JP2002273790A - 耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方法、並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成形体 - Google Patents

耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方法、並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成形体

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JP2002273790A
JP2002273790A JP2001074638A JP2001074638A JP2002273790A JP 2002273790 A JP2002273790 A JP 2002273790A JP 2001074638 A JP2001074638 A JP 2001074638A JP 2001074638 A JP2001074638 A JP 2001074638A JP 2002273790 A JP2002273790 A JP 2002273790A
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vinyl chloride
chloride resin
resin
cpvc
chlorinated
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JP2001074638A
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Shingo Nakamura
伸吾 中村
Tsukasa Uemichi
司 上道
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CPVC延伸成形体の諸物性とPVC成形体
の諸物性との併せ持ち、相互に補完し合うことで実用上
十分な耐熱性と耐衝撃性とを有する新規な耐熱性塩化ビ
ニル樹脂管を提供する。 【解決手段】 PVC(CPVCを除く)とCPVCと
を少なくとも含む樹脂組成物から原管を成形し、該原管
を、PVCとCPVCとが非相溶となる状態であって、
かつ、CPVCの延伸温度範囲内の所定の温度に温調し
て延伸成形することで、耐熱性塩化ビニル樹脂管を成形
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性塩化ビニル
樹脂管の製造方法、並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成形
体に関し、特に、塩素化塩化ビニル樹脂と塩化ビニル樹
脂とのポリマーアロイからなる耐熱性塩化ビニル樹脂管
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、塩化ビニル系樹脂成形体は機
械的強度、耐熱性、耐薬品性、耐油性等の優れた特性を
活かして、建材用、水道用、農業用、工業用のパイプや
継ぎ手、平板等に使用されている。
【0003】塩化ビニル系樹脂成形体の耐熱性を向上さ
せる方法として、塩化ビニル系樹脂を後塩素化する方法
が一般的に採用されている。後塩素化により得られた塩
素化塩化ビニル系樹脂成形体は、例えば、給湯管、消火
用スプリンクラー配管材、電力ケーブル保護管、工業用
配管材、工業用板材等、従来の塩化ビニル系樹脂成形体
では使用できなかった分野や使用環境下での使用が可能
となっている。
【0004】
【課題を解決するための手段】しかし、塩素化塩化ビニ
ル系樹脂は硬質用に用いると耐衝撃性に劣るという欠点
を有しており、種々の改良案が提案されている。例え
ば、本願出願人が特開平10−206821号に開示し
た技術では、衝撃改質剤を添加することにより耐衝撃性
の改善を図っているが、耐衝撃性以外の機械的強度や耐
熱性を低下させるものであった。
【0005】また、塩化ビニル樹脂管の機械的強度を向
上させる方法として管を二軸延伸する方法が特開昭49
−59163号公報に開示されているが、かかる二軸延
伸管では、塩化ビニル樹脂のビカット軟化温度程度にま
で加熱されると、該樹脂の配向が解除され、管の収縮が
生じてしまうため、使用温度が大きく限定されるもので
あった。
【0006】そこで、本発明は、塩化ビニル樹脂よりも
耐熱性が高く、衝撃強度やその他の機械的強度を向上さ
せ得るとともに、樹脂組成物のビカット軟化温度付近で
も収縮が生じない耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方法、
並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成形体を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の耐熱性塩化ビニ
ル樹脂管の製造方法は、塩素化塩化ビニル系樹脂(以
下、「CPVC」という。)と塩化ビニル系樹脂(以
下、「PVC」という)とを少なくとも含む樹脂組成物
から原管を成形し、該原管を、前記CPVCとPVCと
が非相溶となる状態であって、かつ、CPVCの延伸温
度範囲内の所定の温度に温調して延伸成形することを特
徴とするものである。なお、本発明において、PVCに
は、CPVCを含まないものとする。
【0008】かかる本発明の製造方法によれば、実質的
に延伸配向されたCPVCと、実質的に延伸配向されて
いないPVCとの非相溶系のポリマーアロイからなる耐
熱性塩化ビニル樹脂管を得ることができる。かかる樹脂
成形体は、単層成形体であっても、CPVC延伸成形体
の諸物性とPVC成形体の諸物性とを併せ持ち、相互に
補完し合うことで、実用上十分な耐熱性と耐衝撃性とを
有するものとすることができる。
【0009】即ち、本発明製造方法によって得られる樹
脂成形体のビカット軟化温度は、CPVCのみのビカッ
ト軟化温度と、PVCのみのビカット軟化温度のほぼ中
間の温度となり、各ビカット軟化温度は各樹脂のガラス
転移温度付近であるが、本発明の製造方法によって得ら
れた樹脂成形体は、そのビカット軟化温度付近にまで加
熱されても、CPVCのガラス転移温度以上に加熱され
なければCPVCの配向が解除されず、該CPVCによ
る強度が得られて軟化が進行しないため、一般に高いガ
ラス転移温度を有するCPVCの熱特性を有効利用して
耐熱性の向上を図ることができる。また、CPVCとP
VCとが非相溶であるため、CPVCのガラス転移温度
が混合によって低下せず、優れた耐熱性を得ることが可
能である。また、延伸配向されていないPVCにより耐
衝撃性の向上が図られるとともに、CPVCの延伸配向
効果によって、耐衝撃性以外の他の機械的強度の向上が
図られる。
【0010】なお、塩素化塩化ビニル系樹脂と塩化ビニ
ル系樹脂とが非相溶となっているか否かは、例えば、原
管の損失正接(tan δ)をJIS K 7198に準拠
して測定し、その損失正接のピークが二山分布となって
いるか否かによって判別することができる。ここで、二
山分布とは、原管の損失正接曲線が、塩化ビニル系樹脂
のみの損失正接曲線のピークの位置と、塩素化塩化ビニ
ル系樹脂のみの損失正接曲線のピークの位置との2つの
位置でピークを有し、各ピークの合成としてなるもの
で、各ピークの損失正接値付近で変曲点を持つような状
態をいう。そして、原管の損失正接曲線が二山分布とな
っていれば、上記2つの樹脂により非相溶系のポリマー
アロイが形成されていると判別することができる。ま
た、非相溶系のポリマーアロイには、一般に複数のガラ
ス転移温度を有するため、急激に軟化が進行する温度が
2点以上存在するか否かを測定することによっても、非
相溶系であるか否かを判別することが可能である。
【0011】なお、非相溶となる状態とは、完全に相分
離していることを意味するものでなく、CPVCとPV
Cとが実質的に相分離していればよく、一部に相溶する
部分が存在している状態をも含むものである。CPVC
とPVCとが非相溶となるか否かは、これらCPVCと
PVCとの混合比や成形温度、添加剤の種類や量などの
種々の要因に影響を受けるため、量産に先立って、予め
非相溶となる混合比や成形条件等を試験しておくことが
好ましい。
【0012】上記製造方法において、CPVCとして
は、PVCの延伸温度範囲の上限よりも高いガラス転移
温度を有するものを用いることが好ましい。これによれ
ば、CPVCの延伸温度範囲(一般に、CPVCのガラ
ス転移温度以上の所定温度範囲)内の所定の温度で延伸
成形すれば、その温度はPVCの延伸温度範囲を超える
ものであるから、PVCに配向が生じることを確実に防
止することができる。PVCに配向が起こると、樹脂成
形体のビカット軟化温度よりも低いPVCのガラス転移
温度以上に加熱されるだけで、PVCの配向が解除され
てPVCに収縮が生じ、ひいては樹脂成形体が管軸方向
や周方向などに収縮してしまうが、上記構成によればか
かる不具合を回避することが可能である。
【0013】なお、本発明の耐熱性塩化ビニル樹脂成形
体は、実質的に延伸配向された塩素化塩化ビニル系樹脂
と実質的に延伸配向されていない塩化ビニル系樹脂(但
し、塩素化塩化ビニル系樹脂を除く。)との非相溶系の
ポリマーアロイから形成されていることを特徴とするも
のであって、管のみならず、板、棒、ボトル、その他の
延伸成形体を含む。
【0014】
【発明の実施の形態】上記した本発明の耐熱性塩化ビニ
ル樹脂管の製造方法、並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成
形体は、従来公知の適宜の技術を利用して実施すること
ができる。
【0015】CPVCは、塩化ビニル樹脂を塩素化する
ことにより得られるものであり、この塩化ビニル樹脂は
特に限定されるものではなく、例えば、塩化ビニル単独
重合体;塩化ビニルモノマーと、該モノマーと共重合可
能な不飽和結合を有する重合性モノマーとの共重合体;
重合体に塩化ビニルをグラフト共重合させたグラフト共
重合体などを用いることができる。これらは単独で用い
てもよく、2種以上を併用してもよい。
【0016】上記不飽和結合を有する重合性モノマーと
しては特に限定されず、例えば、エチレン、プロピレ
ン、ブチレン等のα−オレフィン類;酢酸ビニル等のビ
ニルエステル類;ブチルビニルエーテル等のビニルエー
テル類;メチル(メタ)アクリレート、ブチルアクリレ
ート等のアクリル酸エステル類;スチレン等の芳香族ビ
ニル類;塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類;N−
フェニルマレイミド等のN−置換マレイミド類等が挙げ
られる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用
してもよい。
【0017】上記重合体に塩化ビニルをグラフト共重合
させたグラフト共重合体としては特に限定されず、例え
ば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル−一酸化炭素共重合体、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、アクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリウレタン、塩素
化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等が挙げられ
る。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用して
もよい。
【0018】上記塩化ビニル樹脂を塩素化してCPVC
とする方法は特に限定されず、例えば水懸濁法、溶液塩
素化法等の従来公知の適宜の方法を採用することができ
る。
【0019】CPVCは、塩素化する前の塩化ビニル樹
脂の平均重合度が小さすぎると延伸温度での延び特性が
悪化して延伸成形時に亀裂が発生し易くなると共に、成
形体の衝撃強度が低下する。一方、該平均重合度が大き
すぎると延伸前の原管の成形性が悪化する。したがっ
て、塩素化前の塩化ビニル樹脂の平均重合度は600〜
1400が好ましく、より好ましくは700〜1100
が良い。また、CPVCの塩素含有量は、少なすぎると
十分な耐熱性が得られず、多すぎると成形性が悪化する
ため、60〜71重量%とするのが好ましい。
【0020】CPVCの塩素含有量を所定の範囲に調整
する方法としては、例えば、塩化ビニル樹脂を塩素化す
る段階で調整してもよく、高塩素化度の塩素化塩化ビニ
ル樹脂と、低塩素化度の塩素化塩化ビニル樹脂又は通常
の塩化ビニル樹脂とをブレンドすることにより調整して
もよい。
【0021】一方、PVCも特に限定されるものではな
く、例えば、塩化ビニル単独重合体;塩化ビニルモノマ
ーと、該モノマーと共重合可能な不飽和結合を有する重
合性モノマーとの共重合体;重合体に塩化ビニルをグラ
フト共重合させたグラフト共重合体などを用いることが
できる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用
してもよい。
【0022】上記不飽和結合を有する重合性モノマーと
しては特に限定されず、例えば、エチレン、プロピレ
ン、ブチレン等のα−オレフィン類;酢酸ビニル等のビ
ニルエステル類;ブチルビニルエーテル等のビニルエー
テル類;メチル(メタ)アクリレート、ブチルアクリレ
ート等のアクリル酸エステル類;スチレン等の芳香族ビ
ニル類;塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類;N−
フェニルマレイミド等のN−置換マレイミド類等が挙げ
られる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用
してもよい。
【0023】上記重合体に塩化ビニルをグラフト共重合
させたグラフト共重合体としては特に限定されず、例え
ば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル−一酸化炭素共重合体、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、アクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリウレタン、塩素
化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等が挙げられ
る。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用して
もよい。
【0024】上記PVCは、平均重合度が小さすぎると
延伸温度での延び特性が悪化して延伸成形時に亀裂を生
じやすくなると共に、成形体の衝撃強度が低下する。一
方、平均重合度が大きすぎると延伸前の原管の成形性が
悪化する。したがって、PVCの平均重合度は、600
〜2500が好ましく、より好ましくは800〜140
0が良い。
【0025】原管の成形材料である樹脂組成物は、上記
CPVCとPVCとを含むものであるが、これらCPV
C及びPVCには、必要に応じて、有機錫化合物や鉛化
合物等の熱安定剤;フタル酸ジ−2−エチルヘキシル
(DOP)やアジピン酸−2−エチルヘキシル(DO
A)等の可塑剤;ポリエチレン系ワックス、エステル系
ワックス、ステアリン酸、モンタン酸系ワックス、カル
シウムステアレート等の滑剤;塩素化ポリエチレン、M
BS系強化剤、アクリル系強化剤等の改質剤;顔料;耐
電防止剤;難燃剤;炭酸カルシウム、タルク、クレー、
マイカ等の無機充填剤;抗酸化剤などが添加されていて
もよい。
【0026】CPVCとPVCとの混合比は、PVCが
多すぎると耐熱性の向上が少なく、また、延伸温度での
伸びが低下し、延伸成形品を得るのが困難になる。一
方、PVCが少なすぎると樹脂組成物のビカット軟化温
度付近で収縮が発生するため、CPVC100重量部に
対し、PVC10〜250重量部とするのが好ましい。
【0027】本発明における延伸成形方法は特に限定さ
れず、例えば、CPVCの延伸温度範囲(例えば、13
0℃〜170℃)の所定の温度(例えば150℃)に原
管を温調して延伸金型により周方向及び軸方向に延伸成
形する方法、空気や液体などの流体により原管を上記所
定の温度に加熱し、管内部を加圧することにより周方向
及び軸方向に延伸成形する方法、上記所定の温度でビレ
ットを固体押出することで延伸成形する方法等を挙げる
ことができ、その他、従来公知の種々の延伸成形法を採
用することができる。
【0028】延伸成形における延伸倍率が小さすぎる
と、CPVC相の機械的強度の向上が少なく、また、ク
ラック伝搬性向上の効果も小さい。一方、延伸倍率が大
きすぎると、延伸成形が困難になると共に、成形品の伸
びが低下し、変位に対して弱くなり、破損し易くなる。
したがって、延伸倍率は、管の延伸成形の場合、管周方
向に1.3〜2.5倍、管軸方向に1.1〜2.5倍と
する。ここで、周方向の延伸倍率は、管の外径変化率
(OD1/OD0 : OD1=延伸後の成形体の管外
径、OD0=延伸前の原管の管外径)をいうものとし、
また、軸方向の延伸倍率は、管の長さ変化率(L1/L0
: L1=延伸後の成形体の管長、L0=延伸前の原管
の管長)をいうものとする。
【0029】延伸成形温度が低い(例えば、PVCの延
伸温度範囲である80℃〜120℃)と、樹脂組成物の
ビカット軟化温度付近で成形体の収縮が生じてしまうた
めに好ましくない。これは、かかる延伸成形温度では、
PVCの配向が起こり、その配向が解除される温度がガ
ラス転移温度Tg(例えば80℃〜100℃)付近だか
らである。さらに低い成形温度(例えば80℃以下)で
は、延伸成形をすることができない。一方、延伸温度が
高すぎると(例えば180℃以上)、CPVCの配向を
固定することができず、延伸効果による機械的強度の向
上を図ることができない。
【0030】したがって、原管の延伸成形温度は、CP
VCの延伸温度範囲内の所定の温度とする。ここで、C
PVCの延伸温度範囲とは、CPVCのガラス転移温度
Tgを下限値とし、延伸配向効果が得られる最大温度
(例えば、Tg+40℃)を上限値とするものであり、
例えば、Tg=130℃の場合には、130℃〜170
℃とすることができる。このように延伸成形温度を限定
することにより、CPVCを延伸配向することができる
一方、相分離したPVCは非配向とすることができ、そ
の結果、CPVCのビカット軟化温度付近まで熱収縮が
起こらないようになる。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれら実施例のみに限定されるものではなく、樹脂材
料の配合比を適宜変更できるとともに、各種安定剤や滑
剤や改質剤などの各種添加剤を必要に応じて適宜添加す
ることが可能である。また、成形法も下記の実施例に限
定されるものではない。本願発明者らは、表1に示す塩
素化塩化ビニル樹脂とポリ塩化ビニル樹脂との10種の
混合樹脂100重量部に対し、それぞれ、熱安定剤とし
てアルキル錫メルカプト化合物(三共有機合成製「SN
T−461K」)を2重量部、ポリエチレン系滑剤(三
井石油化学製「Hiwax220MP」)を1重量部、
ステアリン酸(花王製「ルナックS−30」)を0.5
重量部添加し、ヘンシェルミキサーで130℃に昇温
し、混合して樹脂組成物を調整した後、該樹脂組成物を
90mm二軸押出機に供給して外径70mm、肉厚8m
mの原管を押出成形し、この原管を内径114mm、長
さ1mの金型内にセットし、原管の内外面をポリエチレ
ングリコールにより加熱し、内面のみポンプにより加圧
して外径114mmに延伸して、実施例1〜10の10
種の耐熱性塩化ビニル樹脂管を成形した。表1には、上
記混合樹脂の樹脂組成、延伸成形温度、並びに、物性試
験の評価結果を示している。
【0032】
【表1】
【0033】表1中、「HA」の型番で示される樹脂
は、徳山積水工業製の塩素化塩化ビニル樹脂であり、各
樹脂の塩素化前平均重合度並びに塩素含有量は次の通り
である。 HA−05H :塩素化前平均重合度500、塩素含有
量65% HA−24K :塩素化前平均重合度700、塩素含有
量67% HA−34F :塩素化前平均重合度800、塩素含有
量65% HA−52K :塩素化前平均重合度1000、塩素含
有量67% HA−52KX:塩素化前平均重合度1000、塩素含
有量70%
【0034】また、「TS]の型番で示される樹脂は、
徳山積水化学工業製のポリ塩化ビニル樹脂であり、各樹
脂の平均重合度は次の通りである。 TS−1000R:平均重合度1000 TS−800E :平均重合度800 TS−1400K:平均重合度1400 TS−640 :平均重合度640
【0035】なお、表1には、上記混合樹脂中の塩素化
塩化ビニル樹脂とポリ塩化ビニル樹脂との重量比を示し
ている。
【0036】ビカット軟化温度は、非延伸成形品につい
て、JIS K 7206(B法)に準拠して測定し
た。収縮温度は、100時間加熱後、外径が0.6mm
(JIS K 6741のVP外径許容差下限値)収縮
する温度であり、5℃ずつ加熱温度を変えて100時間
後の収縮量から温度を算出した。耐衝撃性は、JIS
K 7211に準拠して測定した落錘衝撃値で評価し
た。具体的には、試験体である25cm短管を0℃で6
0分状態調整後、9kg柱状重鎮を落下させた時の50
%割れ高さを測定した。破壊水圧は、試験体である1m
短管に常温で水圧を加え、管が破壊する圧力を測定し
た。延伸性は、外観良好の場合は○を、最大最小肉厚比
が1.2以上の偏肉が発生した場合は△を付した。
【0037】表1から明らかなように、実施例1〜10
のすべてにおいて、ビカット軟化温度では収縮が生じ
ず、実用上十分な耐熱性が得られているとともに、落錘
衝撃値や破壊水圧などの機械的強度も実用上十分なもの
が得られた。また、いずれの実施例においても延伸成形
中に管が破裂することもなく、実施例3及び10を除い
ては偏肉も発生せずに良好な外観の成形品が得られた。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、単層成形体であっても
CPVC延伸成形体の物性とPVC成形体の物性とを併
せ持つ耐熱性塩化ビニル樹脂管を成形することができ、
相互に補完し合うことで実用上十分な耐熱性と耐衝撃性
とを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16L 11/06 F16L 11/06 // B29K 27:06 B29K 27:06 B29L 23:00 B29L 23:00 Fターム(参考) 3H111 BA15 BA34 DA11 DA26 DB03 DB06 DB10 DB23 EA02 4F071 AA24 AF02 AF45 AH01 AH03 BB06 BB07 BC05 4F210 AA15 AG08 AG20 AR06 QA05 QC05 QD13 QG04 QG17 4J002 BD03X BD04X BD18W GA00 GL00

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素化塩化ビニル系樹脂と塩化ビニル系
    樹脂(但し、塩素化塩化ビニル系樹脂を除く。)とを少
    なくとも含む樹脂組成物から原管を成形し、該原管を、
    前記塩素化塩化ビニル系樹脂と塩化ビニル系樹脂とが非
    相溶となる状態であって、かつ、塩素化塩化ビニル系樹
    脂の延伸温度範囲内の所定の温度に温調して延伸成形す
    ることを特徴とする耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 塩素化塩化ビニル系樹脂として、塩化ビ
    ニル系樹脂の延伸温度範囲の上限よりも高いガラス転移
    温度を有するものを用いることを特徴とする請求項1に
    記載の耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方法。
  3. 【請求項3】 塩素化塩化ビニル系樹脂と塩化ビニル系
    樹脂との混合比は、塩素化塩化ビニル系樹脂100重量
    部に対し、塩化ビニル系樹脂10〜250重量部とする
    ことを特徴とする請求項2に記載の耐熱性塩化ビニル樹
    脂管の製造方法。
  4. 【請求項4】 延伸成形は、原管を、塩素化塩化ビニル
    系樹脂のガラス転移温度以上の所定の温度で、管周方向
    に1.3〜2.5倍、管軸方向に1.1〜2.5倍に延
    伸させるものであることを特徴とする請求項2又は3に
    記載の耐熱性樹脂管の製造方法。
  5. 【請求項5】 実質的に延伸配向された塩素化塩化ビニ
    ル系樹脂と実質的に延伸配向されていない塩化ビニル系
    樹脂(但し、塩素化塩化ビニル系樹脂を除く。)との非
    相溶系のポリマーアロイから形成されていることを特徴
    とする耐熱性塩化ビニル樹脂成形体。
  6. 【請求項6】 塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量は
    60〜71重量%であることを特徴とする請求項5に記
    載の耐熱性塩化ビニル樹脂成形体。
  7. 【請求項7】 塩素化塩化ビニル系樹脂と塩化ビニル系
    樹脂の混合比は、塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部
    に対し、塩化ビニル系樹脂が10〜250重量部とされ
    ていることを特徴とする請求項5又は6に記載の耐熱性
    塩化ビニル樹脂成形体。
JP2001074638A 2001-03-15 2001-03-15 耐熱性塩化ビニル樹脂管の製造方法、並びに、耐熱性塩化ビニル樹脂成形体 Pending JP2002273790A (ja)

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