JPH09272802A - 低摩耗性プラスチック成形材料 - Google Patents
低摩耗性プラスチック成形材料Info
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- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低摩耗性プラスチック成形材料の製造。
【解決手段】 熱可塑性樹脂、少なくとも１種類の潤滑
剤及び少なくとも１種類の繊維材料を含む成形材料は、
高度の耐摩耗性及び剛性を有する。前記の成形材料は、
例えば、ポリオキシメチレン、潤滑剤として超高分子量
ポリエチレン及びガラス繊維を含む。前記の成形材料
は、歯車、歯付きラック、ベアリング及びチェーンを製
造するのに用いられる。
剤及び少なくとも１種類の繊維材料を含む成形材料は、
高度の耐摩耗性及び剛性を有する。前記の成形材料は、
例えば、ポリオキシメチレン、潤滑剤として超高分子量
ポリエチレン及びガラス繊維を含む。前記の成形材料
は、歯車、歯付きラック、ベアリング及びチェーンを製
造するのに用いられる。
Description
【０００１】ガラス繊維強化ポリオキシメチレンは、高
度の摩耗性を示す。
度の摩耗性を示す。
【０００２】驚くべきことに、潤滑剤又は繊維材料のみ
を含む熱可塑性樹脂に比べて、潤滑剤と繊維強化材とを
含む熱可塑性樹脂は、顕著に、より摩耗性が低く、より
申し分のない剛性を有する。
を含む熱可塑性樹脂に比べて、潤滑剤と繊維強化材とを
含む熱可塑性樹脂は、顕著に、より摩耗性が低く、より
申し分のない剛性を有する。
【０００３】したがって、本発明は、熱可塑性樹脂、潤
滑剤及び繊維材料を含む成形材料に関するものである。
滑剤及び繊維材料を含む成形材料に関するものである。
【０００４】熱可塑性樹脂としては、例えばポリエステ
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、
ポリオキシメチレン及び液晶ポリマー（ＬＣＰｓ）があ
る。好ましい熱可塑性樹脂は、ポリアセタール、ポリエ
ステル及びポリアミドである。
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、
ポリオキシメチレン及び液晶ポリマー（ＬＣＰｓ）があ
る。好ましい熱可塑性樹脂は、ポリアセタール、ポリエ
ステル及びポリアミドである。
【０００５】ポリアセタール、特にポリオキシメチレン
は、ホモポリマー及びコポリマーを含む。ポリアセター
ルは、引例として本明細書に取りいれられている、Beck
er/Braun, “Kunststoff-Handbuch", Volume 3/1, Chap
ter 4 - Polyacetals, CarlHanser Verlag, Munich, Vi
enna 1992, p.300-395 において説明されている。
は、ホモポリマー及びコポリマーを含む。ポリアセター
ルは、引例として本明細書に取りいれられている、Beck
er/Braun, “Kunststoff-Handbuch", Volume 3/1, Chap
ter 4 - Polyacetals, CarlHanser Verlag, Munich, Vi
enna 1992, p.300-395 において説明されている。
【０００６】好ましいポリエステルは、ポエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）である。好ましいポリアミドは、ナイロン６
６及びナイロン４６である。ポリアミド及びポリエステ
ルは、例えば、引例として本明細書に取りいれられてい
る、“Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemist
ry", ed. Barbara Elvers, Vol. A21, Polyamides（pp.
179-205）及び Polyesters（pp.227 - 251）, VCH, Wei
nheim-Basle-Cambridge-New York 1992 において説明さ
れている。
フタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）である。好ましいポリアミドは、ナイロン６
６及びナイロン４６である。ポリアミド及びポリエステ
ルは、例えば、引例として本明細書に取りいれられてい
る、“Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemist
ry", ed. Barbara Elvers, Vol. A21, Polyamides（pp.
179-205）及び Polyesters（pp.227 - 251）, VCH, Wei
nheim-Basle-Cambridge-New York 1992 において説明さ
れている。
【０００７】潤滑剤は、プラスチックの滑り挙動及び摩
耗挙動を向上させる添加剤である。潤滑剤としては、例
えば、二硫化モリブデン、シリコーン油、脂肪アルコー
ル、脂肪アルコールジカルボキシレート、脂肪酸エステ
ル、脂肪酸、脂肪酸モノアミド、脂肪酸ジアミド（アミ
ドワックス）、金属石鹸、オリゴマー脂肪酸エステル
（脂肪酸錯体エステル）、脂肪アルコール脂肪酸エステ
ル、ロウ酸、ロウ酸エステル（例えば、モンタン酸エス
テル及び部分的に加水分解されたモンタン酸エステ
ル）、極性ポリエチレンワックス、非極性ポリエチレン
ワックス、パラフィン、フルオロポリマー、及び超高分
子量ポリオレフィンがある。様々な潤滑剤を組み合わせ
たもの（混合潤滑剤）を用いることもできる。潤滑剤
は、引例として本明細書に取りいれられている、Gachte
r/Muller,“Taschenbuch der Kunststoff-Additive", 3
rd Edition, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 199
4, p.478-504 において説明されている。好ましい潤滑
剤は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）、超高
分子量ポリエチレン、ステアリン酸ステアリル、及びペ
ンタエリトリトールテトラステアレートである。特に好
ましい潤滑剤は、超高分子量ポリエチレンである。
耗挙動を向上させる添加剤である。潤滑剤としては、例
えば、二硫化モリブデン、シリコーン油、脂肪アルコー
ル、脂肪アルコールジカルボキシレート、脂肪酸エステ
ル、脂肪酸、脂肪酸モノアミド、脂肪酸ジアミド（アミ
ドワックス）、金属石鹸、オリゴマー脂肪酸エステル
（脂肪酸錯体エステル）、脂肪アルコール脂肪酸エステ
ル、ロウ酸、ロウ酸エステル（例えば、モンタン酸エス
テル及び部分的に加水分解されたモンタン酸エステ
ル）、極性ポリエチレンワックス、非極性ポリエチレン
ワックス、パラフィン、フルオロポリマー、及び超高分
子量ポリオレフィンがある。様々な潤滑剤を組み合わせ
たもの（混合潤滑剤）を用いることもできる。潤滑剤
は、引例として本明細書に取りいれられている、Gachte
r/Muller,“Taschenbuch der Kunststoff-Additive", 3
rd Edition, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 199
4, p.478-504 において説明されている。好ましい潤滑
剤は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）、超高
分子量ポリエチレン、ステアリン酸ステアリル、及びペ
ンタエリトリトールテトラステアレートである。特に好
ましい潤滑剤は、超高分子量ポリエチレンである。
【０００８】繊維材料又は強化材としては、無機繊維、
ガラス繊維、改質ガラス繊維、ホイスカー、ポリマー繊
維、炭素繊維、及び有機高弾性繊維がある。改質ガラス
繊維は、一般的に、ガラス繊維のプラスチックに対する
接着を向上させるために、化学的に処理されたガラス繊
維である。ガラス繊維は、しばしば、有機シランで処理
される。好ましい繊維材料は、改質ガラス繊維及び未改
質ガラス繊維である。
ガラス繊維、改質ガラス繊維、ホイスカー、ポリマー繊
維、炭素繊維、及び有機高弾性繊維がある。改質ガラス
繊維は、一般的に、ガラス繊維のプラスチックに対する
接着を向上させるために、化学的に処理されたガラス繊
維である。ガラス繊維は、しばしば、有機シランで処理
される。好ましい繊維材料は、改質ガラス繊維及び未改
質ガラス繊維である。
【０００９】本発明の成形材料は、例えば、熱可塑性樹
脂を５０ − ９０重量％、好ましくは６０ − ８０重量
％、潤滑剤を５ − ３０重量％、好ましくは５ − ２０
重量％、及び繊維材料を５ − ４０重量％、好ましくは
１０ − ３０重量％含み、前記割合の合計は、最大で１
００重量％となる。成形材料は、例えば白亜（chal
k）、タルク、クレー、雲母、ガラスビーズ、酸化亜
鉛、二酸化チタン及び珪灰石のような従来の充填剤、及
び例えば染料、顔料、離型剤、酸化防止剤及び紫外線安
定剤のような更なる従来の添加剤及び加工助剤を含むこ
とができる。これらの添加剤の割合は、全成形材料の組
成１００重量部当たり、通常は０ − ５０重量部、好ま
しくは５ − ４０重量部である。
脂を５０ − ９０重量％、好ましくは６０ − ８０重量
％、潤滑剤を５ − ３０重量％、好ましくは５ − ２０
重量％、及び繊維材料を５ − ４０重量％、好ましくは
１０ − ３０重量％含み、前記割合の合計は、最大で１
００重量％となる。成形材料は、例えば白亜（chal
k）、タルク、クレー、雲母、ガラスビーズ、酸化亜
鉛、二酸化チタン及び珪灰石のような従来の充填剤、及
び例えば染料、顔料、離型剤、酸化防止剤及び紫外線安
定剤のような更なる従来の添加剤及び加工助剤を含むこ
とができる。これらの添加剤の割合は、全成形材料の組
成１００重量部当たり、通常は０ − ５０重量部、好ま
しくは５ − ４０重量部である。
【００１０】好ましくは、ポリアセタール、少なくとも
１種類の潤滑剤及び少なくとも１種類の繊維材料を含む
成形材料である。特に好ましくは、ポリアセタール、超
高分子量ポリエチレン又はＰＴＥＦ及び少なくとも１種
類の繊維材料を含む成形材料である。特に有利な成形材
料は、ポリアセタール、超高分子量ポリエチレン及び未
改質ガラス繊維又は改質ガラス繊維を含む。前記の成形
材料は、特に高度の耐摩耗性及び剛性によって区別され
る。
１種類の潤滑剤及び少なくとも１種類の繊維材料を含む
成形材料である。特に好ましくは、ポリアセタール、超
高分子量ポリエチレン又はＰＴＥＦ及び少なくとも１種
類の繊維材料を含む成形材料である。特に有利な成形材
料は、ポリアセタール、超高分子量ポリエチレン及び未
改質ガラス繊維又は改質ガラス繊維を含む。前記の成形
材料は、特に高度の耐摩耗性及び剛性によって区別され
る。
【００１１】超高分子量ポリエチレンは、例えば、粉末
として、特に微粉末として用いられる。前記の粉末は、
一般的に１ − ５０００μｍ、好ましくは１０ − ５０
０μｍ、及び特に好ましくは１０ − １５０μｍの平均
粒径Ｄ50を有する。
として、特に微粉末として用いられる。前記の粉末は、
一般的に１ − ５０００μｍ、好ましくは１０ − ５０
０μｍ、及び特に好ましくは１０ − １５０μｍの平均
粒径Ｄ50を有する。
【００１２】改質ガラス繊維又は未改質ガラス繊維は、
一般的に１ − １０００μｍ、好ましくは１ − １００
μｍ、特に好ましくは１ − ２０μｍの呼称直径を有す
る。改質ガラス繊維又は未改質ガラス繊維は、一般的に
０．１ − １００ｍｍ、好ましくは１ − １００ｍｍ、
特に好ましくは５ − ２０ｍｍの平均繊維長を有する。
一般的に１ − １０００μｍ、好ましくは１ − １００
μｍ、特に好ましくは１ − ２０μｍの呼称直径を有す
る。改質ガラス繊維又は未改質ガラス繊維は、一般的に
０．１ − １００ｍｍ、好ましくは１ − １００ｍｍ、
特に好ましくは５ − ２０ｍｍの平均繊維長を有する。
【００１３】本発明の成形材料、特に、ポリアセタール
を含む成形材料は、以下の用途に特に適している：すな
わち、 自動車産業：シートベルトリトラクタシステムにおける
滑り部品及び機能部品、歯車及び機能部品、すなわちフ
ロントガラス用ワイパー駆動装置及び制御棒、フロント
ガラス用ワイパーベアリング、シート調節装置、窓ガラ
スの開閉駆動装置、ミラー調節装置及び摺動式サンルー
フ用を含む。
を含む成形材料は、以下の用途に特に適している：すな
わち、 自動車産業：シートベルトリトラクタシステムにおける
滑り部品及び機能部品、歯車及び機能部品、すなわちフ
ロントガラス用ワイパー駆動装置及び制御棒、フロント
ガラス用ワイパーベアリング、シート調節装置、窓ガラ
スの開閉駆動装置、ミラー調節装置及び摺動式サンルー
フ用を含む。
【００１４】一般的な機械組み立て及び精密機械：コン
ベヤチェーン、歯付きラック及び歯車（駆動装置用部材
用を含む）、調整機構、ベアリングブッシュ及び機能部
品（鉄道及び高架軌道用を含む）。
ベヤチェーン、歯付きラック及び歯車（駆動装置用部材
用を含む）、調整機構、ベアリングブッシュ及び機能部
品（鉄道及び高架軌道用を含む）。
【００１５】家具工業：ちょうつがい（食器棚及び書き
物机用を含む）、滑りベアリングブロック、ローラー及
び耐摩耗性ストリップ（引き出し及び滑りドア用を含
む）。
物机用を含む）、滑りベアリングブロック、ローラー及
び耐摩耗性ストリップ（引き出し及び滑りドア用を含
む）。
【００１６】小型装置：食品加工機、細切り機、ハンド
ミキサー、チョッパー（choppers）、ジューサー、柑橘
類果物用圧搾機、オート麦ローラー及び万能スライサー
用の歯車。
ミキサー、チョッパー（choppers）、ジューサー、柑橘
類果物用圧搾機、オート麦ローラー及び万能スライサー
用の歯車。
【００１７】ホワイトグッズ（White goods）：皿洗い
機、洗濯機及び乾燥機用ドアのちょうつがい、洗濯乾燥
機におけるベルト締め用の機能部品、緩衝器、洗濯機用
の各部品、皿洗い機におけるドアブレーキ用のハウジン
グ、洗濯乾燥機用の滑車（pulley）。
機、洗濯機及び乾燥機用ドアのちょうつがい、洗濯乾燥
機におけるベルト締め用の機能部品、緩衝器、洗濯機用
の各部品、皿洗い機におけるドアブレーキ用のハウジン
グ、洗濯乾燥機用の滑車（pulley）。
【００１８】電動工具（好ましくは日曜大工用）：電動
芝調整装置（electric lawn-care equipment）、芝刈
機、草刈り機用の歯車（grass shears）、電動いけがき
刈り込み機及びチェーンソー用の歯車、シュレッダーに
おける機能部品。
芝調整装置（electric lawn-care equipment）、芝刈
機、草刈り機用の歯車（grass shears）、電動いけがき
刈り込み機及びチェーンソー用の歯車、シュレッダーに
おける機能部品。
【００１９】更なる用途としては：ベアリングブロッ
ク、電気的脱毛機（electric epilators）用の機能部
品、電気掃除機用のノズル部品、かみそり、髭剃り機、
ヘアトリマー用の機能部品、外側の折丁機（outsert）
用（剛性滑りベアリング）がある。
ク、電気的脱毛機（electric epilators）用の機能部
品、電気掃除機用のノズル部品、かみそり、髭剃り機、
ヘアトリマー用の機能部品、外側の折丁機（outsert）
用（剛性滑りベアリング）がある。
【００２０】
実施例１ − ３及び比較実施例Ａ及びＢを、２．５g/10
分の溶融流量ＭＦＲ１９０／２．１６を有する、トリオ
キサンとジオキソランとのコポリマー（Hostaform（登
録商標） C 2521）を用いて実行した。前記のコポリマ
ーには、次の添加剤：すなわち、平均粒径１２０μｍ、
ＤＩＮ ５３ ７２８−４による粘度数 ＝２３００ml/g
のＰＥ−ＵＨＭＷ微粉末と、フィラメントの呼称直径約
１３μｍ、平均繊維長約４．５ｍｍのチョップトグラス
ファイバーとを加えた。
分の溶融流量ＭＦＲ１９０／２．１６を有する、トリオ
キサンとジオキソランとのコポリマー（Hostaform（登
録商標） C 2521）を用いて実行した。前記のコポリマ
ーには、次の添加剤：すなわち、平均粒径１２０μｍ、
ＤＩＮ ５３ ７２８−４による粘度数 ＝２３００ml/g
のＰＥ−ＵＨＭＷ微粉末と、フィラメントの呼称直径約
１３μｍ、平均繊維長約４．５ｍｍのチョップトグラス
ファイバーとを加えた。
【００２１】上記コポリマーを、低速ミキサーにおいて
上記添加剤と混合し、次にＺＳＫ２５二軸スクリュー押
出機（Werner and Pfleiderer，シュトゥットガルト、
独国）に供給し、約２００℃の材料温度で溶かし、ペレ
ット化した。
上記添加剤と混合し、次にＺＳＫ２５二軸スクリュー押
出機（Werner and Pfleiderer，シュトゥットガルト、
独国）に供給し、約２００℃の材料温度で溶かし、ペレ
ット化した。
【００２２】１２０℃で８時間、循環空気乾燥キャビネ
ットで乾燥させた後、機械的性質、熱的性質及び摩擦学
的性質を試験するための標本を、ＫＭ ９０／２１０ Ｂ
射出成形機（Krauss Maffei, ミュンヒェン、独国）で
製造した。加工条件は、ポリオキシメチレンに関するＩ
ＳＯ ９９８８−２ 規格の推奨にしたがって選択した。
ットで乾燥させた後、機械的性質、熱的性質及び摩擦学
的性質を試験するための標本を、ＫＭ ９０／２１０ Ｂ
射出成形機（Krauss Maffei, ミュンヒェン、独国）で
製造した。加工条件は、ポリオキシメチレンに関するＩ
ＳＯ ９９８８−２ 規格の推奨にしたがって選択した。
【００２３】以下のパラメーターを測定した：ＩＳＯ
５２７，パート１及び２による引張弾性率、ＩＳＯ ７
５，パート１及び２による加熱撓み温度ＨＤＴ／Ａ、Ｉ
ＳＯ １７９ １ｅＵ によるシャルピー衝撃強さ。
５２７，パート１及び２による引張弾性率、ＩＳＯ ７
５，パート１及び２による加熱撓み温度ＨＤＴ／Ａ、Ｉ
ＳＯ １７９ １ｅＵ によるシャルピー衝撃強さ。
【００２４】摩耗測定：摩耗を、ＩＳＯ／ＤＩＳ ７１
４８−２ にしたがう「ピンオンリング（pin onrin
g）」試験原則によって測定した。試験する材料から作
られた直径１２ｍｍを有する円筒形試験標本を、回転軸
上に対して押し付け、試験標本に関する摩耗体積を時間
の関数として測定した。
４８−２ にしたがう「ピンオンリング（pin onrin
g）」試験原則によって測定した。試験する材料から作
られた直径１２ｍｍを有する円筒形試験標本を、回転軸
上に対して押し付け、試験標本に関する摩耗体積を時間
の関数として測定した。
【００２５】試験条件は以下の通りであった： 軸材料 鋼 軸直径 ６５ｍｍ 荒さ Ｒz ０．８μｍ 荷重 ３．１Ｎ 滑り速度 １３６ｍ／分 試験時間 ６０時間
【００２６】
【表１】
【００２７】実施例４及び５を、９．５g/10分の溶融流
量ＭＦＲ１９０／２．１６を有する、トリオキサンとジ
オキソランとのコポリマー（Hostaform（登録商標） C
9021）を用いて行った。前記コポリマーには、次の添加
剤：すなわち、平均粒径１２０μｍ、ＤＩＮ ５３ ７２
８−４による粘度数 ＝ ２３００ml/gのＰＥ−ＵＨＭＷ
微粉末と、フィラメントの呼称直径約１０μｍ、平均繊
維長約３ｍｍの改質チョップトグラスファイバー、タイ
プＲＥＳ０３−ＴＰ３３Ｇ（Nippon Glass Fiber Co.,
Komoricho Takachya, Japan）とを加えた。前記グラス
ファイバーは、シラン化され、ポリウレタンで処理され
た。
量ＭＦＲ１９０／２．１６を有する、トリオキサンとジ
オキソランとのコポリマー（Hostaform（登録商標） C
9021）を用いて行った。前記コポリマーには、次の添加
剤：すなわち、平均粒径１２０μｍ、ＤＩＮ ５３ ７２
８−４による粘度数 ＝ ２３００ml/gのＰＥ−ＵＨＭＷ
微粉末と、フィラメントの呼称直径約１０μｍ、平均繊
維長約３ｍｍの改質チョップトグラスファイバー、タイ
プＲＥＳ０３−ＴＰ３３Ｇ（Nippon Glass Fiber Co.,
Komoricho Takachya, Japan）とを加えた。前記グラス
ファイバーは、シラン化され、ポリウレタンで処理され
た。
【００２８】実施例１ − ３及び比較実施例Ａ及びＢと
同じ方法で及び同じ加工条件下で、機械的性質、熱的性
質及び摩擦学的性質を試験するための標本を製造した。
同じ方法で及び同じ加工条件下で、機械的性質、熱的性
質及び摩擦学的性質を試験するための標本を製造した。
【００２９】以下のパラメーターを測定した：ＩＳＯ
５２７ パート１及び２による引張弾性率、ＩＳＯ ７５
パート１及び２による加熱撓み温度ＨＤＴ／Ａ、実施
例１ − ３及び比較実施例Ａ及びＢで説明した摩耗測
定。
５２７ パート１及び２による引張弾性率、ＩＳＯ ７５
パート１及び２による加熱撓み温度ＨＤＴ／Ａ、実施
例１ − ３及び比較実施例Ａ及びＢで説明した摩耗測
定。
【００３０】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 7/14 Ｃ０８Ｋ 7/14 Ｃ０８Ｌ 23/00 Ｃ０８Ｌ 23/00 59/00 59/00 67/02 67/02 77/06 77/06 Ｆ１６Ｃ 33/20 7123−3Ｊ Ｆ１６Ｃ 33/20 Ａ Ｆ１６Ｇ 13/02 Ｆ１６Ｇ 13/02 Ｈ Ｆ１６Ｈ 55/06 Ｆ１６Ｈ 55/06 //(Ｃ０８Ｌ 101/00 27:18） (Ｃ０８Ｌ 101/00 23:04） (72)発明者 オスカー・シュライト ドイツ連邦共和国65719 ホフハイム，ハ ベルシュトラーセ 20
Claims (8)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂、少なくとも１種類の潤滑
剤及び少なくとも１種類の繊維材料を含む成形材料。 - 【請求項２】 該熱可塑性樹脂が、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリオレフィン又はポリアセタールである請求
項１記載の成形材料。 - 【請求項３】 該潤滑剤が、脂肪酸アミド、モンタン酸
エステル、部分的に加水分解されたモンタン酸エステ
ル、ステアリン酸ステアリル、ペンタエリトリトールテ
トラステアレート、ポリテトラフルオロエチレン又は超
高分子量ポリエチレンである請求項１又は２記載の成形
材料。 - 【請求項４】 該繊維材料が、ガラス繊維、改質ガラス
繊維、炭素繊維又はポリマー繊維を含む請求項１ − ３
の１つ以上に記載の成形材料。 - 【請求項５】 該成形材料が、該熱可塑性樹脂を５０
− ９０重量部、好ましくは６０ − ８０重量部含む請
求項１ − ４の１つ以上に記載の成形材料。 - 【請求項６】 該成形材料が、該潤滑剤を５ − ３０重
量部、好ましくは５− ２０重量部含む請求項１ − ５
の１つ以上に記載の成形材料。 - 【請求項７】 該成形材料が、該繊維材料を５ − ４０
重量部、好ましくは１０− ３０重量部含む請求項１ −
６の１つ以上に記載の成形材料。 - 【請求項８】 成形品、特に歯車、歯付きラック、ベア
リング、駆動装置用部材、ローラー、チェーン及び摺動
部材を製造するために、請求項１ − ７のいずれかに記
載の成形材料を用いる方法。
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