JPS62230812A - 不透明なバインダ−系の調製方法 - Google Patents

不透明なバインダ−系の調製方法

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JPS62230812A
JPS62230812A JP61302757A JP30275786A JPS62230812A JP S62230812 A JPS62230812 A JP S62230812A JP 61302757 A JP61302757 A JP 61302757A JP 30275786 A JP30275786 A JP 30275786A JP S62230812 A JPS62230812 A JP S62230812A
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JP61302757A
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イゴア ビィ アクスマン
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Reichhold Chemicals Inc
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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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】 発明の背景 1)発明の属する分野 本発明は、ラテックス塗料に配合した際に、優れた特性
を有する不透明皮膜の製造を可能にする高分子バインダ
ーに関するものである。
2)従来技術の記載 ラテックスペイント組成物(latex  paint
compositions)は、一般に、顔料を含むか
気孔を含むことにより不透明性を与え、かつ皮膜を形成
する高分子バインダーを含むことにより下層基質を保護
し、かつ被覆するものである。
各種の無機顔料粒子、例えば酸化チタン、硫酸バリウム
、炭酸カルシウムおよびカーボンブラックが従来、製紙
およびペイント組成物に使用されてきた。前記無機顔料
粒子は一般に、約0.1〜1ミクロン程度の粒度を有し
ている。前記顔料粒子による不透明化効果は、粒度およ
び高屈折率の結果生じる高い光散乱係数によって得られ
る。
また、不透明化は、ペイント皮膜中に空隙を与える目的
で、皮膜を形成する高分子バインダー中に空気を閘じ込
めることにより達成されてきた。
この空隙は光散乱にに寄与し、ラテックスフィルムが所
定の不透明性を達成するのに役立つ。
ヘルマン(11e r m a n )等による米国特
許第4.391,928号においては、ラテックスペイ
ント組成物において有用なカプセル型不透明剤系が開示
されている。この系は固体の硬質コア−と固体の軟質の
シェルを有し、これらはそれぞれペイント組成物中にお
ける無機顔料と皮膜形成剤で置き換えることができる。
封入可能な前記高分子コア材料は、約80℃より高いガ
ラス転位温度T。
を有するべきであり、一方前記シエル材料(she I
 I+*aterials)は約45℃より低いTgを
有するべきである。このカプセル型不透明系は、バイン
ダーと共に物理的に混合され、水性ラテックス分散ペイ
ント組成物中に配合される。
ビンセント(Vincent)による米国特許第3.8
39.064号は、固体高分子コア−および固体高分子
シェルを有する、酸化チタンを添加しなマイクロカプセ
ル型不透明化顔料生成物を開示している。前記コア−は
、その中に分散された酸化チタンのよつな無機顔料を含
んでいる。
この封入シェル(encapsulatiB 5hel
l)を製造するために使用する材料はエチレン系不飽和
モノマーである。ラミッ2(Ra+sig)による米国
特許第4,069,186号は、大部分が1000人よ
り大きな粒径を有するポリマー粒子および、約1000
〜10,000人の平均粒径を有する固体の非皮膜形成
ポリマー粒子を含む、不透明ラテックスペイントを開示
している。
また、その他ピアース(Pierce)等による米国特
許第3,423,351号、バイザー(Heiser)
による米国特許第3,779,800、第3,853,
579号および第3,949,138号、エリクソン(
Erickson)等による米国特許第4,226,7
52号、アブソン(llpson)等による米国特許第
4,497,917号、ホヤツク(Boyack)等に
よる米国特許第4,385,152号、バーン()!u
l+n)等による米国特許第4.267.094号、ギ
ャラガー(にallagher)等による米国°特許第
3.657,172号およびバックハウス(Backh
ouse)等による米国特許第4,419,465号も
重要である。
九匪凶l免 本発明は、コア−−シェル型ポリマーおよび高分子バイ
ンダーを含む不透明バインダー系に関するものである。
前記系はその場で調製かつ混合され、対応する組成物以
上のコントラスト比および擦り洗浄特性を有するように
改良されたものであり、該対応する組成物においては、
前記コア−−シェル型ポリマーは別に製造した後にバイ
ンダーポリマーと混合される。
ましい、  の4 本発明によれば、均質な皮膜形成高分子粒子および不均
質なコア−−シェル(core−she l l )型
高分子粒子の混合物を含む不透明高分子バインダー系が
製造される。該混合物は単一の重合工程でその場におい
て形成しうる0本発明の利点は、ペイント配合者が皮膜
性能に悪影響を与えずににラテックスペイント中の無機
顔料の含量を減少させ、それによってペイントの原価を
減少させることができるという点にある。
前記均質な皮膜形成粒子は約45℃より低い「ガラス転
移温度J  (Tg)を有する適当な高分子材料から製
造させる。該ガラス転移温度は、ポリマーがガラス機能
からゴム状態に、またはその逆に転移する温度として定
義される。皮膜形成粒子に用いる好ましい高分子材料と
しては、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、エ
チルへキシルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリ
レート、メタクリル酸、アクリル酸、スチレン、酢酸ビ
ニルおよび約45℃より低いTgを与えるような比率で
使用されるこれらの混合物等から誘導されるポリマーお
よび/またはコポリマーが挙げられる。
前記硬質非皮膜形成コア−を含む粒子は約80℃より高
い1゛gを有している。該高分子コア−はいかなる無機
顔料もなしに製造される。適当なモノマー材料としては
、例えばメチルメタクリレート、ブチルメタクリレート
、イソプロピルメタクリレート等のアクリル酸エステル
のようなエチレン系不飽和モノマ−1並びに、塩化ビニ
リデン、スチレン、ジビニルベンゼン、アクリロニトリ
ル、塩化ビニルのような他のビニルポリマーまたはこれ
らの混合物が挙げられる。好ましい高分子コア−材料と
しては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリメチ
ルメタクリレート等が挙げられる。
前記コア−はまた約70℃より高いTgを有する架橋ポ
リマー材料から製造し得る。特に好ましいコア−材料と
しては、単分散性粒子製造の容易さおよび低原価の点か
らポリスチレンが挙げられる。
前記硬質非皮膜形成コア−コア−粒子は約0.1ないし
1.0ミクロン、好ましくは0.2ないし0.5ミクロ
ンの範囲の平均粒径を有し、例えばウッズ(Hoods
 )等の「ジャーナル・オプ・ペイントテクノロジーJ
  ((J、I’aint Technology) 
1968年、40巻、541頁〕に記載されているよう
な、任意の適当なqL化重重合法使用して、別の工程で
製造される。
前記コア−粒子を封入するため用いる高分子シエル材料
は、一般には、前記均質な皮膜形成粒子を得るため用い
るのと同じ高分子材料である。前記均質な皮膜形成粒子
を製造し、前記コア−材料を封入するために使用される
高分子材料の、前記コア−粒子を製造するために使用さ
れる高分子材料に対する比は、約1:、9〜9:1、好
ましくは1:2ないし2:1のの範囲で変化する。
前記均質な高分子粒子と不均質なコア−−シェル型高分
子粒子との混合物を得るため使用される前記乳化重合法
では、ナトリウム、カリウムおよびアンモニウムそれぞ
れの過硫酸塩および過酸化物のような従来の開始剤系お
よび還元/酸化触媒系を使用している。tた、ジェー・
アール・エリクソン(J 、R,Er1ckson )
等の「界面活性剤の高い表面被覆率の下でのラテックス
種粒子の成長」、エマルジジンボリマーおよび乳化重合
、ACSシンポジウム第165集、イー・アール・バセ
ットとニー・イー・ハミエレック編、483〜504頁
、(アメリカン ケミカル ソサイエティー1981)
((“1.aLex 5eed Particle g
rowth atfligh  SurイacLant
  5urface Coverage”  Emul
sionPoly++crs  and  ε+自ul
sion  I’olymerization、^CS
SympoC55y  5eries  165.Ed
ited  by  E、R,Ba5settanc1
 ^、E、lIamielec、(Δm−erical
  Chemical  5ociety1981) 
)に記載されているように、非イオン系界面活性剤とア
ニオン系界面活性剤を重量比的2:1ないし約20:1
、好、ましくは約5−1〜約10:1で混合した混合物
は、ラテックスのコア−/シェル型構造および安定性を
制御するのに必須であることは公知である。
アニオン系界面活性剤のamは、ポリマ一種の表面を飽
和させるに必要な聚以上であってはならない、過剰量の
使用により新しいミセルが形成され、これから新しい粒
子を成長することが可能である。不十分な濃度の界面活
性剤の使用により、最終的な重合ラテックスの安定性は
乏しくなる。
前記重合に有用なアニオン系界面活性剤は、スルフェー
ト類およびスルホネ−1・類を含む、有用な非イオン系
界面活性剤はアルキルアリールフェノールのポリエチレ
ンエーテル誘導体を含んでいる。 ゛ 前記不透明バインダー系の製造は、約5〜95重量%、
好ましくは25〜501量%の、約45℃より低いTg
を有する均質な皮膜形成高分子材料の製造に適したモノ
マー材料の乳化重合をもって開始する。これらは、メチ
ルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルへキシル
アクリレート、ヒドロキシルメタクリレート、メタクリ
ル酸、アクリル酸、スチレン、酢酸ビニルおよびこれら
の混合物等から誘導されるポリマーおよび/またはコポ
リマーを含む、かくして、所定量の前記モノマー材料は
、その必要量の界面活性剤および触媒を含む水相成分が
入っている反応器に装入されるか、または連続的に添加
される。同様に、前記界面活性剤および触媒も、反応器
に一度で完全に装入するか、または一定の時間に亘って
、連続的に計量供給できるが、これは、前記プロセスを
実施するうえにおいて、選択的かつ便宜的な問題である
。この段階において重合されるモノマーの量は、最終的
ラテックスにおけるモノマーの総量の約5〜95重量%
、好ましくは25〜50重量%である。
所定の重合度を達成した後、80℃より高いTgを有す
る硬質の非皮膜形成高分子コア−粒子の存在下で、上記
重合を継続せしめる。既に形成されていた高分子コア−
粒子を、均質高分子粒子の製造に使用されたモノマーの
残量と共に前記重合反応に徐々に添加す・る。
この重合の継続により、均質ポリマーによるコア−粒子
の封入(encapsulation)が同時におこり
、同様に均質皮膜形成高分子材料の製造が継続しておこ
る。
得られた高分子ラテックスは前記不透明高分子バインダ
ー系を構成するコア−−シェル型ポリマーと皮膜形成ポ
リマーの、その現場で形成された混合物を含んでいる。
該バインダー系は約40〜70重盪%、好ましくは50
〜60重量%の範囲内で変化する固形分含量を有するこ
とができる。
硬質コア−粒子の量は最終的なラテックスの固形分含量
の約10〜90%、好ましくは約20〜50%の範囲内
で変えうる。基質に塗布した場合、前記高分子ラテック
スは室温で乾燥すると柔軟な不透明の連続膜を生成する
。該ラテックスは、他の高分子バインダーの添加なしに
、従来の塗料配合物に使用しうる。これにより、配合者
は、ペイント配合或は塗料中にお・ける高価な無I!顔
料の消費を減少させ、他方で、優れた皮膜不透明性およ
び擦り洗い性能(scrub performance
)の特性を維持させることができる0本発明の不透明高
分子バインダー系は、実質的に必要な特性を損ねること
なしに、ペイント製造の経済性を向上させることができ
る。
本発明を例示するのに役立つ下記実施例において、すべ
ての部およびパーセントは特に示されない限り、重置基
準で表わされるものとする。
火烏贋ユニ」し官  コア−の;7 蒸留水1065N、ダウ77クス(DOHFAX>2A
I〔ドデシルジフェニルオキサイド ジスルフオネート
ーダウケミカル社<D OW Che+*icalCo
mpany ) ) 22y 、ソディウムボリステッ
プ(Sodium Po1ystep) A −15C
アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムーステバンケミ
カルズ社(Stepan C1+emicals Co
mpany> ) 9g、固形分含量40%で、平均粒
径0.05ミクロンのポリスチレンの種ラテックス98
.5fI、アクリル酸0.5gおよびスチレン499.
5yを反応器に導入し、脱気した。得られた乳化液を7
0℃に加熱し、0.’5gの過硫酸ナトリウムを添加し
た。この混合物を5時間撹拌し、乳白色ラテックスを形
成した。M終的に得られたラテックスを真空ストリッピ
ング処理して残留スチレンを除去した。更に200メツ
シユのスクリーンで濾過した。得られた生成物は47%
の固形分を含み、ラテックス粒子は0.2ミクロンの平
均粒径を有していた。
幻LpA2−不透LIJバインダー 蒸留水336g、トリトン(Triton) X −4
05〔工1〜キシ化(ethoxy fated)オク
チルフェノール−ロームアンドハース社(Rohm a
nd HaasCo+*pany ) 〕19.81F
 、アリバール(^1ipal)CO−436C硫m化
ノニルフエノキシボリ(エチレンオキシ)エタンールの
アンモニウム塩−ガフ社(GAF Corporati
on )) 3.3g 、および重炭酸ナトリウム0.
6yを凝縮器および撹拌器を備えた2!のフラスコに入
れた。この溶液を脱気し、75℃に加熱しかつこれに1
.2gの過頃酸ナトリウムを添加した。酢酸ビニル42
0gとブチルアクリレート180gを含むモノマー溶液
を脱気し、4時間にわたり連続的に前記フラスコに添加
し7た。全モノマー溶液の25%を添加した後、実施例
1の生成物512g、トリトンX−405非イオン系界
面活性剤9g、アリパールCO−436の1.59およ
び蒸留水65gの混合物を脱気し、】172時間にわた
り連続的に前記フラスコに添加した。これと同時に、別
流で残余のモノマー溶液を添加した。すべての成分を添
加した後、この混合物を172時間79℃で反応させ、
その後冷却し、200メツシユのスクリーンで濾過した
。得られたラテックスは55%の固形分を含み、ブルッ
クフィールド< Brookfipld)粘度3Iで測
定した結果、1200センチボアーズの粘度を有してい
た。
及旌J(と 実施例2の最終生成物を、50%および70%のM8の
体Mf4度(PvC)で、内部周ツヤ消t。
ペイント組成物に配合した。ペイント性能(pa i 
n Lperformance)はビニルアクリル樹脂
バインダーウオールボーlしくWal Ipol) 4
0−136 Cし・イチホールドケミカルズ社(Rei
chl+old CI+enieals。
Inc、) Jで調製した対照ペイントに対して評価し
た。この結果は下記の第1表に要約されている。
(以下余白) 第1表 TiO2(g)     150.0  125.0 
  150.0 125.0顔料スラリー(g)   
782.3   782.3    994.3  9
94.3不透明バインダー  −293,0−163,
0水(g)        75.0   75.0 
   50.0  50.0特性 コントラスト比(C,R,)  0.957   0.
962    0.976  0.978反射率   
0.93 0.96  0.918 0.917ギルソ
ナイト汚染性  5.6   14.5    26.
0  29.0(%;損失) 本発明の不透明バインダーは、対照の塗料と比較して、
50%PvC170%PVC双方の塗料において良好な
コントラスト比および擦り洗い性能特性を示し、更にI
’i0□の菫が減少したことを示した。特に、50%P
vC塗料においては、本発明の組成物は、コントラスト のであり、70%PvC塗料においては、本発明組成物
は皮膜除去%の点で該対照に対し改良されたものであっ
た。
及1匠先 蒸留水312.8, 、ポリステップ(Polyste
p) F−9(エトキシ化ノニルフェノールーステバン
ケミカルズ社) 19.8,およびポリステップB−1
 (エトキシ化アルキルスルフェート・アンモニウム塩
−ステパンケミカルズ社) 4.5,を凝縮器および撹
拌器を備えた21フラスコに入れた.この溶液を脱気し
、75℃に加熱し、これに0.6gの過硫酸ナトリウム
を添加した.酢酸ビニル420g、ブチルアクリレート
177yおよびアクリル酸3gを含むモノマー溶液を4
時間かけて連続的に添加した。
蒸留水30,中に過硫酸ナトリウム1.38,と重炭酸
ナトリウム0.6gを含む溶液および水30g中にナト
リウムホルムアルデヒドスルホキシレート0、48gを
含む溶液を4,5時間かけて二つの別の流れで添加した
.全モノマー溶液の25%を添加した後、実施例1の生
成物646.8g、ポリステップF−9の24g、ポリ
ステップB−1の6gおよび蒸留水3oFIの混合物を
脱気した後1.5時間かけて連続的に前記フラスコに添
加した.同時に残余のモノマー溶液、開始剤および触媒
を別の流れで添加した。
すべての成分を添加した後、前記混合物を75℃で0、
5時間反応させ、冷却した後200メツシユのスクリー
ンで濾過した.得られた「不透明バインダー」ラテック
スは53%の固形分を含み、ブルックフィールド粘度計
で測定した結果625センチボアーズの粘度を有してい
た.該「不透明バインダー」ラテックスは、全ポリマー
組成物の33%を、硬質の非皮膜形成ポリスチレンポリ
マーとして含んでいる.このラテックスの皮膜は、表面
上に延伸させて、乾燥する時に柔軟かつ不透明になる。
衷韮ヱ[L 実施例1のラテックス1,266g、ポリステップF−
(1)36.8g、ポリステップIt−1の9 、21
Fおよび蒸留水29.4gを凝縮2;および撹拌機を備
えた21のフラスコに入れた.この溶液を脱気した後7
5°Fに加熱し、これに過硫酸ナトリウム0。4gを添
加した.酢酸ビニル280y,ブチルアクリレート11
8gおよびアクリル酸2gのモノマー混合物を4時間か
けてフラスコに針足添加した。20gの蒸留水中に過硫
酸ナトリウム0.92g,重炭酸ナトリウム0.41F
を含む溶液および2 0 yの蒸留水中にナトリウムホ
ルムアルデヒドスルホキシレート0.32gを含む溶液
を4,5時間かけて二つの別の流れで連続的に添加した
.すべての供給物を添加した後、混合物を75℃で0.
5時間反応させ、冷却した後200メツシユのスクリー
ンで濾過した。得られたコア−/シェル型ラテックスは
52%の固形分を含んでいた.ポリスチレンコア−を囲
むビニル/アクリル系シェルの足は全ポリマー粒子の4
0%であった。
実施例6 蒸留水441y 、ポリステップF−9の26.4gお
よびポリステップB−1の6.6gを凝縮器および撹拌
機を備えた2Iのフラスコに添加した。この溶液を脱気
した後、75℃に加熱し、これに過硫酸ナトリウム0.
69を添加した。酢酸ビニル420FI、ブチルアクリ
レート177gおよびアクリル酸3gを含むモノマー溶
液を4時間かけて前記フラスコに計1供給した。30g
の蒸留水に過硫酸ナトリウム1.38y、重炭酸ナトリ
ウム0.6yを含む溶液を4,5 時間かけて二つの別
の流れで連続的に添加した。すべての成分を添加した後
、この混合物を更に0.5時間反応させ、冷却した後2
00メツシユのスクリーンで濾過した。得られたラテッ
クスは、55%の固形分を含んでおり、表面上に延伸し
、屹燥すると透明かつ柔軟な皮膜を形成した。
及1jAJLL 実施例5のコア−/シェル型ラテックス4009を実施
例6の生成物324gと混合し、全ポリマー組成物の3
3%が硬質非皮膜形成ポリスチレンコア−である配合物
を形成した。52.6%の固形分を含むこの配合物を5
0%PvCの内部つや消しペイント組成物に配合し、実
施例4の「透明バインダー」に基づく同様のペイントと
比較した。この結果は下記の第2表に要約されている。
(以下余白) 第2表 顔料スラリー        782.3      
782.3不透明バインダー     304.0  
     ・・・配合物      ゛・・・    
306.4水              84.0 
      61.6−社−作一 コントラスト比(C,R,)     0.9B4  
   .0.964反射率      0.913  
  0.914に&N汚染        2121 (%;損失) 76°F(24℃)               7
5                6341°F(5
℃)        69       48不透明バ
インダーに基づくペイントは擦り洗い性能および皮膜保
全性(エナメル有効寿命)において改善が見られた。
代     理     人

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)ビニル系誘導体、アクリル系誘導体、メタ
    クリル系誘導体およびこれらの混合物よりなる群から選
    ばれる少なくとも1つのモノマーの約5ないし95重量
    %を乳化重合し、約45℃より低いTgを有する均質な
    皮膜形成高分子粒子を製造し、 (b)約0.1ないし1ミクロンの平均粒径と80℃よ
    り高いTgを有する非皮膜形成高分子コア−粒子の存在
    下に工程(a)の重合を継続せしめ、該高分子コア−粒
    子が、(a)とは異なり、かつエチレン系不飽和化合物
    、ビニル化合物およびこれらの混合物からなる群から選
    ばれる少なくとも1種のモノマーから予め形成され、更
    に約2:1ないし20:1の重量比を有する非イオン系
    界面活性剤とアニオン系界面活性剤の混合物の存在下に
    おいて、前記均質な皮膜形成粒子の重合反応に徐々に添
    加され、ここにおいて製造された均質な皮膜形成材料の
    一部は前記コア−粒子を囲む封入シェルを形成し、不均
    質なコア−シェル型粒子と前記均質な皮膜形成高分子粒
    子との混合物を生成し、かつ、前記コア粒子を製造する
    ために使用した高分子材料に対する均質な皮膜形成高分
    子材料の割合は、夫々、約1:9〜9:1の範囲内で変
    化する、工程を本質的に含むことを特徴とする不透明高
    分子バインダー系の調製方法。
  2. (2)前記工程(a)のモノマーがメチルアクリレート
    、ブチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、
    ヒドロキシエチルメタクリレート、メタクリル酸、アク
    リル酸、スチレン、酢酸ビニルおよびこれらの混合物か
    らなる群から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の不透明高分子バインダー系の調製方法。
  3. (3)前記高分子コア−粒子がメチルメタクリレート、
    ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、
    塩化ビニリデン、スチレン、ジビニルベンゼン、アクリ
    ロニトリル、塩化ビニルおよびこれらの混合物からなる
    群から選ばれるモノマーから形成されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の不透明高分子バインダ
    ー系の調製方法。
  4. (4)前記割合が約1:2ないし約2:1の範囲内で変
    化することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    不透明高分子バインダー系の調製方法。
  5. (5)前記バインダー系が約40ないし70重量%の固
    形含量を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の不透明高分子バインダー系の調製方法。
  6. (6)前記コア粒子の量が前記バインダー系の約10な
    いし90重量%の範囲内で変化することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の不透明高分子バインダー系
    の調製方法。
  7. (7)前記アニオン系界面活性剤がスルフェート類およ
    びスルホネート類からなる群から選ばれることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の不透明高分子バイン
    ダー系の調製方法。
  8. (8)前記非イオン系界面活性剤がアルキルアリールフ
    ェノールのポリエチレンエーテル誘導体であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の不透明高分子バ
    インダー系の調製方法。
  9. (9)前記工程(a)の乳化重合が約25ないし50重
    量%の範囲内で変化することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の不透明高分子バインダー系の調製方法
  10. (10)特許請求の範囲第1項に記載の不透明高分子バ
    インダー系の調製方法により形成した生成物。
JP61302757A 1985-12-18 1986-12-18 不透明なバインダ−系の調製方法 Pending JPS62230812A (ja)

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