JP2001055479A - 水性組成物、コーティング剤およびインキジェット用記録剤 - Google Patents
水性組成物、コーティング剤およびインキジェット用記録剤Info
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Abstract
る水性組成物、水性コーティング剤およびインクジェッ
ト記録紙用コーティング剤を得ること。 【解決手段】(A)水性媒体中において、分子中にイソ
シアネート基を有するポリウレタンプレポリマーに、
(a)分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセ
チル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビ
ニルアルコール系重合体、および(b)分子中にアミノ
基または水酸基を有する低分子化合物を、反応させて得
たポリウレタン系エマルジョン、(B)ビニルアルコー
ル系重合体および(C)ポリアミドエピクロルヒドリン
樹脂、エポキシ化合物、アルデヒド化合物およびイソシ
アネート化合物から選ばれる少なくとも一種の耐水化剤
からなる水性組成物、水性コーテイング剤およびインク
ジェット用記録剤。
Description
コーティング剤およびインキジェット用記録剤に関し、
さらに詳しくは、混和安定性に優れ、均一な皮膜の得ら
れ、耐溶剤性に優れる水性組成物、水性コーティング剤
およびインキジェット用記録剤に関する。
性質、耐磨耗性、耐薬品性、接着性などの特性を生かし
て、ゴムとプラスチックスの境界分野を埋める樹脂とし
て、塗料、接着剤、人工皮革などの幅広い用途分野に浸
透している。その中で、環境保全、省資源、安全性とい
った社会ニーズに対応すべく、水性ポリウレタンが急激
に発展してきている。ウレタン樹脂の水中への乳化分散
技術、アイオノマー化による自己乳化分散技術、さらに
は水中での高分子量化技術等の進歩により高性能の水性
ポリウレタンが出現し、その性能は今日では溶剤系ポリ
ウレタン樹脂に匹敵するレベルになり、各種の用途分野
で実用化されるに至っている。一方、ポリビニルアルコ
ール(以下PVAと略記することがある)は数少ない結
晶性の水溶性高分子として優れた界面活性および強度特
性を有することから、紙加工、繊維加工およびエマルジ
ョン用の安定剤に利用されている他、PVA系フィルム
およびPVA系繊維等の原料として重要な地位を占めて
いる。PVA系フィルムでは、低温での耐衝撃性を付与
するために、水性ポリウレタンをブレンドして使用する
ことも考えられるが、水性ポリウレタンとPVAをブレ
ンドして使用するケースでは混和性に問題がある場合が
しばしばある。また、混和した水性樹脂を皮膜化した際
に、相分離がおこり、均一な皮膜が得られないといった
問題が生じる場合もある。
な従来技術の課題を解決するためになされたものでり、
優れた混和安定性を有し、均一な皮膜が得られ、さらに
は耐溶剤性にも優れるポリウレタン/ポリビニルアルコ
ール系水性組成物、水性コーティング剤およびインキジ
ェット用記録剤を提供することを目的とする。
媒体中において、分子中にイソシアネート基を有するポ
リウレタンプレポリマーに、(a)分子中にアミノ基、
一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる少なく
とも一種の官能基を有するビニルアルコール系系重合体
および(b)アミノ基または水酸基を有する低分子化合
物を、反応させて得たポリウレタン系エマルジョン、
(B)ビニルアルコール系重合体および(C)ポリアミ
ドエピクロルヒドリン樹脂、エポキシ化合物、アルデヒ
ド化合物およびイソシアネート化合物から選ばれる少な
くとも一種の耐水化剤からなる水性組成物、水性コーテ
ィング剤およびインキジェット用記録剤を提供すること
によって達成される。
レタン系エマルジョンは、水性媒体中において、分子中
にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマー
に、(a)分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセト
アセチル基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有す
るビニルアルコール系重合体、および(b)分子中にア
ミノ基または水酸基を有する低分子化合物を、反応させ
て得られるポリウレタン系エマルジョンである。
マーは、実質的に、高分子ポリオール、有機ジイソシア
ネートおよび必要に応じて鎖伸長剤を、溶媒の存在下ま
たは不存在下で反応させて得られた、分子中にイソシア
ネート基を1個以上有するポリウレタンである。
る高分子ポリオールとしては、ポリエステルポリオー
ル、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリカ
ーボネートポリオール、ポリエーテルポリオールなどを
挙げることができ、ポリウレタンプレポリマーはこれら
の高分子ポリオールの1種または2種以上を用いて形成
されていることができる。
ポリエステルポリオールは、例えば、常法に従って、ポ
リカルボン酸、そのエステル、無水物などのエステル形
成性誘導体などのポリカルボン酸成分とポリオール成分
を直接エステル反応させるかまたはエステル交換反応さ
せることによって得られる。
れるポリエステルポリオールの製造原料であるポリカル
ボン酸成分としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、
セバシン酸、ドデカン二酸、2−メチルコハク酸、2−
メチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−メチル
ペンタン二酸、2−メチルオクタン二酸、3,8−ジメ
チルデカン二酸、3,7−ジメチルデカン二酸などの脂
肪族ジカルボン酸;イソフタル酸、テレフタル酸、フタ
ル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン
酸;1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式
ジカルボン酸;トリメリット酸、トリメシン酸などのト
リカルボン酸;それらのエステル形成性誘導体などを挙
げることができ、これらのうち1種または2種以上を用
いることができる。そのうちでも、ポリエステルポリオ
ールは、ポリカルボン酸成分として、脂肪族カルボン酸
またはそのエステル形成性誘導体から主としてなり、場
合により少量の3官能以上のポリカルボン酸またはその
エステル形成性誘導体を含むものを用いて製造されたも
のであることが好ましい。
れるポリエステルポリオールの製造原料であるポリオー
ル成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−
ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,7−
ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9
−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオ
ール、1,10−デカンジオールなどの脂肪族ジオー
ル;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオ
ールなどの脂環式ジオール;グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ブタントリオール、ヘキサントリオール、
トリメチロールブタン、トリメチロールペンタンなどの
トリオール、ペンタエリスリトールなどのテトラオール
などを挙げることができ、これらのうち1種または2種
以上を用いることができる。そのうちでも、ポリエステ
ルポリオールは、ポリオール成分として、脂肪族ポリオ
ールからなり、場合により少量の3官能以上のポリオー
ルを含むポリオール成分を用いて製造されたものである
ことが好ましい。
るポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリ
オールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネ
ート、ジアリールカーボネートなどのカーボネート化合
物との反応により得られる。ポリカーボネートポリオー
ルを構成するポリオールとしては、ポリエステルポリオ
ールの構成成分として先に例示したポリオールを用いる
ことができる。また、ジアルキルカーボネートとしては
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどを、
アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート
などを、ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカ
ーボネートなどを挙げることができる。
るポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、
例えば、ポリオール、ポリカルボン酸およびカーボネー
ト化合物を同時に反応させて得られたもの、予め製造し
ておいたポリエステルポリオールとカーボネート化合物
を反応させるて得られたもの、予め製造しておいたポリ
カーボネートポリオールとポリオールおよびポリカルボ
ン酸を反応させて得られたもの、予め製造しておいたポ
リエステルポリオールおよびポリカーボネートポリオー
ルを反応させて得られたものなどを挙げることができ
る。
用いうるポリエーテルポリオールの例としては、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテ
トラメチレングリコールなどを挙げることができ、これ
らの1種または2種以上を用いることができる。
00〜10000であることが必要であり、700〜5
000であるのが好ましく、750〜4000であるの
がさらに好ましい。数平均分子量が500〜10000
の範囲から外れる高分子ポリオールを用いて製造された
ポリウレタンプレポリマーを使用する場合は、得られる
水性コーティング剤およびインキジェット用記録剤の耐
溶剤性などが低下する場合がある。
りの水酸基の数fが2.0≦f≦4.0の範囲であるこ
とが好ましい。より好ましくは2.0≦f≦3.0の範
囲である。1分子当たりの水酸基数fが前記した2.0
≦f≦4.0の範囲にある高分子ポリオールを用いて得
られたポリウレタンプレポリマーを本発明のポリウレタ
ン系エマルジョンで使用すると、得られる水性コーティ
ング剤およびインキジェット用記録剤の耐溶剤性が良好
になる。
のポリウレタン系エマルジョンの製造に従来から用いら
れている有機ジイソシアネートのいずれもが使用できる
が、分子量500以下の脂環式ジイソシアネート、脂肪
族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートのうち1
種または2種以上が好ましく使用される。有機ジイソシ
アネートの例としては、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、4,4’−ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、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、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フ
ェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、1,5−ナフチレンジイソシアネートなどを挙げる
ことができ、これらのうち1種または2種以上を用いる
ことができる。
には、必要に応じて鎖伸長剤成分を用いることができ
る。用いうる鎖伸長剤成分としては、通常のポリウレタ
ン系エマルジョンの製造に従来から用いられている鎖伸
長剤のいずれもが使用できるが、イソシアネート基と反
応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量
300以下の低分子化合物を用いるのが好ましい。例え
ば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,
4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4
−シクロヘキサンジオール、ビス−(β−ヒドロキシエ
チル)テレフタレート、キシリレングリコールなどのジ
オール類;トリメチロールプロパン等のトリオール類;
ペンタエリスリトール等のペンタオール類;ヒドラジ
ン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、キシリレ
ンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびそ
の誘導体、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キ
シレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル
酸ジヒドラジドなどのジアミン類;アミノエチルアルコ
ール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコー
ル類などが挙げられ、これらのうち1種または2種以上
を用いることができる。
から公知の方法で行うことができ、30〜150℃の温
度条件下で、有機溶媒の存在下または不存在下で行うこ
とができる。この際用いることができる有機溶媒として
は、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチ
ル、酢酸ブチル等のエステル類;ジメチルホルムアミ
ド、N−メチルピロリドン等のアミド類;トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、エマルジョン
製造後の溶媒除去の容易性を考慮すると、アセトン、メ
チルエチルケトン、酢酸エチル等の沸点が100℃未満
の溶媒がより好ましい。また、プレポリマー製造後に、
粘度低下等を目的として、上記の有機溶媒を添加、ある
いは追加しても良い。
は、必要に応じて反応触媒を添加することができ、この
ような触媒としては、例えば、オクチル酸スズ、モノブ
チルスズトリアセテート、モノブチルスズモノオクチレ
ート、モノブチルスズモノアセテート、モノブチルスズ
マレイン酸塩、ジブチルスズジアセテート、ジブチルス
ズジオクトエート、ジブチルスズジステアレート、ジブ
チルスズジラウレート、ジブチルスズマレイン酸塩など
の有機スズ化合物;テトライソプロピルチタネート、テ
トラ−n−ブチルチタネートなどの有機チタン化合物;
トリエチルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルア
ミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジア
ミン、トリエチレンジアミンなどの3級アミンなどを挙
げることができる。
ては、高分子ポリオールおよび鎖伸長剤が有している活
性水素原子の全量に基づいて、活性水素原子1当量当た
りのイソシアネート基当量の比(R)が、1.05≦R
≦3.0の範囲で使用するのが好ましく、1.1≦R≦
2.5の範囲で使用するのがより好ましい。Rが1.0
5未満である場合には、後述するビニルアルコール系重
合体との反応性が低下し、水性樹脂組成物の耐溶剤性等
が十分に改善されず、またプレポリマーの粘度が高いた
めに水中への乳化が困難である。Rが3.0を越える場
合には、後述するビニルアルコール系重合体やアミノ基
または水酸基を有する低分子化合物との反応の際にエマ
ルジョンが不安定化してゲル化しやすくなる。
化させるが、この方法として(1)ポリウレタンプレポ
リマー分子中に親水性基を導入して、プレポリマー自身
に自己乳化性を付与する方法、(2)界面活性剤を用い
て、ポリウレタンプレポリマーを強制乳化させる方法が
挙げられる。
性基の導入は、上記プレポリマー反応において、親水性
基を有する活性水素原子含有化合物を併用することによ
り達成される。親水性基を有する活性水素原子含有化合
物としては、分子内に水酸基またはアミノ基等の活性水
素原子を1個以上含有し、且つカルボン酸基、スルホン
酸基、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアニオン性基;
ポリオキシエチレン基等のノニオン性基;三級アミノ
基、四級アンモニウム塩等のカチオン性基から選ばれる
1種以上の親水性基を有する化合物が挙げられる。例え
ば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメ
チロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸等のカルボ
ン酸基含有化合物およびこれらの誘導体;1,3−フェ
ニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、2,4−ジア
ミノトルエン−5−スルホン酸等のスルホン酸基含有化
合物およびこれらの誘導体;分子量200〜10,00
0のポリオキシエチレングリコールおよびそのモノアル
キルエーテル等のノニオン性基含有化合物;3−ジメチ
ルアミノプロパノール等の三級アミノ基含有化合物およ
びこれらの誘導体等が挙げられる。さらに、上記の親水
性基を有する活性水素原子含有化合物を共重合して得ら
れるポリエステルポリオールまたはポリエステルポリカ
ーボネートポリオールを用いることもできる。この中で
も、2,2−ジメチロールプロピオン酸を用いてポリウ
レタンプレポリマーを製造し、プレポリマー反応終了後
にトリエチルアミン、トリメチルアミン、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等の塩基性物質を添加してカルボ
ン酸塩に変換する方法が好ましい。
レポリマーを強制乳化させる場合には、ポリウレタンプ
レポリマーは上記の親水性基を有していなくても良い。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、
ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエ
チレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等のノ
ニオン性界面活性剤;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリ
ル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナ
トリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸
ナトリウム、ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸
ナトリウム等のアニオン性界面活性剤等を用いることが
できる。この中でも、HLB値が6〜20のノニオン性
界面活性剤を用いるのが好ましい。
の2方法のいずれかまたは両者を用いて、ホモミキサ
ー、ホモジナイザー等の乳化分散装置を用い行われる。
この際、ポリウレタンプレポリマーのイソシアネート基
と水との反応を抑制するため、乳化温度は40℃以下で
あることが好ましく、30℃以下であることがより好ま
しい。
特に制限はないが、通常0.1μm〜10μmの粒径に分散さ
せて用いられる。粒径がこの範囲をはずれると、エマル
ジョンの安定性に問題が生じる懸念がある。
ルジョンは、水性媒体中において、ポリウレタンプレポ
リマーの乳化と同時に、または乳化後、(a)分子中に
アミノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ば
れる少なくとも1種の官能基を有するビニルアルコール
系重合体、および分子中に一級アミノ基、二級アミノ
基、一級水酸基および二級水酸基から選ばれる活性水素
原子を有する低分子化合物を同時または別途に添加、反
応させる方法などにより得られる。ビニルアルコール系
重合体および活性水素原子含有低分子化合物の添加は、
同時に行っても良く、また別途に行っても良い。
ノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる
少なくとも1種の官能基を有するビニルアルコール系重
合体としては、分子内に一級または二級アミノ基、一級
水酸基あるいはアセトアセチル基を含有するビニルアル
コール系重合体であれば特に制限はない。一級または二
級アミノ基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基を有
するビニルアルコール系重合体の製造方法としては、例
えば、 (1)ビニルホルムアミド、メチルビニルアセトアミ
ド、ヒドロキシメチルメチルアクリレート等の、一級ア
ミノ基または二級アミノ基あるいは一級水酸基を有する
エチレン性不飽和単量体、または加水分解等により一級
アミノ基または二級アミノ基あるいは一級水酸基を生成
しうる官能基を有するエチレン性不飽和単量体と、酢酸
ビニルとを共重合させた後、けん化する方法; (2)アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基を有
する単量体と酢酸ビニルとを共重合させて得られたポリ
マーの側鎖のエポキシ基に、一級アミノ基または二級ア
ミノ基あるいは一級水酸基を有するメルカプタンを水酸
化ナトリウム等を触媒として付加反応させた後、けん化
する方法; (3)ポリビニルアルコールの水酸基と反応しうる官能
基を分子内に有し、且つ一級または二級アミノ基あるい
は一級水酸基を有する化合物をビニルアルコール系重合
体に反応させる方法; (4)メルカプト基を有するビニルアルコール系重合体
の存在下で、一級アミノ基または二級アミノ基あるいは
一級水酸基を有するエチレン性不飽和単量体を重合させ
る方法; (5)ポリビニルアルコールの水酸基に固気反応により
ジケテンを反応させる方法; 等が挙げられる。上記(a)ビニルアルコール系重合体
のうち、一級または二級アミノ基あるいは一級水酸基を
含有するビニルアルコール系重合体が、好適である。
内にアミノ基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基以
外の官能基を有していても本発明の効果を損なわない限
り差し支えない。そのような官能基を与える単量体単位
としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタ
クリル酸、フマル酸、(無水)マレイン酸、(無水)イ
タコン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビ
ニルスルホン酸、アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸、メタクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸、アクリル酸スルホプロピル、メタクリル酸ス
ルホプロピル、およびそれらのアルカリ塩、アクリルア
ミド、メタクリルアミド、トリメチル−(3−アクリル
アミド−3−ジメチルプロピル)−アンモニウムクロリ
ド、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、N
−ビニルピロリドン、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化
ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、テトラフ
ルオロエチレン等が挙げられる。また、チオール酢酸、
メルカプトプロピオン酸等のチオール化合物存在下で、
酢酸ビニル等のビニルエステル系単量体を重合すること
によって得られる末端に官能基を有するポリマーでも良
い。
る、(a)分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセト
アセチル基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有す
るポリビニルアルコール系重合体の官能基の含有量は、
特に制限はなく、重合度等により好適な範囲が変化する
が、一般に、0.1〜15モル%が好ましく、0.2〜
10モル%がより好ましい。0.1モル%よりもアミノ
基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基含有量が少な
い場合には、ポリウレタンプレポリマーとの反応性が低
下し、水性コーティング剤およびインキジェット用記録
剤の耐溶剤性等が十分に改善されない。また、アミノ
基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基の含有量が1
5モル%を越える場合には、ポリウレタンプレポリマー
との反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化
しやすくなる。
度は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がよ
り好ましく、70モル%以上がさらに好ましい。ケン化
度が50モル%未満の場合には、得られる水性組成物、
水性コーティング剤およびインキジェット用記録剤の耐
溶剤性等が不十分である。また、ビニルアルコール系重
合体の重合度は100〜10000であることが好適で
あり、さらに好適には200〜8000である。
は、ポリウレタンプレポリマー100重量部に対し、
0.2〜20重量部、好ましくは0.5〜15重量部で
ある。添加量が0.2重量部未満の場合には、得られる
水性組成物、水性コーティング剤およびインキジェット
用記録剤の耐溶剤性等が不十分であり、添加量が20重
量部を越える場合には、ポリウレタンプレポリマーとの
反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化しや
すくなる。また、ポリビニルアルコール系重合体の添加
は、通常水溶液にして行うが、アセトン、メチルエチル
ケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン
等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル
類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等の
アミド類等の有機溶媒と水の混合溶媒に溶解させて添加
しても良い。
ノ基または水酸基を有する低分子化合物としては、一級
アミノ基、二級アミノ基、一級水酸基および二級水酸基
から選ばれる活性水素原子を有する低分子化合物が挙げ
られ、とくに、イソシアネート基と反応し得る活性水素
原子を分子中に有する分子量300以下の低分子化合物
が好適である。例えば、ジエチレントリアミン等のトリ
アミン類;ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、
ピペラジンおよびその誘導体、フェニレンジアミン、ト
リレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒド
ラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類;
エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、モルホ
リン等のモノアミン類;アミノエチルアルコール、アミ
ノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類;エチ
レングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ビス
(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−シクロ
ヘキサンジオール、ビス−(β−ヒドロキシエチル)テ
レフタレート、キシリレングリコールなどのジオール類
などが挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用
いることができる。
する低分子化合物の添加量としては、低分子化合物中の
活性水素原子の量が、ポリウレタンプレポリマーのイソ
シアネート基1当量あたり、0.70〜1.20当量で
あるのが好ましく、0.75〜1.15当量であるのが
より好ましく、0.80〜1.10当量であるのがより
好ましい。活性水素原子の量が、0.70当量未満また
は1.20当量を越える場合には、ポリウレタンエマル
ジョンの重合度が十分に上がらず、水性組成物、水性コ
ーティング剤およびインキジェット用記録剤の耐溶剤性
が不十分となる。
ジョンは、通常、固形分濃度が約20〜65重量%に調
整されるが、これに限定されるものではない。また、プ
レポリマー製造において有機溶媒を用いた場合には、必
要に応じて、蒸留分離あるいはストリッピングをするこ
とにより有機溶媒を除去することができる。
ジョンは、一般的に、ポリウレタン単位とポリビニルア
ルコール単位が下記の一般式化1〜化3で表される構造
単位で結合されたポリマーを含有していると考えられ、
それが本発明の水性組成物、水性コーティング剤および
インキジェット用記録剤の性能発現に寄与していると想
定される。
およびインキジェット用記録剤は、上記(A)、(B)
ビニルアルコール系重合体および(C)耐水化剤からな
る。(A)と(B)とを配合することにより、後述する
実施例からも明らかなように優れた混和性を有し、均一
な皮膜が得られ、耐溶剤性にも優れた水性組成物、水性
コーティング剤およびインキジェット用記録剤を得るこ
とができる。
アルコール系重合体であれば特に制限はないが、一級ま
たは二級アミノ基、アセトアセチル基、エチレン単位を
含有するビニルアルコール系重合体が特に好適である。
その他、カルボキシル基、スルホン酸基、シラノール
基、ボロン酸基、フッ素基、一級水酸基、フェノール性
水酸基、炭化水素基、フェニル基、ナフタレン基、エチ
レン性不飽和二重結合などの官能基を分子中に導入した
ビニルアルコール系重合体であっても構わない。
アミノ基、アセトアセチル基およびエチレン単位から選
ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニルアルコー
ル系重合体である場合、官能基の含有量は、特に制限は
なく、重合度等により好適な範囲が変化するが、一般
に、0.1〜15モル%が好ましく、0.2〜10モル
%がより好ましい。0.1モル%よりも一級または二級
アミノ基、アセトアセチル基およびエチレン単位含有量
が少ない場合には、それぞれの官能基の導入効果が少な
く、15モル%を越える場合には、ポリビニルアルコー
ル本来の特徴である水溶性あるいは耐溶剤性が低下する
恐れが生じる。
ン化度は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上
がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましい。ケ
ン化度が50モル%未満の場合には、得られる水性組成
物、水性コーティング剤およびインキジェット用記録剤
の耐溶剤性等が不十分である。また、ビニルアルコール
系重合体の重合度は100〜10000であることが好
適であり、さらに好適には200〜8000である。
限はないが、一般的には(B)100重量部に対して固
形分換算で300重量部以下が好ましく、200重量部
以下がより好ましい。この範囲を逸脱して水性ポリウレ
タンを配合すると、PVA本来の特徴が十分に発現しな
い場合がある。(A)の配合量の下限値については1重
量部以上が好ましく、さらには2重量部以上が好まし
い。(A)の配合量が前記の量未満の場合、ポリウレタ
ン配合の効果が見られない場合がある。
およびインキジェット用記録剤は、前記(A)および
(B)以外に(C)ポリアミドエピクロルヒドリン樹
脂、エポキシ化合物、アルデヒド化合物およびイソシア
ネート化合物から選ばれる少なくとも一種の耐水化剤を
配合することが必須である。
ち、エポキシ基を分子内に有する化合物としては、ビス
フェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールA
ジβメチルグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグ
リシジルエーテル、テトラヒドロキシフェニルメタンテ
トラグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジル
エーテル、ブロム化ビスフェノールAジグリシジルエー
テル、クロル化ビスフェノールAジグリシジルエーテ
ル、水素添加ビスフェノールAジグリシジルエーテル、
ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物のジグリ
シジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、ポリ
アルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリ
ントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグ
リシジルエーテル、エポキシウレタン樹脂等のグリシジ
ルエーテル型;P−オキシ安息香酸グリシジルエーテル
・エステル等のグリシジルエーテル・エステル型;フタ
ル酸ジグリシジルエステル、テトラハイドロフタル酸ジ
グリシジルエステル、ヘキサハイドロフタル酸ジグリシ
ジルエステル、アクリル酸ジグリシジルエステル、ダイ
マー酸ジグリシジルエステル等のグリシジルエステル
型;グリシジルアニリン、テトラグリシジルジアミノジ
フェニルメタン、トリグリシジルイソシアヌレート、ト
リグリシジルアミノフェノール等のグリシジルアミン
型;エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化大豆油等の
線状脂肪族エポキシ樹脂;3,4エポキシ−6メチルシ
クロヘキシルメチル−3,4エポキシ−6メチルシクロ
ヘキサンカルボキシレート、3,4エポキシシクロヘキ
シルメチル(3,4−エポキシシクロヘキサン)カルボ
キシレート、ビス(3,4−エポキシ−6メチルシクロ
ヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンジ
エポキサイド、ジシクロペンタジエンオキサイド、ビス
(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、リモネ
ンジオキサイド等の脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ
る。
く、一例としては、ソルビトールポリグリシジルエーテ
ル、ソルビタンポリグリシジルエーテル、ポリグリセロ
ールポリグリシジルエーテル、ペンタエリチリトールポ
リグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジル
エーテル、トリグリシデルトリス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソシアヌレート、グリセロールポリグリシジルエ
ーテル、トリメチロールプロパンポリグルシジルエーテ
ル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、
1,6ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレ
ン/プロピレングリコールジグリシジルエーテル等各種
のものが挙げられる。
は、一般には紙力増強剤として知られている。この樹脂
は公知の方法で製造することができ、例えばアジピン酸
とジエチレントリアミンの脱水重縮合で得られる。この
樹脂の市販品としては日本PMC(株)の「WS52
5」、「WS535」や「WS570」等を挙げること
ができる。
ヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、クロ
トンアルデヒド、ベンズアルデヒドなどのモノアルデヒ
ド類、グリオキザール、マロンアルデヒド、グルタルア
ルデヒド、ピメリンジアルデヒド、スベリンジアルデヒ
ド、ジアルデヒドデンプン等のジアルデヒド類が挙げら
れる。
ジイソシアネート(TDI);水素化TDI;トリメチ
ロールプロパン−TDIアダクト(例えばバイエル社
製、商品名:DesmodurL);トリフェニルメタ
ントリイソシアネート;メチレンビスジフェニルイソシ
アネート(MDI);水素化MDI;重合MDI;ヘキ
サメチレンジイソシアネート;キシリレンジイソシアネ
ート;4,4-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート等の多価イソシアネートが
挙げられる。乳化剤を用いて水に分散させたイソシアネ
ートも使用できる。
合割合は特に制限されないが、好ましくは(A)ポリウ
レタン系エマルジョンと(B)ビニルアルコール系重合
体とからなる樹脂組成物100重量部(固形分)に対し
て0.1〜50重量部(固形分)である。耐水化剤
(C)の配合割合が0.1未満の場合、配合効果がみら
れない場合があり、50重量部をこえると水性組成物、
水性コーティング剤およびインキジェット用記録剤の安
定性が悪化する恐れがある。
性、粘度、造膜性などを調整するために、酢酸ビニル重
合体エマルジョン、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸エ
ステル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル−(メタ)
アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、エチレン−
塩化ビニル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニ
ル−塩化ビニル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸
ビニル−第3級カルボン酸ビニルエステル共重合体エマ
ルション、(メタ)アクリル酸エステル(共)重合体エ
マルジョン、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共
重合体エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合体エ
マルジョン、スチレンー(メタ)アクリル酸エステル−
ブタジエン共重合体エマルジョン等の酢酸ビニル系樹脂
エマルジョン、(メタ)アクリル酸エステル系エマルジ
ョン、ジエン系樹脂エマルジョン等の水性樹脂エマルジ
ョン、トルエン、パークレン、ジクロロベンゼン、トリ
クロロベンゼンなどの各種有機溶剤、でんぷん、変性で
んぷん、酸化でんぷん、アルギン酸ソーダ、カルボキシ
メチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチ
ルセルロース、無水マレイン酸/イソブテン共重合体、
無水マレイン酸/スチレン共重合体、無水マレイン酸/
メチルビニルエーテル共重合体などの水溶性高分子や尿
素/ホルマリン樹脂、尿素/メラミン/ホリマリン樹
脂、フェノール/ホリマリン樹脂などの熱硬化性樹脂、
さらに、クレー、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、
木粉などの充填剤、小麦粉などの増量剤、ホウ酸、硫酸
アルミニウムなどの反応促進剤、酸化チタンなどの顔料
あるいはその他、消泡剤、分散剤、凍結防止剤、防腐
剤、防錆剤などの各種添加剤をも適宜添加することがで
きる。
ジェット用記録剤は各種基材へ塗工される。基材として
は、紙、板紙、各種フィルム等が主であるが、その他不
織布、スパンボンド等各種繊維基材等が挙げられる。ま
た、とりわけインクジェット記録紙用コーティング剤と
して好ましく用いられる。
ジェット用記録剤を基材に塗布する方法としては、エア
ナイフ塗布、ブレード塗布、ロール塗布、グラビア塗
布、含浸、サイズプレス塗工、ゲートロール塗工等が挙
げられる。また、本発明の水性組成物は、その他接着
剤、塗料などにも使用できる。
に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。なお以下の実施例及び比較例において「部」
および「%」は、特に断らない限り重量基準を意味す
る。以下の実施例および比較例において用いた化合物の
略号を表1に示す。
5g、IPDI 111.1g、DMPA 6.71g
を秤取し、乾燥窒素雰囲気下、90℃で2hr撹拌して
系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端
のプレポリマーを得た。これにMEK 202.9gを
加えて均一に撹拌した後、40℃にフラスコ内温度を下
げ、TEA 5.06gを加えて10分間撹拌を行っ
た。次いで、乳化剤としてエマルゲン985(花王製,
ノニオン系界面活性剤)14.5gを蒸留水 420g
に溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサ
ーで1分間撹拌して乳化した後、直ちにアミノ基含有ポ
リビニルアルコール(アリルグリシジルエーテルと酢酸
ビニルを共重合した後、2−アミノチオフェノールをN
aOHを触媒として付加し、さらにけん化することによ
り得たポリビニルアルコール:重合度500、けん化度
97.5mol%、一級アミノ基変性量1.0mol
%) 34.0g、DETA 7.58gおよびIPD
A 12.52gを蒸留水 652gに溶解した水溶液
を加えてホモミキサーで1分間撹拌して反応を行った。
その後、MEKをロータリーエバポレーターにより除去
して固形分重量40wt%のポリウレタン系エマルジョ
ンを得た。
0g、IPDI 80.0g、DMPA 6.04gを
秤取し、乾燥窒素雰囲気下、90℃で2hr撹拌して系
中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端の
プレポリマーを得た。これにMEK 191.4gを加
えて均一に撹拌した後、40℃にフラスコ内温度を下
げ、TEA 4.55gを加えて10分間撹拌を行っ
た。次いで、乳化剤としてエマルゲン985(花王製,
ノニオン系界面活性剤)19.1gを蒸留水 397g
に溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサ
ーで1分間撹拌して乳化した後、直ちにアセトアセチル
基含有ポリビニルアルコール(ポリビニルアルコールに
固気反応によりジケテンを反応させて得たポリビニルア
ルコール:重合度1000、けん化度97.5mol
%、アセトアセチル基含有量5mol%)64.1gを
蒸留水 420gに溶解した水溶液を加えてホモミキサ
ーで30秒間撹拌し、次いでDETA 10.21gを
蒸留水240gに溶解した水溶液を加えてホモミキサー
で1分間撹拌して反応を行った。その後、MEKをロー
タリーエバポレーターにより除去して固形分重量40w
t%のポリウレタン系エマルジョンを得た。
5g、IPDI 194.5g、DMPA 33.53
g、MEK 249.1gを秤取し、乾燥窒素雰囲気
下、60℃で8hr撹拌して系中の水酸基を定量的に反
応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。そ
の後、40℃にフラスコ内温度を下げ、TEA 25.
30gを加えて30分間撹拌を行った。次いで、蒸留水
720.0gを加えて撹拌を行いポリウレタンプレポ
リマーを水中に乳化させた後、直ちに、一級水酸基含有
ポリビニルアルコール(アリルグリシジルエーテルと酢
酸ビニルを共重合した後、2−メルカプトエタノールを
NaOHを触媒として付加し、さらにけん化することに
より得たポリビニルアルコール:重合度500、けん化
度97.5mol%、一級水酸基変性量1.0mol
%)41.8g、DETA 17.02gおよびIPD
A 14.05gを蒸留水 576gに溶解した水溶液
を加えてホモミキサーで1分間撹拌して反応を行った。
その後、MEKをロータリーエバポレーターにより除去
して固形分重量40wt%のポリウレタン系エマルジョ
ンを得た。
を用いないこと以外は、製造例1と同様にしてポリウレ
タン系エマルジョンを得た。 比較製造例2 製造例2において、アセトアセチル基含有ポリビニルア
ルコールを用いないこと以外は、製造例2と同様にして
ポリウレタン系エマルジョンを得た。 比較製造例3 製造例3において、一級水酸基含有ポリビニルアルコー
ルを用いないこと以外は、製造例3と同様にしてポリウ
レタン系エマルジョンを得た。
し、各水性コーティング剤およびインクジェット用記録
剤としての評価を下記により行った。結果を表3に示
す。 (混和安定性)各水性コーティング剤を調製後、ガラス
製のサンフ゜ル管に入れ、20℃で1週間放置した。放置
後、各水性コーティング剤の状態を観察した。 (皮膜化した際の相溶性)各水性コーティング剤を20
℃において、皮膜化(厚み100μm)を行い、乾燥後の皮膜
の状態を目視により観察した。○透明、△やや白濁、×
白濁
ェット記録ヘッドを有する記録装置を用い、下記4色の
インクを用いてカラーインクジェット記録を行い、記録
特性の評価を行った。 イエローインク(組成) C.I.アシッドイエロー2.3 2部 ジエチレングリコール 30部 水 70部 マゼンタインク(組成) C.I.アシッドレッド32 2部 ジエチレングリコール 30部 水 70部 シアンインク(組成) C.I.ダイレクトブルー86 2部 ジエチレングリコール 30部 水 70部 ブラックインク(組成) C.I.ダイレクトブラック19 2部 ジエチレングリコール 30部 水 70部
字を指でこすり、印字部分が変化しなくなるまでの時間
を測定した。時間が短いほどインク吸収速度が大であ
る。 (3)耐水性 インクジェット記録後のシートの印字部に水を付け指で
こすったとき、印字部が溶解したりにじんだりするかど
うかを4段階で判定した。 ◎ほとんどにじみなし、○僅かににじみがある、△にじ
みがある、×にじみ多い (4)耐溶剤性 アセトンを試験片の塗膜表面にたらし、試験片の表面を
指でこすり、塗膜外観の変化をみた。評価結果は◎非常
に良好、○良好、△やや悪い、×塗膜に剥がれ有り、の
ように表記した。
剤は、混和安定性、皮膜の均一性、耐溶剤性等に優れる
ため、各種基材へ塗工されて好ましく用いられる。基材
としては、紙、板紙、各種フィルム等が主であるが、そ
の他不織布、スパンボンド等各種繊維基材等が挙げられ
る。また、とりわけインキジェット記録紙用コーティン
グ剤として好ましく用いることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (A)水性媒体中において、分子中にイ
ソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーに、
(a)分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセ
チル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビ
ニルアルコール系重合体および(b)分子中にアミノ基
または水酸基を有する低分子化合物を、反応させて得た
ポリウレタン系エマルジョン、(B)ビニルアルコール
系重合体および(C)ポリアミドエピクロルヒドリン樹
脂、エポキシ化合物、アルデヒド化合物およびイソシア
ネート化合物から選ばれる少なくとも一種の耐水化剤か
らなる水性組成物。 - 【請求項2】 (a)ビニルアルコール系重合体が、一
級または二級アミノ基あるいは一級水酸基を含有するビ
ニルアルコール系重合体である請求項1記載の水性組成
物。 - 【請求項3】 (B)ビニルアルコール系重合体が、一
級または二級アミノ基、アセトアセチル基およびエチレ
ン単位から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビ
ニルアルコール系重合体である請求項1または2記載の
水性組成物。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の水性組
成物からなる水性コーテイング剤。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の水性組
成物からなるインキジェット用記録剤。
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---|---|---|---|
JP23367499A JP4053192B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 水性組成物、コーティング剤およびインキジェット用記録剤 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4600791B1 (ja) * | 2009-07-09 | 2010-12-15 | Dic株式会社 | インクジェット印刷インク用バインダー、それを含むインクジェット印刷用インク及び印刷物 |
WO2011004675A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | Dic株式会社 | インクジェット印刷インク用バインダー、それを含むインクジェット印刷用インク及び印刷物 |
CN109401582A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-03-01 | 张程玙 | 水利工程挡土墙用防水涂料及其制备方法 |
KR20190123260A (ko) | 2017-03-22 | 2019-10-31 | 가부시키가이샤 아데카 | 수계 폴리우레탄 수지 조성물 |
JP2021017488A (ja) * | 2019-07-19 | 2021-02-15 | Dic株式会社 | 水性樹脂組成物、コーティング剤及びそれを用いた感熱記録媒体 |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP23367499A patent/JP4053192B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2021017488A (ja) * | 2019-07-19 | 2021-02-15 | Dic株式会社 | 水性樹脂組成物、コーティング剤及びそれを用いた感熱記録媒体 |
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