JP2003148660A - 耐衝撃性硬質塩化ビニル管 - Google Patents

耐衝撃性硬質塩化ビニル管

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JP2003148660A
JP2003148660A JP2001307794A JP2001307794A JP2003148660A JP 2003148660 A JP2003148660 A JP 2003148660A JP 2001307794 A JP2001307794 A JP 2001307794A JP 2001307794 A JP2001307794 A JP 2001307794A JP 2003148660 A JP2003148660 A JP 2003148660A
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vinyl chloride
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resistant hard
monomer
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JP2001307794A
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English (en)
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Takuya Toyokawa
卓也 豊川
Yukio Shibazaki
行雄 柴崎
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐衝撃性と耐疲労性を有し、凍結耐久
性にも優れた塩化ビニル系グラフト共重合体を用いた耐
衝撃性硬質塩化ビニル管を提供することを目的とする。 【解決手段】 単独重合体のガラス転移温度が−140
℃以上0℃未満である少なくとも1種類の(メタ)アク
リレートモノマー及び必要に応じて添加されるその他の
ラジカル重合性モノマーからなる混合モノマー100重
量部と、多官能性モノマー0.1〜10重量部とからな
るアクリル系共重合体1〜50重量%に、塩化ビニル系
モノマーを50〜99重量%グラフト共重合して得ら
れ、平均重合度が1500〜6000である塩化ビニル
系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管
であって、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル
管に水を封入し、両端をキャップで封じた管路構成物
を、−20℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐
久試験において、30回以上破損しないことを特徴とす
る耐衝撃性硬質塩化ビニル管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐衝撃性に優れた
硬質塩化ビニル管に関する。
【0002】
【従来の技術】本来、塩化ビニル系樹脂は機械的強度、
耐薬品性に優れた特性を有する材料として多くの用途に
用いられている。しかし、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、種々の改良方法が提案さ
れている。特に、耐衝撃性を必要とする用途に、架橋し
たアクリル系共重合体に塩化ビニルをグラフト共重合さ
せた塩化ビニル系グラフト共重合体(特開昭60−25
5813号公報)が提案されている。しかし、このよう
な塩化ビニル系グラフト共重合体を用いる場合、アクリ
ル系共重合体の平均粒子径を大きくすることで耐衝撃性
は向上するが、耐久性の指標となる疲労強度が低下して
しまうという問題があった。
【0003】例えば、特開平9−124749には、耐
衝撃性を保持しながら機械的強度を向上させる方法とし
て、二峰性の粒度分布を有する粒子を用いる方法が提案
されているが、耐衝撃性と耐疲労性については明らかで
はなく、耐衝撃性を保持しながら耐疲労性に優れた塩化
ビニル系樹脂組成物が要望されていた。
【0004】また、硬質塩化ビニル管が上水用配管に用
いられる場合、冬季に凍結破損などが起きる事例がある
ため、保温材を巻いたり、夜間に水抜きをするなどの対
策がとられているが、硬質塩化ビニル管そのものの凍結
耐久性は不充分であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、優れた耐衝撃性と耐疲労性を有し、凍結耐久性にも
優れた塩化ビニル系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性
硬質塩化ビニル管を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明(以
下、発明1という)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、単
独重合体のガラス転移温度が−140℃以上0℃未満で
ある少なくとも1種類の(メタ)アクリレートモノマー
及び必要に応じて添加されるその他のラジカル重合性モ
ノマーからなる混合モノマー100重量部と、多官能性
モノマー0.1〜10重量部とからなるアクリル系共重
合体1〜50重量%に、塩化ビニル系モノマーを50〜
99重量%グラフト共重合して得られ、平均重合度が1
500〜6000である塩化ビニル系グラフト共重合体
を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、内径20
mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水を封入し、両
端をキャップで封じた管路構成物を、−20℃にて凍結
させ、20℃にて解凍する凍結耐久試験において、30
回以上破損しないことを特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明(以下、発明2とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、単独重合体のガラ
ス転移温度が−140℃以上0℃未満である少なくとも
1種類の(メタ)アクリレートモノマー及び必要に応じ
て添加されるその他のラジカル重合性モノマーからなる
混合モノマー100重量部と、多官能性モノマー0.1
〜10重量部とからなり、平均粒子径が0.20μm以
上であるアクリル系共重合体(A)と、単独重合体のガ
ラス転移温度が−140℃以上0℃未満である少なくと
も1種類の(メタ)アクリレートモノマー及び必要に応
じて添加されるその他のラジカル重合性モノマーからな
る混合モノマー100重量部と、多官能性モノマー0.
1〜10重量部とからなり、平均粒子径が0.15μm
未満であるアクリル系共重合体(B)の混合物(A+
B)1〜50重量%に、塩化ビニル系モノマーを50〜
99重量%グラフト共重合して得られ、かつA/B=1
/99〜55/45(重量比)である塩化ビニル系グラ
フト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であっ
て、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水
を封入し、両端をキャップで封じた管路構成物を、−2
0℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐久試験に
おいて、30回以上破損しないことを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明(以下、発明3とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、発明2記載の塩化
ビニル系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビ
ニル管であって、測定温度23℃におけるシャルピー衝
撃試験で破壊されず、測定温度0℃におけるシャルピー
衝撃強度が25kJ/m2以上であり、かつ引張疲労試
験(測定温度23℃、応力0〜29.4MPa、周波数
5Hz)における破断回数が3万回以上であることを特
徴とする。
【0009】請求項4記載の発明(以下、発明4とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、発明2記載の塩化
ビニル系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビ
ニル管であって、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化
ビニル管に水を封入し、両端をキャップで封じた管路構
成物を、−20℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍
結耐久試験において、30回以上破損せず、測定温度2
3℃におけるシャルピー衝撃試験で破壊されず、測定温
度0℃におけるシャルピー衝撃強度が25kJ/m2
上であり、かつ引張疲労試験(測定温度23℃、応力0
〜29.4MPa、周波数5Hz)における破断回数が
3万回以上であることを特徴とする。
【0010】請求項5記載の発明(以下、発明5とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、平均重合度が15
00〜6000である発明2記載の塩化ビニル系グラフ
ト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であっ
て、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水
を封入し、両端をキャップで封じた管路構成物を、−2
0℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐久試験に
おいて、60回以上破損しないことを特徴とする。
【0011】請求項6記載の発明(以下、発明6とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、発明5記載の塩化
ビニル系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビ
ニル管であって、測定温度23℃におけるシャルピー衝
撃試験で破壊されず、測定温度0℃におけるシャルピー
衝撃強度が25kJ/m2以上であり、かつ引張疲労試
験(測定温度23℃、応力0〜29.4MPa、周波数
5Hz)における破断回数が7万回以上であることを特
徴とする。
【0012】請求項7記載の発明(以下、発明7とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、発明5記載の塩化
ビニル系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビ
ニル管であって、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化
ビニル管に水を封入し、両端をキャップで封じた管路構
成物を、−20℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍
結耐久試験において、60回以上破損せず、測定温度2
3℃におけるシャルピー衝撃試験で破壊されず、測定温
度0℃におけるシャルピー衝撃強度が25kJ/m2
上であり、かつ引張疲労試験(測定温度23℃、応力0
〜29.4MPa、周波数5Hz)における破断回数が
7万回以上であることを特徴とする。
【0013】請求項8記載の発明(以下、発明8とい
う)の耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、発明1〜7いずれ
かに記載の耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、この中
の一辺が10μmの立方体体積中に含まれる上記アクリ
ル系共重合体(A)と(B)の重量組成比が、(A)/
(B)=1/99〜55/45(重量比)が保たれてい
るアクリル系共重合体樹脂粒子の分散状態を有している
ことを特徴とする。
【0014】以下に本発明を詳述する。
【0015】本発明に用いられる(メタ)アクリレート
モノマーは、アクリル系共重合体を形成し、製造される
塩化ビニル系グラフト共重合体の耐衝撃性を向上させる
ために配合するものであり、室温での柔軟性を要するた
め、その単独重合体のガラス転移温度は−140℃以上
0℃未満である。充分な柔軟性を塩化ビニル系グラフト
共重合体に付与するため、0℃未満であれば特に種類は
限定されないが、工業的に一般に使用されるポリマーの
ガラス転移温度を鑑みて−140℃以上が適当である。
【0016】上記(メタ)アクリレートモノマーとして
は、単独重合体のガラス転移温度が−140℃以上0℃
未満のものであれば特に限定されず、例えば、n−ブチ
ルアクリレート(Tg=−54℃、以下かっこ内に温度
のみを示す)、n−ヘキシルアクリレート(−57
℃)、2−エチルヘキシルアクリレート(−85℃)、
n−オクチルアクリレート(−85℃)、n−ノニルア
クリレート、イソノニルアクリレート(−85℃)、n
−デシルアクリレート(−70℃)、ラウリルアクリレ
ート、ラウリルメタアクリレート(−65℃)、エチル
アクリレート(−24℃)、n−プロピルアクリレート
(−37℃)、n−ブチルアクリレート(−54℃)、
イソブチルアクリレート(−24℃)、sec−ブチル
アクリレート(−21℃)、n−ヘキシルアクリレート
(−57℃)、n−オクチルメタクリレート(−25
℃)、イソオクチルアクリレート(−45℃)、n−ノ
ニルメタクリレート(−35℃)、n−デシルメタクリ
レート(−45℃)等が挙げられる。これらは単独また
は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、
上記単独重合体のガラス転移温度が−140℃以上0℃
未満である(メタ)アクリレートモノマーの単独重合体
のガラス転移温度は、高分子学会編「高分子データ・ハ
ンドブック(基礎編)」(1986年、培風館社)によ
った。
【0017】本発明に用いられるその他のラジカル重合
性モノマーは、上記(メタ)アクリレートモノマーと共
重合可能なラジカル重合性モノマーであれば特に限定は
されず、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル
(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートモノマ
ー;酢酸ビニル等のアルキルビニルエステル類;塩化ビ
ニリデン;スチレンなどが挙げられる。
【0018】本発明による混合モノマーにおいて、上記
単独重合体のガラス転移温度が−140℃以上0℃未満
である(メタ)アクリレートモノマーの、当該混合モノ
マー中での含有量は10〜100重量%が好ましく、7
0〜100重量%がより好ましい。含有量が10重量%
未満では、得られる耐衝撃性硬質塩化ビニル管の耐衝撃
性が低下することがある。
【0019】本発明に用いられる多官能性モノマーは、
上記アクリル系共重合体を架橋し、上記アクリル系共重
合体よりなる樹脂粒子の合着を抑制し、更に得られる塩
化ビニル系グラフト共重合体の耐衝撃性を向上させる目
的で添加される。
【0020】上記多官能性モノマーとしては、例えば、
ジ(メタ)アクリレートとしては、エチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)
アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)ア
クリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリ
レート等が挙げられ、トリ(メタ)アクリレートとして
は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー
ト、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパント
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールトリ(メ
タ)アクリレート等が挙げられる。また、その他の多官
能性モノマーとしては、ペンタエリストールテトラ(メ
タ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メ
タ)アクリレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレ
ート、ジアリルフマレート、ジアリルサクシネート、ト
リアリルイソシアヌレート等のジもしくはトリアリル化
合物、ジビニルベンゼン、ブタジエン等のジビニル化合
物等が挙げられ、これらは単独または2種類以上を組み
合わせて用いることができる。
【0021】上記アクリル共重合体における上記多官能
性モノマーの配合量は、アクリル系共重合体を形成する
上記混合モノマー成分100重量部に対して、0.1〜
10重量部である。上記多官能性モノマーの配合量が、
0.1重量部未満では、アクリル系共重合体が塩化ビニ
ル系グラフト共重合体樹脂中で独立した粒子形状を保て
なくなるため、塩化ビニル系グラフト共重合体樹脂の耐
衝撃性が低下する。一方、10重量部を超えると、アク
リル系共重合体の架橋密度が高くなり、有効な耐衝撃性
が得られなくなるため上記範囲に限定される。
【0022】本発明において、上記(メタ)アクリレー
トモノマー及び上記その他のラジカル重合性モノマーと
上記多官能性モノマーとの混合物(以下,モノマー混合
物ともいう)を共重合させる方法としては、例えば、乳
化重合法、懸濁重合法等が挙げられる。これらの中で
は、耐衝撃性の発現性がよく、アクリル系共重合体の粒
子径の制御が行い易い点から乳化重合法が望ましい。な
お、上記共重合とは、ランダム共重合、ブロック共重
合、グラフト共重合等すべての共重合をいう。
【0023】上記乳化重合法は、従来公知の方法で行う
ことができ、例えば、必要に応じて、乳化分散剤、重合
開始剤、pH調整剤、酸化防止剤等を添加してもよい。
【0024】上記乳化分散剤は、上記モノマー混合物の
乳化液中での分散安定性を向上させ、重合を効率的に行
うために用いるものである。上記乳化分散剤としては特
に限定されず、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオ
ン系界面活性剤、部分ケン化ポリ酢酸ビニル、セルロー
ス系分散剤、ゼラチン等が挙げられる。これらの中で
は、アニオン系界面活性剤が好ましく、上記アニオン系
界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテルサルフェート(第一工業製
薬社製「ハイテノールN−08」)等が挙げられる。
【0025】上記重合開始剤としては特に限定されず、
例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化
水素水等の水溶性重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ラウロイルパーオキサイド等の有機系過酸化物、ア
ゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤等が挙げら
れる。
【0026】上記乳化重合法の種類は特に限定されず、
例えば、一括重合法、モノマー滴下法、エマルジョン滴
下法等が挙げられる。
【0027】上記一括重合法は、ジャケット付重合反応
器内に純水、乳化分散剤、及び、モノマー混合物を一括
して添加し、窒素気流加圧下で撹拌して充分乳化した
後、反応器内をジャケットで所定の温度に昇温し、その
後重合させる方法である。
【0028】上記モノマー滴下法は、ジャケット付重合
反応器内に純水、乳化分散剤、及び、重合開始剤を入
れ、窒素気流下による酸素除去及び加圧を行い、反応器
内をジャケットにより所定の温度に昇温した後、モノマ
ー混合物を一定量ずつ滴下して重合させる方法である。
【0029】上記エマルジョン滴下法は、モノマー混合
物、乳化分散剤、及び、純水を撹拌して乳化モノマーを
予め調製し、次いで、ジャケット付重合反応器内に純
水、及び、重合開始剤を入れ、窒素気流下による酸素除
去及び加圧を行い、反応器内をジャケットにより所定の
温度に昇温した後、上記乳化モノマーを一定量ずつ滴下
して重合させる方法である。
【0030】また、上記エマルジョン滴下法では、重合
初期に上記乳化モノマーの一部を一括添加(以下、シー
ドモノマーという)し、その後残りの乳化モノマーを滴
下する方法を用いれば、シードモノマーの量を変化させ
ることにより、生成するアクリル系共重合体の粒径を容
易に制御することができる。さらに、シードモノマー及
び滴下する乳化モノマーの種類及び組成を順次、変更、
区別することにより、コアシェルなどの多層構造を形成
することも可能である。
【0031】上述したような重合方法において、反応終
了後に得られるアクリル系共重合体の固形分比率は、ア
クリル系共重合体の生産性、重合反応の安定性の点から
10〜60重量%が好ましい。また、上述したような重
合方法においては、反応終了後のアクリル系共重合体の
機械的安定性を向上させる目的で保護コロイド等を添加
しても良い。
【0032】本発明においては、上記アクリル系共重合
体に、塩化ビニル系モノマーをグラフト共重合すること
により塩化ビニル系共重合体を得る。上記塩化ビニル系
モノマーとは、塩化ビニル単独、もしくは塩化ビニルを
主成分とするビニルモノマーを意味し、また、上記塩化
ビニルを主成分とするビニルモノマーとは、50重量%
以上の塩化ビニルとこれと共重合可能な他のビニルモノ
マーとの混合物を意味する。上記塩化ビニルと共重合可
能なモノマーとしては、通常公知のビニルモノマーであ
ればよく、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、プロピオン酸ビニル
等のビニルエステル類:エチルビニルエーテル、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(メタ)アクリレート、ヒドロキ
シエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸
エステル類などが挙げられる。これらは単独または2種
類以上を組み合わせて用いることができる。
【0033】上記塩化ビニル系グラフト共重合体を得る
方法としては特に限定されず、例えば、乳化重合法、懸
濁重合法等が挙げられ、なかでも、懸濁重合法が好まし
い。
【0034】上記懸濁重合法においては、上記アクリル
系共重合体の分散安定性を向上させ、塩化ビニル系モノ
マーのグラフト共重合を効率的に行う目的で、分散剤及
び油溶性開始剤が使用される。上記分散剤としては、例
えば、ポリ(メタ)アクリル酸塩、(メタ)アクリル酸
塩−アルキルアクリレート共重合体、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロース、ポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル及び
その部分ケン化物、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、
デンプン、無水マレイン酸−スチレン共重合体等が挙げ
られ、これらは単独または2種類以上組み合わせて用い
ることができる。
【0035】上記油溶性開始剤としては、グラフト共重
合に有利であるという理由からラジカル重合開始剤が好
適に用いられ、例えば、ラウロイルパーオキサイド、t
−ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオ
キシジカーボネート、ジオクチ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ート、α−ク
ミルパーオキシネオデカノエート等の有機パーオキサイ
ド類、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等のアゾ化
合物等が挙げられる。上記懸濁重合法では、必要に応じ
てpH調整剤、酸化防止剤等が添加されてもよい。
【0036】本発明による塩化ビニル系グラフト共重合
体の具体的な製造方法としては、例えば、撹拌機及びジ
ャケットを備えた反応容器に、純水、上記アクリル系共
重合体ラテックス、分散剤、疎水性重合開始剤及び水溶
性増粘剤、必要に応じて重合度調節剤を投入し、その
後、真空ポンプで重合器内の空気を排出し、更に撹拌条
件下で塩化ビニル及び必要に応じて他のビニルモノマー
を投入した後、反応容器内をジャケットにより加熱し、
塩化ビニルのグラフト共重合を行う方法が挙げられる。
上記塩化ビニルのグラフト共重合は発熱反応のため、ジ
ャケット温度を変えることにより反応容器内の温度つま
り重合温度を制御することが可能である。反応終了後
は、未反応の塩化ビニルを除去しスラリー状にし、更に
脱水乾燥することにより塩化ビニル系グラフト共重合体
が製造される。
【0037】発明1による塩化ビニル系グラフト共重合
体の平均重合度は、JIS K 6721に準拠して測
定され、1500〜6000の範囲に限定される。平均
重合度が1500未満では、耐疲労性(疲労強度)が不
充分であり、6000を超えると、得られる塩化ビニル
系グラフト共重合体の成形が困難となる。
【0038】上記塩化ビニル系グラフト共重合体中のア
クリル系共重合体の含有量は1〜50重量%に限定され
る。1重量%未満であると、最終的に得られる硬質塩化
ビニル管の耐衝撃性が充分に発現せず、50重量%を超
えると引張強度などの機械的物性が著しく低下するため
上記範囲に限定される。好ましくは4〜20重量%であ
る。
【0039】発明2において、平均粒子径が0.20μ
m以上であるアクリル系共重合体(A)は、平均粒子径
0.15μm未満であるアクリル系共重合体(B)を二
峰性化して最終的に得られる硬質塩化ビニル管の耐衝撃
性、耐疲労性を向上させる目的で配合される。
【0040】上記アクリル系共重合体(A)の平均粒子
径は0.20μm以上である。平均粒子径が0.20μ
m未満であると、上記アクリル系共重合体(B)との粒
子径の差異が明確ではなく、ゴム成分の二峰性化による
硬質塩化ビニル管の耐衝撃性、耐疲労性向上効果が発揮
され難い。また、平均粒子径が大きすぎても耐衝撃性、
耐疲労性が低下するため、好ましい範囲としては、0.
25〜5μmである。
【0041】上記アクリル系共重合体(A)と(B)と
の重量比は、(A)/(B)=1/99〜55/45で
ある。アクリル系共重合体(A)の含有量が1重量%未
満であると、ゴム成分の二峰性化による耐衝撃性、耐疲
労性向上効果が発揮され難く、60重量%を超えると耐
衝撃性、抗張力とが共に低下するので、好ましくは、
(A)/(B)=5/95〜50/50である。
【0042】上記アクリル系共重合体(A)と(B)
は、それぞれを別に重合し、アクリル系共重合体を重合
した後のラテックス液の状態にて、上記の(A)/
(B)重量組成比率となるよう混合する。このアクリル
系共重合体の混合液を用い、このアクリル系共重合体に
塩化ビニル系モノマーをグラフト共重合することにより
塩化ビニル系グラフト共重合体を得る。これにより、得
られる塩化ビニル系グラフト共重合体に上記アクリル系
共重合体が、上記の(A)/(B)重量組成比率で含有
される。ついては、後の硬質塩化ビニル管中において
も、その中の一辺が10μmの立方体体積中に含まれ
る、アクリル系共重合体(A)と(B)の重量組成比
も、(A)/(B)=1/99〜55/45(重量比)
が保たれているアクリル系共重合体樹脂粒子の分散状態
を得る。
【0043】発明2において、塩化ビニル系グラフト共
重合体中のアクリル系共重合体からなる混合物(A+
B)の含有量は1〜50重量%である。1重量%未満で
あると、最終的に得られる硬質塩化ビニル管の耐衝撃性
が充分に発現せず、50重量%を超えると引張強度など
の機械的物性が低下するため、好ましくは4〜20重量
%である。
【0044】上記の製造方法で得られた塩化ビニル系グ
ラフト共重合体は、アクリル系共重合体にポリ塩化ビニ
ルの一部が直接結合しているので、耐衝撃性に優れると
ともに機械的強度や疲労強度(耐疲労性)にも優れる。
【0045】このような塩化ビニル系グラフト共重合体
は、上記特性を有しているため、耐衝撃性、疲労強度を
要する硬質塩化ビニル管等の成形品に好適に用いられ
る。
【0046】上記塩化ビニル系グラフト共重合体を成形
することにより、本発明の硬質塩化ビニル管を得る場合
には、必要に応じて熱安定剤、安定化助剤、滑剤、加工
助剤、酸化防止剤、光安定剤、顔料、充填剤等を添加し
てもよい。
【0047】上記熱安定剤としては特に限定されず、例
えば、ジメチル錫メルカプト、ジブチル錫メルカプト、
ジオクチル錫メルカプト、ジブチル錫マレート、ジブチ
ル錫マレートポリマー、ジオクチル錫マレート、ジオク
チル錫マレートポリマー、ジブチル錫ラウレート、ジブ
チル錫ラウレートポリマー等の有機錫安定剤、ステアリ
ン酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、三塩基性硫酸鉛等の鉛系
安定剤、カルシウム−亜鉛系安定剤、バリウム−亜鉛系
安定剤、バリウム−カドミウム系安定剤等が挙げられ
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。
【0048】上記安定化助剤としては特に限定されず、
例えば、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ豆油、エ
ポキシ化テトラヒドロフタレート、エポキシ化ポリブタ
ジエン、リン酸エステル等が挙げられる。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。
【0049】上記滑剤としては、内部滑剤、外部滑剤等
が挙げられる。上記内部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂
の流動粘度を下げ、摩擦発熱を防止する目的で使用され
る。上記内部滑剤としては特に限定されず、例えば、ブ
チルステアレート、ラウリルアルコール、ステアリルス
テアレート、エポキシ化大豆油、グリセリンモノステア
レート、ステアリン酸、ビスアミド等が挙げられる。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。
【0050】上記外部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂と
金属面との滑り効果を上げる目的で使用される。上記外
部滑剤としては特に限定されず、例えば、モンタン酸ワ
ックス、パラフィンワックス、ポリオレフィンワック
ス、エステルワックス等が挙げられる。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。
【0051】上記加工助剤としては特に限定されず、例
えば、重量平均分子量10万〜200万のアルキルアク
リレート/アルキルメタクリレート共重合体であるアク
リル系加工助剤が挙げられ、具体例としては、n−ブチ
ルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体、2−
エチルヘキシルアクリレート/メチルメタクリレート/
ブチルメタクリレート共重合体等が挙げられる。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。
【0052】上記酸化防止剤としては特に限定されず、
例えば、フェノール系抗酸化剤等が挙げられる。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。上
記光安定剤としては特に限定されず、例えば、サリチル
酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール
系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤、あるいは
ヒンダードアミン系の光安定剤等が挙げられる。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。
【0053】上記顔料としては特に限定されず、例え
ば、アゾ系、フタロシアニン系、スレン系、染料レーキ
系等の有機顔料、酸化物系、クロム酸モリブデン系、硫
化物・セレン化物系、フェロシアン化物系等の無機顔料
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。上記充填剤としては特に限定され
ず、例えば、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
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。
【0054】また、上記硬質塩化ビニル管等の成形品を
得る場合には、成形時の加工性を向上させる目的で、上
記塩化ビニル系グラフト共重合体に可塑剤を添加しても
よい。上記可塑剤としては特に限定されず、例えば、ジ
ブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレー
ト、ジ−2−エチルヘキシルアジペート等が挙げられ
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。
【0055】上記した各種配合剤や可塑剤を、上記塩化
ビニル系グラフト共重合体に混合する方法としては、特
に限定されず、例えば、ホットブレンドによる方法、コ
ールドブレンドによる方法等が挙げられる。また、本発
明の耐衝撃性硬質塩化ビニル管の成形方法としては、特
に限定されず、例えば、押出成形法、射出成形法等が挙
げられる。
【0056】一般に、硬質塩化ビニル管を用いた上水用
配管においては、水が満水状態であることが通常であ
る。水は凍ると体積が約1.09倍になり、この体積膨
張により発生する応力によって、冬季、特に夜間に0℃
を下回るような凍結環境下で、硬質塩化ビニル管の破
裂、割れが発生することがある。
【0057】ところが、上記体積膨張が単純にパイプ周
方向への均一膨張と仮定すると、呼び径20mmのパイ
プの場合、発生する応力は約30MPaであり、これは
水道用硬質塩化ビニル管のJIS K 6742に準拠
した0℃における引張降伏強度の約半分の応力に相当す
る。即ち、凍結膨張により発生する応力レベルでは、上
水用硬質塩化ビニル管は降伏せず、凍結環境下における
破壊現象は、凍結融解により発生する繰り返し応力によ
る疲労破壊に由来すると考えられる。実際、硬質塩化ビ
ニル管は上述した凍結耐久試験において1回の凍結では
破壊せず、複数回の凍結融解の後、破壊する。このこと
から、硬質塩化ビニル管の凍結耐久性は、塩化ビニル系
樹脂の疲労強度(耐疲労性)に依存すると考えられるた
め、本発明における耐衝撃性硬質塩化ビニル管は、耐疲
労性に優れるので凍結耐久性にも優れるのである。
【0058】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げて、具体的に
本発明の効果を説明するが、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。
【0059】(実施例1〜8、比較例1〜2)[アクリ
ル系共重合体ラテックスの作製]表1に示した重合処方
により、下記の操作手順でアクリル系共重合体を得た。
表1に示した、コア層、及びシェル層を形成するための
モノマー(以下、それぞれをコア層形成用モノマー、シ
ェル層形成用モノマーという)をそれぞれ、所定量の純
水、多官能性モノマー、及び、乳化分散剤と混合、撹拌
し、それぞれの乳化モノマー液を調製した。
【0060】次に撹拌機及び還流冷却器を備えた反応器
に、所定量の純水を入れ、容器内の酸素を窒素により置
換した後、窒素雰囲気下で撹拌しながら反応温度を70
℃まで昇温した。昇温終了後、反応器に開始剤、及び、
コア層形成用乳化モノマー液を表1の比率分、一括して
投入し、重合を開始した。続いて、コア層形成用乳化モ
ノマー液の残りを滴下した。更に、コア層形成用乳化モ
ノマー液の滴下が終了次第、シェル層形成用乳化モノマ
ー液を順次滴下した。全ての乳化モノマー液の滴下を表
1に示した時間で終了し、その後、1時間の熟成期間を
おいた後、重合を終了して固形分濃度約30重量%のア
クリル系共重合体の粒子を得た。得られたアクリル系共
重合体の粒子の平均粒子径を光散乱粒度計(光散乱粒度
計DLS−7000:大塚電子社製)にて測定し、結果
を表1に示した。
【0061】[塩化ビニル系グラフト共重合体の製造]
表2の配合組成に基づいて、撹拌機及びジャケットを備
えた重合器に、純水170重量部、上記アクリル系共重
合体ラテックス液21.3重量部(アクリル系共重合体
固形分6.4重量部)、部分けん化ポリビニルアルコー
ル(クラレ社製、クラレポバールL−8)の3%水溶液
5重量部、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越
化学社製、メトローズ60SH50)の3%水溶液2.
5重量部、t−ブチルパーオキシピバレート0.03重
量部、アクリル系共重合体固形分6.4重量部に対して
アルミニウムイオンが3000ppmとなるように硫酸
アルミニウムを一括投入し、その後、真空ポンプで重合
器内の空気を排出し、更に攪拌条件下で塩化ビニル12
5重量部を投入した。その後、ジャケット温度の制御に
より、表2に示した重合温度にてグラフト重合を開始し
た。
【0062】重合器内の圧力が、実施例1〜4では0.
37MPa、実施例5〜8及び比較例1〜2では0.5
8MPaの圧力まで低下したところで塩化ビニルモノマ
ーの重合率が80%になるので反応終了を確認し、消泡
剤(東レ社製、東レシリコンSH5510)を加圧添加
した後に反応を停止した。その後、未反応の塩化ビニル
モノマーを除去し、更に脱水乾燥することにより塩化ビ
ニル系グラフト共重合体を得た。得られた塩化ビニル系
グラフト共重合体中のアクリル系共重合体重量比率、重
合度、及び成形体中のアクリル系共重合体の分散状態を
下記の評価方法により測定し、結果を表2に示した。
【0063】[評価方法] ・アクリル系共重合体重量比率 塩化ビニル系グラフト共重合体の塩素重量含有率(Cl
%)をJIS K 7229に準拠し測定する。この塩
素重量含有率(C=Cl%/100)から次式によりア
クリル系共重合体重量比率を算出した。 アクリル系共重合体重量比率(重量%)=(1−1.7
62×C)×100
【0064】・重合度 上記塩化ビニル系グラフト共重合体5gをテトラヒドロ
フラン100gに溶解し、可溶部のみをメタノールで析
出させ、濾過後乾燥させた。乾燥終了後、不溶成分につ
き、JIS K 6721に準拠して重合度を測定し
た。
【0065】・成形体のアクリル系共重合体の分散状態 上記アクリル系共重合体の分散状態の測定は、透過式電
子顕微鏡を用いて行った。塩化ビニル系グラフト共重合
体を用いた成形品もしくは塩化ビニル系グラフト共重合
体樹脂のアクリル埋包サンプルを酸化ルテニウムで染色
し、超薄切片を作成する。これを透過式電子顕微鏡(J
EM−1010:日本電子社製)で観察し、アクリル系
共重合体の(A)(粒径の大きい粒子)の比較的集中し
ている部分の、縦横10μm、深さ0.09μmの体積
中に含まれる、アクリル系共重合体粒子の(A)と
(B)の個数を計測し、一辺が10μmの立方体体積中
に含まれる、アクリル系共重合体粒子の(A)と(B)
の重量組成比を算出した。
【0066】[塩化ビニル系グラフト共重合体組成物の
作成]得られた塩化ビニル系グラフト共重合体100重
量部に、有機錫系安定剤(三共有機合成社製、商品名:
SNT−461K)0.8重量部、ポリエチレン系滑剤
(三井化学社製、商品名:Hiwax220RKT)
0.5重量部、ステアリン酸カルシウム(堺化学社製、
商品名:SC−100)0.5重量部をスーパーミキサ
ー(100L、カワタ社製)にて攪拌混合して塩化ビニ
ル系グラフト共重合体組成物を得た。
【0067】(比較例3)塩化ビニル樹脂(徳山積水社
製、商品名:TS1000R、重合度1000)100
重量部に、耐衝撃性改質剤MBS(鐘淵化学工業社製、
商品名:カネエースB561)6重量部と、有機錫系安
定剤(三共有機合成社製、商品名:SNT−461K)
0.8重量部、ポリエチレン系滑剤(三井化学社製、商
品名:Hiwax220RKT)0.5重量部、ステア
リン酸カルシウム(堺化学社製、商品名:SC−10
0)0.5重量部を、スーパーミキサー(100L、カ
ワタ社製)にて攪拌混合して塩化ビニル系樹脂組成物を
得た。
【0068】(比較例4)塩化ビニル樹脂(徳山積水社
製、商品名:TS1000R、重合度1000)100
重量部に、炭酸カルシウム(白石カルシウム社製、商品
名:ホワイトン305S)6重量部と、有機錫系安定剤
(三共有機合成社製、商品名:SNT−461K)0.
8重量部、ポリエチレン系滑剤(三井化学社製、商品
名:Hiwax220RKT)0.5重量部、ステアリ
ン酸カルシウム(堺化学社製、商品名:SC−100)
0.5重量部を、スーパーミキサー(100L、カワタ
社製)にて攪拌混合して塩化ビニル系樹脂組成物を得
た。
【0069】(比較例5)塩化ビニル樹脂(信越化学社
製、商品名:TK−2500PE、重合度3000)1
00重量部に、耐衝撃性改質剤MBS(鐘淵化学工業社
製、商品名:カネエースB561)6重量部と、有機錫
系安定剤(三共有機合成社製、商品名:SNT−461
K)0.8重量部、ポリエチレン系滑剤(三井化学社
製、商品名:Hiwax220RKT)0.5重量部、
ステアリン酸カルシウム(堺化学社製、商品名:SC−
100)0.5重量部を、スーパーミキサー(100
L、カワタ社製)にて攪拌混合して塩化ビニル系樹脂組
成物を得た。
【0070】(比較例6)塩化ビニル樹脂(信越化学社
製、商品名:TK−2500PE、重合度3000)1
00重量部に、炭酸カルシウム(白石カルシウム社製、
商品名:ホワイトン305S)6重量部と、有機錫系安
定剤(三共有機合成社製、商品名:SNT−461K)
0.8重量部、ポリエチレン系滑剤(三井化学社製、商
品名:Hiwax220RKT)0.5重量部、ステア
リン酸カルシウム(堺化学社製、商品名:SC−10
0)0.5重量部を、スーパーミキサー(100L、カ
ワタ社製)にて攪拌混合して塩化ビニル系樹脂組成物を
得た。
【0071】[塩化ビニル系樹脂管の成形]上記実施例
1〜8及び比較例1〜6で得られた塩化ビニル系樹脂樹
脂組成物を押出成形機(長田製作所社製、商品名:SL
M−50)に投入し、押出樹脂温度が実施例1〜4で2
10℃、実施例5〜8及び比較例1〜6で210℃、ス
クリュー回転数が30rpmの条件下にて押出成形し、
呼び径20mmの塩化ビニル系樹脂管を得た。
【0072】[塩化ビニル系樹脂管の物性評価]上記で
得られた塩化ビニル系樹脂管について、物性(耐衝撃
性、凍結耐久性、耐疲労性)を以下の方法で評価し、そ
の結果を表2に示した。 ・耐衝撃性 硬質プラスチックのシャルピー衝撃試験方法(JIS
K 7111)に準拠し、上記塩化ビニル系樹脂管から
切削して作製したノッチ付きの試験片を用い、23℃と
0℃においてシャルピー衝撃強度を測定した。
【0073】・凍結耐久性 上記塩化ビニル系樹脂管(内径20mm、長さ1m)に
水を封入して満水にし、両端をキャップ(積水化学工業
社製、商品名:HI−C20)にて接着固定して封じた
管路構成物を作製する。この管路構成物を、−20℃に
て、地面に平行に横置で静置し、一晩かけて凍結させ
る。この凍結体を20℃の恒温室にて解凍する。このよ
うな凍結融解を繰り返す凍結耐久試験を行い、管が破損
する回数を測定した。
【0074】・耐疲労性 JIS K 6742に準拠した引張試験片を、上記塩
化ビニル系樹脂管から切削し、これを用いて引張疲労試
験を行った。試験条件は、23℃、最大応力29.4M
Pa 、周波数5Hzの条件で繰り返し引張り荷重(2
9.4MPa→0MPa→29.4MPa)をかけ、破
断するまでの繰り返し回数を測定した。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、優れ
た耐衝撃性と耐疲労性を有し、凍結耐久性にも優れた耐
衝撃性硬質塩化ビニル管を得ることができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 3H111 AA01 BA15 BA34 CB02 CB14 DA26 DB03 EA04 4F071 AA24X AA33X AA77X AF23Y AH03 BC05 4J026 AA18 AA38 AA45 AA46 AA68 AC18 AC33 AC34 AC36 BA01 BA02 BA03 BA10 BA15 BA20 BA27 BA30 DA03 DA04 DB03 DB04 GA08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単独重合体のガラス転移温度が−140
    ℃以上0℃未満である少なくとも1種類の(メタ)アク
    リレートモノマー及び必要に応じて添加されるその他の
    ラジカル重合性モノマーからなる混合モノマー100重
    量部と、多官能性モノマー0.1〜10重量部とからな
    るアクリル系共重合体1〜50重量%に、塩化ビニル系
    モノマーを50〜99重量%グラフト共重合して得ら
    れ、平均重合度が1500〜6000である塩化ビニル
    系グラフト共重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管
    であって、内径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル
    管に水を封入し、両端をキャップで封じた管路構成物
    を、−20℃にて凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐
    久試験において、30回以上破損しないことを特徴とす
    る耐衝撃性硬質塩化ビニル管。
  2. 【請求項2】 単独重合体のガラス転移温度が−140
    ℃以上0℃未満である少なくとも1種類の(メタ)アク
    リレートモノマー及び必要に応じて添加されるその他の
    ラジカル重合性モノマーからなる混合モノマー100重
    量部と、多官能性モノマー0.1〜10重量部とからな
    り、平均粒子径が0.20μm以上であるアクリル系共
    重合体(A)と、単独重合体のガラス転移温度が−14
    0℃以上0℃未満である少なくとも1種類の(メタ)ア
    クリレートモノマー及び必要に応じて添加されるその他
    のラジカル重合性モノマーからなる混合モノマー100
    重量部と、多官能性モノマー0.1〜10重量部とから
    なり、平均粒子径が0.15μm未満であるアクリル系
    共重合体(B)の混合物(A+B)1〜50重量%に、
    塩化ビニル系モノマーを50〜99重量%グラフト共重
    合して得られ、かつA/B=1/99〜55/45(重
    量比)である塩化ビニル系グラフト共重合体を用いた耐
    衝撃性硬質塩化ビニル管であって、内径20mmの上記
    耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水を封入し、両端をキャッ
    プで封じた管路構成物を、−20℃にて凍結させ、20
    ℃にて解凍する凍結耐久試験において、30回以上破損
    しないことを特徴とする耐衝撃性硬質塩化ビニル管。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の塩化ビニル系グラフト共
    重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、測
    定温度23℃におけるシャルピー衝撃試験で破壊され
    ず、測定温度0℃におけるシャルピー衝撃強度が25k
    J/m2以上であり、かつ引張疲労試験(測定温度23
    ℃、応力0〜29.4MPa、周波数5Hz)における
    破断回数が3万回以上であることを特徴とする耐衝撃性
    硬質塩化ビニル管。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の塩化ビニル系グラフト共
    重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、内
    径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水を封入
    し、両端をキャップで封じた管路構成物を、−20℃に
    て凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐久試験におい
    て、30回以上破損せず、測定温度23℃におけるシャ
    ルピー衝撃試験で破壊されず、測定温度0℃におけるシ
    ャルピー衝撃強度が25kJ/m2以上であり、かつ引
    張疲労試験(測定温度23℃、応力0〜29.4MP
    a、周波数5Hz)における破断回数が3万回以上であ
    ることを特徴とする耐衝撃性硬質塩化ビニル管。
  5. 【請求項5】 平均重合度が1500〜6000である
    請求項2記載の塩化ビニル系グラフト共重合体を用いた
    耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、内径20mmの上
    記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水を封入し、両端をキャ
    ップで封じた管路構成物を、−20℃にて凍結させ、2
    0℃にて解凍する凍結耐久試験において、60回以上破
    損しないことを特徴とする耐衝撃性硬質塩化ビニル管。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の塩化ビニル系グラフト共
    重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、測
    定温度23℃におけるシャルピー衝撃試験で破壊され
    ず、測定温度0℃におけるシャルピー衝撃強度が25k
    J/m2以上であり、かつ引張疲労試験(測定温度23
    ℃、応力0〜29.4MPa、周波数5Hz)における
    破断回数が7万回以上であることを特徴とする耐衝撃性
    硬質塩化ビニル管。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の塩化ビニル系グラフト共
    重合体を用いた耐衝撃性硬質塩化ビニル管であって、内
    径20mmの上記耐衝撃性硬質塩化ビニル管に水を封入
    し、両端をキャップで封じた管路構成物を、−20℃に
    て凍結させ、20℃にて解凍する凍結耐久試験におい
    て、60回以上破損せず、測定温度23℃におけるシャ
    ルピー衝撃試験で破壊されず、測定温度0℃におけるシ
    ャルピー衝撃強度が25kJ/m2以上であり、かつ引
    張疲労試験(測定温度23℃、応力0〜29.4MP
    a、周波数5Hz)における破断回数が7万回以上であ
    ることを特徴とする耐衝撃性硬質塩化ビニル管。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7いずれかに記載の耐衝撃性
    硬質塩化ビニル管であって、この中の一辺が10μmの
    立方体体積中に含まれる上記アクリル系共重合体(A)
    と(B)の重量組成比が、(A)/(B)=1/99〜
    55/45(重量比)が保たれているアクリル系共重合
    体樹脂粒子の分散状態を有していることを特徴とする請
    求項1〜7いずれかに記載の耐衝撃性硬質塩化ビニル
    管。
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