率が5%以下、1500n
mの赤外線透過率が80%以上であり、20000ps
i以上の曲げ強度を有し、外観が黒色を呈する赤外線透
過ガラスセラミックスの製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61022103A JPS62182135A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | 赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法 |
DE3703342A DE3703342C2 (de) | 1986-02-05 | 1987-02-04 | Glaskeramik und Verfahren zu ihrer Herstellung |
US07/011,298 US4835121A (en) | 1986-02-05 | 1987-02-04 | Infrared transparent glass ceramic articles with beta-quarts solid solution crystals without any other crystals |
GB8703245A GB2200906B (en) | 1986-02-05 | 1987-02-12 | Infrared transparent glass ceramic articles with b-quartz solid solution crystals without any other crystals |
FR8703540A FR2612510B1 (fr) | 1986-02-05 | 1987-03-16 | Articles en verre ceramique transparent aux infrarouges, a cristaux en solution solide de quartz-b sans autres cristaux, et procede de fabrication de ces articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61022103A JPS62182135A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | 赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62182135A true JPS62182135A (ja) | 1987-08-10 |
JPH039056B2 JPH039056B2 (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=12073549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61022103A Granted JPS62182135A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | 赤外線透過ガラスセラミツクスおよびその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4835121A (ja) |
JP (1) | JPS62182135A (ja) |
DE (1) | DE3703342C2 (ja) |
FR (1) | FR2612510B1 (ja) |
GB (1) | GB2200906B (ja) |
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-
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- 1987-02-04 DE DE3703342A patent/DE3703342C2/de not_active Revoked
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