JP2000273124A - アクリル系共重合体 - Google Patents
アクリル系共重合体Info
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Abstract
エステルを合計量で50質量%以上含有するモノマー混
合物であって、モノマー混合物に含まれるアクリル酸エ
ステルおよびメタクリル酸エステルの合計量の1〜90
質量%が、下記の一般式(1)で表されるアクリル酸エ
ステルおよび/またはメタクリル酸エステルであるモノ
マー混合物を共重合させる。 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基を示し、R2はハロゲ
ン原子または水素原子を示し、R3は水素原子または炭
素数1〜5のアルキル基を示す。)
Description
た新規なアクリル系共重合体に関する。
目的で、あるいは紫外光を遮断するする目的で、材料表
面またはガラス表面に紫外線吸収剤を含有する塗布液を
塗布する手法は古くから採用されている。この目的に使
用される従来の塗布液の多くは、ベンゾトリアゾール骨
格またはヒドロキシベンゾフェノン骨格を備えた紫外線
吸収剤を、皮膜形成能あるポリマーに混合して製造され
る。しかし、上記の紫外線吸収剤は、ポリマーとの相溶
性が乏しいため、塗布液中での紫外線吸収剤濃度を高く
することができず、同じ理由から、時間の経過と共に紫
外線吸収剤が紫外線吸収層からブリードしてしまう不都
合がある。この不都合を解消する手段のひとつは、紫外
線吸収に寄与するベンゾトリアゾール骨格またはヒドロ
キシベンゾフェノン骨格を持った重合性化合物を合成
し、これを他のモノマー成分と共重合させる方法であっ
て、特開平9−12642号公報には、ベンゾトリアゾ
ールまたはヒドロキシベンゾフェノンを、アクリル酸ま
たはメタクリル酸に化学結合させて重合性モノマーを調
製し、これを重合させる例が報告されている。しかし、
置換基を持たないベンゾトリアゾール骨格やヒドロキシ
ベンゾフェノン骨格で吸収できる紫外線の波長範囲は限
られているので、単なるベンゾトリアゾール骨格または
ヒドロキシベンゾフェノン骨格を備えた重合性化合物で
は、波長390〜400nm範囲に分布する全ての紫外光
を吸収することが困難である。吸収波長領域の拡大に
は、ベンゾトリアゾール骨格に塩素原子、t-ブチル基等
を導入することが有効であることが知られている(特開
昭57−142975号公報、特公平4−20913公
報参照)。しかしながら、塩素原子やt-ブチル基を導入
したベンゾトリアゾール骨格をポリマー鎖中に取り込む
ことは、容易でないのが実状である。また、従来知られ
ている紫外線吸収能ある高分子化合物は、水に対する溶
解性が低いため、これを材料表面またはガラス表面に塗
布するに際しては、当該高分子化合物を専ら有機溶媒に
溶解または分散しなければない難点がある。
は、吸収波長領域が広く、紫外線吸収強度が強く、相溶
性の問題が起こらないアクリル系共重合体を提供するこ
とにある。本発明の目的のもう一つは、上記の特性に加
えて、さらに水性溶媒に均一に分散可能なアクリル系共
重合体を提供することにある。
共重合体は、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エ
ステルを合計量で50質量%以上含有し、このアクリル
酸エステルおよびメタクリル酸エステルの合計量の1〜
90質量%が、下記の一般式(1)で表される(メタ)
アクリル酸エステルであるモノマー混合物で占められる
モノマー混合物を共重合さることで得ることができる。
ン原子または水素原子を示し、R3は水素原子または炭
素数1〜5のアルキル基を示す。)また、水性溶媒に均
一に溶解または分散可能な本発明の共重合体は、アクリ
ル酸エステルおよびメタクリル酸エステルを合計量で5
0質量%以上含有するモノマー混合物であって、このモ
ノマー混合物に含まれるアクリル酸エステルおよびメタ
クリル酸エステルの合計量の1〜90質量%が前記一般
式(1)で表されるアクリル酸エステルおよび/または
メタクリル酸エステルで占められ、しかもアクリル酸、
メタクリル酸、α,β−不飽和ジカルボン酸からなる群
から選ばれるカルボキシル基含有ビニル化合物の1種ま
たは2種以上を合計量で0.3〜5mol/kg含有するモノ
マー混合物を共重合さることで得ることができる。
換基R2がハロゲン原子である場合、そのハロゲン原子
は塩素原子であることが最も好ましい。置換基R3がア
ルキル基である場合、そのアルキル基はエチル基、イソ
プロピル基、t−ブチル基、t−アミル基などの炭素数
3〜5の分枝アルキル基であることが好ましい。従っ
て、一般式(1)で表されるアクリル酸エステルまたは
メタクリル酸エステル(以下、これらを紫外線吸収性モ
ノマーと呼ぶ。)には、R1=メチル基、R2=エチル
基、R3=塩素である化合物、R1=水素、R2=t−ブ
チル基、R3=塩素である化合物、R1=メチル基、R2
=t−ブチル基、R3=塩素である化合物、R1=水素、
R2=エチル基、R3=塩素である化合物などが包含され
る。なお、一般式(1)で示される紫外線吸収性モノマ
ーは、2種以上混合して用いることができる。本発明の
モノマー混合物は、アクリル酸エステルとメタクリル酸
エステルを、50質量%以上、好ましくは80質量%以
上、さらに好ましくは95質量%以上含有する。そし
て、このモノマー混合物に含まれるアクリル酸エステル
とメタクリル酸エステルの合計量の1〜90質量%、好
ましくは1〜70質量%は、紫外線吸収性モノマーで占
められる。紫外線吸収性モノマーの含有量が、モノマー
混合物全体を構成するアクリル酸エステルとメタクリル
酸エステルの合計量の1質量%に満たない場合は、その
モノマー混合物を共重合させて得られる共重合体の紫外
線遮断能が不足する虞があり、90質量%を越える場合
は、得られる共重合体の溶媒への溶解性が低下し、加え
てその塗膜が脆弱になる虞がある。本発明のモノマー混
合物は、紫外線吸収性モノマーを含有していることが必
要である共に、アクリル酸エステルとメタクリル酸エス
テルを併有していることが肝要である。従って、共重合
に供するモノマー混合物がメタクリル系の紫外線吸収性
モノマーを含有していない場合には、そのモノマー混合
物は必ずこれ以外のメタクリル酸エステルを含有し、モ
ノマー混合物がアクリル系の紫外線吸収性モノマーを含
有していない場合、そのモノマー混合物は必ずこれ以外
のアクリル酸エステルを含有する。本発明のモノマー混
合物において、これに含まれるアクリル系モノマー対メ
タクリル系モノマーの質量比は、1:0.5〜1:5の
範囲であることが好ましい。一般に、アクリル系モノマ
ーを増量すると、共重合体は軟質化し、メタクリル系モ
ノマーを増量すると、共重合体は硬質化して脆性を増
す。
外の(メタ)アクリル酸エステルであって、本発明のモ
ノマー混合物に必須の(メタ)アクリル酸エステルの一
例は、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルであり、
他の一例は(メタ)アクリル酸のアラルキルエステルで
ある。ここで、「(メタ)アクリル酸エステル」とはア
クリル酸エステルとメタクリル酸エステルの両者を意味
し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートとメタ
クリレートの両者を意味する。本発明で使用可能な前記
アルキルエステルとしては、メチルエステル、エチルエ
ステル、プロピルエステル、ブチルエステル、イソブチ
ルエステル、sec-ブチルエステル、t-ブチルエステル、
アミルエステル、ネオアミルエステル、ヘキシルエステ
ル、エチルヘキシルエステル、オクチルエステル、ノニ
ルエステル、デシルエステル、ドデシルエステル、ヘキ
サデシルエステル等が使用可能であるが、アルキルエス
テルにおけるアルキル基の炭素数は、1〜10の範囲で
あることが好ましい。アラルキルエステルとしては、ベ
ンジルエステル、フェニルエチルエステル、ナフチルメ
チルエステルなどが使用可能である。上記以外に、本発
明では、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコー
ルモノエチルエーテル(メタ)アクリレート等も、必須
の(メタ)アクリル酸エステルとして使用可能である。
性溶媒、特にアルカリ性の水性溶媒への親和性を付与す
るためには、(メタ)アクリル酸エステルを必須成分と
しているモノマー混合物に、アクリル酸、メタクリル
酸、α,β−不飽和−β−カルボキシカルボン酸からな
る群から選ばれるカルボキシル基含有ビニル化合物の1
種または2種以上を配合することが好ましく、その配合
量は、モノマー混合物が1kg当り0.3〜5モル、好ま
しくは0.5〜3モルの範囲にある。α,β−不飽和ジ
カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸などが使用
可能である。
して、下記の如きビニルモノマーの1種又は2種以上を
配合することができる。スチレン、α−メチルスチレ
ン、p−アセトキシスチレン、(メタ)アクリロニトリ
ル、(メタ)アクリルアミド、酢酸ビニル、マレイン酸
ジエステル、マレイミド
ための共重合反応は、常法通り行なうことができる。例
えば、一般のラジカル開始剤をモノマー混合物またはそ
の溶液に溶解させておき、これを加温した重合溶媒中に
滴下してモノマーを共重合させる手法が採用できる。こ
の場合、重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニト
リル、2,2'-ジメチルアゾビスイソブチロニトリル、過
酸化ベンゾイルなどのラジカル開始剤を用いることがで
きる。モノマー混合物の溶媒および重合溶媒としては、
アルコール、エーテル、ケトン等を用いることができる
が、沸点が240℃以下であること溶媒を選択すること
が好ましい。好ましい溶媒としては、ジグライム、プロ
ピレングリコールモノ酢酸エステル、プロピレングリコ
ールモノ酢酸エステルモノメチルエーテル、メトキシブ
タノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を例示する
ことができる。これらの溶媒は混合して用いることもで
きる。本発明における共重合反応は、任意の方法で実施
することができる。例えば、溶媒の一部または全部を反
応器に入れて所定温度に調節し、ここに重合開始剤を加
えたモノマー混合物またはその溶液を滴下することによ
って反応を行う方法が採用できる。この場合、溶媒の全
使用量は特に限定されないが、一般的には滴下終了時点
でモノマー混合物と溶媒の合計量の5〜50質量%、好
ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80
質量%の範囲にある。重合開始剤の量も特には限定され
ないが、一般的には、モノマーに対して0.5〜10質
量%、好ましくは1〜5質量%の範囲で選ばれる。反応
温度は40℃〜120℃、好ましくは45℃〜110
℃、より好ましくは50℃〜100℃の範囲で選ばれ
る。反応時間は15分〜20時間、好ましくは30分〜
10時間、より好ましくは1時間〜5時間の範囲で調整
される。共重合法の別法として、モノマー混合物と重合
開始剤を溶媒に溶解しておき、この溶液を加熱された反
応コイルに通す方法を採用することもできる。この場合
の開始剤や溶媒の種類、量、反応時間および反応温度
は、滴下により反応を行う場合と同様である。何れの共
重合法を採用した場合でも、反応終了後は反応混合物
を、アクリル系共重合体に対する貧溶媒(例えば、ヘキ
サン、ヘプタンなど)に滴下してアクリル系共重合体を
析出させ、これを濾別又は遠心分離することで、本発明
の共重合体を単離することができる。このようにして得
られた共重合体の分子量および分子量分布は、GPCに
よって容易に測定することができる。ポリスチレンの検
量線を用いた場合、本発明の紫外性遮断性共重合体の重
量平均分子量は、通常5000〜200,000、好ま
しくは10,000〜100,000の範囲にある。得
られる共重合体の重量平均分子量は、重合反応条件を調
節することによって可変であるが、分子量が小さすぎる
とその共重合体から得られる塗膜は強度が低下し、耐久
性も低下する。逆に分子量が大きすぎると反応液の粘度
が高くなり、その後の取り扱いに不便を来す。本発明の
共重合体は、メチルイソブチルケトン,メチルエチルケ
トン、アセトン、ジグライム、トリグライムなどの有機
溶媒に溶解させることにより、ガラスなどの物品に直接
塗布し、その物品に紫外線遮断性の塗膜を形成すること
ができる。また、本発明の共重合体を、4−メトキシブ
タノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
ブチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセ
テート、2−プロパノールなどの水性溶媒に溶解させて
水性塗料として使用したい場合には、共重合に供するモ
ノマー混合物中に、所定量のカルボキシル基含有ビニル
化合物を配合して共重合を行なえば、得られた共重合体
はアミンまたは他のアルカリ性化合物を含有するアルカ
リ性の水性溶媒に溶解させることができる。モノマー混
合物に配合するカルボキシル基含有ビニル化合物の量
は、モノマー混合物全量基準で0.3〜5mol/kg、好ま
しくは0.5〜3mol/kgの範囲にある。また、本発明の
共重合体を含有する反応混合物を、これから共重合体を
単離することなく、物品に直接塗布したり、あるこは反
応混合物を適宜濃縮し、その濃縮物を有機溶剤又は水で
希釈して物品に塗布することも可能である。何れの場合
でも、塗布液に含まれる本発明の共重合体の濃度は、1
〜50質量%程度であることが好ましい。
明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例中
で行ったGPC測定は,以下の条件で行ったものであ
る。 溶媒 :テトラヒドロフラン 濃度 :1mass% カラム :GMH6×2本 温度 :23℃ 流速 :1ml/分 打ち込み量 :150μl 検出器 :屈折率 検量線 :ポリスチレン実施例1
ったイソプロパノール500g中に1時間かけて滴下し、滴
下終了後さらに同じ温度で3時間攪拌した。得られた反
応液の一部をヘキサンに滴下し、重合物を単離してGP
C測定を行ったところ、重量平均分子量は24,000であっ
た。重合液をそのままガラス表面に塗布したところ、下
記の性能を有する良好な紫外線遮断膜を形成することが
出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 H 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 2.3%(波長390nm,膜厚2.5μm) 実施例2
時間かけて滴下し、滴下終了後温度を80℃まで上げさら
に3時間攪拌した。得られた反応液をヘキサン3リット
ル中に滴下し、沈殿した重合物を遠心分離により単離し
た。重合物の収量は95gであり、GPC測定より求めた
重量平均分子量は27,000であった。単離した重合物を、
重合物濃度が12.5質量%になるように希アンモニア水に
溶解し、この溶液をガラス表面に塗布乾燥することによ
り、下記の性能を有する良好な紫外線遮断膜を形成する
ことが出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 B 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 0.29%(波長390nm,膜厚6.5μm) 実施例3
これを40℃に保ったイソプロパノール500g中に4時間か
けて滴下し、滴下終了後さらに同じ温度で4時間攪拌し
た。得られた反応液の一部をヘキサンに滴下して重合物
を単離し、そのGPC測定を行ったところ、重量平均分
子量は121,000であった。重合液をそのままガラス表面
に塗布したところ、下記の性能を有する良好な紫外線遮
断膜を形成することが出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 HB 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 2.5%(波長390nm,膜厚10μm)実施例4
60℃に保ったイソプロパノール300g中に2時間かけて滴
下し、滴下終了後さらに同じ温度で2時間攪拌し、80℃
に昇温してさらに2時間攪拌した。得られた反応液の一
部をヘキサンに滴下して重合物を単離し、そのGPC測
定を行ったところ、重量平均分子量は34,000であった。
重合液を濃縮して溶媒350gを留去し、重合物濃度が15.
0質量%になるようにトリエチルアミン水溶液で希釈し
て水性塗料を作り、これをガラス表面に塗布したとこ
ろ、下記の性能を有する良好な紫外線遮断膜を形成する
ことが出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 HB 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 2.7%(波長390nm,膜厚10μm)実施例5
保ったイソプロパノール800g中に2時間かけて滴下し、
滴下終了後さらに同じ温度で2時間攪拌し、90℃に昇温
してさらに2時間攪拌した。得られた反応液の一部をヘ
キサンに滴下して重合物を単離し、そのGPC測定を行
ったところ、重量平均分子量は38,000であった。重合液
をガラス表面に塗布したところ、下記の性能を有する良
好な紫外線遮断膜を形成することが出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 F 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 2.7%(波長390nm,膜厚10μm)実施例6
60℃に保ったイソプロパノール300g中に2時間かけて滴
下し、滴下終了後さらに同じ温度で2時間攪拌し、80℃
に昇温してさらに2時間攪拌した。得られた反応液の一
部をヘキサンに滴下して重合物を単離し、そのGPC測
定を行ったところ、重量平均分子量は34,000であった。
重合液を濃縮して溶媒330gを留去し、重合物濃度が17.
5質量%になるようにトリエチルアミン水溶液で希釈し
て水性塗料を作り、これをガラス表面に塗布したとこ
ろ、下記の性能を有する良好な紫外線遮断膜を形成する
ことが出来た。 塗膜表面鉛筆硬度 HB 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 2.7%(波長390nm,膜厚10μm)実施例7 実施例4で用いた紫外線吸収性モノマー 35g メタクリル酸メチル 13g メタクリル酸ヒドロキシエチル 15g メタクリル酸メチル 30g スチレン 7g 過酸化ベンゾイル 3g 上記混合物を50℃に保ったイソプロパノール200g中に5
時間かけて滴下し、滴下終了後さらに還流を2時間継続
した。得られた反応液をヘキサン2リットル中に滴下
し、生じた沈殿を遠心分離により単離した。得られた重
合物は92gであった。この重合物のGPC測定を行なっ
たところ、重量平均分子量は12,500であった。単離した
重合物にトリエチルアミン13.7g、ブチルセロソルブ50
gおよび水500gを加えて塗布液を調製した。これをガ
ラス表面に塗布したところ、塗膜の紫外線遮断能力、膜
性能とも満足できる塗膜が得られた。 塗膜表面鉛筆硬度 H 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 4.0%(波長390nm,膜厚3μm)実施例8 実施例3で用いた紫外線吸収性モノマー 25g メタクリル酸 15g メタクリル酸ブチル 15g アクリル酸エチルヘキシル 10g メタクリル酸メチル 30g スチレン 5g 過酸化ベンゾイル 3g 上記混合物を50℃に保ったイソプロパノール200g中に5
時間かけて滴下し、滴下終了後さらに還流を2時間継続
した。得られた反応液をヘキサン2リットル中に滴下
し、生じた沈殿を遠心分離により単離した。得られた重
合物は92gであった。この重合物のGPC測定を行なっ
たところ、重量平均分子量は12,500であった。単離した
重合物にトリエチルアミン14.5g、ブチルセロソルブ50
gおよび水500gを加えて塗布液を調製した。これをガ
ラス表面に塗布したところ、塗膜の紫外線遮断能力、膜
性能とも満足できる塗膜が得られた。 塗膜表面鉛筆硬度 H 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 3.5%(波長390nm,膜厚3μm)比較例1
パノール900g中に2時間かけて滴下し、滴下終了後さら
に同じ温度で2時間攪拌し、80℃に昇温してさらに2時
間攪拌した。得られた反応液の一部をヘキサンに滴下し
て重合物を単離し、そのGPC測定を行ったところ、重
量平均分子量は54,000であった。重合液を濃縮し、トリ
エチルアミン水溶液で希釈して水性塗料を作り、ガラス
表面に塗布したところ、塗膜の紫外線遮能力は不十分で
あった。 塗膜表面鉛筆硬度 B 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 65%(波長390nm,膜厚10μm)比較例2
パノール900g中に2時間かけて滴下し、滴下終了後さら
に同じ温度で2時間攪拌し、80℃に昇温してさらに2時
間攪拌した。得られた反応液の一部をヘキサンに滴下し
て重合物を単離し、そのGPC測定を行ったところ、重
量平均分子量は52,000であった。重合液をガラス表面に
塗布したところ、塗膜の紫外線遮能力は十分であった
が、塗膜は脆く密着性が不十分であった。 塗膜表面鉛筆硬度 2H 密着性碁盤目試験 10/100 紫外線透過率 0.6%(波長390nm,膜厚3μm)比較例3
パノール2500g中に2時間かけて滴下し、滴下終了後さ
らに同じ温度で2時間攪拌し、80℃に昇温してさらに2
時間攪拌した。得られた反応液の一部をヘキサンに滴下
して重合物を単離し、そのGPC測定を行ったところ、
重量平均分子量は11,000であった。重合液をガラス表面
に塗布したところ、塗膜の紫外線遮能力は十分であった
が、塗膜は柔らかく硬度が不十分であった。 塗膜表面鉛筆硬度 3B 密着性碁盤目試験 100/100 紫外線透過率 4%(波長390nm,膜厚3μm)
Claims (2)
- 【請求項1】 アクリル酸エステルおよびメタクリル酸
エステルを合計量で50質量%以上含有するモノマー混
合物であって、モノマー混合物に含まれるアクリル酸エ
ステルおよびメタクリル酸エステルの合計量の1〜90
質量%が、下記の一般式(1)で表されるアクリル酸エ
ステルおよび/またはメタクリル酸エステルであるモノ
マー混合物を共重合させることで得られるアクリル系共
重合体組成物。 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基を示し、R2はハロゲ
ン原子または水素原子を示し、R3は水素原子または炭
素数1〜5のアルキル基を示す。) - 【請求項2】 前記のモノマー混合物が、アクリル酸、
メタクリル酸、α,β−不飽和−β−カルボキシカルボ
ン酸からなる群から選ばれるカルボキシル基含有ビニル
化合物の1種または2種以上を合計量で0.3〜5mol/
kg含有することを特徴とする請求項1記載のアクリル系
性共重合体。
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JP (1) | JP2000273124A (ja) |
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WO2018008580A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | セメダイン株式会社 | 硬化性組成物、及び製品 |
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