DE2361033A1 - Injection mouldings, esp of porcelain crockery - using thixotropic transformation to assist water removal via porous mould - Google Patents
Injection mouldings, esp of porcelain crockery - using thixotropic transformation to assist water removal via porous mouldInfo
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Abstract
Description
Johann Wilden, D-8473 Pfreimd, Brunner-Bey-Str. 9Johann Wilden, D-8473 Pfreimd, Brunner-Bey-Str. 9
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lederharter Formlinge, z.B. Formlinge für die Porzellangeschirr-Industrie, aus plastischer keramischer Masse durch deren Einbringung in Formen mit einer flüssigkeitsabführenden, für die keramischen Feststoffpartikel jedoch undurchlässigen, porösen Formwand.The invention relates to a method for producing leather-hard Moldings, e.g. moldings for the porcelain tableware industry, made of plastic ceramic mass by introducing it into molds with a liquid-draining, for the ceramic Solid particles, however, impermeable, porous Molded wall.
Auf dem Gebiet der Herstellung keramischer Formlinge ist es allgemein bekannt, im Druckgießverfahren ausgehend von sogenanntem Schlicker, einer Keramiksuspension mit einem relativ hohen Wassergehalt von 30-35% zu arbeiten. Die bei diesem Druckgießverfahren verwendeten Formen sind zur wenigstens teilweisen Abfuhr des im Schlicker enthaltenen Wassers porös ausgebildet. Bei einem derartigen Druckgießverfahren besteht das Hauptproblem darin, daß die in der Suspension freischwebenden Keramikpartikel die Poren der Form verstopfen. Durch den hohen wassergehalt werden nämlich die Keramikpartikel des Schlickers gewissermaßen in die Formporen eingeschlämmt.In the field of the production of ceramic moldings is it is generally known in the die casting process based on so-called slip, a ceramic suspension with a relatively high water content of 30-35%. The at Molds used in this die-casting process are designed to at least partially remove the water contained in the slip porous. In such a die-casting process the main problem is that those in suspension free-floating ceramic particles clog the pores of the mold. Because of the high water content, the ceramic particles are of the slip, so to speak, slurried into the pores of the mold.
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Man hat versucht, diese Verstopfung der Formporen dadurch zu verhindern, daß innerhalb des keramischen Ausgangswerkstoffes die freie Beweglichkeit der Feststoffpartikel aufgehoben wurde. Man ging daher über zu keramischer Masse als Ausgangswerkstoff, die einen verringerten Wassergehalt von mindestens 20%, insbesondere 22%, aufweist und hierdurch zu einer plastischen Masse wird. Die Plastizität dieser plastischen keramischen Masse entspricht etwa der Plastizität von Plastilin oder Kitt, wie dieser zum Verkitten von Fensterglas verwendet wird.Attempts have been made to block the mold pores by doing this to prevent inside the ceramic base material the free mobility of the solid particles has been abolished. So one went over to ceramic mass as a starting material, which has a reduced water content of at least 20%, in particular 22%, and thereby becomes a plastic mass. The plasticity of this plastic ceramic mass corresponds approximately to the plasticity of plasticine or putty, such as that used for cementing window glass.
Ein von derartiger plastischer keramischer Masse ausgehendes Verfahren der eingangs genannten Art ist Gegenstand von DT-OS 1 771 643. Nach der dortigen Lehre werden die plastischen keramischen Massen unter hohem Druck in eine Form eingepreßt. Eine Entwässerung der eingepreßten keramischen Massen durch die Poren der Formwandungen findet jedoch erst nach vollzogener Formfüllung statt/ wenn der volle Druck der Spritzpreßmaschine über den Anguß auf den Formling einwirkt. Durch die sehr hohen Drücke zum Pressen der plastischen keramischen Masse treten im Angußbereich überverdichfcungen auf, die zu einer partiellen Zerstörung des Formlings führen können. Der hohe, im Angußbereich vorhandene Druck pflanzt sich jedoch nicht biß in den äußersten Bereich der Form fort. Vielmehr ist bis in den äußer- A method of the type mentioned in the introduction based on such a plastic ceramic mass is the subject matter from DT-OS 1 771 643. According to the teaching there, the plastic ceramic masses are under high pressure in a Pressed in shape. A drainage of the pressed-in ceramic mass takes place through the pores of the mold walls but only after completion of the mold filling instead of / when the full pressure of the transfer molding machine over the sprue on the Molding acts. The very high pressures for pressing the plastic ceramic mass occur in the sprue area over-densification leading to partial destruction of the molding can lead. However, the high pressure in the gate area does not propagate to the extreme of the mold. Rather, up to the outer
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" ■.■"■■-. '. : Λ - 3 - ,. ■ ; y, ■ . 23Β1033 . ;-"■. ■" ■■ -. '. : Λ - 3 -,. ■; y, ■. 23-1033. ; -
sten Bereich der Form ein Druckabfall bis zu 90% zu verzeichnen. In den äußeren Randzonen weist also der Formling eine völlig ungenügende Entwässerung auf»In the most part of the mold, a pressure drop of up to 90% was recorded. So the molding has in the outer edge zones a completely insufficient drainage on »
Nach dem bekannten Verfahren aus plastischer keramischer Masse gepreßte Formlinge weisen eine Strukturäüsbildung der keramischen Feststoffpartikel auf, die sich auf das Festigkeitsverhalten des fertiggebrannten Formlinge nachteilig auswirkt,, , According to the known method from plastic ceramic Mass-pressed moldings show a structure of the ceramic solid particles, which are on the Strength behavior of the finished fired moldings has a disadvantageous effect,,
Keramische Massen sind bekanntlich thixotrop. Diese Thixo-" tropie bedeutet, daß eine ursprünglich quasi feste, formbare Masse bei Erschütterung flüssig wird und bei Ruhe wieder erstarrt* So ist es bekannt, keramische Massen durch Verformungsgeschwindigkeiten über 1,6 m/sec in einen fließfähigen Zustand zu überführen und diesen fließfähigen Aggregats zustand zur Verbesserung des Formfüllüngsverhaltens der keramischen Masse unter Druck auszunutzen (CH-PS 432 333). Bei Verformungsgeschwindigkeiten in einer Größenordnung um 1,6 m/sec tritt jedoch in der Strömung noch keine Turbulenz mit einer vorteilhaften intensiven Verwirbelung zwischen Flüssigkeit und Feststoffpartikeln ein» Außerdem findet bei diesem Verfahren mit der Formung keine Entwässerung statt. Schließlich wirkt bei diesem Verfahren der volle, zur Erzeugung der'Verformungsgeschwindigkeit erforderliche, plötzlich auftretende Druck auf den Forminnenraum, d<,h. den Formling direkt ein und muß dort zu StükturstörungenCeramic bodies are known to be thixotropic. This thixo- " Tropie means that an originally quasi-solid, malleable mass becomes liquid when it is shaken and when it is at rest solidified again * So it is known to use ceramic bodies To convert deformation speeds over 1.6 m / sec into a flowable state and this flowable aggregate state to improve the form filling behavior to use the ceramic mass under pressure (CH-PS 432 333). At deformation speeds of the order of magnitude of 1.6 m / sec, however, there is still no turbulence in the flow with an advantageous, intensive turbulence between liquid and solid particles there is no drainage in this molding process instead of. Finally, in this process, the full force required to generate the deformation rate sudden pressure on the interior of the mold, d <, h. the molding directly and has to lead to structural disturbances there
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führen.to lead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß vom Anguß bis in die äußersten Formbereiche eine gleichmäßige Entwässerung gewährleistet und darüberhinaus eine Strukturbildung vermieden wird«. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der lederharte Formling durch eine unter Druck erfolgende erste thixotrope Umwandlung der Masse vom plastischen zum fließfähigen und durch eine zweite ohne Druck erfolgende thixotrope Rückumwandlung vom fließfähigen zum plastischen Zustand unter durch die poröse Formwand nach der ersten Umwandlung erfolgendem Wasserentzug gebildet wird.The invention has for its object to improve a method of the type mentioned in that from The sprue ensures even drainage into the outermost areas of the mold and, moreover, structure formation is avoided «. This object is achieved in that the leather-hard molding by a taking place under pressure first thixotropic transformation of the mass from plastic to flowable and a second one that takes place without pressure thixotropic reverse transformation from the flowable to the plastic state under through the porous mold wall after the first Conversion occurring dehydration is formed.
Die ursprünglich plastische keramische Masse mit einem Wassergehalt von etwa mindestens 20% bis maximal 25%, insbesondere 22% Wassergehalt wird also nach der Erfindung so behandelt, daß diese in bekannter Weise durch Druck in einen fließfähigen Zustand überführt wird. Vor bzw. bei der drucklosen Rückführung von dem fließfähigen in den plastischen Ruhezustand erfolgt jedoch gemäß der Erfindung ein teilweiser Wasserentzug durch die poröse Formwand. Es wird weitestgehende Strukturfreiheit erzielt und der Wasseranteil der keramischen Masse auf 14%-16% reduziert. Eine noch plastische keramische Masse mit einem solch niedrigen Wasseranteil wird als "lederhart" bezeichnet.The originally plastic ceramic mass with a water content of about at least 20% to a maximum of 25%, in particular 22% water content is so treated according to the invention that this is in a known manner by pressure is brought into a flowable state. Before or during the pressureless return of the flowable in the plastic state of rest, however, according to the invention, there is a partial removal of water through the porous mold wall. As far as possible structural freedom is achieved and the water content of the ceramic mass is reduced to 14% -16%. A still plastic ceramic mass with such a low water content is called "leather-hard".
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Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dadurch, daß die plastische keramische Masse durch Beschleunigung in einen fließfähigen Zustand überführt und in verflüssigtem Zustand mit einer solchen Geschwindigkeit in die mit poröser Wand versehene, im wesentlichen druck— lose Form gespritzt wird, daß-wenigstens teilweise eine Phasentrennung zwischen Feststoffpartikein und Flüssigkeitsanteil der keramischen Masse erfolgt« Versuche haben zu dem Ergebnis geführt, daß eine solche Phasentrennung innerhalb der Form bei Einspritzgeschwindigkeiten von 5 m/sec und mehr eintreten.» Ob diese Phasen trennung, auf die Entspannung des Spritzstrahls bei Eintritt in die poröse Form oder durch die schlagartige Abbremsung des Spritzstrahles beim Auftreffen auf die Formwand bzw* die schon vorher eingespritzte Masse erfolgt, ist wissenschaftlich noch nicht mit letzter Sicherheit erforscht»The method according to the invention is carried out in that the plastic ceramic mass is converted into a flowable state by acceleration and in a liquefied state at such a rate is injected into the substantially pressureless mold provided with a porous wall, that at least partially one Phase separation between solid particles and liquid content of the ceramic mass takes place led to the result that such a phase separation within the mold at injection speeds of 5 m / sec and more enter. " Whether this phase separation depends on the relaxation of the spray jet when it enters the porous mold or by the sudden deceleration of the spray jet when it hits the mold wall or earlier injected mass takes place, has not yet been scientifically researched with absolute certainty »
Bei Einspritzgeschwindigkeiten ab 5m/sec schlägt die Strömung von verflüssigter keramischer Masse bereits in eine turhulente Strömung umo Diese der Strömung innewohnende Turbulenz sorgt für die Strukturfreiheit bzw» Strukturarmut des Formlingso Die für die Phasentrenniing zwischen Feststoff partikeln und Flüssigkeitsanteil der keramischen Masse erforderliche hohe Einspritzgeschwindigkeit hat also durch die zwangsläufig eintretende Turbulenz eine weitere sehr vorteilhafte Eigenschaft» Die Reynoldsche Zahl für den Spritzstrahl liegt oberhalb Re 3000.Bei Steingutmassen ar-At injection speeds of 5m / sec or more, the flow of liquefied ceramic mass turns into a turbulent flow o This inherent turbulence ensures that the molded product is free of structure or has a low structure Another very advantageous property due to the inevitable turbulence »The Reynolds number for the spray jet is above Re 3000.
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beitet man iait Sprifczgeschwindigkeiten ab 2O m/sec, bei Porzellanmassen ab 100 m/secif spraying speeds of more than 20 m / sec are used Porcelain masses from 100 m / sec
Als Formen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-As forms for carrying out the inventive method
I'I '
fahrens können im wesentlichen herkömmliche poröse Formen, z.B. solche aus metallischen Werkstoffen, verwendet werden. Als besonders wirtschaftlich haben sich jedoch Formen aus * Gesteinsmehl, zoB. Quarzmehl, mit einer Korngröße bis zu 15 ti und einem Kunstharz als Bindemittel herausgestellt. Diese Formen werden durch Mischung, Pressung und anschliessende Härtung hergestellt, wobei in bekannter Weise die Härtung unter Abspaltung einer bei der Verfestigungstemperatur gasförmigen Phase erfolgt. Die Abspaltung der gasförmigen Stoffe besorgt die Porenbildung der Form. Als Bindemittel werden insbesondere Folykondensationskunstharze wie Phenol—, Melamin- und Harnstoffharze verwendet* Bei einem Äusfühfungsbeispiel besteht die Form zu etwa 70% aus Gesteinsmehl als Füllstoff und zu etwa 30% aus Kunstharzen als Bindemittel.Alternatively, essentially conventional porous shapes, for example those made of metallic materials, can be used. Particularly economical, however, have shapes from rock flour *, o, quartz flour, Ti having a grain size up to 15 and a synthetic resin as a binder for exposed. These shapes are produced by mixing, pressing and subsequent hardening, hardening taking place in a known manner with splitting off of a phase which is gaseous at the hardening temperature. The splitting off of the gaseous substances takes care of the formation of pores in the mold. In particular, poly-condensation synthetic resins such as phenol, melamine and urea resins are used as binders.
Die Formporen sind in bekannter Weise von einem solchen Querschnitt und einer solchen Oberflächenbeschaffenheit, daß sie mindestens teilweise flüssigkeitsansaugend sind. Der Porenquerschnitt beträgt maximal lOu« ' -The shape pores are known to have such a cross-section and such a surface quality, that they are at least partially liquid-sucking. The pore cross-section is a maximum of lOu «'-
Die Wasserabfuhr aus der Form kann dadurch begünstigt werden, daß die Form und die Formporen während des Einspritzens der Masse unter'einem'Saugdruck, insbesondere unter VakuumThe drainage of water from the mold can be promoted by the fact that the mold and the mold pores during the injection the mass under a suction pressure, in particular under vacuum
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stehen. Es wird dadurch ein noch größeres Druckgefälle zwischen dem Anguß, d.h. dem Eintritt des Spritzstrahles in die Spritzform, und dem Inneren der Spritzform geschaffen. stand. This creates an even greater pressure gradient between the sprue, i.e. the entry of the spray jet created in the injection mold, and the interior of the injection mold.
In der Figur sind die beiden Formhälften der porösen Spritzform 1 mit 2 und 3 bezeichnet«, Die beiden Formhälften 2,3 sind in der Figur in geschlossener Stellung dargestellt. Sie sind in Pfeilrichtung 4 voneinander wegbewegbar. Beim Ausführungsbeispiel weist der Forminnenraum 5 das Negativ eines Tellers auf. Die Form 1 dient also zum Spritzen eines Formlings, der nach dem Brennen ein Geschirrstück ist.In the figure, the two mold halves are the porous injection mold 1 denoted by 2 and 3 «, the two mold halves 2,3 are shown in the figure in the closed position. They can be moved away from one another in the direction of arrow 4. At the In the exemplary embodiment, the mold interior 5 has the negative of a plate. The form 1 is used to inject a Formlings, which are a piece of crockery after firing.
Die plastische keramische Masse mit einem Wassergehalt von beispielsweise 22% befindet sich ursprünglich im Massebehälter 6 ο Sie wird von dort durch einen Druckstempel 7 oder ein anderweitiges Fördermittel, z.B. eine Schnecke, durch die öffnung 8 hindurch in den Förderraum 9 eindosiert. Der Förderraum 9 weist etwa die Form eines Hohlzylinders auf. In der öffnung zwischen Massebehälter 6 und Förderraum 9 befindet sich ein Schließventil 10, welches ein Zurücktreten der in den Förderraum 9 als Portion überführten plastischen Masse in den Masseraum 6 verhindert. Die aus ■ dem Massebehälter 6 in den Förderraum 9 für einen Spritzzyklus überführte Masseportion entspricht etwa der für das Spritzen des Formlings benötigten Massemenge. Der Spritz-.Vorgang erfolgt durch den Kolben 11, der in PfeilrichtungThe plastic ceramic mass with a water content of for example 22% is originally in the mass container 6 o It is from there by a pressure stamp 7 or some other means of conveyance, e.g. a screw, metered through the opening 8 into the delivery space 9. The delivery chamber 9 has approximately the shape of a hollow cylinder on. In the opening between the mass container 6 and the conveying chamber 9 is a closing valve 10, which is a stepping back into the conveying chamber 9 transferred as a portion plastic mass in the mass space 6 prevented. The from ■ The mass portion transferred from the mass container 6 into the delivery chamber 9 for an injection cycle corresponds approximately to that for the molding of the molding required mass amount. The spraying process takes place by the piston 11, which is in the direction of the arrow
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nach vorne bewegt wird und die innerhalb des Förderraumes 9 befindliche plastische keramische Masse durch die Spritzdüse 13 hindurch in den Forminnenraum 5 spritzt. Die Düse 13 ist dabei so bemessen, daß sie den vom Spritzkolben 11 ausgeübten Spritzdruck in eine Geschwindigkeit von 5 m/sec und mehr umsetzte Die dadurch bewirkte Beschleunigung der Formmasse führt zu der eingangs genannten Thixotropie, aufgrund derer die plastische keramische Masse in einen fließfähigen Zustand überführt wird»is moved forward and the plastic ceramic mass located within the conveying chamber 9 through the spray nozzle 13 injects through into the mold interior 5. The nozzle 13 is dimensioned so that it is the from the injection piston 11 spray pressure exerted at a speed of 5 m / sec and more implemented The resulting acceleration of the molding compound leads to the initially mentioned thixotropy, due to which the plastic ceramic mass is converted into a flowable state »
Beispiel 1: Zum Spritzen eines Formlinge zur Herstellung eines Porzellantellers von 19 cm Durchmesser werden 250-300 cm von keramischer Masse mit einem Wassergehalt von 22% aus dem Massebehälter 6 in den Förderraum 9 einportioniert. Daraufhin wird der hydraulisch betätigte Spritzkolben 11 mit einem innerhalb des hydraulischen Systems herrschendenExample 1: For injection molding a molded article for production On a porcelain plate 19 cm in diameter, 250-300 cm of ceramic mass with a water content of 22% are made the mass container 6 is portioned into the conveying space 9. The hydraulically actuated injection piston 11 with one prevailing within the hydraulic system
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Drück von mehr als 5OO kp/cm , z.B. 14OO kp/cm , in Pfeilrichtung 12 schlagartig, doh, in etwa 0,1 see, nach vorne gedrückt»Pressing of more abruptly than 5OO kp / cm, such as 14OO kp / cm in the direction of arrow 12, d h o, lake in about 0.1, pushed forward "
Die Spritzdüse 13 besteht aus einem 30 mm langen Rohr mit einem Enddurchmesser von etwa 1,5 nun. Der gesamte Spritzvorgang der ursprünglich plastischen keramischen Masse von 250-300 cm , d„h. von etwa 300 g Gewicht, vollzieht sich binnen etwa 0,5 see» Dies bedeutet eine Beschleunigung der Masse innerhalb der Düse 13 auf ca. 28O m/sec, d.h. auf eine Geschwindigkeit, die nahe unterhalb der Schallgeschwindigkeit "liegt οThe spray nozzle 13 consists of a 30 mm long tube with a final diameter of about 1.5 now. The entire spraying process the originally plastic ceramic mass of 250-300 cm, ie. weighing about 300 g within about 0.5 seconds »This means an acceleration the mass within the nozzle 13 to approx. 280 m / sec, i.e. to a speed that is close to the speed of sound "ο
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Der Formhohlraum 5 und die in den Formhälften 2,3 angeordneten Poren stehen unter Vakuum, wodurch das Druckgefälle zwischen dem Innenraum der Düse 13 und dem Forminnenraum noch geringfügig erhöht wird. Die Füllung des Forminnenraumes vollzieht sich explosionsartig, wobei vermutlich ein Teil des in der keramischen Masse enthaltenen Wassers kurzfristig in einen dampfförmigen Aggregatszustand überwechselt,, Dies könnte eine teilweise Absaugung bzw. Aufnahme des in der Masse enthaltenen Wasser durch die Poren der Formhälften 2,3 begünstigen. In welchem Umfang dies der Fall ist, ist wissenschaftlich noch nicht eingehend erforschteThe mold cavity 5 and those arranged in the mold halves 2, 3 Pores are under vacuum, whereby the pressure gradient between the interior of the nozzle 13 and the interior of the mold is increased slightly. The filling of the mold interior takes place explosively, presumably part of that contained in the ceramic mass Water briefly changes into a vaporous state of aggregation, this could be a partial suction resp. Absorption of the water contained in the mass by the Favor pores of the mold halves 2,3. In which extensive this is the case is not yet scientifically detailed explored
Je schneller die Formfüllung erfolgt bzwe je höher die Geschwindigkeit des in den Formhohlraum 5 eintretenden Spritzstrahls ist, desto größer ist die Verwirbelung der Feststoffpartikelchen der Masse innerhalb des Formlings. Je höher also die Einspritzgeschwindigkeit ist, desto mehr wird eine weitgehende Strukturfreiheit bis in die äußersten Bereiche 14,15 des Forminnenraumes gewährleistet. Die Formfüllung vollzieht sich im wesentlichen ohne überdruck in der Form. Zur Vermeidung eines Druckaufbaues in der Form wird der Spritzvorgang spätestens mit vollzogener Formfüllung abgeschaltet, in Spritzrichtung hinter der Düse 13 ist das gesamte System, insbesondere der Forminnenraum, weitgehend drucklos.The faster the mold filling takes place or e the higher the speed of the entering into the mold cavity 5 spray jet, the greater the turbulence of the solid particles within the mass of the molding. The higher the injection speed, the more extensive structural freedom is guaranteed up to the outermost areas 14, 15 of the interior of the mold. The mold is filled essentially without excess pressure in the mold. To avoid a pressure build-up in the mold, the injection process is switched off at the latest when the mold has been filled; in the direction of injection behind the nozzle 13, the entire system, in particular the interior of the mold, is largely pressureless.
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ID=5900177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2361033A Pending DE2361033A1 (en) | 1973-12-07 | 1973-12-07 | Injection mouldings, esp of porcelain crockery - using thixotropic transformation to assist water removal via porous mould |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2361033A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3942686A1 (en) * | 1988-12-23 | 1990-06-28 | Ngk Insulators Ltd | METHOD FOR INJECTION MOLDING CERAMICS AND INJECTION MOLDS TO BE USED FOR THIS |
-
1973
- 1973-12-07 DE DE2361033A patent/DE2361033A1/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3942686A1 (en) * | 1988-12-23 | 1990-06-28 | Ngk Insulators Ltd | METHOD FOR INJECTION MOLDING CERAMICS AND INJECTION MOLDS TO BE USED FOR THIS |
| DE3942686C2 (en) * | 1988-12-23 | 1998-07-09 | Ngk Insulators Ltd | Ceramic injection molding process |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHN | Withdrawal |