JPH01221598A - 製紙用サイズ剤組成物 - Google Patents

製紙用サイズ剤組成物

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JPH01221598A
JPH01221598A JP4542888A JP4542888A JPH01221598A JP H01221598 A JPH01221598 A JP H01221598A JP 4542888 A JP4542888 A JP 4542888A JP 4542888 A JP4542888 A JP 4542888A JP H01221598 A JPH01221598 A JP H01221598A
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石川 好秀
Yoshiharu Hashiguchi
芳春 橋口
Masao Hamada
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は[紙用サイズ剤組成物、詳しくは、強化ロジン
分散型内添サイズ剤の改良に関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来から一般に行われている酸性抄紙における内添サイ
ズ剤としては、ロジン系サイズ剤のケン化工サイズ剤が
多く用いられてきたが、近年の抄紙系のクローズド化に
伴う水温の上昇や、硫酸バンド使用量減少によって中性
に近づいた抄紙系においてサイズ効果が著しく低下する
ことが知られている。
このためこのようなケン化型口ジン系サイズ剤の欠点を
改良するため、強化ロジンの分散液型が見出され使用さ
れてきた。しかし、これも分散剤としてケン化ロジン、
アニオン系界面活性剤あるいはカゼインを用いているた
め、抄紙工程での分散安定性の悪化による発泡や凝集物
を生じやすく、サイズ効果の低下要因となっており、必
ずしも満足できるものではない、そこで、高分子系分散
剤であるスチレン−アクリル酸共重合体またはスチレン
−メタアクリル酸共重合体の部分または完全ケン化物を
使用した強化ロジン系分散型サイズ剤が提案されるに至
っている(特開昭61−108796号)が、特に硬水
および抄紙系白水中での分散安定性についてはアニオン
系界面活性剤を使用する場合となんらかわりなく、不十
分であるという問題点を残している。
(発明が解決しようとする課B) そこで、本発明は、従来の分散型ロジン系サイズ剤の抄
紙系での発泡や凝集によるサイズ効果の低下は、本質的
に従来の分散剤の分散安定性に起因するものであること
に鑑み、製紙工程での抄紙水に対する分散安定性、機械
的安定性が高い一方、発泡性の低い分散型ロジン系サイ
ズ剤を提供することを課題とする。
(問題を解決する手段) すなわち本発明は、強化ロジン 80〜99重量部と、
親水基を構成する不飽和スルホン酸または不飽和スルホ
ン酸塩系単量体および要すれば、不飽和カルボン酸また
は不飽和カルボン酸塩系単量体と疎水基を構成する共重
合性不飽和単量体との共重合物の部分または完全ケン化
物 20〜1mff1部とを水に分散せしめ、固形分濃
度25〜60%とした分散型ロジン系サイズ剤にある。
本発明に用いる強化ロジンとしては、ウッドロジン、ガ
ムロジンおよびトール油ロジンなどのロジンを既知の方
法でホルムアルデヒド変性せしめた後、または変性せし
めずにα、β−不飽和多塩基酸などと反応したものが使
用できる。
本発明で用いる高分子系分散剤である、不飽和スルホン
酸または不飽和スルホン酸塩系単量体と共重合性不飽和
ffl量体との共重合物の部分または完全ケン化物とし
ては、水中で界面活性剤を用い、ラジカルm合間始剤の
存在下、各原料を混合し共重合せしめるなどの乳化重合
法の後、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどを
添加し水溶液とする公知の方法で製造したものを用いる
ことができる。
ここで、親水基を構成する不飽和スルホン酸または不飽
和スルホン酸塩系単量体としては、次式(りで示される
単量体、 (Rは水素またはメチル基、iは水素またはアルカリ全
屈またはアンモニウムを示す) 次式(II)で示される単量体、 CIIFL=CRCO−X−Y−S03M      
(n )(XはOまたはNll、YはC/〜6のナルキ
レン、Rは水素またはメチル基、門は水素またはアルカ
リ全屈またはアンモニウムを示す) および次式(I[I)で示される単量体(R’ はC7
〜12のアルキレン、H′は水素またはアルカリ金属ま
たはアンモニラムラ示ス) から選ばれる単量体を単独または2種以上混合して用い
ることができ、その具体例としてはスチレンスルホン酸
、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸
カリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸カリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸カリウム、アリルアルキルスルボンコ
ハク酸塩類などを挙げること示できる。上記親水基を構
成するtrL量体として、不飽和スルホン酸または不飽
和スルホン酸塩系単量体左要すれば、不飽和カルボン酸
またはその塩基ffi!2体を併用することも可能であ
り、不飽和カルボン酸類としてアクリル酸、メタクリル
酸など、多価不飽和カルボン酸類単量体としてマレイン
酸、イタコン酸、フマル酸などを具体例として挙げるこ
とができる。
他方、共重合性不飽和単量体としては、疎水基を構成す
るffi量体が広く用いることができ、スチレン系、ア
クリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系等の1種
または2種以上を用いることができ、かかる具体例とし
て、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、
スチレン、αメヂルスチレン、ビニルトルエン、その化
アクリロニトリル、イソブチレン、アリルエステル、ア
クリルアミド類、アルコキシアクリルアミド類などが挙
げられる。
上記乳化重合に用いる界面活性剤としてはアニオン性界
面活性剤として、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル
塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸
エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエー
テル硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキ
ルナフタレンスルホン酸塩、ナフタリンスルホン酸塩ホ
ルマリン混合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
スルホコハク酸モノエステル塩、ポリオキシエチレンア
ルキルフェニルエーテルスルホコハク酸モノエステル塩
、ポリオキシスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸
モノエステル塩やスチレンマレイン酸共重合物、マレイ
ン酸イソブチレン共m合物、マレイン酸αオレフイン共
重合物、マレイン酸アクリルエステル共重合物、アクリ
ル酸アクリル酸エステル系共重合物などポリカルボン酸
やスルホン酸含有ポリアニオンのケン化水溶化物も用い
ることができる。また、非イオン性の界面活性剤を用い
てもよく、例えば、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フェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ソルビタ
ン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪
酸エステル、またはポリオキシプロピレン、ポリオキシ
エチレングリコールなどを挙げることができる。
1合開始剤としては、過硫酸塩、過酸化物、アゾ化合物
を、またこれらと亜硫酸塩のような還元剤との併用のレ
ドンクス系を用いることができる。
必要により連鎖移動剤としてアルキルメルカプタンやア
ルコール類を添加する。
共重合体中の不飽和スルホン酸系単量体量は、5〜50
%時に15〜50%が好ましく、5〜15%の場合は水
溶化を助ける口約で不飽和カルボン酸系単量体を15〜
45%併用するのが好ましい、不飽和スルホン酸または
不飽和スルホン酸塩filf1体と不飽和カルボン酸系
単量体の合計が20%未満では水溶化困難で、55%以
上では強化ロジン分散時に分散性が悪くなる。
他方、共重合体中のアクリル酸エステル、メタクリル酸
エステルその(ムの共重合性不飽和単量体量は45〜8
0%が好ましり、45%未満、80%以上では強化ロジ
ン分散時分散性が悪い。
本発明における強化ロジンと上記高分子系分散剤の配合
割合は、強化ロジン 80〜99ff!ff1部に対し
、上記分散剤20〜1重量部とを水に分散せしめるのが
好ましい。
上記高分子系分散剤1fflIff1部以下と強化ロジ
ン991量部以上では水分散時均質な分散物となり得す
、また、分散剤20重量部以上と強化ロジン80重量部
以下では分散性は良いが、サイズ剤全体の疎水部減少に
よるサイズ性の低下、発泡性の増大などが発現して好ま
しくないからである。
また、水分散液中の固形分濃度は25〜60%が好まし
い、サイズ剤固形分が25%未満では生産性、コスト面
で望ましくなく、60%以上では分散性が充分行われな
く、分散系の安定性が悪くなるからである。
本発明の分散型ロジン系サイズ剤の分散方法は、例えば
、特開昭57−167349の如く溶融強化ロジン中へ
分散剤を混合し、ついで熱水を徐々に添加して微細分散
するいわゆる反転乳化法や、特開昭57−1)1355
の如く溶融強化ロジンに水不溶性溶媒を添加溶解し、つ
いで分散剤を添加混合し、熱水を徐々に添加し微細分散
した後、減圧下に水不溶性溶媒を留去する方法、また池
の方法として強化ロジンを水不溶性溶媒に溶解し、分散
剤と水とを混合した後、ピストン型高圧乳化機などで@
細分散し、減圧下に水不溶性溶媒を留去するなど各種の
方法で製造することができる。
なお、分散剤としては本発明にかかる上記共重合体部分
ケン化物または完全ケン化物の他に従来のアニオン性界
面活性剤、カゼインなどを一部併用してもさしつかえな
い。
(発明の効果) 本発明による分散型ロジン系サイズ剤によれば硬度の高
い工業用水で希釈し、保存しても長時間凝集、沈降物を
生じず、抄紙系の白水と混合されても分散状態を保ち、
凝集物、発泡カスによる紙、抄紙系の汚れが少なくなり
、均質な分散状態と繊維上へ均質な分布で歩留るため、
低サイズ剤添加領域でのサイズ度が従来のアニオン性界
面活性剤使用の分散型ロジン系サイズ剤に比べ優れてい
る。
なお、同様の高分子系分散剤を使用した分散型サイズ剤
が提案されているが、親水基部をアクリル酸又はメタア
クリル酸とした分散剤を使用したものが硬水、抄紙系白
水中での分散安定性が従来のアニオン性界面活性剤と大
差なく、またスチレン・アクリル酸共重合体ケン化物を
分散剤としたものが乳化分散力の低(安定な分散サイズ
剤が得難く、また硬水、抄紙系白水中で凝集沈降し易い
ことを見ても本発明に係るサイズ剤の分散安定性が著し
く優れていることがわかる。
(実施例) 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。以下の場合
特に記載のない限り「部」は重量部を表す。
く強化ロジンのtA整〉 (合成例A) フマル酸8部を熔融ホルムアルデヒド処理トール油ロジ
ン92部中に溶解し、200℃で3時間付加反応を行い
、強化ロジンを得た。
く共m合体ケン化物の合成〉 (合成例1) 80%スチレンスルホン酸ナトリウム粉末43.8部、
メタクリル酸メチル10部、メタクリルfin−ブチル
35部、メククリル酸ステアリル20部とドデシルメル
カプタン2部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
10部、ポリオキシエチレン(重合度40)ノニルフェ
ニルエーテル10部、水350部と過硫酸カリウム20
%の淡褐色微濁水溶液を得た。この時ケン化率100%
であった。
(合成例2) 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸3
5部とアクリル酸n−ブチル35部、メククリル酸ステ
アリル10部、スチレン20部、イソプロピルアルコー
ル4部、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム80%液
6.3部、ポリオキシエチレン(重合度15)ラウリル
エーテル15部と水400部を混合攪拌しながら55℃
に加熱後、10%過硫酸アンモニウム水溶液10部と1
0%亜硫酸水素ナトリウム水溶化液10部を加えた後、
80℃で4時間保った後、50℃まで冷却し、20%水
酸化すトリウム26.1部を徐々に添加混合し、次いで
水を添加し固形分20%の白濁水溶液を得た。 この時
ケン化率90%であった。
(合成例3) 50%の2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸ナトリウム40部、無水マレイン酸20部、メタ
クリル酸メチル15部、アクリルr1)n−7’チル3
0部、スチレン15部、れ−ブチルメルカプタン1部、
ドデシルベンゼンスルボン酸ナトリウム10部、ポリオ
キシエチレン(m合皮10)ノニルフェニルエーテル1
0部、水400部と過硫酸アンモニウム2部を混合攪拌
し85℃で5時間保った後50℃に冷却し、20%水酸
化カリウム1)4部を徐々に添加混合し、次いで水を添
加し、固形分20%、ケン化率100%の淡黄白色水溶
液を得た。
(合成例4) 80%スチレンスルホン酸ナトリウム粉末18.8部、
アクリル酸25部、メタクリル酸メチル25部、アクリ
ル1%jn−ブチル20部、アクリル酸2−エチルヘキ
シン15部、30%ポリオキシエチレン(重合度10)
ノニルフェニルエーテル硫酸エステル26.7部、ポリ
オキシエチレン(重合度15)ラウリルエステル5部、
水400部と過硫酸カリウム2部を混合攪拌し、85℃
で5時間保ったt&50℃まで冷却し、20%水酸化ナ
トリウム61部を徐々に添加混合し、水を添加し固形分
20%、ケン化率90%の乳白色水溶液を得た。
(合成例5) 39%アリルトリデシルスルホコハク酸ナトリウム水溶
液51.3部、メタクリル酸25部、メタクリル酸メチ
ル15部、メタクリル酸n−ブチル25部、スチレン1
5部、80%ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム10
部、ポリオキシエチレン(m合皮15)ラウリルエステ
ル5部、ドデシルメルカプタン1部、水350部、過硫
酸カリウム2部を混合攪拌し、80℃で5時間保った後
50℃まで冷却し、20%水酸化ナトリウム水溶液58
.1部を徐々に添加し、水を添加して固形分20%、ケ
ン化率lOO%の淡褐色白濁水溶液を得た。
(比較合成例1) 合成例1の単量体をアクリル酸30部、アクリル酸n−
ブチル26.7部、スチレン43.3部とした以外同様
にして共重合体を得、20%水酸化ナトリウム75部を
徐々に添加混合し、水を添加し固形分20%でケン化率
90%の乳白色水溶液を得た。
(比較合成例2) 還流温度に達したイソプロピルアルコール100部の中
へ攪拌しながらアクリルfi31.6部、スチレン68
.4部とアゾビスイソブチロニトリル1部とイソプロピ
ルアルコール100部の混合物を2時間かけて滴下重合
し、さらに4時間その温度に保った後イソプロピルアル
コールの半9を留去する。
50℃まで冷却した後48%水酸化ナトリウム水溶液3
4.8部と水通当量を加え、ケン化した後イソプロピル
アルコールを留去し、固形分20%、ケン化率95%の
共重合体ケン化物水溶液を得た。
(比較合成例3) 比較合成例2と同様にして、イソプロピルアルコール中
ヘメタアクリル&25.1部、スチレン36.。
部、メタアクリル酸ブチル38.9部とアゾビスイソブ
チロニトリルとイソプロリルアルコールの混合物を滴下
重合し、イソプロピルアルコールの半量を留去した後、
48%水酸化ナトリウム水溶液23.1部と水通当量を
加え、ケン化した後イソプロピルアルコールを留去し、
固形分25%、ケン化率95%のジ(重合体ケン化物水
溶液を得た。
(実施例1) 合成例Aの強化ロジン200部を180℃に加熱して完
全に熔解した後、130℃に冷却し、合成例1の共m合
物の水溶液1)1部を約5分間かけて添加した。添加終
了時に混合物の温度は95℃であった。追加の熱水(9
5℃)37部を徐々に添加し、約63%固形分含ari
の容易に反転できるw / o型エマルジョンの典型的
で滑らかなりリーム状白色外観を示す混合物を得た。そ
の後、激しく攪拌しながら142.5部の熱水をすばや
(加えて反転させた後、内温30℃まで急冷する。
得られた水性分散液は固形分41%を含有し、優れた貯
蔵安定性を有していた。
(実施例2) 合成例Aの強化ロジン200部をトルエン200部に溶
解し、合成例1の共m合物水溶液1)1部とイオン交換
水189部を添加し、40℃にてホモミキサーで混合す
る。つづいて、この分散物をピストン型高圧乳化機(2
00kg/cd)に1回通して微細分散物を得た。その
後、減圧蒸留によりI・ルエンを留去する。この時水も
留出する。
得られた水性分散液は固形分52%を含有し、優れた貯
蔵安定性を有していた。
(実施例3) 合成例Aの強化ロジン200部をトルエン200部に溶
解し、合成例2の共m合物水溶液1)1部とイオン交換
水218部を添加し、実施例2と同様に賑作を行う。
得られた水性分散液は固形分50%を含有し、優れた貯
蔵安定性を有していた。
(実施例4) 合成例Aの強化ロジン200部を180℃に加熱して完
全に溶1gしたf1)30℃に冷却し、合成例3の共m
合物水溶液52.6部を約5分間かけて添加した。添加
終了時混合物の温度は95℃であった。追加の熱水(9
5℃)81.5部を徐々に添加し、約63%固形分含有
量の容易に反転できるw / o 型エマルジョンを得
た。その後、激しく攪1↑しながら134部の熱水をす
ばやく加えて反転させた後、内温30℃まで急冷する。
得られた水性分散液は固形分46%を含有し、優れた貯
蔵安定性を示した。
(実施例5) 合成例Aの強化ロジン200部をトルエン200部に溶
解し、合成例4の共重合物水溶液31部とイオン交換水
269部を添加し、実施例2と同様に壕作を行う。
得られた水性分散液は固形分48.5%を含有し、優れ
た貯蔵安定性を示した。
(実施例6) 合成例への強化ロジン200部をトルエン200部に溶
解し、合成例5の共m合物水溶液176゜5部とイオン
交換水800部を添加し、実施例2と同様操作を行う。
iフられた水性分散液は固形分28%を含有し、優れた
貯蔵安定性ををしていた。
(比較例1) 合成例Aの強化ロジン200部をトルエン200部に溶
Hし、比較合成例1の共m合物水溶液1)1部とイオン
交換水189部を添加し、実施例2と同様に操作を行う
、 得られた水性分散液は、固形分49%を含有した。
(比較例2) 合成例Aの強化ロジン200部をトルエン200部に溶
解し、比較合成例2の共m合物水溶液1)1.1部とイ
オン交換水188.9部を添加し、実施例2と同様に深
作を行う。
得られた水性分散液は、固形分50%を含有した。
(比較例3) 合成例Aの強化ロジン200部を180℃に加熱して完
全に溶解した後130℃に冷却し、比較合成例3の共m
合物水溶液88.8部を約5分間かけて添加した。添加
終了時、混合物の温度は95℃であった。追加の熱水(
95℃)81.5部を徐々に添加し、約63%固形分含
有量の容易に反転できるW / O型エマルジョンを得
た。その後、激しく攪拌しながら134部の熱水をすば
やく加えて反転させた後円温度30℃まで急冷する。
得られた水性分散液は、固形分45%を含有した。
(比較例4) 合成例Aの強化ロジン200部を180℃に加熱して完
全に溶解した後、130℃に冷却し、ノニルフェノール
エトキシレートのスルホコハク酸半エステルジナトリウ
ム塩35%水溶液22.9部を約5分間かけて添加した
。添加終了時に混合物の濃度は95℃であった。追加の
熱水(95℃)125部を徐々に添加し、約60%固形
分含有量の容易に反転できるW10型エマルジョンを得
た。
その後、激しく攪拌しながら134部の熱水をすばやく
加えて反転させた後、内温30℃まで急冷する。
得られた水性分散液は固形分43%を含有した。
*ノニルフェノールエトキシレートスルホコハク酸半エ
ステルジナトリウム塩安定性テスト *名水性分散液100gをカップに大振温度25℃、荷
m10kg回転数1)00Orpにて10分間マーロン
式安定性試験を行う。
生成した凝集物を200メツシユ金網にてElル、全l
i冊に対す軸傘55Q 1)1用ガラス容器に各水性分
散液500 gを人ね〜温度6℃にて2ケ月間床存して
、貯蔵安定性テストを行う、生成した凝集物を200メ
ツシユ金網にて1lflL、全樹脂に対する析出量を示
す。
白水希釈安定性および泡立ちテスト イオン交電水1000mlにン灯引・q倣アルミニウム
0.235g入a、ll5OにてpHを4.5に調整す
る。このン皮にNa5Oを入わ一電気伝導度1000μ
Ωに調整し、この液を合成白水として使用する。  (
AIOppm、pH4,5,s、c、fliooμΩ)
車上記合成硬水にてサイズ剤を希釈し、サイス剤2IJ
0.5%固形試験溶液を調整し、25℃にてテストする
。200m1メスシリンダーに100m1試験溶液を入
れ密栓し、10回強く上下に振り、静置し生じた泡の変
イヒを観察する。
(サイズ性能試験) 実施例1〜6で17られた水性分散物を用いて、!!1
紙サイズ剤としての性能評価を行った。
く試験方法〉 バルブL/NBKP  c s f 420ml (L
 :N、8:2)の2.5%パルプスラリーにタルクを
対パルプ15%加え攪拌する。既拌下で硫酸バンド(対
パルプ2%)を加えて、1分後にサイズ剤を添加する。
2分攪拌後、常法に従い手抄試験器を用いて手抄紙(7
5g/n?に相当)を調製した。
得られた手抄紙は、温度20℃、湿度65%の恒温恒湿
室にて1日放置後サイズ試験に供した。
ステキヒトサイズ度(秒) 定着抄造時 温度35℃、pH4,5 ただし、サイズ剤添加量%は絶乾バルブ重量に対するサ
イズ剤固形を示す。
特許出願人 播磨化成工業株式会社 代理人 弁理士 石 井 久 夫 手続主甫正書(自発) 平成 1年 3月10日

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強化ロジン80〜99重量部と、親水基を構成す
    る不飽和スルホン酸または不飽和スルホン酸塩系単量体
    と疎水基を構成する共重合性不飽和単量体との共重合物
    の部分または完全ケン化物からなる分散安定剤20〜1
    重量部とを水に分散せしめ、固形分濃度25〜60%と
    した分散型ロジンサイズ剤。
  2. (2)強化ロジン80〜99重量部と、親水基を構成す
    る不飽和スルホン酸または不飽和スルホン酸塩系単量体
    および不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸塩系単
    量体と疎水基を構成する共重合性不飽和単量体との共重
    合物の部分または完全ケン化物からなる分散安定剤20
    〜1重量部とを水に分散せしめ、固形分濃度25〜60
    %とした分散型ロジンサイズ剤。
  3. (3)親水基を構成する不飽和スルホン酸または不飽和
    スルホン酸塩単量体が次式( I )で示される単量体 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (Rは水素またはメチル基、Mは水素またはアルカリ金
    属またはアンモニウム) 次式(II)で示される単量体 CH_2=CRCO−X−Y−SO_3M(II)(Xは
    0またはNH、YはC_1〜6のアルキレン、Rは水素
    またはメチル基、Mは水素またはアルカリ金属またはア
    ンモニウムを示す)、 および次式(III)で示される単量体 ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (R′はC_1〜_1_2のアルキレン、Mは水素また
    はアルカリ金属またはアンモニウムを示す) からなる群から選ばれる1種または2種以上の混合物で
    ある特許請求の範囲第1項または第2項に記載の分散型
    ロジンサイズ剤。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56169898A (en) * 1980-05-30 1981-12-26 Deitsuku Haakiyuresu Kk Rosin type emulsion size agent
JPH01189343A (ja) * 1988-01-20 1989-07-28 Sanyo Chem Ind Ltd 水系エマルション用乳化分散剤
JPH01203031A (ja) * 1988-02-05 1989-08-15 Sanyo Chem Ind Ltd 水系エマルション用乳化分散剤

Patent Citations (3)

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