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JPS6017353B2 - ポリオレフイン系樹脂の架橋方法 - Google Patents

ポリオレフイン系樹脂の架橋方法

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Publication number
JPS6017353B2
JPS6017353B2 JP53023602A JP2360278A JPS6017353B2 JP S6017353 B2 JPS6017353 B2 JP S6017353B2 JP 53023602 A JP53023602 A JP 53023602A JP 2360278 A JP2360278 A JP 2360278A JP S6017353 B2 JPS6017353 B2 JP S6017353B2
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JP
Japan
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crosslinking method
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Application number
JP53023602A
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昭夫 野尻
隆 沢崎
利雄 是枝
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Priority to DE7979100604T priority patent/DE2966652D1/de
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Publication of JPS6017353B2 publication Critical patent/JPS6017353B2/ja
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F255/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K5/541Silicon-containing compounds containing oxygen
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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリエチレンを除くポリオレフィンン系樹脂
のシラン化合物による架橋方法に関するものである。
従来、エチレンを主成分とする重合体のシラン化合物に
よる架橋方法として、特公昭48−1711号公報の方
法が知られている。
従来のこの方法は、ポリマーに、一般式 RR′SiY2(式中、Rは一価のオレフィン性不飽和
炭化水素基、又はハイドロカーポンオキシ基、Yは加水
分解し得る有機基、Rは脂肪性不飽和を含まない一価の
炭化水素基、基Yあるいは水素である)で表わされるシ
ラン化合物と有機過酸化物とを添加し加熱し、グラフト
反応を生ぜしめ、予め、あるいは、該グラフト反応後に
、存在させたシラノール縮合触媒の作用下に水を導入さ
せ架橋ポリマーを得るものである。
この方法は、エチレンポリマーの押出可能な架橋方法と
して極めて興味深いものである。しかしながら、ポリマ
ーとして、例えばポリプロピレンやポリブテンー1、ポ
リ4−メチルベンテン−1などのポリエチレン外のポリ
オレフィン系樹脂を架橋すべ〈、前記公知例をもとにそ
の技術思想に従って、架橋を試みたが、高度の架橋体を
得ることが不可能であった。
そこで発明者等は特にポリプロピレン樹脂の架橋方法に
つき鋭意検討を行なって釆た結果、良好な架橋体が得ら
れる新規な架橋方法を見出したもので、それは、‘ィー
特定の有機過酸化物の使用と、{o}反応温度、し一反
応雰囲気の制限を行なった結果達成できたものであり、
ポリプロピレンに限らず、ポリブテン−1やポリ4−メ
チルベンテンー1などろポリエチレン以外のポリオレフ
ィン系樹脂をも適用でき良好な架橋物を得られるもので
ある。
即ち、本発明方法はポリエチレンを除くポリオレフィン
系樹脂に、半減期1分の温度が140℃以下の有機過酸
化物(以下単にシラン化合物と呼ぶ)を好ましくは0.
05〜5phて、一般式RRSiY2(式中、Rは一価
のオレフィン性不飽和炭化水素基、又はハイドロカーボ
ンオキシ基、Yは加水分解し得る有機基、R′は脂肪性
不飽和を含まない一価の炭化水素基、基Yあるいは水素
である)で表わされるシラン化合物を好ましくは0.1
〜lophr添加した組成物を酸素の存在体積比(酸素
Vol/ポリプロピレングラフト用組成物の嵩体積Vo
l)を1/■10以下になしつ)17y0以下の温度に
て、グラフト反応させ、得られたグラフトポリマ−を予
め、あるいは、グラフト反応後に、グラフト反応物中に
存在させたシラノール縮合触媒、好ましくは0.5〜0
.05phrの作用下に、水と接触させることにより架
橋を行なわせるものである。例えばポリプロピレン粉末
(80メッシュ以下)にy−メタクリヒィロキシプロピ
ルグラフト反応を行なった際の温度、ラジカル発生剤の
種類、反応時の酸素濃度等の制御の必要性は、後に実施
例および比較例として示すが、それらの必要な理由は不
明であるが、次のように推考される。
架橋反応あるいはグラフト反応を生じさせる条件下では
架橋あるいはグラフト反応と主鏡の分解反応がともに生
じうると考えられる。
従っていかにして分解反応を抑えるか、または架橋ある
いはグラフト反応を促進するかが重要な議題といえる。
本釆、ポリプロピレンはその分子構造上劣化し易く、高
温では特に著しいとされる。従ってこのようなポリマー
の反応を低温で行なうことにより架薪敵こ有効なグラフ
ト反応率を高めることができたものと考えられる。すな
わち、低温分解型のラジカル発生剤の使用により、比較
的低温で、水素原子の引抜かれたポリマーラジカルを生
成させ、グラフト反応を生じさせるのである。また、酸
素分子が存在するとポリマーラジカルと反応し、分解反
応を生じ、架橋を有効なグラフト反応を行なうこをがで
きないのであろう。従って酸素を低濃度化することによ
り、分解反応を抑えることができたものと考えられる。
また、グラフト反応の促進という観点からすると、多量
のシラン化合物を用いること、しかも好ましくは反応性
の高いアクリロィルオキシ基またはメタクロィルオキシ
基の如き官能基を有するシラン化合物を用いることで相
乗的に解決できたものと考えられる。上記の理由を推測
するに足る実験例は次の如きものである。アィソタクチ
ックポリプロピレン粉末(MI=1.0、80メッシュ
以下)にy−メタリロイロキシフ。
ロピルトリメトキシシランをかhr、ベンゾィルパーオ
キサィドを0.2phr、シラノール縮合触媒を0.本
hr、添加混合した。これらの混合されたポリプロピレ
ン組成物29を内径15脚のガラス製サンプルチューブ
に分散し、0.5Torrの減圧下に封止切った。また
一方封止切らずに一端は開放のサンプルも作製した。こ
れらのサンプルチューブを12000、18000で1
5分間子熱し、十分ペンゾィルパーオキサィドを分解さ
せ、その後、200qoで10分間放置し、溶媒一体化
させた。その後、架橋一体化した試料を取出し、沸騰水
により熱水処理を4時間程した後、ゲル分率を求めた。
上述の結果より、減圧下のグラフト条件の方が、架橋に
は好適であること、さらに、低温でのグラフトの方が好
ましいことが判る。
なお、ゲル分率は、135℃のテトラリンに6時間浸糟
することにより不港分の分率を求め得たものである。本
発明は、2つの工程よりなる。先ずグラフト工程であり
、次いで架橋工程である。本発明のグラフト反応は、1
75oo以下の温度で行なわれる。
使用されるグラフト装置は、排気や送気が行なえる孔を
有する容器、例えば特殊なへンシェルミキサーが使用さ
れることもあるが、押出機、バンバリミキサー等の混糠
機や成形機を用いることもある。押出機等の溶融混合を
行なう装置によるグラフト反応は特に設定温度に注意を
払う必要がある。例えばL/D=20の4仇松■の押出
機を用いて、ポリプロピレンのグラフト反応を行なう場
合、長さ方向に温度布をつけず、200qoに均一に加
熱されたシリンダー部より押出すときは、殆どグラフト
反応行なうことができず、従ってその後シラノール触媒
の存在下で熱水処理を十分行なうことによっても殆ど架
橋を行なうことはできない。これらの事情は、前記実施
例より十分推察ができるところである。いずれの装置に
よってグラフト反応処理を行なうにせよ、減圧下ないい
ま排気が実質的に行なわれるやり方で、または窒素ガス
等の不活性ガスを強制的に流し、その不活性ガスの雰囲
気下にて、グラフト反応処理がなされる必要がある。
酸素の存在はグラフト反応を阻害し、ひいては架橋反応
をも阻害することは実験例より明らかである。‘ィ}押
出機はその背圧により実質的に排気が行なわれる(特に
、圧縮比の大きいスクリューを用いるときにその効果が
大きい)ので、好ましい鷹綾機であるが、‘oー押出機
等の混練装置において、ホッパ−を減圧にすることや、
窒素置換を行ないつ)グラフト用組成物押出を行なうこ
とは、特に効果が大きく好ましい。押出機の排気が十分
でないフィード部の温度を180℃以上の高温にすると
架橋が達成されないことを前に述べたが、その理由は温
度の影響が大きいがさらに1つ理由は排気されずに存在
する酸素の影響によるものと見られる酸素濃度の許容量
を温度を変えて特殊型のへンシェルミキサーで実験しと
ころ、体積分率で1/10以下のときさらに好ましくは
、1/20以下のときに限定されることが判明した。
従ってこのような条件が満たされないフィードゾーンで
180℃以上の高温にすると架橋ができないこと、従っ
て圧縮ゾーンの温度も当然制限を受けることが推察され
るのである。本発明方法が適用し得るポリエチレンを除
くポリオレフィン系樹脂とは、ポリプロピレン、ポリプ
テン、ポリ4ーメチルベンテン−1等も勿論含まれ、こ
れらの重合体中に水分が存在すると架橋剤の加水分解や
それに基づく架橋が生じるので避けるのが望ましい。
次に本発明において使用されるシラン化合物は一般式R
R′SiY2で表わされ、こ)でRはオレフィン性不飽
和の一価の炭化水素基またはハイドロカーボンオキシ基
であり、各Yは加水分解しうる有機基であって、R′は
基Rまたは基Yである。
Rの例としてはビニル、アリル、ブテニル、シクロヘキ
セニル、シクロベンタジェニル、C比=C(CH3)C
OO(CH2)3一・CH2ニC(CH3)COOCH
2CH20(CH2)3−、CH2ニCHC。〇(CH
2)3一等を挙げることができるが、y−メタアクリロ
イルオキシプロピル基、yーアクリロイルオキシブロピ
ル基の如きアクリロィルオキシ基またはメタクリロィル
オキシ基を1個以上有するハイドロカーボンオキシ基で
あることが望ましい。基Yは、メトキシ基、ェトキシ基
またはブトキシ基のようなアルコキシ基、さらに、ホル
ミロキシ基、アセトキシ基またはプロピオノキシ基のよ
うなアシロキシ基、一ON=C(CH3)2、一ON=
OC・CH3・C2公および−ON=C(C6公)2の
如きオキシム基、一NHCH3、一NHC2&、または
一NH(C6日5)のような置換されたアミ/基のよう
な任意の加水分解しうる夢機基である。
使用するシラン化合物の配合量は、0.5〜51岬hr
、好ましくは1〜20phrと多量に用いて酸素の影響
を緩和することが望ましい。
ラジカル発生剤は、半減期が1分の温度が140℃以下
の、分解し遊離ラジカルを発生する有機過酸化物等のラ
ジカル発生剤を用いる。
従って例え0ば、ターシヤリブチルパーオキシジエチル
アセテート、ターシヤリブチルパーオキシイソブチレー
ト、ターシヤリブチルパーオキシスーエチルヘキソエー
ト、ジベンゾイル/ぐーオキサイド、ジプロピオニルパ
ーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサイド、ジデカ
ノイル/ぐーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド
、ビス(3,5,5ートリメチルヘキサノイル)パーオ
キサイド、ターシヤリブチルパーピバレート、ビス(2
,4ージクロ。ペンゾイル)パーオキサイド、ジイソブ
ロピルパーオキシジカーボネート、2,2ーアゾビス(
2.4ージメチルバレロニトリル)、アゾビスイソプチ
ロニトリル等が用いられる。なかでも効果的なラジカル
発生剤は、ジベンゾイルパーオキサイド、ジラウロイル
/ぐーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等であ
る。ラジカル発生剤の添加量は0.05〜1$hr、好
ましくは0.1〜2.岬hrである。添加量が少ない場
合はグラフト反応が十分行なえず、また、多い場合は架
橋密度過多となり、良好な物性を示さなくなる。本発明
の架橋工程は、グラフトポリマーマトリックス中にシラ
ノール縮合触媒の存在下に水分子を導入することにより
行なわれる。
水は空気中に組成物を放置することによっても導入され
るが、水槽等の容器中に浸薄してもよい。また温度は常
温でもよいが、高温にするときに、短時間で架橋されう
るので好ましい。シラノール縮合触媒の添加は、グラフ
ト反応前に組成物中に添加してもよいが、通常はグラフ
ト反応後のグラフトポリマーに添加混和される。
添加方法は、予めシラノール縮合触媒の高濃度に入った
触媒マスターバッチを調製しておき、触媒マスターバッ
チとグラフトポリマーをブレンドし、混練することによ
り行なわれる。グラフト前に添加する方法も水分からの
遮断が完全になしうる場合には上記ポリプロピレンのグ
ラフト化物に混入させておいてもよい。本発明で用いら
れるシラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレ
ート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトェ
ート、酢酸第一錫、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、2
−エチルヘキサン酸鉄、ナフテン酸コバルトのようなル
ポン酸塩、チタン酸ェステルおよびキレート化物のよう
な有機金属化合物、例えばチタン酸ブチルェステル、有
機塩基、例えば、エチルアミン、酸、例えば無機酸およ
び脂肪酸等であり、特に好ましいのは、ジブチル錫ジラ
ウレート、ジプチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオク
トェートである。
これらのシラノール縮合触媒の添加量は、ポリオレフィ
ンに対して、0.005〜2.のhr、好ましくは0.
01〜0.5phrである。従来の方法による、ポリプ
ロピレンのシラン化合物による架橋では、成形後の固体
状態での架橋のためか、ゲル分率80%以上の値は望め
ず、また伸度が著しく低下する等の欠点を有する。
一方、本発明の、例えば、ポリプロピレンの架橋方法で
は、伸度の低下が見られないばかりか、柔軟性が増し、
腕化温度は一50℃と従釆見られない値を示した。
これは本発明が樹脂の劣化を極力抑えつ)シラングラフ
ト反応ができる条件を把み相溶性のよい反応性の高いシ
ラン化合物を選択できたことによるものと考えられる。
本発明は上述のようにポリプロピレンやポリブタテン−
1、ポリ4ーメチルベンテン−1等を主成分とするホモ
ポリマーやコポリマーの架橋を達成させる方法を提供す
るもので、工業的価値は非常に大きい。
本発明に係るポリオレフィン系樹脂には、当0然、珪砂
、ガラス繊維、水酸化アルミニウム等の無機充填材や公
知の老化防止剤、紫外線吸収剤、雛燃剤、滑剤等の添加
を行なうことができる。
実施例 1(1) M14のポリプロピレンエチレンコ
ポリマーク(エチレン含有量8%のブロックコポリマー
)粉末に対しy−メタクリロィロキシブロピルトリメト
キシシラン2.5phr、ベンゾイルパーオキサィド0
.かhrを添加し、これをホッパ一部を窒素置換しつ)
4仇肋■のL/D=20のシングルス0 クリューェク
ストルーダーを用いて押出した。
スクリューの圧縮比は4、ナチュラルテーパーのフルフ
ラィトスクリュ一であった。温度は等しい長さの3ゾー
ンに分割制御されフィード部側より120CC、18ぴ
0、200qo、ダィ部200qoで押夕 出し、ベレ
ツト化した。(21 MI=1のポリプロピレンーエチ
レンコポリマー(エチレン含量8%)粉末に対し、ジプ
チル錫ジラゥレートをlphr、老化防止剤ィルガノッ
クス1010を沙hr添加し、上記押出機にて0 同様
にべレット化した。
{3} 上記山にて得たグラフトポリマー90%、上言
己‘21で調製した触媒マスターバッチ10%の割合で
両者をブレンドし、再び上記押出機により「17び○一
200qo−200oo」の設定温度でストランド状に
押出成形した。
而して得たストランドを80qoの温水中に4報時間放
置後、ゲル分率を求めたところ82%の高いゲル分率を
与えた。本架橋ポリプロピレンは、引張り、の弾性率が
元のポリマーより20%低下して柔軟となっており、さ
らに腕化温度は−470と著しく低下していた。実施例
2‘1} 肌4のァィソタクチックポリブロピレン粉
末に対し、実施例1で用いたシラン化合物とジラゥロィ
ルパーオキサイド0.35phrを添加し、こzれを減
圧ホッパーを付けた実例1に述べたと同一の押出機によ
り15仇orrに減圧にしつ)2肌■のノズルより押出
しべレット化した。
設定温度はホッパ−側より「100℃−200℃−20
0こ0」で行なった(ダィ部の温度は200qo)。
Z■ MII.0ァィソタクチックポリブロピ
レン粉末に対して、ジブチル錫ジラウレートをかhr、
老化防止剤ノクラック300を4phr添加し、200
℃の温度で押出し、ベレット化した。‘3丁 上記{1
}で得たグラフトポリマーと上記■で調2製した触媒マ
スターバッチとを95:5の割合で混和し、これを上記
{川こて用いた押出機を用いて200ooでストランド
状に押出した。
而して得たストランドを10000の沸騰水中に4時間
放置した後、ゲル分率を測定したところ91%であった
。本ポリマーの熱変形温度を求めたところ、元のポリマ
ーが110qoであるのに対し、120qoと大中に増
加していた。実施例 3 (I’MI=1.5のプロピレンーエチレンランダムコ
ポリマー(エチレン舎量3%)に、実施例1と同様のシ
ラン化合物3.本hrと、ベンゾィルパーオキサイド0
.4phrとを加え、ヘンシエルミキサーを窒素で置換
しつ)、温度100℃で40分かけてブレンドし、グラ
フト反応を行なった。
{21 このグラフトポリマー粉末に、ジブチル錫ジラ
ゥレートを0.3phr添加し、実施例1と同一の押出
機を用い、「17ぴ○−20ぴ○−200qo」の温度
条件下にて、2肌■のノズルよりストランド状に押出し
た。
而して得たストランドを80ooの熱水中に48時間放
置後、ゲル分率を求めたところ、79%と高いゲル分率
を与えた。本架橋ポリマーは伸度500%以上を有し、
充分柔軟性を有していた。実施例 4 ‘11 ポリブテンー1(MI=4.0)に実施例1と
同一のシラン化合物を2.本hr、ァゾビスィソブチロ
ニトリルを.3phr添加し、これを実施例1と同一の
押出機を用いて同一温度にて押出し、べレツト化した。
【2} MI=1のポリブテンー1に対し、ジブチル錫
ジラウレートをlphr、老化防止剤ィルガノックス1
010を沙hr添加し、上記押出機にて同様にべレツト
化した。‘3’ 上記【111こて得たグラフトポリマ
ー95%、上記■で調製した触媒MB・を5%の割合で
両者をブレンドし、再び上記押出機により150午○〜
190℃−20000の設定温度にてストランド状に押
出成形した。
かくして得たストランドを80℃の温水中に4報時間放
置後ゲル分率を求めたところ73%のゲル分率を与えた
。実施例 5 ポリ4−メチルベンテンー1樹脂(MI=4.0)0粉
末(100メッシュ以下)100のこy−メタクリ。
イロキシプロピルトリメトキシシラン3.仲hr、ベン
ゾイルパーオキサィド0.3phr、ジブチル錫ジラウ
レート0.3phrを添加し、よく混合した。それを5
00の‘のフラスコ中に入れ、本フラスコ中をチッタ素
置換しつ)(10叫/min)12500のオイルバス
で20分間加熱した。つづいて本フラスコを20000
のオイルバスに浸潰し減圧しつ)10分間保ち、溶融一
体化させた。一体化した試料の一部を100ooの熱水
中に5時0間浸潰してゲル分率を求めたところ73%と
大きく、しかも柔軟性のある架橋体を与えた。
比較例 1 {1} 実施例1と同じポリマーに実施例1と同一のシ
ラン化合物を同量添加し、ベンゾィルパーオタ キサイ
ドの代りにジクミルパーオキサイドを0.加hr添加し
、何等窒素置換することなく、実施例1と同一の押出機
およびスクリューを用いて押出した。
押出機のシリンダー部の温度は200qCで押し、ベレ
ツト化した。0脚 実施例1と同一組成を同一方法で押
出し触媒マスターバッチを調製した。
【31上記‘1’で得たグラフトポリマー90%、上記
■で調製した触媒マスターバッチを10%の割合で両者
をブレンドし、再び上記押出機により実施例1に従い押
出し、同様に熱水処理を行なった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリオレフイン系樹脂(但し、ポリエチレンを除く
    )に、半減期1分の温度が140℃以下のラジカル発生
    剤、および一般式RR′SiY_2(式中、Rは一価の
    オレフイン性不飽和炭化垂素基、又はハイドロカーボン
    オキシ基、Yは加水分解し得る有機基、R′は脂肪性不
    飽和を含まない一価の炭化水素基、基Yあるいは水素で
    ある)にて表わされるシラン化合物を添加した組成物を
    酸素の体積比(酸素Vol/ポリオレフイングラフト用
    組成物の嵩体積Vol)を0.1以下となしつゝ175
    ℃以下の温度にてグラフト反応させ、得られたグラフト
    ポリマーを予め、あるいは、グラフト反応後に、存在さ
    せたシラノール縮合触媒の作用下に、水と接触させて架
    橋を行なわせることを特徴とするポリオレフイン系樹脂
    の架橋方法。 2 ラジカル発生剤が、ジベンゾイルパーオキサイド、
    ジラウロイルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニト
    リルから成る群から選ばれることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の架橋方法。 3 シラン化合物としてγ−メタアクリロイルオキシプ
    ロピルトリメトキシシランを用いることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の架橋方法。
JP53023602A 1978-03-03 1978-03-03 ポリオレフイン系樹脂の架橋方法 Expired JPS6017353B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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