JPH06122704A - ポリマーポリオール、その製造方法およびその用途 - Google Patents
ポリマーポリオール、その製造方法およびその用途Info
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- JPH06122704A JPH06122704A JP4275911A JP27591192A JPH06122704A JP H06122704 A JPH06122704 A JP H06122704A JP 4275911 A JP4275911 A JP 4275911A JP 27591192 A JP27591192 A JP 27591192A JP H06122704 A JPH06122704 A JP H06122704A
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Abstract
能な炭素−炭素二重結合を含まないポリオール中でアク
リロニトリルとスチレンの混合物を重合させて高濃度低
下粘度ポリマーポリオールを製造する。 【効果】 分散安定化剤としての重合可能な炭素−炭素
二重結合を含む末端に水酸基を有する有機化合物を使用
せずに、ポリマーの濃度が33〜60重量%であって、
かつガラス転移温度が90〜120℃である高濃度低下
粘度ポリマーポリオールが得られる。
Description
造方法、それにより得られるポリマーポリオール、およ
びそれを使用したポリウレタンフォーム、さらにポリマ
ーポリオールの低粘度化方法に関する。さらに詳しくは
本発明は、アルキル置換3級アミンの存在下に、重合可
能な炭素−炭素二重結合を含まないポリオール中でエチ
レン性不飽和単量体を重合させてポリマーポリオールを
製造する方法、それにより得られるポリマーポリオー
ル、このポリマーポリオールとポリイソシアネートとを
発泡剤、触媒、整泡剤およびその他の助剤の存在下に反
応させて得られるポリウレタンフォームに関するもので
ある。
を重合させてポリマーポリオールを製造する方法は公知
である。ポリマーポリオールは、一般に分散安定性が悪
く、粘度が高い。これを解決するため、連鎖移動剤を用
いることも公知である。連鎖移動剤としてアルキルメル
カプタンを用い、低粘度のポリマーポリオールを得る方
法が提案されている(米国特許第3953393号公
報、特開平01−221403号公報)。
ポリマーポリオールの臭気の問題があり、また、ポリマ
ー濃度を高くした場合の急激な粘度上昇を抑えることが
できないため実用的なポリマーポリオールを得ることは
困難である。
トン、アルコール、アルデヒド、ハロゲン化合物、ベン
ゼン誘導体、特にイソプロピルアルコールを用いる方法
が提案されている(特開昭58−210917号公
報)。しかし、この方法では、高濃度のポリマーポリオ
ールを低粘度化するためには、多量のイソプロピルアル
コールを使用する必要があり、その除去・精製または回
収等に多大のエネルギーを要する等の問題を有してい
る。
よび特開昭51−17924号公報に記載の発明では、
重合可能な炭素−炭素二重結合を含む末端に水酸基を有
する有機化合物を分散安定化剤として用いるので本発明
とは別異のものである。さらに反応調節剤としてモルホ
リン等のアミン類を用いる方法が提案されている(特開
昭63−146912号公報)が、フマレート基からな
る不飽和結合含有マクロマーを分散安定化剤として用い
るので本発明とは別異のものである。しかも重合可能な
炭素−炭素二重結合を含む末端に水酸基を有する有機化
合物や該マクロマーの使用は、粒子の安定化効果を有す
るが、ポリオールの粘度を上げる問題を有する。また、
2級アミンであるモルホリンを使用した場合、反応硬化
性が十分に良好なポリマーポリオールは得られない。
高濃度でありながら、低粘度かつ分散安定性の良い、反
応硬化性の改良されたポリマーポリオールの製造方法を
提供することであり、本発明の他の一の目的はその方法
により得られたポリマーポリオールを提供することであ
り、本発明のさらに他の一の目的はこのポリマーポリオ
ールを用いることにより硬度などの物性に優れたポリウ
レタンフォームを提供することである。
鋭意検討した結果、連鎖移動剤としてアルキル置換3級
アミンを使用すれば、重合可能な炭素−炭素二重結合を
含まないポリオールを使用することにより、特定のポリ
マー濃度を維持しつつ、かつ、ポリマーのガラス転移温
度を特定の範囲に維持することができ、上記目的を達成
できることを見出し、遂に本発明を完成させるに至っ
た。
本発明の一の目的は、連鎖移動剤としてのアルキル置換
3級アミンの存在下に、重合可能な炭素−炭素二重結合
を含まないポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重
合させることを特徴とする高濃度低粘度ポリマーポリオ
ールの製造方法であり、本発明の他の一の目的は、前記
方法により製造されたものであることを特徴とする高濃
度低粘度ポリマーポリオールであり、本発明のさらに他
の一の目的は、前記した高濃度低粘度ポリマーポリオー
ルとポリイソシアネートとを発泡剤、触媒、整泡剤およ
びその他の助剤の存在下に反応させて得られるポリウレ
タンフォームである。
リマーポリオールとは、ポリオール、エチレン性不飽和
単量体、連鎖移動剤、重合触媒を用いて重合反応を行な
って得られたものをいう。
素−炭素二重結合を含まないポリオールであり、2〜8
官能性で水酸基1個あたりの分子量が600〜300
0、好ましくは1000〜2000のものが適当であ
る。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
1,4−ブチレングリコール等のジオール類、グリセリ
ン、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース等のポ
リオール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ジ
ヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシビフェニ
ル、ハイドロキノン、レゾルシン、フロログルシン、ナ
フタレンジオール、アミノフェノール、アミノナフトー
ル、フェノールホルムアルデヒド縮合物等の芳香族化合
物、メチルジエタノールアミン、エチルジイソプロパノ
ールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、ビス(p−アミノシクロ
ヘキシル)メタン、アニリン、トルイジン、トリレンジ
アミン、ジフェニルメタンジアミン、ナフタレンジアミ
ン等のアミン化合物等の、1種または2種以上の混合物
に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレン
オキシド等のアルキレンオキシドを1種または2種以上
付加せしめて得られるポリオキシアルキレンポリオール
が挙げられる。さらにこれらのポリオキシアルキレンポ
リオールの中から選ばれた2種以上の混合物も使用でき
る。好ましいポリオールはエチレンオキシドおよびプロ
ピレンオキシドの内1種または2種を付加せしめて得ら
れるポリオキシアルキレンポリオールである。
は、重合しうるエチレン性不飽和基を1個有するものが
適当である。例えば、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、スチレン、メチルスチレン、フェニルスチレン
の1種または2種以上の混合物が挙げられる。好ましく
はアクリロニトリル単独、または、アクリロニトリルと
スチレンの混合物である。更に好ましくはアクリロニト
リルとスチレンの混合物である。
比で100/0〜60/40、好ましくは90/10〜
70/30である。
ポリオールと該単量体の全量に対し33〜60重量%、
好ましくは33〜49重量%であり、これによりポリマ
ー濃度が33〜60重量%、好ましくは33〜49重量
%に維持される。
連鎖移動剤である。アルキル置換3級アミンは一般式
(1)〔化3〕
キル基、炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基を示
し、それらは互いに同一でも異なってもよいが、これら
のうち少なくとも一つは炭素数1〜10のアルキル基で
ある。)で表されるアルキル置換3級アミン、または、
一般式(2)〔化4〕
のアルキル基、炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基
を示し、R2は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2
〜10のヒドロキシアルキル基を示す。)で表されるア
ルキル置換3級アミンである。具体的に例示すれば、ト
リエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミ
ン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルモ
ルホリン、N−エチルモルホリン、N,N’−ジエチル
ピペラジン等のアルキル置換3級アミンが好適に使用で
きる。
て調節されるポリマーのガラス転移温度に応じて決めら
れ、ガラス転移温度が90〜120℃、好ましくは95
〜115℃に調節されるような量の連鎖移動剤が用いら
れる。ガラス転移温度が90℃未満では、ポリウレタン
フォームにした場合の硬度等の物性が低下し、ガラス転
移温度が120℃を超える場合には目的とする低粘度の
ポリマーポリオールが得られない。このようなガラス転
移温度を与える連鎖移動剤の量は、ポリマーの分子量を
30000〜140000に調節する量であり、エチレ
ン性不飽和単量体100重量部に対して0.5〜30重
量部であり、好ましくは1〜20重量部である。
ル重合反応用触媒が用いられる。例えば、過酸化水素、
ベンゾイルパーオキシド、アセチルパーオキシド、t−
ブチルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、の
ような過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルのような
アゾ化合物、あるいは過硫酸塩、過コハク酸のようなペ
ルオキソ酸およびその塩が挙げられる。
エチレン性不飽和単量体の合計重量に対して0.01〜
5重量%、好ましくは0.1〜2.0重量%が添加され
る。
散させる目的で、例えば分子量が15000以上である
ポリオキシプロピレンポリオールのような分散安定化剤
の存在下に重合を行うことも可能である。しかし重合可
能な炭素−炭素二重結合を含む末端に水酸基を有する有
機化合物は、このような分散安定化剤からは除かれ、そ
の結果プロセスは簡略化される。例えば、特公昭49−
46556号公報に記載されているような不飽和基含有
ポリエーテルエステルポリオール、特公昭58−263
63号公報に記載されているようなアクリル基、メタク
リル基、アリル基等を末端に有する変性ポリオール、特
開昭51−17924号公報や特開昭50−14977
8号公報に記載されているような無水マレイン酸、アリ
ルグリシジルエーテル等と反応して得られる化合物、特
開昭63−146912号公報に記載されているような
フマレート基からなる不飽和結合含有マクロマーは、本
発明の分散安定化剤から排除される。ちなみにこれらの
分散安定化剤を使用すれば、未反応の有機化合物自体ま
たはこれに由来する結合によって使用の有無が判断でき
る。
式でも行うことができる。重合温度は重合触媒の種類に
応じて決められるが、触媒の分解温度以上、好ましくは
60〜200℃、さらに好ましくは90〜160℃で行
う。また、重合反応は加圧系でも、常圧系でも行うこと
ができる。
ールはそのままポリウレタンフォームの原料として使用
できるが、未反応単量体、触媒の分解生成物や連鎖移動
剤等を減圧処理して除去した後に使用することが好まし
い。
したポリマーポリオールとポリイソシアネートとを発泡
剤、触媒、整泡剤およびその他の助剤の存在下に反応さ
せて得られるのをいう。
は、上記したものがすべてそのまま使用できる。上記し
たポリマーポリオールにその他のポリオールを混合して
用いることもできる。その他のポリオールとしては、上
記したポリオールが好ましく用いられる。
えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ
レンジイソシアネート、この両イソシアネートの80/
20重量比(80/20−TDI)または65/35重
量比(65/35−TDI)の混合物、粗製トリレンジ
イソシアネート(粗製TDI)、4,4’−ジフェニル
メタンジイソシアネート(4,4’−MDI)、2,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’−
MDI)、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト(2,2’−MDI)、ジフェニルメタンジイソシア
ネートの異性体混合物(MDI)、ポリメチレンポリフ
ェニルイソシアネート(粗製MDI)、トルイジンジイ
ソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および
これらのイソシアネートのカルボジイミド変性体、ビュ
レット変性体、二量体、三量体、またはこれらのプレポ
リマーである。ポリイソシアネートは 1種または2種以
上混合して使用する。
モノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、2,
2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン、1,
1−ジクロロ−1−フルオロエタン、メチレンクロリ
ド、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモテトラフ
ルオロエタン、トリクロロエタン、ペンタン、n−ヘキ
サン等の1種または2種以上の混合物である。
に限定はない。例えば、アミン系触媒としては、トリエ
チルアミン、トリプロピルアミン、ポリイソプロパノー
ルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ヘ
キサメチルジメチルアミン、N−メチルモルホリン、N
−エチルモルホリン、N−オクタデシルモルホリン、モ
ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−
ジメチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン、
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、
N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレンジアミ
ン、N,N,N’,N’−テトラメチルブタンジアミ
ン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタ
ンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサ
メチレンジアミン、ビス〔2−(N,N−ジメチルアミ
ノ) エチル〕エーテル、N,N−ジメチルベンジルアミ
ン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,
N’,N’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリ
エチレンジアミン、トリエチレンジアミンのギ酸塩およ
び他の塩、第1および第2アミンのアミノ基のオキシア
ルキレン付加物、N,N’−ジアルキルピペラジン類の
ようなアザ環化合物、種々のN,N’,N’’−トリア
ルキルアミノアルキルヘキサヒドロトリアジン類、特公
昭52−43517号公報のβ−アミノカルボニル触媒
等が挙げられる。また、有機金属系触媒としては、酢酸
錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブ
チル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチ
ル錫ジクロリド、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフテ
ン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト等が挙げられる。こ
れらの触媒は1種または2種以上混合して用い、その使
用量は活性水素を持つ化合物100重量部に対して0.
0001〜10.0重量部である。
けい素界面活性剤であり、例えば、日本ユニカー社製の
L−520、L−532、L−540、L−544、L
−550、L−3550、L−5305、L−360
0、L−3601、L−5305、L−5307、L−
5309、L−5710、L−5720、L−5740
M、L−6202等、トーレ・シリコーン社製のSH−
190、SH−194、SH−200、SPX−25
3、PX−274C、SF−2961、SF−296
2、SPX−280A、SPX−294A等、信越シリ
コーン社製のF−114、F−121、F−122、F
−220、F−230、F−258、F−260B、F
−317、F−341、F−601、F−606、X−
20−200、X−20−201等、東芝シリコーン社
製のTFA−4200、TFA−4202等、ゴールド
シュミット社製のB−4113等が挙げられる。これら
の整泡剤の使用量は活性水素をもつ化合物とポリイソシ
アネートとの総量100重量部に対して0.1〜5重量
部である。
橋剤、安定剤、充填剤、着色剤、難燃剤等を使用するこ
とができる。
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、1,3−ブタンジオールおよ
び1,3−ブタンジオール等の単量体ポリオール、トリ
エタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルカノー
ルアミン類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン
トリエチレンテトラミン等の脂肪族ポリアミン、メチレ
ンビスオルソクロルアニリン、4,4’−ジフェニルメ
タンジアミン、アニリン、2,4’−トリレンジアミ
ン、2,6’−トリレンジアミン、等の芳香族ポリアミ
ン、およびこれらの活性水素化合物にエチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド等を付加して得られる水酸基価
200mgKOH/g以上の化合物である。その他、ハ
イドロキノン、レゾルシン、アニリン等にエチレンオキ
シド、プロピレンオキシド等を付加して得られる水酸基
価200mgKOH/g以上の化合物も使用できる。
は、以下のとおりである。ポリマーポリオール、その他
のポリオール、発泡剤、触媒、整泡剤、およびその他の
助剤の所定量を混合してレジン液をつくる。ポリイソシ
アネート中のNCO基とポリオールおよび架橋剤中の活
性水素との当量比(NCO/H)が0.70〜1.40
となるようにポリイソシアネート、ポリオールおよび架
橋剤の使用量を決める。レジン液とポリイソシアネート
を所定温度例えば20〜30℃に調整した後、急速混合
し、所定温度例えば30〜70℃に温調された型に流し
込む。反応混合液が型内に発泡充填した後、所定温度例
えば60〜180℃のオーブンにて所定時間例えば30
秒〜20分間硬化させ、フォームを脱型し所望のポリウ
レタンフォームを得る。
ーブに、ポリオールを満液状態に仕込み、撹拌しながら
120℃まで昇温した。あらかじめ表1に示す比率で混
合した、ポリオール、アゾビスイソブチロニトリル(A
IBN)、アクリロニトリル、スチレン、トリエチルア
ミンの混合液を連続的に装入し、排出口より連続的にポ
リマーポリオールを得た。このとき、反応圧力は3.5
kg/cm2、滞留時間は50分であった。得られたポ
リマーポリオールを120℃、20mmHgで4時間減
圧吸引処理し、未反応単量体およびトリエチルアミンを
除去した。ガスクロマトグラフィーによる未反応単量体
およびトリエチルアミンの残存量定量結果は、スチレン
が80ppmで、アクリロニトリル、トリエチルアミン
は検出されなかった。酢酸溶媒中、過塩素酸による中和
滴定でアミン価を測定したところ、1.33mgKOH
/gであった。ポリマーポリオールにメタノールを加
え、よく分散させた後に、遠心分離してメタノール不溶
分の重量を測定する方法によって求められるポリマーの
濃度は43重量%であった。また、熱分析(DSC−
7:パーキンエルマー社製、窒素雰囲気下、昇温速度2
0K/min)による、ポリマーポリオール中のポリマ
ーのガラス転移温度は98℃であった。結果を〔表1〕
に示す。
〔表2〕に示す。
ド、次いでエチレンオキシドを付加重合して得られるポ
リオキシプロピレンオキシエチレントリオール(水酸基
価55mgKOH/g) ポリオールQ:グリセリンにプロピレンオキシド、次い
でエチレンオキシドを付加重合して得られるポリオキシ
プロピレンオキシエチレントリオール(水酸基価33m
gKOH/g) TEA:トリエチルアミン DEAE:N,N−ジエチルエタノールアミン 数字は重量部
ド、次いでエチレンオキシドを付加重合して得られるポ
リオキシプロピレンオキシエチレントリオール(水酸基
価55mgKOH/g) ポリオールQ:グリセリンにプロピレンオキシド、次い
でエチレンオキシドを付加重合して得られるポリオキシ
プロピレンオキシエチレントリオール(水酸基価33m
gKOH/g) IPA:イソプロピルアルコール 数字は重量部
れぞれポリマーポリオールA、ポリマーポリオールBと
し、、水酸基価55mgKOH/gのポリオキシプロピ
レンオキシエチレントリオール(ポリオールP)、シリ
コーンL− 5305(日本ユニカー社製)4g、ダブ
コ(Dabco) 33LV(33%トリエチレンジア
ミン、ジプロピレングリコール溶液)1g、水14.2
gを撹拌混合してレジン液をつくった。さらにT−9
(オクチル酸第一スズ)0.35gを加え撹拌混合した
液と、NCO基と活性水素の当量比1.05になる量の
80/20−TDIをそれぞれ25℃に調整し、急速に
撹拌混合してすばやく37℃のアルミ製金型 (400m
m×400mm×100mm )に投入した。熱風オーブ
ン中160℃で13分硬化させた。フォーム物性を〔表
3〕に示す。
で得られたポリマーポリオールBに比べて、少ない使用
量で同等の物性のポリウレタンフォームを得ることがで
きる。また、実施例1で得られたポリマーポリオールA
を使用することで、硬化時間が短縮され成形性が向上す
る。
得られたポリマーポリオールBを等量使用した場合、前
者では硬度、引張強度に代表される物性に優れたポリウ
レタンフォームを得ることができる。
ミンの存在下に、重合可能な炭素−炭素二重結合を含ま
ないポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させ
ることにより、、従来よりも低粘度かつ分散安定性の良
いポリマーポリオールが得られるようになり、ポリマー
濃度を高くすることが可能になった。こうして得られた
ポリマーポリオールは発泡時の反応硬化性が良好であ
り、硬度等の物性に優れたポリウレタンフォームを提供
する。
Claims (12)
- 【請求項1】 連鎖移動剤としてのアルキル置換3級ア
ミンの存在下に、重合可能な炭素−炭素二重結合を含ま
ないポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させ
ることを特徴とする高濃度低粘度ポリマーポリオールの
製造方法。 - 【請求項2】 アルキル置換3級アミンが一般式(1)
〔化1〕 【化1】 (式中、R1、R2およびR3は、炭素数1〜10のアル
キル基、炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基を示
し、それらは互いに同一でも異なってもよいが、これら
のうち少なくとも一つは炭素数1〜10のアルキル基で
ある。)で表されるアルキル置換3級アミンであること
を特徴とする請求項1に記載の高濃度低粘度ポリマーポ
リオールの製造方法。 - 【請求項3】 アルキル置換3級アミンがトリエチルア
ミンであることを特徴とする請求項1に記載の高濃度低
粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項4】 アルキル置換3級アミンがN,N−ジエ
チルエタノールアミンであることを特徴とする請求項1
に記載の高濃度低粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項5】 アルキル置換3級アミンが一般式(2)
〔化2〕 【化2】 (式中、XはO、NR2を示し、R1は、炭素数1〜10
のアルキル基、炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基
を示し、R2は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2
〜10のヒドロキシアルキル基を示す。)で表されるア
ルキル置換3級アミンであることを特徴とする請求項1
に記載の高濃度低粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項6】 アルキル置換3級アミンがN−メチルモ
ルホリンであることを特徴とする請求項1に記載の高濃
度低粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項7】 エチレン性不飽和単量体がアクリロニト
リル、メタクリロニトリル、スチレン、メチルスチレン
およびフェニルスチレンからなる群から選ばれた少なく
とも1種であることを特徴とする請求項1に記載の高濃
度低粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項8】 エチレン性不飽和単量体がアクリロニト
リルとスチレンの混合物であることを特徴とする請求項
1に記載の高濃度低粘度ポリマーポリオールの製造方
法。 - 【請求項9】 エチレン性不飽和単量体がアクリロニト
リルであることを特徴とする請求項1に記載の高濃度低
粘度ポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項10】 請求項1記載の方法により製造された
ものであることを特徴とする高濃度低粘度ポリマーポリ
オール。 - 【請求項11】 ポリマーの濃度が33〜60重量%
であること、および窒素雰囲気下、昇温速度10〜2
0K/minの条件で示差熱分析により測定された、ポ
リマーポリオール中のポリマー成分のガラス転移温度が
90〜120℃であることを特徴とする請求項10に記
載の高濃度低粘度ポリマーポリオール。 - 【請求項12】 請求項11に記載の高濃度低粘度ポリ
マーポリオールとポリイソシアネートとを発泡剤、触
媒、整泡剤およびその他の助剤の存在下に反応させて得
られることを特徴とするポリウレタンフォーム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27591192A JP3329495B2 (ja) | 1991-10-14 | 1992-10-14 | ポリマーポリオール、その製造方法およびその用途 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26440591 | 1991-10-14 | ||
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