JPS616393A - 紙用塗被材料 - Google Patents

紙用塗被材料

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JPS616393A
JPS616393A JP12629184A JP12629184A JPS616393A JP S616393 A JPS616393 A JP S616393A JP 12629184 A JP12629184 A JP 12629184A JP 12629184 A JP12629184 A JP 12629184A JP S616393 A JPS616393 A JP S616393A
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青山 和穂
荒木 芳彦
原 肇
飯田 昭二
伊藤 章生
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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、塗被紙に接水性を付与し、耐水強度を顕著に
向上させる紙用塗被材料に関し、更に詳しくは、Mおよ
び板紙〈以下、これらを単に紙と略記する)への塗布及
び含浸性に優れ、接水性を付与し耐水強度を向上させ、
かつ塗被紙の乾燥時の強度の向上と光沢を改善した紙用
塗被材料に関するものである。特に本発明の塗被材料を
用いれば捩水(耐水〉段ボールに好適な紙を提供するこ
とができる。
従来の技術及び解決しようとづる問題点従来、段ボール
の耐水強度を向上させる手段としてワックス含浸が多用
されている。しかし、かかる方法は、塗被紙の圧縮強度
は乾燥時、含水時ともに顕著に向上させるものの、塗被
の際にワックスを溶融させるために高温を必要とし、更
に過剰に塗被したワックスを除去するためにも高温を必
要とする。また、ワックス含浸紙は、着色が著しく、高
級段ボールとしては使用が困難であり、破裂強さについ
ては補強効果が小さい。更に、ワックス含浸の最大の欠
点は、含浸憬のコントロールが難かしく、原紙に対して
約50〜7Qwt%と多最に含浸してしまい、少量の含
浸が不可能で紙本来の柔軟さを失うことにある。また、
塗布量の![111はカーテンコーターで可能となるが
、この場合疾水性は得られるが耐水性は不充分である。
本発明者らは、従来から多用されているワックス含浸の
上述した欠点を解決することを目的として種々検討した
結果、塗被紙に任意の優を塗布あるいは含浸させること
が可能で、少量の塗布または含浸で捩水性があり、耐水
強度及び乾燥時強度を顕著に向上することができ、しか
も、塗被材料は光沢にすぐれ紙本来の柔軟さを損わない
という利点をも有しているIIi規な紙用塗被材料を見
出すに至った。
問題点を解決するための手段 上記問題点は、本発明によれば、水溶液中又は水分散液
中において一般式 (式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1
〜8の有機残基:R2,RiおよびR4は互いに同−又
は相異なる炭素数1〜20の有機残基;×は水素原子又
は結合を表わし、Xが結合である場合にはR1に付着す
る炭素原子及び該炭素原子に隣接し水素原子を付着する
炭素原子は、共に主鎖の一部を形成することができる)
で示される塩基性基および酸性基を重合体100gあた
り0.05〜0.5モルの割合で含有する数平均分子量
300〜80 .000であるブタジェン又はイソプレ
ンの重合体または50重量%以下の共重合成分を含有す
る共重合体又はこれらの混合物の水溶液又は水分散液中
で、ラジカル重合性モノマーをラジカル開始剤の存在下
に、重合させて1qた皮膜形成物資を必須成分として含
む紙用塗被材料によって解決される。
本発明で言う塩基性基および酸性基を有づる共役ジエン
重合体は、 (A)  分子量300〜80 .000のブタジェン
又はイソプレンの重合体または50重硲%以下の共重合
成分を含有(る共重合体またはこれらの混合物(a)、
および該共役ジエン重合体および/又は共重合体に炭素
−炭素結合により結合している酸性基(b)よりなり、
該酸性基は一般式(式中、R+ 、Xは前記のとおり)
で示される基であり、かつ、重合体100fll当り0
.05〜0.5モルの割合で含有されている重合体に、
(B)一般式 (式中%R2およびR1、R4は互いに同−又は相異な
る炭素数1〜20の有機残基を表わす)で示されるヒド
ロ4シル基と三級アミン基を有プる化合物を半エステル
化反応させて塩基性基、酸性基および不飽和基を含有す
る樹脂状物資を作ることによって製造することができる
このようにして製造した上記塩基性基および酸性基を有
する重合体はいわゆる両性イオン化合物であり、分子内
に塩基性基と酸性基を有しているため低分子の中和剤を
加えなくても十分安定に水に溶解あるいは分散すること
ができる。したがって、低分子中和剤の飛散による水溶
液の不安定化などの欠点もなく、十分に広いPHの範囲
で水溶液は安定であるという特徴を有している。また、
アミン、アンモニアなどの低分子中和剤を使用しなくて
もよいので臭気がすくないという特徴もある。
本発明で用いるブタジエン又はイソプレンの重合体及び
共重合体は、300〜80.000の数平均分子量を有
し、常温で液体又は半固体のものである。共重合体は、
50重量%までの共重合成分を含有するものとする。
使用し得る共重合成分の例は、2.3−ジメチルブタジ
ェンおよびピペリレンのような共役ジオレフィン、エチ
レン性不飽和結合を有するビニルモノマ〜、殊に、イソ
ブチレン、ジイソブチレン、スチレン、α−メチルスチ
レン、どニルトルエン、ジビニルベンゼンのような脂肪
族又は芳香族ビニルモノマーである。ブタジェンとイソ
プレンの共重合体も使用され得る。
ブタジェン又はイソプレンの重合体及び、上に例示した
如き共重合成分を共重合した共重合体の2種以上の混合
物も使用することができる。
重合体または共重合体は従来公知の方法で製造される。
すなわちナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属また
は有機アルカリ金属化合物を媒体としてブタジェンまた
はイソプレンに対して50モル%以下の量の芳香族ビニ
ルモノマ−1例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビ
ニルトルエンまたはジビニルベンゼン、とをO℃〜10
0℃の温度でアニオン適合させる方法が代表的な製造方
法である。この場合分子量を制御し、ゲル分などの少な
い、淡色の低重合体を作るためには、ベンジルナトリウ
ムのような有機アルカリ金属化合物を触媒とし、アルキ
ルアリール基を有する化合物例−えばトルボンを連鎖移
動剤とづる連鎖移動重合法(米国特許第3789090
号)あるいはテトラヒドロフラン溶媒中でナフタリンの
ような多環芳香族化合物を活性剤とし、ナトリウムのよ
うなアルカリ金属を触媒とするりピンク複合法(特公昭
41−17485号、同43−27432号〉あるいは
トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素を溶媒とし
、ナトリウムのような金属の分散体を溶媒とし、ジオキ
リンのようなエーテル類を添加して分子量を制御する重
合法(特公昭32−7446号、同33−1245号、
同3110188号)などが好適な製造方法である。ま
た8族金属例えばコバルト、またはニッケルのアレチル
アセトン化合物およびアルキルアルミニウムハロゲンを
触媒とする配位アニオン重合によって製造される(特公
昭45−507号、同46−30300号)重合体も用
いることができる。あるいは、合成ゴム、天然ゴムの熱
分解生成物も好ましく使用できる。
本発明においては上に例示したようにして作ったブタジ
ェン又はイソプレンの重合体あるいは共重合体をナフテ
ン酸金属塩などの乾燥剤存在下で空気を吹込み、部分酸
化重合変性した重合物も使用できる。
また、上述したような重合体又は共重合体を製造する際
に、重合停止を行う前に二酸化炭素、水、アルコール、
6機酸等の含酸素化合物を添加することにより、重合体
末端に水酸基、カルボキシル基などの官能基を導入した
重合体又は共重合体も使用することができる。
本発明で使用するブタジェン又はイソプレンの重合体又
は共重合体の好ましい分子邑範囲は300〜80 .0
00、更に好ましくは500〜5 。
000の範囲であり、共重合体の共重合成分の含有量の
好ましい範囲は5〜30重山%、更に好ましくは10〜
25重(至)%の範囲である。
上記ブタジェン又はイソプレンの重合体または50重量
%以下の共重合成分を含有する共重合体またはこれらの
混合物に一般式 : (ここでRISXは前記のとおり)で示される酸基を導
入する方法としては約100〜300℃の温度でマレイ
ン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水シトラコン
酸などを付加させる従来公知の方法が利用できる(特公
昭46−11195号)。また、これらの付加反応を行
なう際、フェニレンジアミン類、ピロガロール類、ナフ
トール類等を系中に存在させ、ゲル化反応を防止する方
法(西独公開2,862,184@)も好ましく採用で
きる。
前記一般式(I) で示される酸基の吊は重合体100g当り0.05〜0
.5モルの範囲、好ましくは0.075〜0゜150モ
ルである。上記酸基の闇が重合体100g当り0.05
モルより少ない場合にtま成分(A)の(I>を付加し
た重合体を一般式<II)ので示されるヒドロキシル基
と三級アミノ基を有する化合物と反応させて得た重合体
を水溶性化させる場合水溶性が悪く、又上記酸基の量が
0.5モルより多い場合には高粘度となり実用上使用し
にくい。
本発明において使用される、上記一般式<It)で示さ
れるヒドロキシル基と三級アミン基を有する化合物の例
はジメチルアミンエタノール、ジメチルアルミツブロバ
ノール、ジメチルアミノブタノール、ジエチルアミノエ
タノール、ジエチルアミンプロパノール、ジエチルアミ
ノブタノールなどである。
本発明においては、前記成分(A)の(I)を付加した
重合体に(n)のヒドロキシル基と三級アミノ基を有づ
る化合物(成分(B))を反応さぜる。この反応は、酸
無水基と三級アミノ基を有するアルコールとの半エステ
ル化反応である。使用されるアルコールアミン化合物の
総量は成分(A)の酸無水基に対して当モルの鎖で用い
ることが好ましいが、過剰のアミン化合物を用いて反発
後留去することも可能である。また酸無水基に対して当
モル以下用い酸無水基も残すこともできる。ヒドロキシ
ル基と三級アミノ基を有する化合物の量は重合体100
g当り0.05〜0.5モル、好ましくは0.1〜0.
25モル用いられる。
上記成分(A)の<I>を付加した重合体と成分(B)
のヒドロキシル基と三級アミノ基を有づる化合物の半エ
ステル化反応は室温〜200℃、好ましくは50〜15
0℃で実施される。
該半エステル化反応は溶剤の存在下でも非存在下でも行
うことができる。半エステル化せしめられる成分(A)
の(I)を付加した重合体の粘度が低い場合には、溶剤
は使用しない方が好ましい。
溶剤を使用する場合にはベンゼン、トルエン、シクロヘ
キサン、キシレンなどの炭化水素系溶媒、ジグライムな
どのエーテル系溶剤など成分(A)の(I)を付加した
重合体と混合する溶剤を使用することができる。
このような反応により、重合体側鎖にエステル基と三級
アミン基および酸性基 を有する重合体が生成jる。
このように生成された重合体は水溶性が良く容易に水溶
化される。
この水溶化によって、 で示される基が生成する。
本発明において用いられるラジカル重合性ビニルモノマ
ーは通常炭素数1〜24の化合物で、これらの例は一般
式 %式% (ここでR′+は水素、あるいはメヂル基を表わし、R
−2は炭素数1〜20の有機残基を表わづ)で示される
化合物、例えば(メタ)アクリル酸メチル、〈メタンア
クリル酸ブチル、〈メタ)アクリル酸メトキシブチル、
ジェヂルアミノエチル(メタ〉アクリレート、■ヂレン
グリコールジ(メタ)アクリレートおよび/または、一
般式(nは1〜4の整数、R′sは水素、炭素数1〜1
0のアルキル基、あるいはビニルあるいはハロゲンを表
わす)で示されるスチレンあるいはスチレン誘導体、例
えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン
及びジビニルベンゼンであり、これらの2種以上を用い
ることもできる。
上に例示したような、ラジカル重合性ごニルモノマーの
使用量は、先に述べたアミノ基及び酸性基を有するブタ
ジェン又はイソプレン(共)重合体100重量部に対し
て好ましくは20〜500重毎部、更に好ましくは80
〜200重山部である。
これらラジカル重合性ビニルモノマーを先に述べたアミ
ン基および酸性基を導入したブタジェン又はイソプレン
重合体又は共重合体の水溶液中又は水分散液中で重合さ
せる。この重合は有機又は無機のラジカル同始剤の存在
下、反応温度20〜200℃、好ましくは60〜100
℃において有利に行うことができる。この際ラジカル重
合性ビニルモノマーは最初から水溶液中に加えても良く
、また反応の進行と同時に添加しても良い。
ラジカル開始剤の例どしては有機化合物の開始剤として
ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキ
サイド、アゾイソブチロニトリル、ジターシャリイブチ
ルパーオキサイドなどであり、無機化合物の開始剤とし
ては過硫酸アンモン、過硫酸カリ、過硫酸す1−リウム
などがあげられる。
このようにして非常に微細な粒子をもつ水性エマルジョ
ンが得られる。この■マルジョンは界面活性剤を必要と
づることなく貯蔵安定性が優れている。
実  施  例 以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定され
るものではない。
測定法 実施例に示した、塗被紙の接水度、圧縮強度、破裂強度
は次のようにして測定した。
(1)俣水度 JIS  P−8137の紙及び板紙の接水度試験方法
に準拠した。
(2)圧縮強度 JIS  P−8126の板紙の圧縮強度試験方法(リ
ングクラッシュ)及びJIS  Z−0401の段ボー
ルの圧縮強度試験方法に準拠した。
(3)破裂強度 JJS  P−8131の紙及び板組のミューシン高圧
型試験機による破裂強さ試験方法に準拠した。
実施例1 30Ωオートクレーブにベンジルナトリウム1モル、ト
ルエン4モル、n−ヘキサン15.11を窒素気流下で
仕込み、30℃にした後ブタジェン10Ωを温度を30
℃に保ちながら2時間で張り込んだ後、メタノール20
0111.11を加え重合を停止した。次に白土1k(
lを加え激しく攪伴した後、−過しアルカリを含まない
透明なポリマー溶液を得た。次にこのポリマー溶液から
未反応ブタジェン、トルエン、n−ヘキサンを留去し、
ヨウ素価450.1.2結合68%数平均分子量200
0のポリブタジェン(A>を合成した。
次にポリブタジェン(A)1.000!1 、無水マレ
インaQ165(1、キシレン30C)o、アンチゲン
3G(住友化学商品名)2gを2.llオートクレーブ
に仕込み窒素気流下に190℃で8時間反応させた。次
に未反応無水マレイン酸、キシレンを減圧下で留去し、
酸価80のマレイン化液状ポリブタジェン(A1)を合
成した。
マレイン化ポリブタジェン(A1)中の酸基の構造は大
部分は 調 であるが、一部空気中の水により加水分解したで示され
る構造のものも含まれている。
次に2.Ilセパラブルフラスコにマレイン化ポリブタ
ジェン(A1)500(1、ジメヂルアミノエタノール
60.5gを仕込み100℃に2時間加熱し、第三級ア
ミノ基とエステル基とII性基を有するポリブタジェン
(A2)を合成した。(A2)を60℃まC冷却したの
ち純水を加え固型分濃度20wt%の水溶液(A3)を
調整した。
上記水溶液200Qを1.Ilセパラブルフラスコにと
り、メタクリル酸nブチルを80g加え、更に純水12
0111を加えて、撹拌しながら、80℃まで窒素気流
化で加熱したのら、過硫酸カリウム1.2gを加えたと
ころ発熱がみられた。これを80℃で2時間反応させ常
温に冷却したのら、不揮発分を測定したところ、29.
9%であり、反応はほぼ100%進行していた。また得
られた溶液は微細な粒子をもつエマルジョン(A4)と
なっていた。
このエマルジョンをにライナーに含浸し120℃で30
分間乾燥させると光沢の良い塗被紙が得られ、このもの
の圧縮強度及び1時間浸水後の吸水率と圧縮強度を測定
し、この結果を第−表に示した。
また、このエマルジョンを15wt%に水で希釈し、段
ボール(JIS  Z−1516外装用段ボールの両面
段ボール1種担当Aフルート使用)に含浸後120℃で
30分間乾燥させ、この塗被段ボールの圧縮強度及び破
裂強度、一時間浸水後の吸水率と圧縮強度及び破裂強度
を測定し、この結果を第三表に示した。
またさらに、このエマルジョンを2wt%に水で希釈し
にライナーに刷毛塗りし、90℃で2分間乾燥させ、こ
の塗被紙の俣水度を測定し、この結果を第三表に示した
実施例2 実施例1と全く同様の方法で得た固型分濃度20wt%
の水溶液(A3 )2000をとり、これにメタクリル
酸nブチル40g、スチレン40(+、過硫酸アンモニ
ウム1.2+1、蒸溜水、120(]を加え、系全体が
均一になるように撹拌しながら75℃で3時間反応させ
た。得られたエマルジョンは均一なもので、3ケ月後も
変化がなかった。このエマルジョンの不揮発分は29w
t%であった。
このエマルジョンをにライナーに含浸し、120℃で3
0分間乾燥させると光沢の良い塗被紙が得られ、このも
のの圧縮強度及び1時間浸水後の吸水率と圧縮強度を測
定した。この結果を第−表に示した。
また、このエマルジョンを15wt%に水で希釈し、段
ボールに含浸後120℃で30分間乾燥さけ、この塗被
段ボールの圧縮強度及び破裂強度、一時間浸水後の吸水
率と圧縮強度及び破裂強度を測定した。この結果を第三
表に示した。
またさらに、このエマルジョンを2wt%に水で希釈し
、Kライナーに刷毛塗りし90℃で2分間乾燥させ、こ
の塗被紙の接水度を測定し、この結果を第三表に示した
実施例3 実施例1と全く同様の方法で得た固型分濃度2Qwt%
の水溶液(A3 >2000をとり、これにアクリル酸
nブチル40g、スチレン40g、純水120gを加え
、系全体が均一になるように撹拌しながら85℃に昇温
した。これにターシャリ−ブチルハイドロパーオキサイ
ド1.5gを加え約2時間反応させた。得られたエマル
ジョンの不揮発分は29wt%であった。このエマルジ
ョンをにライナーに含浸し120℃で30分間乾燥させ
ると光沢の良い塗被紙が得られ、このものの圧縮強度及
び1時間浸水後の吸水率と圧縮強度を測定した。この結
果を第−表に示した。
また、このエマルジョンを15wt%に水で希釈し、段
ボールに含浸侵120℃で30分間乾燥させ、この塗被
段ボールの圧縮強度及び破裂強度、一時間浸水後の吸水
率と圧縮強度及び破裂強度を測定した。この結果を第三
表に示した。
またさらに、こQエマルジョンを2wt%に水で希釈し
、Kライナーに刷毛塗りし90℃で2分間乾燥させ、こ
の塗被紙の接水度を測定した。この結果を第三表に示し
た。
比較例−1 軟化点61℃、融点55.4℃、輯大度が25℃で14
.35℃で41の性状をもつ125°パラフインをにラ
イナーに100℃で15秒間含浸し120℃で30分間
ワックス切りを行い〜このものの圧縮強度及び一時間浸
水後の吸水率と圧縮強度を測定し、この結果を第−表に
示した。
また、この125°パラフインを段ボールに100℃で
15秒間含浸し、120℃で30分間ワックス切りを行
ない、このものの圧縮強度及び破裂強度、一時間浸水後
の吸水率と圧縮強度及び破裂強度を測定し、この結果を
第三表に示した。
第−表 (wt%/原紙) リングラッシュ (kg/cm) 乾  燥   31.1  35.5    39.2
    40,0    46,0浸水1hr    
6,3  20.3    9.7    9.8  
  12.6吸水率    60.9   6.4  
  17.2    17.4    36.0注−2
WA湿条件 乾燥温度と時間 120″CX 2m1n
調湿温度、湿度と時間 20℃±2℃、65±2%X2
4hr第二表 縦方向撲水度  ROR8R4R4 横  〃    ROR8R4R4 第三表 (wt%/原紙) 圧縮強度22,4 26.6  29,6  30.0
 38,3(kQ/cm) 浸水lhr後の 吸  水  率 112  72     82   
  84     40.8(wt%/原紙) 浸水市r後の 圧縮強度 0 4.0  2.9  2.8  8.5
(kMcm) 破裂強度6.6 9.0  8.2  7.7  5.
7(kg/cI2) 浸水1hl・後の 破裂強度 0 4,2  3.0  3.0  3.5
注−2調湿条件 乾燥温度と時間 120℃x 2’l
in調湿のm度、湿度と時間  20±2℃、65±2
%X24hr手続ン市LI’周 1.事件の表示   特願昭59−126291号2、
発明の名称   紙 用 塗 被 材 料3、補正をす
る者 事件との関係 特晶1出願人 名 称  (444)日本石油株式会社4、代理人 6、補正により増加する発明の数  変化なし7、補正
の対象   明細書(発明の詳細な説明)8、補正の内
容 〔1〕明細川中、第8頁13行の[トルゴンjを[トル
1ンJと補正する。
(2〕同、第8頁17行の「複合法」を1重合法」と補
正する。
(3〕同、第9頁1行の「ジオキリン」を1ジオキリ−
ン」と補正する。
(41同、第18頁18行の「ヨウ素」を1ヨウ素」と
補正づる。
〔5〕同、第18頁20行の1ブタジエン」を[ブタジ
ェン]と補正する。
(6)同、第25頁の第−表と同26頁の第二人を別紙
のとおり補正する。
第−表 (wt%/原超) リングラッシュ (kMcs2) 乾  燥   31j    35.5    39.
2    40.0    46.0漫水1hr   
 6,3  20.3    9.7    9.8 
   12.6吸水率    60,9  6,4  
  17.2    17.4    36.0注〜2
 調湿条件 乾燥温度と時間 120’ Cx2m1n
調湿温度、湿度と時間 20℃±2℃、65±2%x2
4hr第三表 (//1%/原4Ii) 圧縮強度22.4 26.6  29.6  30,0
  38,3(ko/ce2) 浸水1hrW!の 吸  水  率 112  72     82   
  84     40.8(wt%/原、M) 浸水Ihr後の 圧縮強度 0 4.0  2.9  2.8  8.5
(kQ/ci2) 破裂強度6.6 9,0  8,2  7,7  5.
7(kMci2> 浸水jhr後の

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔1〕水溶液中又は水分散液中において一般式▲数式、
    化学式、表等があります▼(式中、R_1は水素原子、
    ハロゲン原子、又は炭素数1〜8の有機残基;R_2、
    R_3およびR_4は互いに同一又は相異なる炭素数1
    〜20の有機残基;Xは水素原子又は結合を表わし、X
    が結合である場合にはR_1に付着する炭素原子及び該
    炭素原子に隣接した水素原子を付着する炭素原子は、共
    に主鎖の一部を形成することができる)で示される塩基
    性基および酸性基を重合体100gあたり0.05〜0
    .5モルの割合で包含する数平均分子量300〜80,
    000であるブタジエン又はイソプレンの重合体または
    50重量%以下の共重合成分を含有する共重合体又はこ
    れらの混合物の水溶液又は水分散液中で、ラジカル重合
    性モノマーをラジカル開始剤の存在下に重合させて得た
    皮膜形成物資を必須成分として含む紙用塗被材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5068904A (en) * 1986-04-23 1991-11-26 Casio Electronics Manufacturing Image memory circuit for use in a rotation of image data

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