JP3153570B2 - 共重合体ラテックスの製造方法 - Google Patents
共重合体ラテックスの製造方法Info
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Description
製造方法および、該共重合体ラテックスを用いる紙塗工
用組成物に関するものである。さらに詳しくいえば、オ
フセット印刷、グラビア印刷に供される印刷用塗工紙あ
るいは塗工板紙その他の塗工用のバインダーとして好適
な高性能の共重合体ラテックスを製造する方法に関する
ものである。
沢などの光学的特性の向上を目的として、抄造された原
紙表面に、カオリンクレー、炭酸カルシウム、サチンホ
ワイト、タルク、酸化チタンなどの顔料、それらのバイ
ンダーとしての共重合体ラテックスおよび保水剤あるい
は補助バインダーとしてのスターチ、カゼイン、ポリビ
ニルアルコール、カルボキシルメチルセルロースなどの
水溶性高分子を主構成成分とする塗工液が塗布されたも
のである。
レンとブタジエンを主要単量体成分とし、これらを乳化
重合して得られたスチレン−ブタジエン系共重合体ラテ
ックス、いわゆるSBラテックスが汎用的に用いられて
いる。近年、塗工紙の生産量の伸長に伴い、生産能力を
向上するために、高速塗工化が進んでいる。高速塗工に
伴う乾燥能力の低下への対応および生産効率を高める目
的で塗工液の高固形分化が進められている。塗工液を高
固形分化する方法は、重質炭酸カルシウムの配合比率を
高める等の顔料面からの流動性の改良とスターチ等の増
粘性の大きい水溶性バインダーを減らしラテックスを増
量することによるバインダー面から流動性の改良が採ら
れている。
料面からの流動性の改良では、白紙光沢が低下し好まし
くない。また、ラテックス量を増量するバインダー面か
らの流動性の改良では、塗工紙表面のベタツキ性を増大
させるため、バッキングロール汚れやスーパーカレンダ
ー汚れなどの問題を発生させ好ましくない。また、塗工
液の流動性を改良する技術手段として共重合体ラテック
スの粒子径のコントロールする方法がある。共重合体ラ
テックスの粒子径を小さくすることにより高速剪断速度
下の流動性(ハイシェアー粘度)は改良されるが、低速
剪断速度下の流動性(塗工液粘度)が高くなり、塗工液
の移送などに問題を生じ好ましくない。
ントロールする方法として、シード重合法が公知であ
り、例えば特公昭49−38924号公報は、0.03
〜0.15μmのシードラテックスを用いるSBラテッ
クス製造法を開示している。しかし、上記発明のシード
ラテックスを用いた共重合体ラテックスでは、良好な塗
工液の流動性は得られない。
溶液重合により得られた均一な共重合体を水系に転相す
ることにより得られた、粒子径が0.001〜0.03
μmの高分子エマルジョンの存在下で不飽和結合を有す
る単量体を乳化重合する方法を開示している。しかし、
上記発明の高分子エマルジョン存在下でのSBラテック
スの乳化重合においては、重合安定性が著しく劣り、粒
子径のコントロールができないこと、および重合残査を
多量に発生する問題があり好ましくない。
は、エチレン性架橋モノマーを用いた架橋性ポリマー粒
子をシードラテックスとして共重合体ラテックスを製造
する方法を開示している。しかし、上記発明のシードラ
テックスでは、塗工液の良好な流動性がえられない。
液の流動性および機械的安定性を高めることにより、塗
工液の高固形分化を可能にする共重合体ラテックスを提
供することにある。
性能共重合体ラテックスを開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、単量体として、(a)共役ジエン系単量体、
(b)芳香族ビニル系単量体、(c)エチレン系不飽和
カルボン酸および(d)その他の共重合可能なビニル系
単量体からなる単量体100重量部を、平均粒子径が
0.01〜0.03μmで、エチレン系不飽和カルボン
酸を1〜20重量%含む単量体からなるシードラテック
ス存在下で乳化重合することにより、この目的を達成す
ることができることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
ン系単量体、芳香族ビニル系単量体、エチレン系不飽和
カルボン酸、その他の共重合可能なビニル系単量体を乳
化重合させて得られる共重合体ラテックスを製造するに
あたり、本発明は、(a)共役ジエン系単量体20〜7
0重量部、(b)芳香族ビニル系単量体10〜78重量
部、(c)エチレン系不飽和カルボン酸0.5〜10重
量部および(d)その他の共重合可能なビニル系単量体
を含む単量体100重量部を、平均粒子径が0.01〜
0.03μmで、エチレン系不飽和カルボン酸を1〜2
0重量%含む単量体(エチレン性架橋単量体は除く)か
らなるシードラテックスを存在させて乳化重合すること
を特徴とするジエン系共重合体ラテックスの製造方法、
である。
用いられる(a)共役ジエ系単量体としては、例えばブ
タジエン、イソプレン、2−クロロー1、3−ブタジエ
ンなどが挙げられる。これらの共役ジエ系単量体は、1
種あるいは2種以上を組み合わせてもよく、また、その
使用量は全単量体の重量に基づき、20〜70重量部、
好ましくは凝集力の点から25〜60重量部の範囲で選
ばれる。
重合体が脆すぎるし、70重量部を越えると柔らかす
ぎ、いずれの場合も高い凝集力が得られず、本発明の目
的が十分に達せられない。本発明で用いられる(b)芳
香族ビニル系単量体としては、例えばスチレン、α−メ
チルスチレン、ビニルトルエン、P−メチルスチレンな
どが挙げられる。芳香族ビニル系単量体の使用量は全単
量体の重量に基づき、10〜78重量部、好ましくは1
5〜70重量部の範囲で選ばれる。この使用量が78重
量部を越えると塗工紙のピック強度が劣り好ましくな
い。
和カルボン酸単量体としては、例えばアクリル酸、メタ
クリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロ
トン酸などが挙げられる。これらのカルボン酸は1種あ
るいは2種以上を組み合わせてもよく、その使用量は、
全重合体の重量に基づき0.5〜10重量部、好ましく
は1〜7重量部の範囲で選ばれる。
スの分散安定性が十分ではなく、塗工液調整や塗工時に
おいて種々の問題が生じ、かつピック強度も低いし、1
0重量部を越えるとラテックスや塗工液の粘度が高くな
り過ぎるとともに、耐水性が低下する傾向がみられ好ま
しくない。本発明で用いられる(d)共重合可能な他の
ビニル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン
化ビニル系単量体、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−メチルアクリ
ルアミド、N−メチルメタアクリルアミドなどのN−モ
ノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル
アクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミドな
どの、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、グ
リシジルメタクリルアミドなどのアミド基含有エチレン
系単量体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ブチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸2−ヒ
ドロキシエチル、アクリル酸2−エチルヘキシク、メタ
クリル酸グリシジルなどのアクリル酸あるいはメタクリ
ル酸のアルキルエステル類、酢酸ビニルなどのカルボン
酸ビニルエステル類、塩化ビニルなどのハロゲン化ビニ
ル類、アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチ
ルアクリレートなどのエチレン性アミン類、スチレンス
ルホン酸ナトリウムなどを挙げることができる。
よいし、2種以上を組み合わせてもよい。本発明では、
前記した(a)(b)(c)(d)の四つの単量体の重
合によるジエン系共重合ラテックスの製造方法におい
て、ラテックスの粒子径コントロール、および得られた
ラテックスの粘度低減、さらには紙塗工液の流動性を高
める目的で、重合安定性が高く、微粒径のシードラテッ
クスを用いることを特徴とする。
均粒子径は、0.01〜0.03μmである。0.01
μm未満では、共重合体ラテックスの粒子径のコントロ
ール性に劣り好ましくない。また、0.03μmを越え
ると、ラテックス粘度および塗工液粘度が上昇し、本発
明の効果が損なわれ好ましくない。本発明で用いられる
シードラテックスの製造においては、製造方法に制限は
ないがエチレン系不飽和カルボン酸を1〜20重量%含
む単量体を用いることが好ましい。1重量%未満では、
前記した(a)(b)(c)(d)の四つの単量体の乳
化重合において粒子径コントロール性が劣り好ましくな
く、15重量%を越える場合には、ラテックス粘度が上
昇し好ましくない。
量体組成は、エチレン性不飽和カルボン酸を1〜20重
量%用いることを除いて、特に限定されるものではな
く、例えば、ブタジエンに代表される共役ジエン系単量
体、スチレンに代表される芳香族ビニル単量体、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2−ヒドロキシエチル、メタアクリル酸メチルに代表
されるアクリル酸あるいはメタアクリル酸のアルキルエ
ステル類、アクリロニトリルに代表されるシアン化ビニ
ル系単量体、アクリルアミドに代表されるアミド基含有
エチレン系単量体、イタコン酸、フマール酸、アクリル
酸、メタアクリル酸に代表されるエチレン系不飽和カル
ボン酸などが使用できる。
クスの製造においてエチレン性架橋単量体を用いること
は、本発明の効果を効率的に発揮するうえで好ましくな
い。本発明で用いられるシードラテックスは、一般的な
乳化重合法によって製造することができる。すなわち、
水性媒体(通常、水)に単量体混合物、乳化剤、連鎖移
動剤ならびにラジカル重合開始剤などを加えて乳化重合
を行うことによって得られる。
法としては、乳化剤量を高めること、ラジカル重合開始
剤量を高めること、重合温度を高めることなどが効果的
である。本発明で用いられるシードラテックスの量は、
最終的に得ようとする共重合体ラテックスの粒子径の設
定に応じて決められるが、好ましくは、単量体100重
量部あたり、0.05〜10重量部が好ましい。0.0
5重量部未満では粒子径コントロール性が劣り、また1
0重量部を越えるとラテックス粘度が上昇し、いずれも
好ましくない。
中において、前記(a)共役ジエン系単量体と(b)芳
香族ビニル単量体と(c)エチレン性不飽和カルボン酸
単量体および(d)共重合可能な他の単量体を、前記し
た0.01〜0.03μmの平均粒子径のシードラテッ
クス存在下で乳化重合させる点を除けば、従来の乳化重
合法によって製造することができる。
混合物、乳化剤、連鎖移動剤ならびにラジカル重合開始
剤などを加えて乳化重合を行うことによって得られる。
単量体および連鎖移動剤の重合系への添加方法は特に限
定されるものでなく、一括添加、均一添加、不均一添加
のいずれであってもかまわない。上記した従来の乳化重
合法で用いられる連鎖移動剤としては、n−ブチルメル
カプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメ
ルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシル
メルカプタンなどのメルカプタン類、テトラメチルチウ
ラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド
などのジスルフィド類、四塩化炭素、四臭化炭素などの
ハロゲン化誘導体、2−エチルヘキシルチオグリコレー
ト、α−メチルスチレンダイマーおよび水溶性連鎖移動
剤としてのホスフィン酸ソーダが挙げられ、これらの1
種または2種以上が使用される。
化剤としては、例えば脂肪族セッケン、ロジン酸セッケ
ン、アルキルスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホ
ン酸塩、アルキルスルホコハク酸、ポリオキシエチレン
アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール
硫酸塩などのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリ
ールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エ
ステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポ
リマーなどのノニオン性界面活性剤が挙げられる。この
界面活性剤は通常、アニオン性界面活性剤単独またはア
ニオン性/ノニオン性の混合系で用いられ、その使用量
は全単量体の重量に基づき、通常0.05〜2重量%の
範囲で選ばれる。
ジカル重合開始剤は、熱または還元性物質によりラジカ
ル分解して、単量体の付加重合を起こさせる作用を有す
るものであり、このようなものとしては、例えば水溶性
または油溶性のペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、アゾビ
ス化合物など、具体的にはペルオキソ二硫酸カリウム、
ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム、過酸化水素、t−ブチルヒドロペルオキシド、
過酸化ベンゾイル、2、2−アゾビスイソブチロニトリ
ル、クメンハイドロパーオキサイドなどが挙げられる
が、これらの中で特にペルオキソ二硫酸塩が好適であ
る。この重合開始剤の使用量は、その使用量は全単量体
の重量に基づき、通常0.2〜1.5重量%の範囲で選
ばれる。
0〜100℃の範囲で選ばれることが好ましいが、重合
の促進あるいはより低温での重合を望む場合には、酸性
亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸やその塩、エリソル
ビン酸やその塩、ロンガリットなどの還元剤を重合開始
剤に組み合わせて用いることで、いわゆるレドックス重
合法を採用することができる。
整剤、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸
水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリ
ウムなどのpH調整剤やエチレンジアミン四ナトリウム
などの各種キレート剤などを添加することができる。ま
た、必要に応じ本発明の共重合体ラテックスにアルカリ
感応ラテックスを添加してもさしつかえない。
体ラテックスをオフセット印刷、グラビア印刷に供され
る印刷用塗工紙あるいは塗工板紙その他の塗工用塗料の
バインダーとして用いる場合には、通常行われている方
法、例えば分散剤を溶解させた水中に、カオリンクレ
ー、炭酸カルシウム、サチンホワイト、タルク、酸化チ
タンなどの無機顔料類、有機顔料、水溶性高分子、各種
添加剤とともに本発明によって得られた共重合体ラテッ
クスを添加して混合し、均一な分散液として用いる方法
を採用することができる。
ドコーター、ロールコーターなどを用いる通常の方法に
よって、原紙に塗工することができる。
説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限
定されるものではない。なお、各特性は次のようにして
求めた。 (1)シード効率 重合安定性の目安としてのシード効率(f)を次式で求
めた。ここで、dはシードラテックスの平均粒子径、D
は共重合体ラテックスの粒子径、Wはシードラテックス
の使用重量部である。
(東華色素社製 商品名 SDスーパーデラックス50
紅B;タック18)0.4ccを重ね刷りし、ゴムロー
ルに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その
状態を観察した。評価は10点評価法で行い、ピッキン
グ現象の少ないものほど高得点とした。 (3)湿潤ピック強度 RI印刷試験機(明製作所製)を用いてモルトンロール
で塗工紙表面に給水を行い、その直後に印刷インク(東
華色素社製 商品名 SDスーパーデラックス50紅
B;タック15)0.4cc1回刷りを行い、ゴムロー
ルに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その
状態を観察した。評価は10点評価法で行い、ピッキン
グ現象の少ないものほど高得点とした。 (4)機械的安定性 紙塗工液をマロン式安定性試験を用いて、機械的安定性
を測定した。
ブ、4400回転の条件で測定した。 (7)粒子径 透過型電子顕微鏡写真により100個のポリマー粒子に
ついて計算した値の平均値である。
る。攪拌装置と温度調節用ジャケットを取り付けた耐圧
反応容器に、水288.2重量部、ラウリル硫酸ナトリ
ウム20重量部、亜硫酸水素ナトリウム0.44、イタ
コン酸4重量部、アクリル酸0.4重量部、スチレン6
重量部、メチルメタアクリレート3.2重量部を仕込
み、内温を80℃に昇温した。次いで水3.6部および
ペルオキソ二硫酸ナトリウム0.5重量部からなる開始
剤溶液を反応容器内にショット添加した。
部、メチルメタアクリレート28.8重量部、アクリル
酸3.6重量部からなる混合モノマーおよび水20重量
部、苛性ソーダ0.35重量部、ペルオキソ二硫酸ナト
リウム0.5重量部からなる開始剤溶液を、それぞれ2
時間かけて一定の流速で添加した。その後、1.5時間
さらに重合し、反応を停止した。
0215μmであった。得られたシードラテックスをS
L−1とする。次に共重合体ラテックスの重合は、得ら
れた粒子径0.0215μmのシードラテックスの水性
分散体(SL−1)0.45重量部、水70重量部、ド
デシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.1重量部、フマー
ル酸1重量部、イタコン酸1.5重量部を、攪拌装置と
温度調節用ジャケットを取り付けた耐圧反応容器に仕込
み、内温を80℃に昇温した。次いで表1に示す単量体
のうちフマール酸、イタコン酸を除く単量体と水20重
量部、ペルオキソ二硫酸ナトリウム1重量部、ラウリル
硫酸ナトリウム0.1重量部、水酸化ナトリウム0.2
重量部からなる開始剤系水溶液とを、それぞれ5時間お
よび6時間かけて一定の流速で添加した。
たのち冷却し、次いで生成した共重合体ラテックスを水
酸化ナトリウムでpHを7に調整してからスチームスト
リッピング法により未反応の単量体を除去し、200メ
ッシュの金網で濾過した。得られた共重合体ラテックス
は、最終的に固形分濃度が50重量%になるように調整
した。このようにして得られたラテックスをL−1とす
る。L−1の粒子径は0.13μmであり、シード効率
は100%であった。
SL−1の使用量および単量体組成を表1に示すように
変えたほかは、実施例1に準拠して、共重合体ラテック
ス(L−2〜5)を得た。
と温度調節用ジャケットを取り付けた耐圧反応容器に、
水288.2重量部、ラウリル硫酸ナトリウム20重量
部、亜硫酸水素ナトリウム0.44部、スチレン6重量
部、メチルメタアクリレート4重量部を仕込み、内温を
80℃に昇温した。次いで、水3.6部およびペルオキ
ソ二硫酸ナトリウム0.5重量部からなる開始剤溶液を
反応容器内にショット添加した。
部、メチルメタアクリレート36重量部からなる混合モ
ノマーおよび水20重量部、苛性ソーダ0.35重量
部、ペルオキソ二硫酸ナトリウム0.5重量部からなる
開始剤溶液を、それぞれ2時間かけて一定の流速で添加
した。その後、1.5時間さらに重合し、反応を停止し
た。得られたシードラテックス(SL−2)の粒子径は
0.024μmであった。
られたシードラテックス(SL−2)を0.45部用い
たほかは、実施例1に準拠して共重合体ラテックス(L
−6)を得た。L−6の粒子径は0.21μmであっ
た。シード効率は33%であった。
置と温度調節用ジャケットを取り付けた耐圧反応容器
に、水288.2重量部、ラウリル硫酸ナトリウム10
重量部、亜硫酸水素ナトリウム0.44部、イタコン酸
4重量部、アクリル酸0.4重量部、スチレン6重量
部、メチルメタアクリレート3.2重量部を仕込み、内
温を80℃に昇温した。次いで、水3.6部およびペル
オキソ二硫酸ナトリウム0.5重量部からなる開始剤溶液
を反応容器内にショット添加した。
部、メチルメタアクリレート28.8重量部、アクリル
酸3.6重量部からなる混合モノマーおよび水20重量
部、苛性ソーダ0.35重量部、ペルオキソ二硫酸ナト
リウム0.5重量部からなる開始剤溶液を、それぞれ2
時間かけて一定の流速で添加した。その後、1.5時間
さらに重合し、反応を停止した。得られたシードラテッ
クス(SL−3)の粒子径は0.045μmであった。
られたシードラテックス(SL−3)を4.1部用いた
ほかは、実施例1に準拠して共重合体ラテックス(L−
7)を得た。L−7の粒子径は0.14μmであった。
シード効率は81%であった。
合処方は、共重合体ラテックスL−1〜L−7を用いて
下記の配合で紙塗工用カラーを得た。 配合処方 クレー 70 炭酸カルシウム 30 ポリアクリル酸ソーダ 0.2 水酸化ナトリウム 0.1 酸化エステル化デンプン 4 共重合体ラテックス 13 水(全固形分が64%になるように添加) 得られた紙塗工液を坪量75g/m2 の塗工原紙にブレ
ード塗工して、紙塗工印刷用紙を得た。塗工量は片面1
2g/m2 になるよう調整した。
に示す。実施例6〜10は、本発明の範囲の共重合体ラ
テックスを用いたものである。
ると、高速、高固形分塗工にかかわる塗工液粘度とハイ
シェアー粘度が低く、また機械的安定性に優れる塗工液
を与える共重合体ラテックスを容易に得ることができ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)共役ジエン系単量体 20〜70重量部 (b)芳香族ビニル系単量体 10〜78重量部 (c)エチレン系不飽和カルボン酸単量体 0.5〜10重量部 (d)その他の共重合可能なビニル系単量体 0〜69.5重量部 からなる単量体100重量部を、平均粒子径が0.01
〜0.03μmで、エチレン系不飽和カルボン酸を1〜
20重量%含む単量体(エチレン性架橋単量体は除く)
からなるシードラテックス存在下で乳化重合することを
特徴とする共重合体ラテックスの製造方法。
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JP18789291A JP3153570B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 共重合体ラテックスの製造方法 |
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