KR100328715B1 - 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광통신의 전송로로 사용되는 광케이블 지지용 스트랜드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법은, 1x7 구조의 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법에 있어서 1.4mm의 직경을 갖는 소선이 4m의 전체길이를 구비하며 430℃의 온도로 유지된 납조를 250m/min의 선속으로 통과되도록 하여 블루잉 처리한 후, 블루잉 처리된 소선에 대하여 통상의 형부조건보다 강화된 형부조건으로 형부를 가하여 스트랜딩하여 스트랜드를 제조하는 공정으로서, 상기 형부조건의 강화는 통상의 형부조건에 비해 형부기의 경판간 수평거리(H)를 좁히고 중앙부 형부 롤러와 외측 형부 롤러의 중심간 수직깊이(V)를 깊게 설정함에 의해서 달성된다.
본 발명의 방법에서는 종래의 방식에 비해 일단 연선된 스트랜드를 해체하여 고주파 블루잉 처리를 하고 다시 스트랜드로 환원시키는 번거로운 과정을 배제한 채 신선선에 대하여 납조에서 열처리를 행한 블루잉 와이어를 이용하여 스트랜딩함으로써 제조공정의 단순화 및 작업성의 개선을 가져올 수 있고, 납조를 이용한 블루잉 처리속도의 증대를 통한 생산성의 향상이 기대되며, 소모 전력량이 크며 또한 장치 자체가 고가인 고주파 열처리 장치나 별도의 블루잉 처리설비를 필요로 함이 없이 기존 열처리 라인의 납조를 이용하여 블루잉 처리를 행함으로써 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 광통신의 전송로로 사용되는 광케이블의 지지용 스트랜드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 1x7 구조의 스트랜드를 제작함에 있어서 탄소강 신선선으로 이루어진 소선에 대하여 블루잉(Bluing) 처리를 행하고, 블루잉 처리된 소선을 이용하여 강한 형부조건을 부여한 상태로 연선(Stranding)이 이루어지도록 함으로써 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조공정 단순화 및 생산성의 향상이 이루어 질 수 있도록 한 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기적 신호를 전송함에 있어 광섬유를 이용하여 전송하는 방식이 알려지고 있는 바, 이러한 광섬유를 이용한 신호전송시에는 고속통신이 가능하고 또한 전자잡음의 영향을 거의 받지 않는다는 특성에 기인하여 그 수요와 사용범위가 빠르게 확대되고 있는 추세에 있다.
이와같이 광섬유를 신호전송로로 사용함에 있어서 광섬유 자체만으로 케이블을 구성하는 데는 많은 문제점을 안고 있기 때문에 광섬유와 함께 보강재로서 강연선으로 이루어진 케이블 지지용 스트랜드가 광섬유와 조합하여 광케이블을 구성하고 있다.
도1은 종래 광통신 케이블의 구조를 개략적으로 보인 단면도로서, 도시된 바와같이 광통신용 케이블은 중앙부에 복수개의 강선이 연선되어진 지지용 스트랜드 (1)가 위치하고, 보강용 강선(2)을 중심으로 여러 가닥의 광섬유(3)가 배열된 구조의 단위 광유니트(A)가 상기 지지용 스트랜드(1)의 주위로 배치되어 광케이블(B)을 형성하는 구조로 이루어져 있다.
이때, 상기 케이블 지지용 스트랜드(1)는 통상적으로 심선을 중심으로 여섯가닥의 소선 와이어가 연선되어진 1x7 구조를 취하고 있으며, 각 소선 와이어는 직경이 1.4mm이고, 탄소함량이 0.67%인 탄소강으로 이루어진 강선(Carbon steel wire)으로서, 이와같은 소선 와이어가 연선된 스트랜드의 직경은 4.2mm 정도에 달하는 형태가 일반적으로 사용되고 있다.
한편, 도2는 종래 케이블 지지용 스트랜드의 제조공정도로서, 이에 의거하여 종래의 케이블 지지용 스트랜드 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 일예로 1.4mm의 직경으로 신선된 신선선으로 이루어진 다수개의 소선을 연선장치의 공급대에 장착하여 소선의 스트랜딩이 이루어지도록 한다.
다음, 이와같이 연선된 스트랜드를 해체하여 각 소선 사이에 공간이 형성되도록 한 상태에서 고주파 열처리 장치를 통과시켜 블루잉 처리가 이루어지도록 한다. 상기 연선의 해체는 연속적으로 이동되는 스트랜드 이동통로상의 고주파 가열장치 직전에 고정된 위치를 유지하도록 설치된 원판상의 스트랜드 완해장치에 의해서 이루어지게 되는 데, 이때 상기 스트랜드 완해장치는 중앙부에 심선 통과공이 형성되어 그 내부로 심선이 통과하게 되고 나머지 외측 소선들은 완해장치의 외측에 형성된 통과공을 지나가도록 구성됨으로써 스트랜드는 완해장치를 지나면서 자동적으로 해체가 이루어지게 된다.
이같이 스트랜드를 해체하는 것은, 고주파를 이용한 블루잉 처리시 각 소선의 전체 표면에서 균일한 고주파 가열이 이루어지도록 하여 효과적인 블루잉 처리가 수행되도록 하기 위함이다.
다음, 고주파를 이용한 블루잉 처리가 완료된 해체 상태의 스트랜드는 다시 원래의 상태로 환원되어 최종적인 광케이블 지지용 스트랜드로의 제작이 완료되는 데, 이같은 스트랜드의 환원작업은 고주파 가열장치의 출구측에 설치된 다이스로 향하는 각 소선이 한곳으로 모여지면서 다이스를 통과하는 과정에서 그 외주면에 대하여 가해지는 일정한 압력과 장력에 의해서 달성된다.
상기 고주파 블루잉 처리는 신선선의 기계적 성질 향상을 위한 일종의 저온소둔(약 200 - 400℃)으로서, 이같은 블루잉 처리를 거치게 되면 내부응력의 제거에 의한 직진성이 향상되고, 탄성한계와 인장강도가 향상됨과 아울러 크리프 (creep) 성질이 증대되는 것으로 알려지고 있다.
그런데, 상기 종래의 광케이블 지지용 스트랜드 제조방법에서는 블루잉 처리를 위해 연선상태의 스트랜드를 해체하고 블루잉 처리 후에는 해체되었던 각 소선을 다시 스트랜딩하는 과정을 수행하여야 하기 때문에 스트랜드의 해체 및 환원을 위한 별도의 장치를 필요로 하고 또한 그만큼 제조공정이 복잡해지는 단점이 지적되고 있다.
이에 더하여 상기 종래의 제조방법에서는 스트랜드의 해체 및 환원공정을 필요로 함에 따라 고주파 열처리 장치를 통과하는 소선의 선속이 50m/min 정도로 제한되어 생산성이 떨어지며, 고주파 가열장치 자체의 전력 소비량이 커서 제조비용의 상승이 초래되는 문제점도 아울러 제기되고 있다.
따라서, 본 발명은 종래 광케이블 지지용 스트랜드 제조방법에서 제기되고 있는 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 신선된 소선에 대하여 직접 블루잉 처리를 한 후 그 블루잉 처리된 소선을 연선하여 스트랜드를 제작함으로써 종래의 스트랜드 해체 및 환원 공정을 배제한 신규의 광통신 지지용 스트랜드의 제조방법을 제공함에 발명의 목적을 두고 있다.
도1은 일반적인 광케이블의 광섬유 다발에 대한 단면구조도.
도2는 종래 광통신 케이블 지지용 스트랜드 제조공정도.
도3은 본 발명의 광통신 케이블 지지용 스트랜드 제조공정도.
도4은 스트랜딩시 소선의 형부과정을 보인 형부기에 대한 개략구조도.
도5는 본 발명에 따른 블루잉 와이어와 종래 와이어의 형부조건별 변형율을 나타낸 그래프.
(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))
1, 16. 스트랜드 2. 보강용 강선
3. 광섬유 10.회전원통체
11. 형부기 12 - 14. 경판
12a - 14a. 형부 롤러 15. 소선
17. 다이스 A. 광 유니트
B. 광케이블
본 발명의 광통신 케이블 지지용 스트랜드 제작방법은, 소선으로서의 신선선에 대하여 먼저 블루잉 처리를 하는 단계와, 블루잉 처리된 소선을 연선장치의 공급대에 장착하여 종래의 스트랜드 연선시에 적용되는 형부조건보다는 강한 형부조건하에서 연선이 이루어지도록 하여 스트랜드를 얻는 단계로 이루어진다.
이때, 상기 블루잉 처리는 종래의 방식과는 달리 통상적으로 제강공장의 설비중에 갖추어져 있는 열처리 라인의 납조를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 블루잉 처리에는 소선의 이동속도를 200 ∼ 300m/min의 범위로 하고, 블루잉 온도(납조의 온도)는 400 ∼ 450℃로 하며, 납조의 통과길이는 약 4m로 하는 것이 바람직한 바, 보다 바람직한 소선의 이동속도 및 블루잉 온도는 각각 250m/min 및 430℃이다.
한편, 본 발명에서는 종래의 스트랜딩 후 블루잉 처리를 행하는 광케이블 지지용 스트랜드 제조방식과는 달리 먼저 소선에 대하여 블루잉 처리를 한 후에 이들소선을 꼬아서 스트랜드로 제작함에 따라 무엇보다도 블루잉 처리된 소선의 스트랜딩이 제대로 이루어질 수 있는 지(다시말하면, 소정의 형부율을 얻을 수 있는 지)의 여부가 관건으로 작용하게 되는 데, 본 발명자의 연구 결과 형부조건의 제어를 통해서 만족할만한 형부율과 높은 연효율을 갖는 광케이블 지지용 스트랜드의 제작이 가능하다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
다시말하면, 종래의 광케이블 지지용 스트랜드 제작방식에서는 일반적인 신선선을 이용하여 스트랜딩을 행함에 비해서 본 발명의 방법에서는 블루잉 처리에 의해서 기계적 특성이 변화된 소선을 스트랜딩 함에 따라 통상적인 연선조건과 동일한 조건에서 블루잉 처리된 소선을 연선했을 때 얻어지는 형부율이나 연효율과는 달리 나타나게 될 것으로 예상된다.
이에 본 발명의 발명자는 소정의 형부율을 갖는 스트랜드를 얻는 데 필요로 하는 블루잉 처리된 소선 와이어의 변형 에너지를 다양하게 고찰하여 본 바, 블루잉 처리된 소선의 경우 일반 신선선에 비해서 동일한 형부율을 얻는 데 필요로 하는 변형에너지가 크다는 사실을 발견하였고, 그러한 변형에너지의 증가분은 형부조건을 적절히 선택함에 의해서 추가로 제공될 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명에서는 단순히 형부기의 형부조건을 적절히 제어함으로써 종래의 방법에 비해 훨씬 간단한 공정으로 종래의 광케이블 지지용 스트랜드와 동일 내지는 보다 향상된 품질특성을 갖는 광케이블 지지용 스트랜드의 제작이 가능하다는 점에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 상기 목적과 구체적인 제조공정 및 그에 따른 특징적인 작용효과에 대한 사항은 아래의 실시예를 통해서 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 0.67%의 탄소함량을 갖는 직경 5.5mm의 선재를 18' x 11H +SP 신선기를 이용하여 540mm/min의 속도로 신선하여 1.4mm 직경의 신선선을 제작하였다.
다음, 상기 신선선을 4m의 전체 길이를 구비하고 430℃의 온도로 유지된 납조에 250m/min의 선속으로 통과되도록 하여 블루잉 처리가 이루어지도록 하였다.
상기 블루잉 처리된 소선을 튜블라 연선기의 공급대에 장착하여 1x7구조로 스트랜딩시킴에 있어서, 도3에 도시된 연선장치의 형부기를 이용하여 형부조건을 변화시켜 가면서 연선이 이루어지도록 하였다.
도시된 바와같이 통상의 튜블라형 연선장치에서는 회전 원통체(10)의 전방에 형부기(11)가 일체로 결합되어 회전 원통체(10)와 함께 회전하도록 구성되고, 그 형부기(11)의 전방에는 회전 원통체(10)로부터 형부기(11)의 각 경판(12)(13)(14) 외주면상에 장착된 형부 롤러(12a)(13a)(14a)를 거친 소선(15)이 한곳으로 모여지며 서로 꼬여지도록 함으로써 스트랜드(16)가 얻어지도록 하는 보이스(17)가 위치하는 구조를 취하고 있다.
이때, 상기 형부기(11)의 각 경판(12 - 14) 상에 장착된 형부 롤러(12a - 14a)의 외경(OD)은 18.0mm이고, 내경(PD)은 13.0mm이며, 접촉요홈의 반경(R)은 2.5mm 였다. 상기 세개의 경판(12 - 14)은 보이스(16)측으로 갈수록 그 직경이 줄어들며 각 경판은 그 외주면상에 여섯개씩의 형부 롤러가 등간격으로 장착된다. 도3에서의 치수 단위는 mm이다.
도3과 같은 형부기를 이용하여 스트랜딩을 함에 있어서 아래의 표1과 같이 5가지 형태로 형부조건을 변화시켜 1x7 구조의 스트랜드를 제작하였다.
구 분 | V | B | H/2 | L |
조건 A | 4.1 | 28.0 | 27.7 | 60.8 |
조건 B | 5.5 | 27.7 | 27.2 | 61.4 |
조건 C | 5.9 | 27.4 | 26.8 | 61.8 |
조건 D | 6.5 | 27.1 | 26.3 | 62.2 |
조건 E | 7.1 | 26.8 | 25.9 | 66.7 |
상기 표1에서, V는 중앙부 경판(13)의 형부 롤러(13a)와 외측경판(12)
(14)의 형부 롤러(12a)(14a) 중심간 수직깊이이고,
B는 인접하는 형부 롤러 사이의 중심간 거리이며,
H는 외측 경판(12),(14) 들의 중심간 수평거리이다.
상기와 같은 서로 다른 형부조건하에서 제작된 본 발명의 스트랜드와 종래의 방법에 의해서 얻어진 스트랜드간의 특성에 대한 비교시험을 행하였던 바 그 결과는 다음과 같다.
먼저, 소선을 스트랜딩 하기 전에 납조에서 블루잉 처리된 본 발명의 블루잉 와이어(Bluing wire)와 블루잉 처리를 거치지 않은 종래의 일반적인 와이어(Normal wire) 간의 특성치에 대하여 시험을 행하였다.
소선의 인장특성은 Zwick 인장시험기를 사용하여 표점거리 200mm, 프리로드(Preload) 4kg, 시험속도(Test speed) 40mm/min로 측정하였고, 염회특성은 염회시험기를 이용하여 60rpm, 시편길이 140mm(100d)로 측정하였다. 그 측정결과는 아래의 표2에 나타나 있으며, 탄성계수와 파단시 신율 및 항복강도는 인장시험기에서 읽은 값이다.
구 분 | n | 선경(mm) | 탄성계수(kg/mm2) | 인장강도(kg/mm2) | 염 회(회) | 파단시신율 | 항복강도(kg/mm2) |
종래 와이어 | 10 | 1.40 | 18,250 | 215.8 | 34 | 1.3 | 177.1 |
블루잉 와이어 | 10 | 1.40 | 22,559 | 208.1 | 28 | 6.2 | 193.7 |
상기 표2에서 n은 시험 횟수이다.
상기 표2에서와 같이, 본 발명의 블루잉 처리를 거친 블루잉 와이어는 종래의 탄소강으로 이루어진 소선에 비해서 탄성계수와 신율 및 항복강도가 높고,인장강도와 염회치는 떨어짐을 알 수 있다.
다음, 본 발명의 블루잉 처리된 와이어와 종래의 일반적인 와이어를 이용하여 표1의 형부조건하에서 스트랜딩하여 얻어진 스트랜드에 대하여 형부율을 측정하였다. 형부율의 측정은 아래의 수학식1과 같이 중심 소선으로부터 6개의 소선을 분리하여 각각의 웨이브(wave) 높이를 측정한 후 그 평균치를 스트랜드 경으로 나누어 구하였다.
상기 수학식1에 따른 종래의 와이어와 본 발명의 블루잉 와이어로 제작된 스트랜드의 형부조건별 형부율의 측정 결과는 아래의 표3과 같다.
구 분 | 조건 A | 조건 B | 조건 C | 조건 D | 조건 E |
종래 와이어 | 91.8% | 95.2% | 95.9% | 96.7% | 98.2% |
블루잉 와이어 | 87.0% | 89.0% | 90.3% | 93.8% | 95.6% |
한편, 도5는 상기 표3의 종래 와이어와 블루잉 와이어의 형부조건별 형부율을 그래프로 비교하여 나타낸 그래프로서, 표3 및 도5를 통하여 다음과 같은 사실을 알 수 있다.
동일한 형부조건일 때 종래의 와이어를 이용하여 얻어진 스트랜드에 비해 본 발명의 블루잉 와이어를 이용하여 제작된 스트랜드의 형부율이 낮음을 알 수 있는 데, 이는 동일한 변형을 얻고자 하는 때에 본 발명의 블루잉 와이어가 종래 와이어에 비해서 상대적으로 높은 변형에너지를 필요로 함을 의미한다 할 것이다.
즉, 일반적으로 블루잉 처리가 실시되지 않은 와이어의 스트랜딩 시에는 스트랜드에 부여되는 형부율이 90∼98%가 되도록 형부가 이루어지나, 블루잉 처리가 실시된 와이어를 상기 블루잉 처리가 실시되지 않은 와이어의 형부 조건과 동일하게 스트랜딩 하게 되면 90∼98% 이하의 형부율이 얻어진다.따라서, 본 발명의 블루잉 와이어를 이용하여 종래 소정의 형부율(90∼98%)을 갖는 스트랜드를 제작하고자 할 때에는 종래의 와이어를 이용한 스트랜딩 시에 비하여 상대적으로 높은 변형에너지를 부여하여야 하는 데, 이와같이 보다 높은 변형에너지를 부여하는 것은 형부조건을 강화함에 의해서 달성되어 진다.
표3 및 도5에서와 같이 형부조건을 설정함에 있어서 V 깊이가 상대적으로 낮고 H 거리가 넓은 조건 A, B에 비해 V 깊이가 깊고 H길이가 짧은 조건 D,E에 의해서 제작된 스트랜드의 경우가 보다 높은 형부율을 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 형부조건을 강화함으로써, 다시말하면 V 깊이를 깊게 가져감과 아울러 H 길이를 짧게 가져가는 형부조건으로 설정함에 의해서 소정의 높은 형부율을 얻을 수 있게 된다.
특히, 상기와 같이 형부조건을 강화할수록 도5에서와 같이 종래 와이어와 본 발명의 블루잉 와이어간의 형부율 차이는 감소되는 것을 알 수 있다.
다음, 종래 와이어와 본 발명의 블루잉 와이어의 연효율을 아래의 수학식2에 의해서 구하였는 바, 그 측정결과는 표4에 나타나 있다.
구 분 | 종래 와이어 | 블루잉 와이어 |
실제절단하중 | 2,220㎏ | 2,160㎏ |
선합하중 | 2,326㎏ | 2,240㎏ |
연효율 | 95.4% | 96.4% |
n | 10 | 10 |
상기 표4를 통해서 본 발명의 블루잉 와이어에 의해서 스트랜딩된 광케이블 지지용 스트랜드가 종래의 블루잉 처리되지 않은 일반적인 와이어로 제작된 스트랜드에 비해서 연효율이 1%가량 높게 나타나고 있음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 광통신 케이블 지지용 스트랜드 제조방법에서는 종래의 방식에 비해 일단 연선된 스트랜드를 해체하여 고주파 블루잉 처리를 하고 다시 스트랜드로 환원시키는 번거로운 과정을 배제한 채 신선선에 대하여 납조에서 열처리를 행한 블루잉 와이어를 이용하여 스트랜딩함으로써 다음과 같은 여러 장점 및 효과가 기대되고 있다.
첫째, 종래의 고주파 블루잉 처리를 위해 스트랜드를 해체하고 또한 해체된 스트랜드를 환원시키는 공정이 배제됨으로써 제조공정의 단순화 및 작업성의 개선을 가져올 수 있다.
둘째, 종래의 고주파 블루잉 처리시 선속은 약 50m/min으로서 블루잉 처리속도가 상대적으로 낮았음에 비해 본 발명의 납조를 이용한 신선선의 블루잉시 선속은 230m/min 정도로서 상기 고주파 블루잉 처리시 선속에 비해 훨씬 빠른 선속을 유지하므로 생산성의 향상이 기대된다.
셋째, 본 발명에서는 소모 전력량이 크며 또한 장치 자체가 고가인 고주파 열처리 장치나 별도의 블루잉 처리설비를 필요로 함이 없이 기존 열처리 라인의 납조를 이용하여 블루잉 처리를 행함으로써 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.
Claims (2)
1x7 구조의 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법에 있어서, 400 ∼450℃의 온도로 유지된 전체 길이 4m의 납조 속을 200 ∼ 300m/min의 선속으로 통과시키는 블루잉 처리가 실시된 소선을 스트랜딩하여 스트랜드를 제조함을 특징으로 하는 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 스트랜딩시 블루잉 처리된 소선의 형부는, 블루잉 처리가 실시되지 않은 소선에서 90∼98%의 형부율이 얻어지도록 하는 형부 조건에 비하여 형부기의 경판간 수평거리(H)를 좁히고 중앙부 형부 롤러와 외측 형부 롤러의 중심간 수직깊이(V)를 깊게 설정하는 강화된 형부 조건으로 형부를 가하여 상기 90∼98%의 형부율이 유지되도록 함을 특징으로 하는 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법.
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KR1019990015070A KR100328715B1 (ko) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법 |
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KR1019990015070A KR100328715B1 (ko) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법 |
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KR20000067338A KR20000067338A (ko) | 2000-11-15 |
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ID=19582466
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KR1019990015070A KR100328715B1 (ko) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 광통신 케이블 지지용 스트랜드의 제조방법 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022092360A1 (ko) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | 한영공업(주) | 푸시-풀 케이블용 도관 제조 장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06173028A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-06-21 | Kurosawa Kensetsu Kk | Pc鋼より線の防錆方法 |
JPH07229075A (ja) * | 1994-02-14 | 1995-08-29 | Tokyo Seiko Co Ltd | 着色pc鋼より線 |
JPH1113210A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Kurosawa Kensetsu Kk | Pc鋼より線の芯線、側線の防錆被膜形成方法 |
-
1999
- 1999-04-27 KR KR1019990015070A patent/KR100328715B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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