JP2002012618A - エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の製造方法 - Google Patents
エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の製造方法Info
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- C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
- C08F2800/10—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as molar percentages
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Abstract
形品の外観不良(特にフィッシュアイ)を抑制する同ケ
ン化物の製造方法を提供する。 【解決手段】 エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化
した後のメタノール溶液に水を加えて混合溶液を調製
し、この混合溶液から不溶物を除去する。不溶物の除去
には、各種ろ過器、遠心分離器を用いる。メタノールと
水の重量比は5:5〜9:1、ケン化物の濃度は30〜
60重量%、温度は55〜80℃が好適である。この製
造方法は、特にエチレン含有率が20〜70モル%、ケ
ン化度が95モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合
体ケン化物の製造に適している。
Description
ニル共重合体ケン化物(以下、「EVOH」という)の
製造方法に関する。
性、耐水性、耐油性、非帯電性および機械的強度に優れ
ており、フィルム、シート、容器などの各種包装材料と
して使用されている。これら包装材料において、成形時
に発生する外観不良、例えばフィッシュアイなどは克服
すべき重要な課題の一つである。そこで、従来から、上
記のような外観不良を抑制するために、EVOHの製造
工程における各種の改良が提案されている。
は、エチレンと酢酸ビニルとを共重合させる工程におい
て、重合開始剤の半減期に対する重合槽内の平均滞留時
間の比率を、酢酸ビニルの重合率から定まる所定の係数
以上とする方法が開示されている。この方法は、半減期
が短い重合開始剤を用いることにより実現できる。
には、エチレンと酢酸ビニルとの共重合の後に、共役ポ
リエン化合物を添加し、さらに未反応の原料を除去する
方法が開示されている。同様に、特開平10−1583
25号公報には、エチレンと酢酸ビニルとの共重合の後
に、チオール化合物を添加し、さらに未反応の原料を除
去する方法が開示されている。
製造方法に新たな改良を加えることにより、EVOH成
形体の外観不良をさらに抑制することを目的とする。
た結果、ケン化後にメタノールと水との混合溶液を調製
し、この混合溶液から不溶物を除去すれば、EVOH成
形体の外観を改善できることを見出した。
は、エチレンと酢酸ビニルとをメタノール溶液中で共重
合させてエチレン−酢酸ビニル共重合体とし、前記共重
合体をメタノール溶液中でケン化し、ケン化した前記共
重合体を含むメタノール溶液に水を加えて混合溶液を調
製し、前記混合溶液から不溶物を除去し、前記不溶物を
除去した混合溶液からEVOHを得ることを特徴とす
る。
酸ビニルの共重合工程、未反応原料の除去(回収)工
程、ケン化工程など諸工程において混入する異物や副生
する不溶成分を、ケン化終了後に除去することとした。
したがって、成形物の外観不良を招く要因をそれが発生
する工程にかかわらず低減できる。
ノールと水との比率を重量比により表示して5:5〜
9:1の範囲内として不溶物を除去することが好まし
い。EVOHを溶解させたまま、外観不良を招く不溶物
を除去しやすいからである。
20モル%以上70モル%以下であってケン化度が95
モル%以上であるEVOHを得る方法として適してい
る。
OHの濃度を30重量%以上60重量%以下として不溶
物を除去することが好ましい。濃度が低すぎるとコスト
的に不利になる場合があり、逆に高すぎると混合溶液の
粘度が高くなってろ過が困難となる場合がある。
以下として不溶物を除去することが好ましい。温度が低
すぎると混合溶液の粘度が高くなってろ過が困難となる
場合があり、逆に高すぎると混合溶液が発泡したり着色
したりする場合がある。
部が、ケン化度95モル%以上のポリビニルアルコール
および/またはエチレン含有率10モル%以下、ケン化
度95モル%以上のEVOHであることが好ましい。酢
酸ビニルのホモポリマーであるポリビニルアルコール
(PVA)や、エチレンを含有していても上記程度にそ
の含有率が低くケン化度が高いEVOH(以下、「低エ
チレンEVOH」ということがある)は、成形品のゲル
状物を誘発する。したがって、PVAおよび/または低
エチレンEVOHを混合溶液から除去しておくと、目的
とするEVOH成形体の外観特性を改善できる。
いて説明する。本発明では、エチレン−酢酸ビニル共重
合体をケン化して得たEVOHのメタノール溶液に水が
加えられて混合溶液が調製される。添加する水の形態に
制限はなく、例えば水蒸気として加えてもよい。こうし
て調製された混合溶液中の不溶物を、ろ過、遠心分離な
どの固液分離操作により除去する。
PVAおよび/または低エチレンEVOHは、EVOH
成形体の外観低下を防ぐために、特に除去すべき物質で
ある。したがって、混合溶液における水とメタノールと
の混合比は、目的とするEVOHの溶解度が高く、PV
Aや低エチレンEVOHの溶解度が低い範囲とするとよ
い。
ン含有率や濃度、温度などに左右されるが、エチレン含
有率が20〜70モル%、ケン化度が95モル%以上の
EVOHを製造する場合には、概略、メタノールと水の
重量比が5:5〜9:1となる範囲が好適である。添加
する水の量が多すぎるとPVAおよび/または低エチレ
ンEVOHが溶解して不溶物として十分に除去できなく
なる。
ど、混合液におけるメタノールの含有率をやや高くする
ことが好ましい。例えば、ケン化度が95モル%以上で
ある場合、エチレン含有率が20〜30モル%のEVO
Hを製造する際のメタノールと水の重量比は5:5〜
7:3が好適であり、エチレン含有率が30〜55モル
%のEVOHを製造する際のメタノールと水の重量比は
6:4〜8:2が好適であり、エチレン含有率が55〜
70モル%のEVOHを製造する際のメタノールと水の
重量比は7:3〜9:1が好適である。
合溶液におけるEVOHの濃度は、通常、30重量%以
上60重量%以下が好ましい。また、この混合溶液の温
度は、通常、55℃以上80℃以下が好ましい。これら
濃度や温度も、目的とするEVOHのエチレン含有率な
どに応じてさらに好ましい範囲としてもよい。
離操作は、各種のろ過器や遠心分離器を用いて行えばよ
い。例えば、プレート型ろ過器によるろ過、バケット型
ろ過器によるろ過、キャンドル型ろ過器によるろ過、お
よび遠心分離器による分離から選ばれる少なくとも1種
の固液分離法を用いると、不溶物を効率的に除去でき
る。ただし、EVOHを含む混合溶液について固液分離
を行う際は、高粘度の溶液でも効率良く分離できるとい
う点で、ろ過が好ましく、中でもキャンドル型ろ過器に
よるろ過を行うと、特に効率よく分離できる。
料のフィルターを用いることができるが、例えば金属製
フィルターを用いる場合には目開き20〜100μm程
度(のものが好適である。目開きが大きすぎると不溶物
が混合溶液に混入する場合があり、逆に小さすぎるとフ
ィルター圧が高くなってろ過が困難となる場合がある。
順を追って説明する。エチレンと酢酸ビニルとの共重合
には、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、バルク重合のい
ずれを用いてもよいが、溶液重合が好適である。また、
連続式、回分式のいずれの方法を採用してもよい。溶媒
としてはメタノールが用いられる。
に制限なく使用できる。好ましい触媒としては、2,
2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビ
ス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−
アゾビス−(4−メチル−2,4−ジメチルバレロニト
リル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4
−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−
(2−シクロプロピルプロピオニトリル)などのアゾニ
トリル系開始剤、およびイソブチリルパーオキサイド、
クミルパーオキシネオデカノエイト、ジイソプロピルパ
ーオキシカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジ
カーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイ
ト、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサ
イド、t−ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過
酸化物系開始剤が挙げられる。
に、これらと共重合しうる単量体を共存させてもよい。
このような単量体としては、プロピレン、イソブチレ
ン、α−オクテン、α−ドデセンなどのα−オレフィ
ン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイ
ン酸、イタコン酸などの不飽和酸、その塩、その無水物
またはモノもしくはジアルキルエステル、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリルなどのニトリル類、アク
リルアミド、メタクリルアミドなどのアミド類、エチ
レンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルフ
ォン酸などのオレフィンスルフォン酸またはその塩が挙
げられる。この他にも、アルキルビニルエーテル類、ビ
ニルケトン、N−ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化
ビニリデンなどを共存させてもよい。ただし、これら第
3の単量体は、本発明の作用効果を阻害しない範囲で添
加することが好ましい。
OHの特性を考慮すると、20モル%以上70モル%以
下が好ましい。エチレン含有率が低すぎると十分な耐水
性が得られず、逆に高すぎると十分なガスバリア性が得
られないからである。かかる観点からは、エチレン含有
率は、25〜60モル%がさらに好ましい。もっとも、
コート材料などとして用いる場合には、エチレン含有率
を20モル%未満としてもよい。
槽内気相部の圧力(エチレン圧)は20〜80kg/c
m2がそれぞれ好適である。回分式の場合、反応時間は
3〜24時間が適当である。連続式の場合にも、平均滞
留時間を同程度とすることが好ましい。重合率は、供給
した酢酸ビニルを基準として30〜80%程度が適当で
ある。
含む液(共重合体溶液)に、重合禁止剤を添加し、未反
応のエチレンガスを蒸発させて除去し、さらに未反応の
酢酸ビニルを追い出す。酢酸ビニルの追い出しは、例え
ば、ラシヒリングを充填した塔の上部から共重合体溶液
を所定速度で連続的に供給するとともに、塔下部からメ
タノールの蒸気を連続的に吹き込むことにより実施でき
る。このような塔型回収器を用いた酢酸ビニルの追い出
しにより、塔頂部からメタノールの蒸気とともに未反応
酢酸ビニルを取り出し、塔底部から未反応酢酸ビニルを
除去した共重合体溶液を得ることができる。
酢酸ビニルおよびメタノールが含まれている。この混合
液は、別の塔型回収器に導入して、水による抽出蒸留を
行って酢酸ビニルを分離して回収し、さらに、この水/
アルコール混合液について分離精製を行って、メタノー
ルを回収する。回収した酢酸ビニルおよびメタノール
は、上記共重合に再利用する。
にはアルカリ触媒を添加し、エチレン−酢酸ビニル共重
合体の酢酸エステル成分をケン化する。ケン化は、連続
式、回分式のいずれにより行ってもよい。アルカリ触媒
としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルカ
リ金属アルコラートなどを用いることができる。例え
ば、回分式によりケン化を行う場合、共重合体溶液温度
は30℃以上65℃以下が、反応時間は1〜6時間がそ
れぞれ好適である。なお、共重合体溶液の濃度は10〜
50%が適しており、触媒使用量は酢酸エステル成分当
たり0.02〜1.0当量が好適である。
好ましく、99%モル以上がさらに好ましい。ケン化を
十分に行わないと、十分なガスバリア性が得られなくな
ることがある。もっとも、例えば層間接着性などを改善
するために、ケン化度を80〜95モル%程度としても
よい。このケン化度のEVOHは、単独で用いてもよい
が、ケン化度を99モル%以上としたEVOHとブレン
ドして用いてもよい。
I)は、0.1〜200g/10分が好ましい。ここで
は、MIとして、190℃、2160g荷重下での測定
値を採用する。ただし、融点が190℃付近または19
0℃を超えるものは、上記荷重下、融点以上の温度にお
ける複数の測定値を、絶対温度の逆数を横軸、MIを縦
軸(対数目盛)とする片対数グラフとしてプロットして
190℃に外挿した値を用いることとする。
タノール溶液が得られる。このメタノール溶液には、上
記各工程において混入、残存または副生した他の成分が
存在している。このメタノール溶液には、従来、残存す
るアルカリ触媒の中和処理や、EVOHの特性向上など
を目的として、可塑剤、安定剤、界面活性剤、架橋剤、
金属塩、充填剤、各種繊維などの補強剤などの添加が行
われることはあったが、不溶物の除去を目的として、水
の添加による混合溶液の調製および固液分離操作は行わ
れていなかった。上記に記載したような混合溶液を調製
し、この混合溶液から不溶物を取り除けば、成形品の外
観不良の発生を抑制できる。
成形により、フィルム、シート、容器、パイプ、繊維な
ど各種形状へと成形される。溶融成形としては、押出成
形、インフレーション押出、ブロー成形、溶融紡糸、射
出成形などを適用できる。溶融温度は、150〜270
℃が好適である。重合度、エチレン含有率、ケン化度な
どが相違する2種以上のEVOHをブレンドして溶融成
形してもよい。また、予め、EVOHに、可塑剤、安定
剤、界面活性剤、架橋剤、金属塩、充填剤、各種繊維な
どの補強剤を添加しても構わない。
脂を配合してもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリオレ
フィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1−ブテ
ン、ポリ4−メチル−1ペンテン、エチレン−プロピレ
ン共重合体、エチレンと炭素数が4以上のα−オレフィ
ンとの共重合体、ポリオレフィンと無水マレイン酸との
共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−
アクリル酸エステル共重合体、これらを不飽和カルボン
酸またはその誘導体でグラフト変性した変性ポリオレフ
ィンなど)、各種ナイロン(ナイロン6、ナイロン6
6、ナイロン6/66共重合体など)、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリアセタ
ール、変性ポリビニルアルコール樹脂などが挙げられ
る。
可塑性樹脂とを、例えば共押出しすることにより、積層
体として成形してもよい。さらに、EVOHは、紙、プ
ラスチックフィルム、金属箔など基材フィルムとの積層
体としてもよく、共押出しコート、溶液コートなどによ
り、これら基材フィルムの表面にコーティングしても構
わない。
明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。
エチレン−酢酸ビニル共重合体100重量部およびメタ
ノール400重量部をケン化反応器に仕込み、さらに水
酸化ナトリウムのメタノール溶液(80g/L)0.1
6重量部(水酸化ナトリウム/酢酸ビニル単位=0.4
/1、モル比)を仕込んだ。この反応器内に窒素ガスを
吹き込み、副生する酢酸メチルをメタノールとともに系
外に除去しながら、60℃で4時間反応させた。その
後、酢酸で中和して反応を停止させ、EVOH57重量
部、メタノール75重量部からなるEVOHのメタノー
ル溶液を得た。このEVOHのケン化度は99.5モル
%であった。
メタノール/水溶液とした。この時のメタノールと水の
比率はほぼ70:30(重量比)であった。このEVO
Hのメタノール/水溶液を、60℃に保った状態で上記
反応器の底部からギヤポンプで抜取ってバケット型ろ過
器へと供給した。ろ過部には目開き60μmの金属製エ
レメントを配置した。ろ過後、エレメントの付着物を採
取して赤外分光法により分析したところ、付着物の主成
分はPVAであった。
口部を有する金板から水中に押し出してストランド状に
凝固させ、切断して直径約3mm、長さ約5mmのペレ
ットを得た。ペレットは遠心分離機で脱液し、さらに大
量の水を加え脱液する操作を繰り返した。こうして得た
EVOHペレットを流動乾燥機で80℃で15時間、さ
らに静置乾燥機で110℃で24時間乾燥を行い、乾燥
ペレット(含水率0.3%)を得た。
様の押出機、Tダイを使用して行った。 ・押出機 ;GT−40−A (株)プラスチック工学研究所製 ・形式 ;単軸押出機(ノンベントタイプ) ・L/D ;26 ・CR ;3.5 ・口径 ;40mmφ ・スクリュー ;一条フルフライトタイプ、表面窒化鋼 ・回転数 ;40rpm ・駆動機 ;住友重機株式会社製直流式電動機SCR−DC218B ・モーター容量;DC7.5KW(定格45A) ・ヒーター ;4分割タイプ ・ダイ幅 ;300mm ・ダイ内樹脂温度;240℃ ・引取り速度 ;10m/分
ッシュアイ(肉眼で確認できる直径約100μm以上の
もの)を数え、1.0m2あたりに換算した。
個数により、フィルムの外観を以下のように判定した。 A;20個未満 B;20個以上100個未満 C;100個以上500個未満 D;500個以上 本実施例で得たフィルムの外観は、A判定であった。
レート型ろ過器に変更した点を除いては、実施例1と同
様にして、ケン化、ろ過、ペレット化、製膜を行った。
こうして得たフィルムについて、フィッシュアイを数え
て上記と同様の判定を行ったところ、A判定となった。
ル溶液に添加する水を、61重量部(メタノールと水の
重量比は55:45)とした点を除いては、実施例1と
同様にして、ケン化、ろ過、ペレット化、製膜を行っ
た。こうして得たフィルムについて、フィッシュアイを
数えて上記と同様の判定を行ったところ、B判定となっ
た。
エチレン−酢酸ビニル共重合体100重量部およびメタ
ノール400重量部をケン化反応器に仕込み、さらに水
酸化ナトリウムのメタノール溶液(80g/L)0.2
4重量部(水酸化ナトリウム/酢酸ビニル単位=0.7
/1、モル比)を仕込んだ。この反応器内に窒素ガスを
吹き込み、副生する酢酸メチルをメタノールとともに系
外に除去しながら、60℃で4時間反応させた。その
後、酢酸で中和して反応を停止させ、EVOH60重量
部、メタノール83重量部からなるEVOHのメタノー
ル溶液を得た。このEVOHのケン化度は99.3モル
%であった。
メタノール/水溶液とした。この時のメタノールと水の
比率はほぼ74:26(重量比)であった。このEVO
Hのメタノール/水溶液を、60℃に保った状態で上記
反応器の底部からギヤポンプで抜取ってバケット型ろ過
器へと供給した。ろ過部には目開き60μmの金属製エ
レメントを配置した。EVOHのメタノール/水溶液を
ろ過した後、エレメントの付着物を採取して赤外分光法
により分析したところ、付着物の主成分はPVAであっ
た。
口部を有する金板から水中に押し出してストランド状に
凝固させ、切断して直径約3mm、長さ約5mmのペレ
ットを得た。ペレットは遠心分離機で脱液し、さらに大
量の水を加え脱液する操作を繰り返した。こうして得た
EVOHペレットを流動乾燥機で80℃で15時間、さ
らに静置乾燥機で110℃で24時間乾燥を行い、乾燥
ペレット(含水率0.3%)を得た。
様にして製膜を行った。こうして得たフィルムについ
て、フィッシュアイを数えて上記と同様の判定を行った
ところ、A判定となった。
エチレン−酢酸ビニル共重合体100重量部およびメタ
ノール400重量部をケン化反応器に仕込み、さらに水
酸化ナトリウムのメタノール溶液(80g/L)0.1
6重量部(水酸化ナトリウム/酢酸ビニル単位=0.3
7/1、モル比)を仕込んだ。この反応器内に窒素ガス
を吹き込み、副生する酢酸メチルをメタノールとともに
系外に除去しながら、60℃で4時間反応させた。その
後、酢酸で中和して反応を停止させ、EVOH56重量
部、メタノール98重量部からなるEVOHのメタノー
ル溶液を得た。このEVOHのケン化度は99.5モル
%であった。
のメタノール/水溶液とした。この時のメタノールと水
の比率はほぼ49:51(重量比)であった。このEV
OHのメタノール/水溶液を、60℃に保った状態で上
記反応器の底部からギヤポンプで抜取ってバケット型ろ
過器へと供給した。ろ過部には目開き60μmの金属製
エレメントを配した。ろ過後、エレメントの付着物を採
取して赤外分光法により分析したところ、付着物の主成
分はPVAであった。
口部を有する金板から水中に押し出してストランド状に
凝固させ、切断して直径約3mm、長さ約5mmのペレ
ットを得た。ペレットは遠心分離機で脱液し、さらに大
量の水を加え脱液する操作を繰り返した。こうして得た
EVOHペレットを流動乾燥機で80℃で15時間、さ
らに静置乾燥機で110℃で24時間乾燥を行い、乾燥
ペレット(含水率0.3%)を得た。
様にして製膜を行った。こうして得たフィルムについ
て、フィッシュアイを数えて上記と同様の判定を行った
ところ、C判定となった。
過を行わなかった点を除いては、実施例1と同様にし
て、ケン化、ろ過、ペレット化、製膜を行った。こうし
て得たフィルムについて、フィッシュアイを数えて上記
と同様の判定を行ったところ、D判定となった。
めて示す。
ケン化後にメタノールと水との混合溶液を調製し、この
混合溶液から不溶物を除去することにより、EVOHの
成形品の外観を改善できる。特に本発明によれば、溶融
成形前の各工程で発生した不溶物を一括して除去できる
ため、大きな外観改善の効果を得ることができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 エチレンと酢酸ビニルとをメタノール溶
液中で共重合させてエチレン−酢酸ビニル共重合体と
し、前記共重合体をメタノール溶液中でケン化し、ケン
化した前記共重合体を含むメタノール溶液に水を加えて
混合溶液を調製し、前記混合溶液から不溶物を除去し、
前記不溶物を除去した混合溶液からエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体ケン化物を得ることを特徴とするエチレン−
酢酸ビニル共重合体ケン化物の製造方法。 - 【請求項2】 混合溶液におけるメタノールと水との比
率を重量比により表示して5:5〜9:1の範囲内とし
て不溶物を除去する請求項1に記載のエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体ケン化物の製造方法。 - 【請求項3】 エチレン含有率が20モル%以上70モ
ル%以下であってケン化度が95モル%以上であるエチ
レン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を得る請求項1また
は2に記載のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の
製造方法。 - 【請求項4】 混合溶液におけるエチレン−酢酸ビニル
共重合体ケン化物の濃度を30重量%以上60重量%以
下として不溶物を除去する請求項1〜3のいずれかに記
載のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の製造方
法。 - 【請求項5】 混合溶液の温度を55℃以上80℃以下
として不溶物を除去する請求項1〜4のいずれか1項に
記載のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の製造方
法。 - 【請求項6】 不溶物の少なくとも一部が、ケン化度9
5モル%以上のポリビニルアルコールおよび/またはエ
チレン含有率10モル%以下、ケン化度95モル%以上
のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物である請求項
1〜5のいずれかに記載のエチレン−酢酸ビニル共重合
体ケン化物の製造方法。
Priority Applications (11)
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US09/892,694 US6653400B2 (en) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | Method for producing saponified ethylene-vinyl acetate copolymer |
TW090115734A TW562813B (en) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | Process for producing saponified ethylene-vinyl acetate copolymer |
DE60102262T DE60102262T2 (de) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | Verfahren zur Herstellung von verseiften Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren |
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GB0115991A GB2364061B (en) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | Method for producing saponified ethylene-vinyl acetate copolymer |
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AT01305647T ATE261459T1 (de) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | Verfahren zur herstellung von verseiften ethylen- vinylacetat-copolymeren |
CNB011248831A CN1187381C (zh) | 2000-06-29 | 2001-06-29 | 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物皂化物的制造方法 |
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