JP2001072820A - 水性エマルジョン組成物 - Google Patents
水性エマルジョン組成物Info
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Abstract
力に優れる水性エマルジョン組成物を得ること。 【解決手段】分子内に炭素数4以下のα−オレフィン単
位を1〜20モル%含有し、けん化度95モル%以上の
ビニルアルコール系重合体を分散剤とし、エチレン性不
飽和単量体およびジエン系単量体から選ばれる少なくと
も一種の単量体単位100重量部に対し、カルボキシル
基含有エチレン性不飽和単量体単位0.1〜20重量部
を含有する重合体を分散質とする水性エマルジョン(A)
およびアルミニウム化合物(B)からなる水性エマルジョ
ン組成物。
Description
組成物に関し、詳しくは、α−オレフィン単位を有する
ビニルアルコール系重合体を分散剤とし、エチレン性不
飽和単量体およびジエン系単量体から選ばれる少なくと
も一種の単量体単位及びカルボキシル基含有エチレン性
不飽和単量体単位を有する重合体を分散質とする水性エ
マルジョンとアルミニウム化合物からなる水性エマルジ
ョン組成物に関する。さらに詳細には、耐水性および放
置安定性に優れる水性エマルジョン組成物に関する。
VAと略記することがある)はエチレン性不飽和単量
体、特に酢酸ビニルに代表されるビニルエステル系単量
体の乳化重合用保護コロイドとして広く用いられてお
り、これを保護コロイドとして用いて乳化重合して得ら
れるビニルエステル系水性エマルジョンは紙用、木工用
およびプラスチック用などの各種接着剤、含浸紙用およ
び不織製品用などの各種バインダー、混和剤、打継ぎ
材、塗料、紙加工および繊維加工などの分野で広く用い
られている。このような水性エマルジョンは、PVA系
重合体のけん化度を調整することにより、一般的に粘度
が低く、ニュートニアン流動に近い粘性を有し、比較的
耐水性の良好なものから、一般的に粘度が高く、比較的
エマルジョン粘度の温度依存性が小さいものが得られる
ことから、種々の用途に賞用されてきた。しかしなが
ら、該水性エマルジョンのあるものは、流動性(高速塗
工性)が不足している、また耐水性が悪い、エマルジョ
ン粘度の温度依存性が大きい、低温時のエマルジョン粘
度の上昇が著しいなどの欠点を有しており、これらの性
質は乳化重合に用いたPVA系重合体に依るところが大
であることが知られている。
A系重合体は、一般的には鹸化度98モル%程度のいわ
ゆる”完全鹸化PVA”と鹸化度88モル%程度の”部
分鹸化PVA”があり、前者を使用した場合、比較的耐
水性および流動性(高速塗工性)は良好なものの、低温
放置時のエマルジョン粘度の上昇が著しく、ゲル化し易
いという欠点がある。他方、後者のPVA系重合体を使
用した場合、エマルジョンの低温時の粘度上昇やゲル化
性向は改善されるものの耐水性に劣る欠点を有してい
る。このような欠点を改良するために、両者のPVA系
重合体の併用、両者の中間的な鹸化度のPVA系重合体
の使用等が行われているが、耐水性、エマルジョン粘度
の低温放置安定性を同時に満足することはできなかっ
た。そこで、エチレン単位を含有するビニルアルコール
系重合体が提案され、耐水性と低温放置安定性が大幅に
改善された。しかしながら、エチレン単位を有していて
も、PVAであるが故に、厳しい耐水性を要求される用
途、例えば耐煮沸水浸漬試験をクリアしなければならな
い用途では要求を完全に満足することができないのが現
状であった。
事情のもとで、耐水性、放置安定性の両者に優れ、さら
に耐煮沸水接着力に優れる水性エマルジョン組成物を提
供することを目的とするものである。
ましい性質を有する水性エマルジョン組成物を開発すべ
く鋭意研究を重ねた結果、分子内に炭素数4以下のα−
オレフィン単位を1〜20モル%含有し、けん化度95
モル%以上のビニルアルコール系重合体を分散剤とし、
エチレン性不飽和単量体およびジエン系単量体から選ば
れる少なくとも一種の単量体単位100重量部に対し、
カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体単位0.1
〜20重量部を含有する重合体を分散質とする水性エマ
ルジョン(A)およびアルミニウム化合物(B)からな
る水性エマルジョン組成物が目的を満足するものである
ことを見出し、本発明を完成した。
に用いる水性エマルジョン(A)の分散剤として用いら
れる分子内に炭素数4以下のα−オレフィン単位を1〜
20モル%含有し、けん化度95モル%以上のビニルア
ルコール系重合体は、ビニルエステルと炭素数4以下の
α−オレフィンとの共重合体をけん化することにより得
ることができる。ここで炭素数4以下のα−オレフィン
単位としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソ
ブチレン単位が挙げられるが、エチレン単位が好適であ
る。
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなど
が挙げられるが、酢酸ビニルが経済的にみて好ましい。
量としては、1〜20モル%であることが必要であり、
好ましくは3〜15%、さらに好ましくは5〜10%で
ある。炭素数4以下のα−オレフィン単位の含有量が1
モル%未満の場合には、上述の耐水性と放置安定性を同
時に満足する水性エマルジョンが得られず、20モル%
を越える場合には、水溶性が低下し、安定な水性エマル
ジョンが得られない懸念が生じる。
4以下のα−オレフィン単位を1〜20モル%含有し、
けん化度95モル%以上のビニルアルコール系重合体
は、本発明の効果を損なわない範囲で共重合可能なエチ
レン性不飽和単量体を共重合したものでも良い。このよ
うなエチレン性不飽和単量体としては、例えば、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、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、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、アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩、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、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナ
トリウムなどが挙げられる。また、チオール酢酸、メル
カプトプロピオン酸などのチオール化合物の存在下で、
酢酸ビニルなどのビニルエステル系単量体を、エチレン
と共重合し、それをけん化することによって得られる末
端変性物も用いることができる。また、分散剤に用いら
れるビニルアルコール系重合体(B)も、本発明の効果
を損なわない範囲で共重合可能なエチレン性不飽和単量
体を共重合することができる。このようなエチレン性不
飽和単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、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、アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩、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、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスル
ホン酸ナトリウムなどが挙げられる。また、チオール酢
酸、メルカプトプロピオン酸などのチオール化合物の存
在下で、酢酸ビニルなどのビニルエステル系単量体を、
カルボキシル基を有するエチレン性単量体と共重合し、
それをけん化することによって得られる末端変性物も用
いることができる。
用いる分子内にα−オレフィン単位を1〜20モル%含
有し、けん化度95モル%以上のビニルアルコール系重
合体のけん化度は、95.0モル%以上であることが必
要であり、より好ましくは96.0モル%以上、さらに
好ましくは97.0モル%以上である。けん化度が9
5.0モル%未満の場合には、耐水性に優れた水性エマ
ルジョン組成物が得られない。ビニルアルコール系重合
体の重合度は、100〜8000の範囲が好ましく、3
00〜3000がより好ましい。重合度が100未満の
場合には、PVA保護コロイドとしての特徴が発揮され
ず、8000を越える場合には、該PVA系重合体の工
業的な製造に問題がある。
る水性エマルジョンにおける分散質を構成するエチレン
性不飽和単量体およびジエン系単量体から選ばれる少な
くとも一種の単量体単位としては、エチレン、プロピレ
ン、イソブチレンなどのオレフィン、塩化ビニル、フッ
化ビニル、ビニリデンクロリド、ビニリデンフルオリド
などのハロゲン化オレフィン、ギ酸ビニル、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニルなどの
ビニルエステル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アク
リル酸2−ヒドロキシエチルなどのアクリル酸エステ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタ
クリル酸ドデシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
などのメタクリル酸エステル、アクリル酸ジメチルアミ
ノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルおよびこ
れらの四級化物、さらには、アクリルアミド、メタクリ
ルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジ
メチルアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩などのアクリ
ルアミド系単量体、スチレン、α−メチルスチレン、p
−スチレンスルホン酸およびナトリウム、カリウム塩な
どのスチレン系単量体、その他N−ビニルピロリドンな
ど、また、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなど
のジエン系単量体が挙げられ、これらは単独あるいは二
種以上混合して用いられる。上記エチレン性不飽和単量
体の中でも、ビニルエステル系単量体、エチレンとビニ
ルエステル系単量体との併用が好適である。ビニルエス
テル系単量体としては一般的に酢酸ビニルが用いられ
る。
有エチレン性不飽和単量体を用いることが不可欠であ
る。カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体として
は特に制限されないが、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、無水マレイン酸等が挙げられ、特にアクリル
酸が好適に用いられる。
レン性不飽和単量体は、エチレン性不飽和単量体および
ジエン系単量体から選ばれる少なくとも一種の単量体1
00重量部に対して、0.1〜20重量部用いることが
重要で、好ましくは0.2〜15重量部、より好ましく
は0.25〜10重量部である。カルボキシル基含有エ
チレン性不飽和単量体が0.1重量部未満の場合、耐水
性、耐煮沸水接着力が不足し、20重量部をこえると重
合安定性が低下する場合がある。
和単量体の添加方法も特に制限されないが、カルボキシ
ル基含有エチレン性不飽和単量体をエチレン性不飽和単
量体あるいはジエン系単量体に均一に混合して使用す
る、あるいは、重合初期に投入する単量体のなかにカル
ボキシル基含有エチレン性不飽和単量体全量を投入する
方法などが挙げられる。
る水性エマルジョンは、前述した炭素数4以下のα−オ
レフィン単位を有するビニルアルコール系重合体(以後
α−オレフィン変性PVAと略記することがある)の水
溶液を分散剤に用いて、従来公知の重合開始剤の存在下
に、上記エチレン性不飽和単量体あるいはジエン系単量
体を一時又は連続的に添加して、該エチレン性不飽和単
量体あるいはジエン系単量体を乳化重合することにより
得られる。また、エチレン性不飽和単量体を、予めα−
オレフィン変性PVA水溶液を用いて乳化したものを、
連続的に重合反応系に添加する乳化重合法も採用でき
る。該α−オレフィン変性PVAの使用量については特
に制限はないが、エチレン性不飽和単量体あるいはジエ
ン系単量体の重合体100重量部に対して好ましくは1
〜30重量部、より好ましくは2〜20重量部の範囲で
ある。該使用量が1重量部未満および30重量部を越え
る場合には、重合安定性が低下したり、初期接着力や耐
水接着力が低下することがある。本発明に用いる水性エ
マルジョンは、上記の方法で得られる水性エマルジョン
をそのまま用いることができるが、必要があれば、本発
明の効果を損なわない範囲で、従来公知の各種エマルジ
ョンを添加して用いることができる。なお、本発明に用
いる水性エマルジョンにおける分散剤としては、前述の
エチレン変性PVA系重合体およびα−オレフィン変性
PVAが用いられるが、必要に応じて、従来公知のアニ
オン性、ノニオン性あるいはカチオン性の界面活性剤
や、PVA系重合体、ヒドロキシエチルセルロースなど
を併用することもできる。
(B)としては特に制限はないが、塩化アルミニウム、
硝酸アルミニウムおよびその水和物、硫酸アルミニウム
(硫酸バンド)などが好ましく用いられる。なかでも、
塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムがより好ましく用
いられる。
て、アルミニウム化合物(B)の水性エマルジョンに対
する配合量に特に制限はないが、水性エマルジョン(A)
100重量部に対して、0.01〜5重量部の割合で配
合されることが好ましく、0.02〜3重量部、さらに
は0.03〜2.5重量部配合されることがより好まし
い。アルミニウム化合物(B)の配合比率が0.01重
量部未満の場合には耐水性、耐煮沸水接着力が低く、5
重量部を越えると水性エマルジョン組成物の粘度安定性
が低下する場合がある。
に応じて、その乾燥性、セット性、粘度、造膜性などを
調製するために、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、ポリビニル
アルコール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、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
どの各種添加剤を含有するものでも良い。本発明の水性
エマルジョン組成物は、耐水性、耐煮沸水接着力が高い
という特徴を生かして、木工用接着剤、紙加工用接着
剤、塗料、繊維処理剤等の各種用途において用いられ
る。
らに詳細に説明する。なお、以下の実施例および比較例
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。
1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水260
g、PVA−1(重合度1000、けん化度99.0
%、エチレン変性量7.0mol%)37gを仕込み95℃
で2時間攪拌し、完全に溶解した。次に、このPVA水
溶液を冷却、窒素置換後、200rpmで撹拌しながら
酢酸ビニル37gおよびアクリル酸3.7gを仕込み、
60℃に昇温した後、過酸化水素/酒石酸のレドックス
開始剤系の存在下で重合を開始した。重合開始15分後
から酢酸ビニル333gを3時間にわたって連続的に添
加し、重合を完結させた。固形分濃度48.3%のポリ
酢酸ビニル系エマルジョンが得られた。このエマルジョ
ンの100重量部に対してジブチルフタレート5部を添
加混合した(Em−1)。
1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水260
g、PVA−2(重合度1700、けん化度97.3mo
l%、エチレン変性量4.0mol%)37gを仕込み95
℃で完全に溶解した。次に、このPVA水溶液を冷却、
窒素置換後、200rpmで撹拌しながら酢酸ビニル3
7gおよびアクリル酸3.7gを仕込み、60℃に昇温
した後、過酸化水素/酒石酸のレドックス開始剤系の存
在下で重合を開始した。重合開始15分後から酢酸ビニ
ル333gを3時間にわたって連続的に添加し、重合を
完結させた。固形分濃度48.4%のポリ酢酸ビニル系
エマルジョンが得られた。このエマルジョンの100重
量部に対してジブチルフタレート5部を添加混合した
(Em−2)。
PVA−2を用いる代わりにPVA−3(クラレ製PV
A−217;重合度1700、けん化度88.0モル
%)を用いた以外は水性エマルジョン製造例1と同様に
して、水性エマルジョン(Em−3)を得た。
用いなかった以外は水性エマルジョン製造例1と同様に
して、水性エマルジョン(Em−4)を得た。
10g用いた以外は水性エマルジョン製造例1と同様に
して、乳化重合を試みたが、重合途中で凝集し、安定な
水性エマルジョンは得られなかった。
重量部(固形分)に対して、塩化アルミニウムを0.5
重量部配合して水性エマルジョン組成物を調整した。得
られた水性エマルジョン組成物の皮膜耐水性、耐煮沸水
接着力および粘度安定性を下記の要領で評価した。結果
を表1に示す。
ET上に流延し、7日間乾燥させて500μmの乾燥皮
膜を得た。この皮膜を直径2.5cmに打ち抜き、それ
を試料として煮沸水に4時間浸漬した場合の、皮膜の吸
水率、溶出率を求めた。 (2)耐煮沸水接着力 得られた水性エマルジョンをツガ材(柾目)に150g
/m2塗布し、はりあわせて7kg/m2の荷重で16
時間圧締した。その後、解圧し、20℃65%RH下で
5日間養生した後、煮沸水に4時間浸漬し、ぬれたまま
の状態で圧縮せん断強度を測定した。 (3)粘度安定性 エマルジョンを5℃および50℃に放置した場合の30
日後の粘度変化を観察した。
りに硝酸アルミニウムを1重量部用いる他は実施例1と
同様にして試験を行った。結果を併せて表1に示す。
量部用いる他は実施例1と同様にして試験を行った。結
果を併せて表1に示す。
部用いる他は実施例1と同様にして試験を行った。結果
を併せて表1に示す。
外は実施例1と同様にして試験を行った。結果を併せて
表1に示す。
られたEm−1を用いる代わりに水性エマルジョン製造
例2で得られたEm−2を用いた他は実施例1と同様に
して試験を行った。結果を併せて表1に示す。
りに硝酸アルミニウムを1重量部用いる他は実施例5と
同様にして試験を行った。結果を併せて表1に示す。
外は実施例1と同様にして試験を行った。結果を併せて
表1に示す。
られたEm−1を用いる代わりに水性エマルジョン製造
例3で得られたEm−3を用いた他は実施例1と同様に
して試験を行った。結果を併せて表1に示す。
られたEm−1を用いる代わりに水性エマルジョン製造
例4で得られたEm−4を用いた他は実施例1と同様に
して試験を行った。結果を併せて表1に示す。
1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水100
部、アセトアセチル基変性PVA(重合度1030、けん化
度98.5%、アセトアセチル基変性量5.0モル%)
のビニルアルコール系重合体5部を仕込み95℃で完全
に溶解した。次に、このPVA水溶液を冷却、窒素置換
後、140rpmで撹拌しながら酢酸ビニル10部を仕
込み、60℃に昇温した後、過酸化水素/酒石酸のレド
ックス開始剤系の存在下で重合を開始した。重合開始1
5分後から酢酸ビニル90部を3時間にわたって連続的
に添加し、重合を完結させた。固形分濃度55%のポリ
酢酸ビニルエマルジョンが得られた。このエマルジョン
の100重量部に対してジブチルフタレート5部を添加
混合した(Em−5)。得られた「Em−5」 100
重量部に対して、40%グリオキザール水溶液を5重量
部配合して水性エマルジョン組成物を調整した。得られ
た水性エマルジョン組成物の皮膜耐水性、耐煮沸水接着
力および粘度安定性を実施例1と同様の要領で評価し
た。結果を併せて表1に示す。
合度1000,けん化度99.0mol%,エチレン変性量7.0mol%)使
用、固形分濃度48.3%} Em−2:ホ゜リ酢酸ヒ゛ニルエマルシ゛ョン{PVA-2(重合度1700,け
ん化度97.3mol%,エチレン変性量4.0mol%)使用、固形分濃度4
8.4%} Em−3:ホ゜リ酢酸ヒ゛ニルエマルシ゛ョン{PVA-3(クラレ製PVA-217;
重合度1700,けん化度88.0mol%)使用,固形分濃度48.5%} Em−4:ホ゜リ酢酸ヒ゛ニルエマルシ゛ョン{PVA-1,固形分濃度48.4
%} Em−5:変性ホ゜リ酢酸ヒ゛ニルエマルシ゛ョン{アセトアセチル基変性PV
A;重合度1030,けん化度98.5mol%,アセトアセチル基変性量5.0mo
l%)使用、固形分濃度55%} アルミニウム化合物;(1) 塩化アルミニウム、(2) 硝酸アルミニウ
ム、(3) 40%ク゛リオキサ゛ール水溶液
置粘度安定性に優れる上、耐水性、耐煮沸水接着力に優
れており、木工用接着剤、合板用接着剤、紙加工剤、塗
料、繊維加工剤などに幅広く好適に用いられる。
Claims (7)
- 【請求項1】 分子内に炭素数4以下のα−オレフィン
単位を1〜20モル%含有し、けん化度95モル%以上
のビニルアルコール系重合体を分散剤とし、エチレン性
不飽和単量体およびジエン系単量体から選ばれる少なく
とも一種の単量体単位100重量部に対し、カルボキシ
ル基含有エチレン性不飽和単量体単位0.1〜20重量
部を含有する重合体を分散質とする水性エマルジョン
(A)およびアルミニウム化合物(B)からなる水性エマルジ
ョン組成物。 - 【請求項2】 炭素数4以下のα−オレフィン単位がエ
チレン単位である請求項1記載の水性エマルジョン組成
物。 - 【請求項3】 アルミニウム化合物(B)が、水性エマル
ジョン(A)100重量部(固形分)に対して、0.01
〜5重量部の割合で配合されている請求項1または2の
いずれかに記載の水性エマルジョン組成物。 - 【請求項4】 アルミニウム化合物(B)が、塩化アルミ
ニウムあるいは硝酸アルミニウムから選ばれる少なくと
も一種の化合物である請求項1〜3のいずれかに記載の
水性エマルジョン組成物。 - 【請求項5】 エチレン性不飽和単量体およびジエン系
単量体から選ばれる少なくとも一種の単量体が、ビニル
エステル系単量体とエチレンである請求項1〜4のいず
れかに記載の水性エマルジョン組成物。 - 【請求項6】エチレン性不飽和単量体およびジエン系単
量体から選ばれる少なくとも一種の単量体が、ビニルエ
ステル系単量体である請求項1〜4のいずれかに記載の
水性エマルジョン組成物。 - 【請求項7】カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量
体が、アクリル酸である請求項1〜6のいずれかに記載
の水性エマルジョン組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24985299A JP4053196B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 水性エマルジョン組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24985299A JP4053196B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 水性エマルジョン組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001072820A true JP2001072820A (ja) | 2001-03-21 |
JP4053196B2 JP4053196B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=17199157
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Country Status (1)
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JP (1) | JP4053196B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002371164A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Kuraray Co Ltd | 水性エマルジョン組成物 |
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