JP2003253134A - 熱可塑性エラストマーのカチオン性水性分散液およびその製法 - Google Patents
熱可塑性エラストマーのカチオン性水性分散液およびその製法Info
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Abstract
いられる従来からのエマルジョンに混合して使用した場
合に好適な性質を付与することができる、あるいは、簡
便な方法で、たとえば熱アスファルトあるいはアスファ
ルト乳剤に混合、溶解させることができ、施工性を損う
ことなくアスファルトの耐流動性、強靭性、低温可撓性
を改善することができる、経日安定性および機械的安定
性にすぐれたアスファルト改質剤などとして使用するこ
とができるカチオン性水性分散液を得る。 【解決手段】 熱可塑性エラストマーを、ノニオン界面
活性剤、カチオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤
より少ない量のアニオン界面活性剤の異種イオン性活性
剤3種を用いて乳化分散させたことを特徴とする熱可塑
性エラストマーのカチオン性水性分散液およびその製
法。
Description
マーのカチオン性水性分散液およびその製法に関する。
乳化・分散に使用する界面活性剤として、ノニオン界面
活性剤、カチオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤
より少ない量のアニオン界面活性剤の異種イオン性界面
活性剤3種を使用することによって、乳化性が向上し、
経日安定性および機械的安定性が改良され、アスファル
ト改質用、塗工紙用、フォームラバー用、タイヤコード
用、コーティング用(缶、プラスチック、無機材料、木
など)、塗料用、フロアポリッシュ用、接着剤用(水系
接着剤、ポリマーセメント、モルタル接着剤など)、粘
着剤用、再剥離ラベル用、ダイレクトメール用、および
カーペット、自動車シート、マットなどの繊維加工用、
防水材用などのエマルジョンとして、またはこれらの用
途に用いられるエマルジョンに混合して使用される場合
に好適な性質を付与することができる熱可塑性エラスト
マーのカチオン性水性分散液およびその製法に関する。
えば、多くの用途に使用することができるブロック共重
合体ラテックスの一つの用途として、アスファルトに、
ゴム、樹脂(熱可塑性エラストマーを含む、以下同様)
などの高分子材料からなる改質剤を添加することによ
り、60℃粘度、タフネス、テナシティー、感温性など
を改善したアスファルト(改質アスファルト)が開発さ
れ、舗装の耐流動性、耐磨耗性などの向上を目的として
使用されてきている。
を有機溶剤に溶解させたのち、該エラストマーに対して
10重量%(以下、%という)以下のポリアルキレンオ
キシド基含有アニオン界面活性剤を主成分とし、必要に
よりノニオン界面活性剤が使用される乳化分散剤を加
え、ついで温水を加えて乳化分散させ、有機溶剤を除去
して平均粒子径5μm以下の水性乳化分散体のアスファ
ルト改質剤を得て使用することが開示されている(特開
平2−292368号公報)。
アニオン界面活性剤および必要により使用されるノニオ
ン界面活性剤の具体例として、それぞれポリオキシエチ
レンノニルフェノールエーテル硫酸エステルソーダ塩
(エチレンオキシド4モル付加物)、ポリオキシエチレ
ンドデシルエーテル酢酸ソーダ塩(エチレンオキシド3
モル付加物)、およびポリオキシエチレンノニルフェノ
ールエーテル(エチレンオキシド4モル付加物)があげ
られている。
ブロック共重合体ラテックスとして一般式: A−B−A、(A−B)n、B−(A−B)n、(A−
B)n−AまたはA−B−(B−A)n (式中、Aは25℃以上の2次転移温度を有する非弾性
重合体ブロック、Bは10℃以下の2次転移温度を有す
る弾性重合体ブロック、nは2以上の整数)で表わされ
るブロック共重合体を、乳化剤として、(a)ロジン酸
塩または不均化ロジン酸塩、および(b)一般式:
基または炭素数8〜12のアルキル基を有するアルキル
フェニル基、R2は炭素数2〜5のアルキレン基、mは
3〜50の整数)で表わされる化合物および必要により
増粘剤(メチルセルローズ、カルボキシメチルセルロー
ズ、ヒドロキシエチルセルローズ、カゼイン、ポリアク
リル酸またはその誘導体)を用いて乳化したブロック共
重合体ラテックスが開示されている(特公昭52−22
651号公報)。
と類似の技術として、多くの用途に使用することができ
るスチレン−ブタジエン共重合体ラテックスとして、溶
液重合法によって得られたスチレン−ブタジエンランダ
ム共重合体またはスチレン−ブタジエン2元ブロック共
重合体またはこれらの混合物を、乳化剤として(a)高
級脂肪酸、ロジン酸または不均化ロジン酸、および
(b)一般式:
基またはアルキル基の炭素数8〜12のアルキルフェニ
ル基、R2は炭素数2〜5のアルキレン基、nは3〜5
0の整数)で表わされる化合物を重合体溶液に溶解し、
これをアルカリ水溶液と混合、乳化したスチレン−ブタ
ジエン共重合体ラテックスが開示されている(特公昭5
2−15100号公報、特開昭51−13847号公
報)。
およびスチレン−ブタジエン共重合体ラテックスは、い
ずれも経日安定性または機械安定性が必ずしも充分では
ないという問題を有している。また、いずれも主として
アニオン界面活性剤を用いた乳化物であるため、たとえ
ばアスファルト改質剤として使用する場合には、アスフ
ァルト乳剤の主要用途であるカチオン性アスファルト乳
剤との混合が困難で、カチオン性アスファルト乳剤の改
質には使用できないという問題を有している。
熱可塑性エラストマーを乳化・分散させる乳化剤とし
て、スチレン化フェノールポリアルキレンオキシド付加
物、ポリアルキレンポリアミンポリアルキレンオキシド
付加物、多価アルコール脂肪酸エステル、多価アルコー
ル脂肪酸エステルポリアルキレンオキシド付加物および
ベンジル化フェノールポリアルキレンオキシド付加物の
うちの1種以上とカチオン界面活性剤とを使用した水性
乳化分散型アスファルト改質剤であって、簡便な方法で
熱アスファルトあるいはアスファルト乳剤に混合、溶解
させることができ、施工性を損うことなくアスファルト
の耐流動性、強靭性、低温可撓性を改善することができ
る、経日安定性および機械的安定性の改善された水性乳
化分散型アスファルト改質剤を開発している(特開20
01−98159公報)。
性乳化分散型アスファルト改質剤は、従来のアスファル
ト改質剤と比較してすぐれたものではあるが、ノニオン
界面活性剤と乳化分散能力の弱いカチオン界面活性剤と
を併用しているため、保存安定性および機械的安定性が
必ずしも充分な性能を有していないという問題を有す
る。
−98159公報に記載の水性乳化分散液における保存
安定性および機械的安定性が必ずしも充分な性能を有し
ていないという問題を解決するためになされたものであ
る。
鋭意研究を重ねた結果、カチオン界面活性剤とアニオン
界面活性剤とのコンプレックスを部分的に形成すること
により、該コンプレックスがカチオン界面活性剤と部分
的に類似した構造をもつことによりカチオン界面活性剤
との親和性が向上し、カチオン界面活性剤の乳化分散力
を高めること、ひいては、乳化物の経日安定性および機
械的安定性をさらに向上させることができること、ま
た、溶剤留去工程でのカチオン界面活性剤に由来する泡
立を抑制することができることを見出し、本発明を完成
するにいたった。
ーを、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および
カチオン界面活性剤より少ない量のアニオン界面活性剤
の異種イオン性界面活性剤3種を用いて乳化分散させた
ことを特徴とする熱可塑性エラストマーのカチオン性水
性分散液(請求項1)、カチオン界面活性剤100重量
部(以下、部という)に対して、アニオン界面活性剤
0.1〜50.0部を配合する請求項1記載のカチオン
性水性分散液(請求項2)、ノニオン界面活性剤がスチ
レン化フェノールポリアルキレンオキシド付加物である
請求項1または2記載のカチオン性水性分散液(請求項
3)、前記スチレン化フェノールポリアルキレンオキシ
ド付加物が、モノスチレン化フェノールポリアルキレン
オキシド付加物:ジスチレン化フェノールポリアルキレ
ンオキシド付加物:トリ以上のスチレン化フェノールポ
リアルキレンオキシド付加物=10〜20:40〜5
5:30〜45(重量比)の割合で合計量が100にな
るように含まれる請求項3記載のカチオン性水性分散液
(請求項4)、ノニオン界面活性剤がベンジル化フェノ
ールポリアルキレンオキシド付加物である請求項1また
は2記載のカチオン性水性分散液(請求項5)、前記ベ
ンジル化フェノールポリアルキレンオキシド付加物が、
モノベンジル化フェノールポリアルキレンオキシド付加
物:ジベンジル化フェノールポリアルキレンオキシド付
加物:トリ以上のベンジル化フェノールポリアルキレン
オキシド付加物=10〜20:40〜55:30〜45
(重量比)の割合で合計量が100になるように含まれ
る請求項5記載のカチオン性水性分散液(請求項6)、
さらに、増粘剤として非イオン系セルロース誘導体およ
び(または)カチオン系ポリマーを含有する請求項1、
2、3、4、5または6記載のカチオン性水性分散液
(請求項7)、熱可塑性エラストマーおよび有機溶剤か
らなる溶液に、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性
剤およびカチオン界面活性剤より少ない量のアニオン界
面活性剤を溶解させた溶液を調製したのち、水と混合し
て乳化させ、ついで有機溶剤を留去させることを特徴と
する請求項1、2、3、4、5または6記載のカチオン
性水性分散液の製法(請求項8)、請求項8記載の乳化
分散液の製法において、有機溶剤を留去させたのち、さ
らに増粘剤を添加・溶解させることを特徴とする請求項
7記載のカチオン性水性分散液の製法(請求項9)に関
する。
ストマーは、たとえば水性感圧接着剤として使用した場
合には、アクリル系水性感圧接着剤に混合することによ
って、高温での保持力を改良する成分として、またアス
ファルト改質剤として使用した場合には、アスファルト
との相溶性が良好で、たとえばアスファルトに加えた場
合にアスファルトの軟化点、粘弾性、強靭性、高温粘
度、低温可撓性などを向上させることができる成分とし
て、そして水性耐チッピング塗料用SBRラテックスな
どに加えた場合には、SBRとの相溶性が良好で耐チッ
ピング性や密着性などを向上させることができる成分と
して使用されるものである。
から前記のごとき目的で使用されているものであればと
くに限定なく使用することができる。その例としては、
たとえばホットメルト接着剤として使用されている一般
式:A−B−A、(A−B)n、B−(A−B)nおよ
び(A−B)n−A(式中、Aは25℃以上の2次転移
温度を有する非弾性重合体ブロック、Bは10℃以下の
2次転移温度を有する弾性重合体ブロック、nは2以上
の整数)で表わされるブロック共重合体があげられる。
えばスチレン、α−メチルスチレンなどのモノビニル芳
香族炭化水素から選ばれた単量体の単独重合体ブロック
または2種以上からなる共重合体ブロック、モノビニル
芳香族炭化水素と下記Bブロック成分の脂肪族共役ジエ
ン化合物とのテーパー型共重合体ブロック、モノビニル
芳香族炭化水素と下記Bブロック成分の脂肪族共役ジエ
ン化合物とのランダム共重合体ブロックなどがあげられ
る。該ブロックの具体例としては、スチレン重合体、ス
チレンとα−メチルスチレンとの共重合体、スチレンと
ブタジエンあるいはイソプレンとのテーパー型共重合
体、スチレンとブタジエンあるいはイソプレンとのラン
ダム共重合体などのブロックがあげられ、その分子量と
しては、一般に1,000〜200,000、さらには
10,000〜50,000のものが使用される。
たとえばブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエ
ン化合物から選ばれた単量体の単独重合体ブロック、前
記単量体の2種以上からなる共重合体ブロック、脂肪族
共役ジエン化合物とモノビニル芳香族化合物とのテーパ
ー型共重合体ブロック、脂肪族共役ジエン化合物とモノ
ビニル芳香族化合物とのランダム共重合体ブロック、こ
れらの重合体ブロックを水添した重合体ブロックなどが
あげられる。該ブロックの具体例としては、ブタジエン
重合体、イソプレン重合体、ブタジエンとイソプレンの
共重合体、スチレンとブタジエンあるいはイソプレンの
テーパー型共重合体、スチレンとブタジエンあるいはイ
ソプレンのランダム共重合体、水添したブタジエン重合
体、水添したスチレンとブタジエンの共重合体などのブ
ロックがあげられ、その分子量としては、一般に5,0
00〜500,000、さらには100,000〜35
0,000のものが使用される。
合体ブロックの含有率は全重合体に対して10〜70
%、さらには20〜40%であるのが好ましい。該含有
率が前記範囲外の場合には熱可塑性エラストマーとして
の特徴が発現しにくくなる。
10,000〜700,000、さらには100,00
0〜500,000であるのが好ましい。該分子量が小
さすぎる場合には、ラテックスから得られる皮膜の機械
的強度が充分でなくなる傾向が生じ、大きすぎる場合に
は、乳化時の粘度が高くなりすぎる、乳化が不完全にな
ったり困難となり、得られるラテックスの性能に悪影響
を及ぼす傾向が生じる。
たとえばSBSブロック共重合体、SISブロック共重
合体、水添SBSブロック共重合体などがあげられる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて
用いてもよい。
始剤の存在下に、単量体をブロック毎に順次重合させる
方法、反応性の異なる2種以上の単量体を同時に投入し
て重合させ、ブロック共重合体を得る方法、前記開始剤
によるリビングブロック共重合体をカップリングする方
法などにより得ることができる。
体ラテックスを製造する際のポリマー溶液は重合溶液を
そのまま用いてもよく、また該ブロック共重合体の固形
状物をベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサ
ン、シクロオクタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリ
クレン、二塩化メタンなどの溶剤に溶解させて使用して
もよい。ポリマー溶液は通常5〜30%の濃度の範囲で
用いるのが好ましい。
乳化・分散させるために、ノニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤およびカチオン界面活性剤よりも少ない量
のアニオン界面活性剤の異種イオン性活性剤3種が用い
られる。前記熱可塑性エラストマーの乳化・分散に、ノ
ニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤およびカチオン
界面活性剤よりも少ない量のアニオン界面活性剤の異種
イオン性活性剤3種を用いるため、カチオン界面活性剤
とアニオン界面活性剤とのコンプレックスが部分的に形
成し、該コンプレックスがカチオン界面活性剤と部分的
に類似した構造をもつことによりカチオン界面活性剤と
の親和性が向上し、カチオン界面活性剤の乳化分散力を
高めることができ、ひいては、乳化物の経日安定性およ
び機械的安定性を向上させることができる。また、コン
プレックスが生成するため、溶剤留去工程でのカチオン
界面活性剤に由来する泡立を抑制することができる。ま
た、アニオン界面活性剤の量がカチオン界面活性剤の量
よりも少ないため、得られる熱可塑性エラストマーの乳
化分散液は、カチオン性水性分散液となり、カチオン性
の水性塗料や水性接着剤の改質、あるいはアスファルト
乳剤の主要用途であるカチオン性アスファルト乳剤の改
質などに好適に使用することができる。また、セメント
モルタルや石材などの無機質に塗布した場合のエマルジ
ョンの分解速度が速くなる点から好ましい。さらに、カ
チオン界面活性剤およびアニオン界面活性剤のほかに、
イオン性に影響のないノニオン界面活性剤を使用するた
め、乳化分散性が良好なカチオン性水性分散液にするこ
とができる。
性剤とのコンプレックスが部分的に形成するというの
は、カチオン界面活性剤をアニオン界面活性剤よりも多
く使用するため、コンプレックスができてもカチオン界
面活性剤がすべてコンプレックスになることはないとい
うことである。
は、たとえばスチレン化フェノールポリアルキレンオキ
シド付加物、ポリアルキレンポリアミンポリアルキレン
オキシド付加物、多価アルコール脂肪酸エステル、多価
アルコール脂肪酸エステルポリアルキレンオキシド付加
物およびベンジル化フェノールポリアルキレンオキシド
付加物のうちの1種以上(以下、特定の乳化剤ともい
う)およびこれら以外の他の通常のノニオン界面活性剤
があげられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上
を組み合わせて用いてもよい。
乳化剤を使用する場合には、製造されるカチオン性水性
分散液、さらには該カチオン性水性分散液を用いた各改
質剤の経時安定性および機械的安定性を良好にすること
ができる。また、熱可塑性エラストマーの乳化・分散時
に熱可塑性エラストマー溶液の製造に使用される有機溶
剤(たとえばトルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘ
キサン、シクロオクタンなど)を減圧除去する際の泡立
を抑制することにより、脱溶剤を短時間に容易に実施可
能で、保存上安定な水性分散液を製造することができ
る。
オキシド付加物とは、モノスチレン化フェノール、ジス
チレン化フェノールおよびトリ以上のスチレン化フェノ
ールのうちの1種以上に炭素数2〜4のアルキレンオキ
シド(たとえばエチレンオキシド、プロピレンオキシ
ド、ブチレンオキシド)を付加重合させたものである。
たとえばジスチレン化フェノールポリエチレンオキシド
付加物は次式で示される。
は、トリスチレン化フェノールにテトラ以上のスチレン
化フェノールが少量混入していてもよいことを意味す
る。
オキシド付加物の好ましい具体例としては、たとえばエ
チレンオキシド平均付加モル数が20モルのモノスチレ
ン化フェノールポリアルキレンオキシド付加物:ジスチ
レン化フェノールポリアルキレンオキシド付加物:トリ
以上のスチレン化フェノールポリアルキレンオキシド付
加物=10〜20:40〜55:30〜45(重量比)
の割合で合計量が100になるように含まれるものなど
があげられる。
オキシド付加物は、モノスチレン化フェノールポリアル
キレンオキシド付加物、ジスチレン化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物、トリ以上のスチレン化フェノ
ールポリアルキレンオキシド付加物をそれぞれ単独で使
用してもよいが、乳化性は分布をもっている方が良好で
あるため、これらの混合物を用いる方が好ましい。
レンオキシド付加物とは、たとえばポリエチレンイミ
ン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサ
ミン、ヘキサエチレンヘプタミンなどのポリアルキレン
ポリアミンに、炭素数2〜4のアルキレンオキシドを付
加重合させたもの(たとえばエチレンオキシドとプロピ
レンオキシドまたはブチレンオキシドとをブロックまた
はランダム付加重合させたもの)である。
レンオキシド付加物の好ましい具体例としては、たとえ
ばポリエチレンイミン(たとえば分子量1200または
1800のもの)にエチレンオキシドとプロピレンオキ
シドをランダムまたはブロック付加してなる多官能チッ
素系ポリエーテル化合物などがあげられる。
たとえば3〜8価の多価アルコールと炭素数8〜22の
飽和または不飽和脂肪酸とからなり、ソルビタンを例に
とれば水酸基が1分子当り平均2〜3個残存しているも
の、ショ糖を例にとれば水酸基が1分子当り平均5〜7
個残存しているものである。
とえばグリセリン、ジグセリン、ソルビトール、ソルバ
イドや前述のソルビタン、ショ糖などがあげられる。
例としては、たとえばラウリン酸、パルミチン酸、ステ
アリン酸、ベヘニン酸、炭素数8〜22の直鎖状または
分岐を有する合成飽和脂肪酸などの飽和脂肪酸、オレイ
ン酸、リノール酸、リノレイン酸などの不飽和脂肪酸な
どがあげられる。
しい具体例としては、たとえばソルビタンオレイン酸エ
ステル(モノ、ジ、トリ、テトラエステルの分布があ
り、1分子当り平均2〜3個の水酸基を有するもの)な
どがあげられる。
ルキレンオキシド付加物とは、たとえば3〜8価の多価
アルコールと炭素数8〜22の飽和または不飽和脂肪酸
とからなり、ソルビタンを例にとれば水酸基が1分子当
り2〜3個残存している多価アルコール脂肪酸エステ
ル、ショ糖を例にとれば水酸基が1分子当り平均5〜7
個残存している多価アルコール脂肪酸エステルに、炭素
数2〜4のアルキレンオキシド(たとえばエチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド)を付加
重合させたものである。
和脂肪酸としては、前記多価アルコール脂肪酸エステル
の製造に使用したものと同じものが使用される。
ルキレンオキシド付加物の好ましい具体例としては、た
とえばアトラス社のTween60、Tween80、
Tween85、第一工業製薬(株)のソルゲンTW−
20、ソルゲンTW−60、ソルゲンTW−80などが
あげられる。
オキシド付加物とは、モノベンジル化フェノール、ジベ
ンジル化フェノール、トリ以上のベンジル化フェノール
のうちの1種以上に、炭素数2〜4のアルキレンオキシ
ド(たとえばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、
ブチレンオキサイド)を付加重合させたものである。た
とえばジベンジル化フェノールポリエチレンオキシド付
加物は次式で示される。
は、トリベンジル化フェノールにテトラ以上のベンジル
化フェノールが少量混入していてもよいことを意味す
る。
オキシド付加物の好ましい具体例としては、たとえばエ
チレンオキシド平均付加モル数が20モルのモノベンジ
ル化フェノールエチレンオキシド付加物:ジベンジル化
フェノールエチレンオキシド付加物:トリ以上のベンジ
ル化フェノールエチレンオキシド付加物=10〜20:
40〜55:30〜45(重量比)の割合で合計量が1
00になるように含まれるものなどがあげられる。
オキシド付加物は、モノベンジル化フェノールポリアル
キレンオキシド付加物、ジベンジル化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物、トリ以上のベンジル化フェノ
ールポリアルキレンオキシド付加物をそれぞれ単独で使
用してもよいが、乳化性は分布をもっている方が良好で
あるため、これらの混合物を用いる方が好ましい。
く、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの
うちでは、スチレン化フェノールポリアルキレンオキシ
ド付加物、ベンジル化フェノールポリアルキレンオキシ
ド付加物が、多分散度が高く(疎水基、親水基ともに幅
広い分布をもっており)、乳化される熱可塑性エラスト
マーの多分散度が高いのとあいまって乳化性能が良好で
泡トラブルが少なくなる点から好ましい。
のノニオン界面活性剤としては、たとえばアルキルポリ
オキシエチレンエーテル(アルキル基の炭素数は8〜2
2)、アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル
(アルキル基の炭素数は8〜12)、アルキルポリオキ
シエチレンポリオキシプロピレンエーテル(アルキル基
の炭素数は8〜22、ポリオキシエチレンとポリオキシ
プロピレンのブロックはどちらが先に付加していてもよ
い、また、ランダム付加していてもよい)、脂肪酸ポリ
オキシエチレンエステル(脂肪酸は炭素数8〜22の飽
和または不飽和脂肪酸)、ポリオキシエチレン(硬化)
ひまし油、アルキルポリオキシエチレンアミン(アルキ
ル基の炭素数は8〜18)、アルキルポリオキシエチレ
ンアミド(アルキル基の炭素数は8〜18)などがあげ
られる。
化剤だけをノニオン界面活性剤として用いてもよく、ま
た、特定の乳化剤以外の通常のノニオン界面活性剤だけ
をノニオン界面活性剤として用いてもよく、さらに、こ
れらを組み合わせて用いてもよい。前記特定の乳化剤と
特定の乳化剤以外の通常のノニオン界面活性剤とを組み
合わせて用いる場合には、目的に応じて適宜使用割合を
定めて使用すればよい。
しては、前記熱可塑性エラストマーの水性乳化分散液の
製造に使用することができるものであればとくに限定な
く使用することができる。
ばアルキルアミン塩型カチオン界面活性剤、アシルアミ
ン塩型カチオン界面活性剤、第4級アンモニウム塩型カ
チオン界面活性剤、アミド結合含有アンモニウム塩型カ
チオン界面活性剤、エステル結合またはエーテル結合含
有アンモニウム塩型カチオン界面活性剤、イミダゾリン
またはイミダゾリウム塩型カチオン界面活性剤などがあ
げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。
剤、アシルアミン塩型カチオン界面活性剤の具体例とし
ては、たとえばC12〜18のアルキル基を有する第1級ア
ミン塩(塩酸塩、酢酸塩など)、C17のアルキル基また
はアルケニル基を有するアシルアミノエチルジエチルア
ミン塩(塩酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、乳酸塩など)、C
12〜18のアルキル基を有するN−アルキルポリアルキレ
ンポリアミン塩(塩酸塩、酢酸塩、アルキレン基のC数
は2〜3、アルキレンアミン基の繰返し数は1〜3)、
C17のアルキル基またはアルケニル基を有する脂肪酸ポ
リエチレンポリアミド塩(塩酸塩、エチレンアミン基の
繰返し数は2)、C17のアルキル基を有するジエチルア
ミノエチルアミド塩(塩酸塩、酢酸塩、乳酸塩など)な
どがあげられる。これらは1種で用いてもよく2種以上
を組み合わせて用いてもよい。
活性剤、アミド結合含有アンモニウム塩型カチオン界面
活性剤の具体例としては、たとえばC12〜18のアルキル
基またはC18のアルケニル基を有するアルキルまたはア
ルケニルトリメチルアンモニウム塩(陰イオンはC
l-、Br-、CH3SO4 -など)、C12〜18のアルキル
基またはC18のアルケニル基を有するジアルキルまたは
ジアルケニルジメチルアンモニウム塩(陰イオンはCl
-、Br-、CH3SO4 -)、C12〜18のアルキル基また
はC18のアルケニル基を有するアルキルまたはアルケニ
ルジメチルベンジルアンモニウム塩(陰イオンはC
l-)、C12〜18のアルキル基を有するアルキルピリジ
ウム塩(陰イオンはCl-、Br-)、C17のアルキル基
またはC17のアルケニル基を有するアシルアミノエチル
メチルジエチルアンモニウム塩(陰イオンはCH3SO4
-)、C13のアルキル基を有するアシルアミノプロピル
ジメチルベンジルアンモニウム塩(陰イオンはC
l-)、C17のアルキル基を有するアシルアミノプロピ
ルジメチルヒドロキシエチルアンモニウム塩(陰イオン
はClO4 -)、C11のアルキル基を有するアシルアミノ
エチルピリジニウム塩(陰イオンはCl-)、C17のア
ルキル基またはC17のアルケニル基を有するジアシルア
ミノエチルジメチルアンモニウム塩(陰イオンはC
l-、なお、メチル基の1つがヒドロキシエチル基にな
っていてもよい)などがあげられる。また、トリアルキ
ルまたはアルケニルジアルキルアミンなどの3級アミン
を、キシレニルジクロライドなどの4級化剤を用いてカ
チオン化させた化合物などもあげられる。これらは1種
で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の具体例として
は、たとえばC17のアルキル基またはC17のアルケニル
基を有するジアシロキシエチルメチルヒドロキシエチル
アンモニウム塩(陰イオンは、CH3SO4 -)、C16の
アルキル基を有するアルキルオキシメチルピリジウム塩
(陰イオンはCl-)などがあげられる。これらは1種
で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
型カチオン界面活性剤の具体例としては、たとえばC
11〜17のアルキル基またはC17のアルケニル基を有する
アルキルまたはアルケニルイミダゾリン(酢酸塩、炭酸
塩、四級化物がある)、C11〜 17のアルキル基またはC
17のアルケニル基を有する1−ヒドロキシエチル2−ア
ルキルまたはアルケニルイミダゾリン(第四級化物もあ
る)、C17のアルキル基またはアルケニル基を有する1
−アシルアミノエチル−2−アルキルイミダゾリウム塩
(陰イオンは、CH3SO4 -、C2H5SO4 -、2位のア
ルキル基はメチル基またはエチル基)などがあげられ
る。これらは1種で用いてもよく、2種以上を組み合わ
せて用いてもよい。
もよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
のうちでは、第4級アンモニウム塩型カチオン界面活性
剤が、アニオン界面活性剤とのコンプレックス形成能の
点から好ましい。
しては、前記熱可塑性エラストマーの水性乳化分散液の
製造に使用することができるものであればとくに限定な
く使用し得る。
ばカルボン酸型アニオン界面活性剤、硫酸エステル型ア
ニオン界面活性剤、スルホン酸型アニオン界面活性剤、
リン酸エステル型アニオン界面活性剤などがあげられ
る。これらは1種で用いてもよく、2種以上を組み合わ
せて用いてもよい。
体例としては、たとえば一般式: RCOOM (式中、RはC7〜21の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNa、K、NH4、アルカノールアミン・Hなどの
陽イオン)で表わされる脂肪酸塩、松の木の抽出などに
よって得られる樹脂酸の塩で主成分はアビエチン酸塩
(たとえば、
含まれるカルボン酸の塩で、たとえば一般式:
ン・Hなどの陽イオン、nは1以上)で表わされる構造
を有するナフテン酸塩、一般式: R(OC2H4)nOCH2COOM (式中、RはC10〜18のアルキル基、アルキルフェニル
基、MはNa、Kなどの陽イオン、nは2以上)で表わ
されるエーテルカルボン酸塩、一般式:
基、MはNaなどの陽イオン)で表わされるアルケニル
コハク酸塩、一般式: RCON(CH3)CH2COOM (式中、RはC11〜18の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNaなどの陽イオン)で表わされるN−アシルサル
コシン塩、一般式:
炭化水素基、MはNa、アルカノールアミン・Hなどの
陽イオン)で表わされるN−アシルグルタミン酸塩など
があげられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上
を組み合わせて用いてもよい。
具体例としては、一般式: ROSO3M (式中、RはC8〜18の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNa、K、NH4、アルカノールアミン・Hなどの
陽イオン)で表わされる硫酸第1アルキル塩、一般式:
たは分岐鎖アルキル基を有する第2級アルコールからO
H基を除いた基、MはNaなどの陽イオン)で表わされ
る硫酸第2アルキル塩、一般式: R(OC2H4)nOSO3M (式中、RはC12〜18の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNa、K、NH4、アルカノールアミン・Hなどの
陽イオン、nは2以上)で表わされる硫酸アルキルポリ
オキシエチレン塩、一般式:
Naなどの陽イオン、nは2以上)で表わされる硫酸ア
ルキルフェニルポリオキシエチレン塩、一般式: RCOOCH2CH(OH)CH2OSO3M (式中、RはC11〜17の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNaなどの陽イオン)で表わされる硫酸モノアシル
グリセリン塩、一般式: RCONHC2H4OSO3M (式中、RはC11〜17の飽和または不飽和炭化水素基、
MはNaなどの陽イオン)で表わされるアシルアミノ硫
酸エステル塩、オリブ油、ひまし油、綿実油、なたね
油、牛脂などの油脂中の2重結合や水酸基が硫酸エステ
ル化物の塩(一部アシルグリセリンの加水分解、硫酸化
も起こっている)である硫酸化油、オレイン酸、リシノ
ール酸などの2重結合、水酸基を有する脂肪酸のプロピ
ル、ブチルエステルなどの硫酸エステル化物の塩である
硫酸化脂肪酸アルキルエステルなどがあげられる。これ
らは1種で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用い
てもよい。
体例としては、たとえばC14〜19のα−オレフィンのス
ルホン化物で一般にはRCH=CHCH2SO3M(アル
ケニル体)および
として得られるα−オレフィンスルホン酸(AOS)
塩、C8〜20のn−パラフィンにSO2、Cl2のスルホ
オキシ化物あるいはスルホクロル化物をアルカリで中和
して得られる第2アルカンスルホン酸塩、C12〜18の脂
肪酸のメチル、イソプロピルエステルなどのα−スルホ
ン化物の塩、α−スルホ脂肪酸エステル塩、一般式: RCOOC2H4SO3M (式中、RはC11〜17の飽和または不飽和炭化水素基、
M、Naなどの陽イオン)で表わされるアシルイセチオ
ン酸塩、一般式: RCON(CH3)C2H4SO3M (式中、RはC11〜17の飽和または不飽和の炭化水素
基、MはNaなどの陽イオン)で表わされるN−アシル
−N−メチルタウリン酸、一般式:
ルキル基、MはNaなどの陽イオン)で表わされるジア
ルキルスルホコハク酸、一般式:
は分岐鎖アルキル基、MはNa、Kなどの陽イオン)で
表わされるアルキルベンゼンスルホン酸塩(ABS、L
AS)、一般式:
ルキル基、MはNaなどの陽イオン)で表わされるアル
キルナフタレンスルホン酸塩、一般式:
などの陽イオン)で表わされるアルキルジフェニルエー
テルジスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスル
ホン酸塩などがあげられる。これらは1種で用いてもよ
く、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
の具体例としては、たとえば一般式:
H、Na、K、NH4、アルカノールアミン・Hなどの
陽イオン)で表わされるリン酸アルキル塩((1)リン
酸モノエステル塩、(2)ジエステル塩、(3)(1)
と(2)の混合物として存在する)、一般式:
H、Na、K、アルカノールアミン・Hなどの陽イオ
ン、nは2以上)で表わされるリン酸アルキルポリオキ
シエチレン塩(通常はジエステル塩との混合物として存
在する)、一般式:
H、Na、K、アルカノールアミン・Hなどの陽イオ
ン、nは2以上)で表わされるリン酸アルキルポリオキ
シエチレン塩(通常はモノエステル塩とジエステル塩と
の混合物として存在する)などがあげられる。また、前
記スチレン化フェノールポリアルキレンオキシド付加物
の硫酸エステル塩(Na塩、K塩など)、前記ベンジル
化フェノールポリアルキレンオキシド付加物の硫酸エス
テル塩(Na塩、K塩など)などがあげられる。これら
は1種で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いて
もよい。
のアルコールの具体例としては、たとえば2−エチルヘ
キサノール、n−オクタノール、デカノール、ドデカノ
ール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデ
カノール、アルフォール、ドバノールなどの合成第1級
アルコール、タージトールS、ソフタノール、オキソア
ルコールなどの合成第2級アルコール、ベンジルアルコ
ール、およびフェノールとしてオクチルフェノール、ノ
ニルフェノール、ドデシルフェノールなどのC 8〜22の
もの、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールな
ど、アミンの具体例としては、ラウリルアミン、ラウリ
ルメチルアミン、ジオレイルアミンなどの高級アミン、
カルボン酸の具体例としては、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、ベヘニ
ン酸、ロジン酸などがあげられる。
もよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
のうちでは、前記スチレン化フェノールポリアルキレン
オキシド付加物の硫酸エステル塩(Na塩、K塩な
ど)、前記ベンジル化フェノールポリアルキレンオキシ
ド付加物の硫酸エステル塩(Na塩、K塩など)が前記
特定のノニオン界面活性剤との相溶性がよい点から、ま
た、カルボン酸型界面活性剤が、カチオン界面活性剤と
の間で生成したコンプレックスの被乳化物への吸着性が
良い点から好ましい。
性剤およびアニオン界面活性剤の使用割合としては、全
量が100部となるようにノニオン界面活性剤、好まし
くは特定のノニオン界面活性剤を含むノニオン界面活性
剤を10〜90部、さらには30〜70部、とくには4
0〜60部使用し、カチオン界面活性剤およびアニオン
界面活性剤を合計量10〜90部、さらには30〜70
部、とくには40〜60部使用するのが、熱可塑性エラ
ストマー水性分散体の製造時の熱可塑性エラストマーと
溶剤とからなる混合物の乳化性、溶剤留去工程での泡立
防止、熱可塑性エラストマーのカチオン性水性分散液
(以下、熱可塑性エラストマー水性分散体ともいう)の
保存安定性などの点から好ましい。前記ノニオン界面活
性剤、とくに特定の乳化剤を含むノニオン界面活性剤の
使用量が10部未満になると、ノニオン界面活性剤を使
用することによる乳化分散性向上の効果が充分得られに
くくなる傾向が生じ、90部をこえるとカチオン界面活
性剤およびアニオン界面活性剤を使用することによる熱
可塑性エラストマー水性分散体の製造時の熱可塑性エラ
ストマーと溶剤とからなる混合物の乳化性を充分良好に
することができにくくなる傾向が生じる。また、カチオ
ン界面活性剤およびアニオン界面活性剤のコンプレック
スの生成量が少なくなるため、溶剤留去工程での泡立防
止の効果が得られにくくなる傾向が生じる。なお、カチ
オン界面活性剤とアニオン界面活性剤のコンプレックス
の生成と、特定の乳化剤またはこれを含むノニオン界面
活性剤とを組み合わせて使用する場合、相乗抑泡効果が
得られるため好ましい。
活性剤の配合割合としては、併用するノニオン界面活性
剤の種類および量により異なるため一義的に規定するこ
とは困難であるが、一般に、カチオン界面活性剤100
部に対して0.1〜50.0部、さらには0.5〜4
0.0部、ことには1.0〜30.0部であるのが好ま
しい。アニオン界面活性剤の配合割合が少なすぎる場合
には、カチオン界面活性剤−アニオン界面活性剤のコン
プレックスを形成することによる効果が充分発現せず、
多すぎる場合には製造される熱可塑性エラストマー水性
分散体が充分カチオン性を示さなくなる。ただし、使用
するカチオン界面活性剤のカチオン基数に対して、併用
するアニオン界面活性剤のアニオン基数を前記条件下に
おいて、50%以内に調整することが、本発明の効果を
発現させるために肝要である。
性剤との具体的な組み合わせとしては、たとえばラウリ
ルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(LDMB
AC)100部とスチレン基が平均2個付加したフェノ
ールにエチレンオキシド13モルを付加させ、さらに硫
酸化した化合物のナトリウム塩(スチレン化フェノール
EOA硫酸Na)3〜20部との組み合わせ、ラウリル
ジメチルベンジルアンモニウムクロライド(LDMBA
C)100部とロジンK(天然系アニオン化合物のカリ
ウム塩)3〜30部との組み合わせ、ラウリルジメチル
アンモニウムエチルサルフェート(LDMEAS)10
0部とスチレン基が平均2個付加したフェノールにエチ
レンオキシド13モルを付加させ、さらに硫酸化した化
合物のナトリウム塩(スチレン化フェノールEOA硫酸
Na)1〜30部との組み合わせ、ラウリルジメチルア
ンモニウムエチルサルフェート(LDMEAS)100
部とロジンK(天然系アニオン化合物のカリウム塩)1
〜30部との組み合わせなどがあげられる。これらのう
ちでも、LDMBAC/スチレン化フェノールEOA硫
酸NaまたはロジンKの組み合わせが、ノニオン界面活
性剤との相溶性がよい、または(および)カチオン界面
活性剤とアニオン界面活性剤のコンプレックスの被乳化
物への吸着性がよい点から好ましい。
塑性エラストマーのカチオン性水性分散液は、ノニオン
界面活性剤、好ましくは特定の乳化剤を含むノニオン界
面活性剤およびカチオン界面活性剤、さらにカチオン界
面活性剤より少ない量のアニオン活性剤の存在下で前記
熱可塑性エラストマーを乳化分散させ、カチオン性水性
分散液にすることによって製造される。
るノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤およびアニ
オン界面活性剤(以下、全界面活性剤ともいう)の使用
量は、1〜15部、さらには5〜13部であるのが好ま
しい。前記全界面活性剤の使用量が少なすぎる場合に
は、前記カチオン性水性分散液製造時の熱可塑性エラス
トマーと溶剤とからなる混合物の乳化性が良好でなくな
り、多すぎる場合には溶剤留去工程での泡トラブルが生
じ、溶剤留去に要する時間が大幅に長くなり、製造上問
題となる。
可塑性エラストマーおよび全界面活性剤の割合は、40
〜65%、さらには45〜60%であるのが、カチオン
性水性分散液の保存安定性や各改質剤として用いた場合
にポンプ輪送しやすい粘性にすることができるなどの点
から好ましい。
えば熱可塑性エラストマーの有機溶剤溶液および全界面
活性剤の溶融混合物と温水をラインミキサーで混合す
る、熱可塑性エラストマーの有機溶剤溶液および全界面
活性剤の溶融混合物に温水を滴下するなどの方法により
乳化・分散させたのち、有機溶剤をたとえば60℃、7
20〜640mmHg(約96.0〜85.3kPa)
で除去することにより行なうことができる。
8159公報に記載の水性乳化分散液以外の従来の熱可
塑性エラストマー水性分散体の場合には泡立がはげし
く、脱溶剤に長時間を要するが、本発明ではカチオン界
面活性剤およびアニオン界面活性剤のコンプレックスを
形成させるため泡立を少なくすることができ、容易に熱
可塑性エラストマーのカチオン性水性分散液を製造する
ことができる。ノニオン界面活性剤として特定の乳化剤
を使用する場合には、さらに泡立を少なくすることがで
きるという相乗効果が期待できる。
は、乳化のさせ方、使用する乳化剤の量、熱可塑性エラ
ストマー水性分散体の濃度などによっても異なるが、通
常5μm以下、さらには0.6〜3μm、ことには0.
8〜2μmである。粒径が大きすぎる場合には、安定性
が不充分になりやすく、逆に小さすぎる場合には、粘度
が高くなり、製造しにくくポンプ輪送上の問題が生じや
すくなる傾向にある。
ン性水性分散液は、カチオン界面活性剤およびアニオン
界面活性剤のコンプレックスが部分的に生成するため、
カチオン界面活性剤での乳化性が良好となり、経時安定
性および機械的安定性が良好となる。カチオン水性分散
液製造時の泡立が少なく、また、たとえば水性感圧接着
剤として使用する場合には、水性感圧接着剤に混合する
ことによって、高温での保持力を改良し、あるいは水性
耐チッピング塗料用SBRラテックスなどに加える場合
には、SBRとの相溶性が良好で、耐チッピング性や密
着性などを向上させ、アスファルトに添加する場合に
は、アスファルトの軟化点、粘弾性、強靭性、高温粘
度、低温可撓性などを向上させることができる。
際に、増粘剤を添加してもよい。増粘剤を添加する場合
には、長期間保存したときにも水と熱可塑性エラストマ
ーの分離がさらに生じにくい保存安定性の良好な増粘剤
入りの水性乳化分散液となる。
ントナイト、アルミノシリケート、非イオン系セルロー
ス誘導体であるヒドロキシエチルセルロース、メチルセ
ルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチル
エチルセルロースなど、カチオン系ポリマーであるジメ
チルアミノエチルメタクリレートメチルクロライド四級
塩重合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド四
級塩重合物などがあげられる。これらは単独で用いても
よく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの
うちでは、非イオン系セルロース誘導体であるヒドロキ
シエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチル
セルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースなど、
カチオン系ポリマーであるジメチルアミノエチルメタク
リレートメチルクロライド四級塩重合物、ジアリルジメ
チルアンモニウムクロライド四級塩重合物などが好まし
い。ことに、非イオン系セルロース誘導体のうちのヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメ
チルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース、
カチオン系ポリマーのうちのジメチルアミノエチルメタ
クリレートメチルクロライド四級塩重合物、ジアリルジ
メチルアンモニウムクロライド四級塩重合物などの第四
級アンモニウム塩型カチオン系ポリマーが好ましい。
ストマー100部に対して固形分で0.1〜3.0部、
さらには0.1〜1.8部添加するのが好ましい。な
お、増粘剤が非イオン系セルロース誘導体の場合の添加
量としては、0.1〜2.0部、さらには0.1〜1.
0部、増粘剤がカチオン系ポリマーの場合の添加量とし
ては、1.0〜3.0部、さらには1.4〜1.8部が
好ましい。添加量が少なすぎる場合には、増粘剤を使用
することによる効果が充分得られず、多すぎる場合に
は、粘度が増大しすぎ、ポンプ輪送が行ないにくくなっ
たり、各改質性能が低下する傾向が生ずる。
性分散液は、一般に、固形分濃度が40〜65%、さら
には45〜60%、粘度(25℃、B型粘度計で測定)
が100〜700mPa・s、さらには150〜500
mPa・sのごときものであり、増粘剤を添加すること
により、一般に、固形分濃度が40〜65%、さらには
45〜60%、粘度(25℃、B型粘度計で測定)が2
00〜6000mPa・s、さらには350〜4000
mPa・sのごときものになる。
して使用する場合、通常、被改質物(固形分)に対して
固形分で0.5〜50%、さらには1.0〜30%添加
される。添加量が少なすぎる場合には改質効果が充分得
られず、多すぎる場合には改質物の粘度が高くなりすぎ
て実用的でなくなる。また、改質物が高価になる。
場合には、必要により、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防
腐防黴剤、消泡剤、分散安定剤、可塑剤、顔料などを加
えて使用してもよい。また、パラフィン系、アロマ系、
ナフテン系などのオイルを加えてもよい。さらに、SB
Rラテックス、クロロプレンラテックス、ポリブタジエ
ンラテックス、エチレンプロピレンゴムラテックスなど
のゴムラテックス、アクリルエマルジョン、酢酸ビニル
エマルジョン、EVAエマルジョン、ウレタンエマルジ
ョンなどの高分子化合物のエマルジョンと混合して使用
してもよく、あるいは別々に併用してもよい。本発明の
カチオン性水性分散液は、乳化剤としてノニオン界面活
性剤が含まれるため、通常のカチオン性エマルジョンほ
どアニオン性エマルジョンと混合した場合に凝集現象を
起こし難いが、アニオン性エマルジョンなどと混合する
場合には、作業性を損わない範囲とするのが好ましい。
さらに、セメント、石灰、イソシアネート化合物などの
水反応性化合物と併用してもよい。
を油展した熱可塑性エラストマーを水性乳化分散液にす
る方法、熱可塑性エラストマーを前記溶剤に溶解し、ポ
リマー溶液とするときに同時にオイルを溶解して添加す
る方法、オイルの非イオン性および(または)カチオン
性乳化物を本発明のカチオン性水性分散液に混合する方
法などがあげられる。オイルの添加量は熱可塑性エラス
トマー100部あたり5〜300部が好ましい。オイル
は、パラフィン系、アロマ系、ナフテン系のいずれを使
用してもよいが、好ましくはナフテン系オイルである。
化アスファルトの再生を容易にし、あるいは柔軟性(可
撓性)を付与するという効果が期待できる。
場合、一般的にはドラム缶やコンテナーなどの容器に充
填して運搬し、ポンプを使用して塗布機や他のエマルジ
ョンとの混合設備に投入する方法が採られる。この場
合、貯蔵・運搬中に容器内で熱可塑性エラストマーと分
散媒である水とが分離(エマルジョンの離水現象)して
濃度が不均一になると、塗布量や他のエマルジョンへの
添加量が不均一になり、一定の塗膜厚さや一定の改質効
果が得られないなどの問題が生じる。それゆえ、乳化分
散性を向上させ、ひいては保存安定性を向上させること
は重要である。また、乳化分散液をポンプで投入する場
合、ポンプの剪断力で乳化・分散状態が破壊され、熱可
塑性エラストマーが分散媒である水から分離して、トラ
ブル(ポンプの詰り、能力低下、使用不能)の原因にな
る。この防止策のためにも、乳化性能を向上させて機械
安定性を向上させることは重要である。
を、熱可塑性エラストマーおよび有機溶剤からなる溶液
に、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤およびカ
チオン界面活性剤より少ない量のアニオン界面活性剤の
異種イオン性界面活性剤3種を溶解させた溶液を調製し
たのち、水と混合して乳化させ、ついで有機溶剤を留去
させることにより製造する方法、さらに製造された乳化
分散液に増粘剤を添加・溶解させることにより乳化分散
液を製造する方法について説明する。
面活性剤、カチオン界面活性剤およびカチオン界面活性
剤より少ない量のアニオン界面活性剤の異種イオン性界
面活性剤3種を用いて乳化させる場合の1例について説
明する。
100〜1000部(エラストマーの有機溶剤への溶解
性で両者の割合が異なってくる)に溶解させた溶液を製
造したのち、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤
およびアニオン界面活性剤の所定量を溶解させる。
せる際の温度、時間などには特に限定はないが、30〜
80℃で均一に溶解させる(通常2〜3時間を要す)の
が好ましい。また、溶解溶剤としては、たとえばトルエ
ン、キシレン、シクロヘキサンなどが好ましく使用され
る。
ー有機溶剤溶液を30〜80℃、さらには40〜60℃
に調整したのち、30〜80℃、さらには40〜60℃
に調整した水80〜600部、さらには100〜400
部と混合・乳化することにより、乳化物が製造される。
使用する水の量は、目的とする粒径などのエマルジョン
物性に応じて決定される。
機溶剤溶液と水との混合は、水に乳化剤を含む熱可塑性
エラストマー有機溶剤溶液を加えてもよいが、乳化剤を
含む熱可塑性エラストマー有機溶剤溶液に水を加える方
が、均一な粒径のエマルジョンを製造することができる
点から好ましい。
はないが、目的、スペックに応じた最適乳化分散機、た
とえば連続乳化が可能で乳化処理物の移送もおこなえる
特殊機化工業(株)製のラインミキサーあるいはユーロ
テック社のキャビトロンなどが、またバッチ製造方式に
なるが、アンカー、ディスパーおよびミキサーを併備し
た特殊機化工業(株)製のコンビミクスなどがあげられ
るが、これらに限定されるものではない。
する乳化分散液は、25〜60℃、720〜640mm
Hg(約96.0〜85.3kPa)の減圧下で有機溶
剤が留去され(通常、0.3%以下、好ましくは0.2
%以下、さらに好ましくは0.1%以下まで留去され
る)、本発明のカチオン性水性分散液が製造される。
度調整などのための水、消泡剤などが加えられ、窒素ガ
スが流される。
分散液の温度と同じであるのが好ましい。また、前記消
泡剤としては、たとえばシリコーン系消泡剤、あるいは
低分子量プロピレンオキサイド化合物などがあげられ、
その添加量は、通常熱可塑性エラストマーエマルジョン
100部に対して、0.1〜2部程度である。
は、長期保存をすると分離(エマルジョンの離水現象)
する場合があり、必要により増粘剤が添加される。増粘
剤の添加量は、得られる乳化分散液の保存安定性が良好
で、使用し易い粘度などの点から決定される。
加される。
ン性水性分散液は、熱可塑性エラストマーの乳化・分散
に使用する乳化成分として、好ましくは特定のノニオン
界面活性剤および必要により使用される他の界面活性剤
と、カチオン界面活性剤の一部とアニオン界面活性剤と
からなるカチオン界面活性剤−アニオン界面活性剤のコ
ンプレックスと、カチオン界面活性剤の残りとを使用し
て熱可塑性エラストマーを乳化したものであり、さらに
必要により増粘剤を使用することによって、乳化分散性
能を向上させて保存安定性および機械安定性を改良した
ものである。
ン性水性分散液は、塗工紙用、フォームラバー用、タイ
ヤコード用、コーティング用(缶、プラスチック、無機
材料、木など)、塗料用、フロアポリッシュ用、接着剤
用(水系接着剤、ポリマーセメント、モルタル接着剤な
ど)、粘着剤用、再剥離ラベル用、ダイレクトメール
用、およびカーペット、自動車シート、マットなどの繊
維加工用、防水材用などのエマルジョンとして使用する
ことができる。また、これらの用途に従来から用いられ
ているエマルジョンと混合して使用することができる。
これらの用途に使用する場合には、強度および接着・粘
着性の向上、あるいは柔軟性(可撓性)の付与など、エ
ラストマー独特の性質・機能を被処理物に付加できる。
は、乳化剤としてノニオン界面活性剤が含まれているた
め、通常のカチオン性エマルジョンほどアニオン性エマ
ルジョンと混合した場合に凝集現象を起こし難いが、ア
ニオン性エマルジョンなどと混合する場合には、作業性
を損わない範囲とするのが好ましい。また、アスファル
ト改質剤としても有用である。
のごとき用途に従来から用いられているエマルジョンと
混合して使用する場合、本発明のカチオン性水性分散液
100部(固形分)に対する従来から用いられているエ
マルジョンの使用量(固形分)は、1〜20000部、
さらには10〜10000部であるのが、従来から用い
られているエマルジョンの持つ性能を阻害することな
く、しかも本発明のカチオン性水性分散液のもつ利点が
付加できることから好ましい。たとえば、本発明のカチ
オン性水性分散液を従来から使用されているアスファル
ト改質剤と混合して使用する場合、本発明のカチオン性
水性分散液100部に対する従来から使用されているア
スファルト改質剤(エマルジョン)の使用量(固形分)
は、1〜200部、さらには10〜100部であるの
が、アスファルトに好適な性能を付与できる点から好ま
しい。また、本発明のカチオン性水性分散液を従来から
使用されている水性感圧接着剤用エマルジョンと混合し
て使用する場合、本発明のカチオン性水性分散液100
部(固形分)に対して、従来から用いられているエマル
ジョンの使用量(固形分)は、100〜2000部、さ
らには200〜1000部であるのが、従来から用いら
れているエマルジョンの性質を損うことなく、保持力を
向上させることができる点から好ましい。
水性分散液をアスファルト改質剤として使用する場合に
ついて詳しく説明する。
るアスファルトには、とくに制限はなく、たとえば石油
アスファルト、天然アスファルト、ブローンアスファル
ト、セミブローンアスファルト、脱色アスファルト(石
油樹脂)、グースアスファルトなどのアスファルトに加
えられる。
スファルトを改質する場合として、以下の場合があげら
れる。
拌しながら直接前記カチオン性水性分散液を添加し、水
を蒸発させ、熱可塑性エラストマーがほぼ均一にアスフ
ァルトに溶解、分散するまで撹拌する。
ながら前記カチオン性水性分散液を添加し、水を蒸発さ
せ、熱可塑性エラストマーがほぼ均一にアスファルトに
溶解、分散するまで撹拌する。再生アスファルト混合物
に使用される場合は、本発明のカチオン性水性分散液の
添加前にさらに再生材(舗装道路の補修のために掘り起
こしたときに発生するアスファルト混合物の廃棄物であ
る発生材を粉砕して、もう一度新アスファルト混合物と
混ぜて使用できるようにしたもの)が混合される。
れらを組み合わせた乳化剤を用いて水性乳化分散液とし
たアスファルト乳剤と、前記カチオン性水性分散液とを
混合して均一になるまで撹拌する。
水性分散液を添加し、水分を蒸発させ、熱可塑性エラス
トマーがほぼ均一にアスファルトに溶解、分散するまで
撹拌したのち、これと乳化剤および水を混合して改質ア
スファルトの水性乳化分散液とする。
ン性、ノニオン性またはこれらを組み合わせた乳化剤を
添加し、加熱アスファルトを混合して水性乳化分散液と
する。
散液との混合物または改質アスファルト乳剤を骨材に散
布して混合し、あるいはアスファルト乳剤と前記カチオ
ン性水性分散液とを別々に骨材に散布して混合し、ほぼ
均一になるまで撹拌する。再生アスファルト混合物に使
用される場合は、さらに再生材が混合される(ただし、
前記カチオン性水性分散液(アスファルト改質剤)とア
ニオン性アスファルト乳剤とを混合する場合には、作業
性が得られる範囲で混合する)。
のアスファルト改質剤を使用する場合、一般的にはドラ
ム缶やコンテナなどの容器に充填して運搬し、ポンプを
使用してアスファルトに投入する方法が採られている。
この場合、貯蔵・運搬中に容器内で熱可塑性エラストマ
ーと分散媒である水とが分離して濃度が不均一になる
と、アスファルト改質剤としての添加量が不均一にな
り、一定の改質効果が得られなかったり、添加されたア
スファルト改質剤中の分離した熱可塑性エラストマーが
アスファルトに溶解しにくいなどの問題が生じる。それ
ゆえ、アスファルト改質剤中での熱可塑性エラストマー
の保存安定性は重要である。また、アスファルト改質剤
をポンプで投入する場合、ポンプの剪断力で乳化・分散
状態が破壊され、熱可塑性エラストマーが分散媒である
水から分離しても、アスファルトへの熱可塑性エラスト
マーの溶解不良や、ポンプ自体に熱可塑性エラストマー
が詰まり、ポンプの能力低下、さらには使用不能になる
場合があり、アスファルト改質剤の機械的安定性は重要
である。
ルト合材、再生加熱アスファルト合材、フォームドアス
ファルト合材などのアスファルト合材、常温アスファル
ト合材および再生常温アスファルト合材用アスファルト
乳剤、そしてタックコート、シールコート、アーマコー
トなどのコート材のアスファルトの改質に好適に使用さ
れ、道路、空港、港湾、鉄道、鉄道貨物ヤード、構内、
駐車場、歩道、自転車道、スポーツ施設、レース場、テ
ニスコート、石油タンク基礎、水利構造物、廃棄物処理
場などの舗装に使用することができる。さらに、土木、
屋上、屋根などの防水用アスファルト、住宅用床防音
材、床材、鋼管塗布などの建築用アスファルト、その他
電気絶縁用コウンパウンド、トンネル断熱材用などのア
スファルトの改質に使用することができる。
例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。
にまとめて説明する。
を水で2倍に希釈した液を100mlネスラー管に50
ml入れ、30回手で倒立撹拌し、静置したのちの泡の
量を経時的に測定する。
計、東機産業(株)製BL型を使用。
回転させ、そのときのずり速度とずり応力より粘度を求
める。
径)エマルジョン製造時のトルエン留去後に採取した熱
可塑性エラストマー水性分散体を、(株)島津製作所製
のSALD2000を用いた光回折法により評価。
立製作所製 CT5DL型)を使用し、試料と容器(2
7φ×90mm)風袋の合計重量が135gになるよう
に試料(熱可塑性エラストマー水性分散体)を採取した
(試料:約45g)。
61g)×30分とし、遠心分離後の容器下層部の熱可
塑性エラストマー水性分散体をストローで約1g採取し
て精密天秤で計量し、電気オーブンを使用して200℃
×15分蒸発乾燥後の重量を求め、下記計算式から全固
形分濃度を求めた。
機械的安定度]記載の「マロン安定性試験法」に準じ
て、荷重10kg、時間5分、回転数1000rpm、
温度60℃の条件下、サンプル量50gを使用した。
値が小さいほど、機械安定性がよいことを示している。
て傾斜式ボールタック試験をおこなった。傾斜角30
度、測定温度25℃とし、粘着部分に保持されたボール
ナンバーで初期粘着性を評価した。
80度引き剥がし試験をおこなった。試験板(被写体)
としてステンレス板(大きさ:50mm×150mm×
1.5mm)を用い、測定温度25℃とした。
0℃および100℃の雰囲気下で保持力を測定した。1
00gの荷重をかけた場合における落下時間で保持力を
評価した。
のガラス棒の周面に、長さ60mm、幅25mmの粘着
テープを貼り付け、室温で24時間にわたり養生した。
ついで、150℃の雰囲気下に1時間放置したのち、粘
着テープの貼り付き状態を目視観察し、下記基準で評価
した。 ○:放置前における貼り付き状態と変わらない。 △:粘着テープの端部にウキが認められる。 ×:粘着テープの半分以上にウキが認められる。
号砕石500gを5kg/cm2(約0.49MPa)
の圧力で5回噴射し、試験片の状態を目視観察し、下記
基準で評価した。 ○:傷つきがない。 △:層間剥離がある。 ×:界面剥離がある。
ら直径10mmのスチールボールを落下させ、その際に
生じる衝突音を指示騒音計で5回測定し、平均値を求め
た。数値の小さいほど防音性効果が高い。
準じてテープ剥離法(2mmクロスカット)で3回測定
し平均値を求めた。数値の大きいほど密着性が優れる。
乳化分散液を評価した方法について説明する。
ルト(60〜80、コスモ石油(株)製(以下、コスモ
60〜80という))を170℃に加熱し、4枚羽根撹
拌翼を付けた撹拌機により、回転数400〜500rp
mの条件下で本発明の乳化分散液を混合した。
ートアスファルト(コスモ60〜80)100部に対
し、固形分換算で6部とした。
便覧」(昭和63年11月10日(社)日本道路協会刊
行)に記述された方法に準拠して評価した。
アスファルト乳剤(PK−4、東邦理化(株)製)10
0部(固形分)の中に本発明のカチオン性水性分散液6
部(固形分)を添加し、4枚羽根撹拌翼を付けた撹拌機
により、回転数400〜500rpmの条件で本発明の
カチオン性水性分散液を10分間混合後、撹拌を続けな
がら90〜95℃に加温して大半の水分を蒸発させたの
ち、さらに130〜140℃に昇温して水分を完全に蒸
発させてアスファルト乳剤蒸発残留物を得、物性(針入
度、軟化点、伸度、タフネス、テナシティ)を評価し
た。
性の評価は「舗装試験法便覧」に記述された方法に準拠
して行なった。
内容および略号について以下に説明する。
C、分子量約140,000 界面活性剤 スチレン化フェノールEOA:スチレン基が平均2個付
加したフェノールにエチレンオキシド20モルを付加し
たもの(モノスチレン化フェノールポリアルキレンオキ
シド付加物:ジスチレン化フェノールポリアルキレンオ
キシド付加物:トリ以上のスチレン化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物=18:48:34(重量
比)) ベンジル化フェノールEOA:ベンジル基が平均2個付
加したフェノールにエチレンオキシド20モルを付加し
たもの(モノベンジル化フェノールポリアルキレンオキ
シド付加物:ジベンジル化フェノールポリアルキレンオ
キシド付加物:トリ以上のベンジル化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物=16:47:37(重量
比)) ラウリルアルコールEOA:ラウリルアルコールにエチ
レンオキシド20モルを付加したもの LDMBAC:ラウリルジメチルベンジルアンモニウム
クロライド LDMEAS:ラウリルジメチルアンモニウムエチルサ
ルフェート スチレン化フェノールEOA硫酸Na:スチレン基が平
均2個付加したフェノール(モノ:ジ:トリ以上の比率
は前記したスチレン化フェノールEOAに同じ)エチレ
ンオキシド13モルを付加させ、さらに硫酸化した化合
物 ロジンK:天然系アニオン化合物のカリウム塩 増粘剤 HEC:ヒドロキシエチルセルロース(ハーキュレス社
製、MR250HR)
(特殊機化工業(株)製、TKコンビミックス3M−5
型)へ、SBS100部(600g)、トルエン300
部(1800g)を投入し、55℃に昇温してSBSを
溶解させた。
量は固型分換算)としてスチレン化フェノールEOA
4.5部(27g)、LDMBAC 5部(30g)お
よびスチレン化フェノールEOA硫酸Na 0.5部
(3g)を投入し、ミキサーの周速12.8m/s、デ
ィスパーの周速9.6m/s、アンカーの回転数60r
pmで10分間撹拌混合した。
00g)を30分間かけて添加した。添加後10分間撹
拌してSBS乳化分散液を得た。
g(約96.0〜85.3kPa)でトルエンを留去
し、トルエン残存量を0.05%以下にし、固形分を5
0%に調整したカチオン性水性分散液を得た。
立は、直後19ml、1分後10ml、5分後4mlで
あった。
形分50%)の粘度、粒子径、貯蔵安定性、機械安定性
を測定した。結果を表1に示す。
時のアスファルト物性、アスファルト乳剤蒸発残留物物
性を測定した。結果を表1に示す。
をロジンKにかえたほかは実施例1と同様にしたSBS
乳化分散液を得、評価した。結果を表1に示す。
同様にしてSBSカチオン性水性分散液を製造し、評価
した。結果を表1に示す。
は、実施例1〜2、4、比較例1〜2で得られたSBS
水性分散液(固形分55%)に、たとえば実施例6の場
合、増粘剤であるHEC 0.3部(1.8g)を粉体
のまま添加し、固形分50%になるように水を添加し、
撹拌(2000rpm)し、そののち、12時間放置し
てHECを溶解させることにより調製した。実施例7〜
8、比較例3〜4の場合も、表1記載の増粘剤を表1記
載の量使用し、同様の操作を行なって調製した。
オン性水性分散液80部とカチオン系界面活性剤を用い
て乳化重合したガラス転移温度50℃、ムーニー粘度
(ML1+4)50、固形分50%のSBRラテックス
(ジェイエスアール(株)製、ローデックスK)20部
とを混合したものについて評価した。結果を表1に示
す。
性分散液60部とスチレン化フェノールEOAで乳化し
た固形分50%のナフテン系オイル(出光興産(株)
製、NM−280)40部とを混合したものについて評
価した。結果を表1に示す。
001−98159公報記載のノニオン活性剤とカチオ
ン活性剤とを併用した乳化分散液に比較し、マロン安定
性試験の凝固率測定結果で1/10以下の値となり、ま
た貯蔵安定性でも数%のオーダーで安定性が向上したこ
とを示していることから、乳化性が大幅に改良されてい
ることがわかる。
には、伸度が良好となり、耐クラック性が改善されると
いう効果が期待できる。
は、柔軟性(可撓性)が良好となり、劣化アスファルト
の再生に有用な効果が期待できる。
を、たとえばアスファルト改質剤に使用した場合には、
アスファルトへの混合、溶解が簡便で、アスファルトの
軟化点、粘弾性特性、強靭性、高温粘度などを向上させ
ることができるので、舗装の耐流動性、耐磨耗性、強靭
性などを改良し、舗装の長寿命化を図ることができる。
また、従来の固形熱可塑性エラストマーでは困難であっ
たアスファルト乳剤の改質を容易に行なうことができる
ので、常温舗装用合材やコート材の改質にも有効であ
る。さらに熱アスファルトの低温可撓性を改善すること
ができるので、防水材などの改質にも有効である。
れたSBSカチオン性水性分散液を、表2に示す割合で
混合し、その再生効果を評価した。結果を表2に示す。
80を1mmの薄膜にして85℃、48時間熱風乾燥機
で酸化劣化させたものを使用した。
化アスファルトに混合すると、軟化点、伸度、タフネス
およびテナシティが著しく向上し、劣化アスファルトの
再生、改質効果が認められる。
ラス転移温度50℃のアクリルエマルジョンAE311
(ジェイエスアール(株)製)および実施例2で得られ
たSBSカチオン性水性分散液を表3に示す割合で混合
した。得られた混合物100部(固形分)に、ポリエー
テルポリウレタン系増粘剤であるDKシックナーSCT
−275(第一工業製薬(株)製)0.2部を添加する
ことにより、粘度が約10,000mPa・s(BM
型)の水性感圧接着剤を調製した。
00インチの隙間を有するアプリケーターを用いて、ポ
エステルフィルム(厚さ25μm)よりなる基材表面に
塗布し、塗膜を110℃で1分間乾燥することにより、
前記基材表面に粘着層(20〜25g/m2)が形成さ
れた粘着テープを製造した。
ついて評価した。結果を表3に示す。
水性感圧接着剤の改質剤として好適に用いることができ
る。
いた水性感圧接着剤は、被着体に対して良好な粘着性を
有するとともに、高温環境下においても適度な粘着性を
有し、耐熱性にすぐれたものである。
エマルジョンとSBSカチオン性水性分散液を混合した
が、表3記載の混合割合では、作業上の支障はなかっ
た。
液100部(固形分)に、分散剤(第一工業製薬(株)
製、シャロールDC−902P)0.5部(固形分)、
炭酸カルシウム150部、タルク50部を添加し、水を
加えて全固形分が70%になり、しかもその粘度が3
0,000mPa・sとなるように増粘剤(DKシック
ナーSCT−275)を添加し、塗料を調製した。
重合した固形分54%、ガラス転移温度30℃のSBR
ラテックス(ジェイエスアール(株)製、JSR054
5)100部(固形分)に、分散剤(アロン化成(株)
製、アロンA−20)0.2部(固形分)を添加した以
後は、前記と同様の処理を実施し、塗料を調製した。
さ0.8mmの鋼板に1.6mmの塗装厚となるように
塗装した。そののち、90℃で10分および室温で1日
乾燥させた。
価項目について評価した。結果を表4に示す。
用したものは、耐チッピング性、密着性にすぐれ、水系
耐チッピング塗料用としても有用である。
製)100部に対し、実施例3、実施例4で得られたS
BSカチオン性水性分散液および固形換算で表5に示す
ように市販SBRラテックス(ジェイエスアール(株)
製、ローデックスK)を混ぜたものを、固形分で10部
添加し、均一に混合した。
をJIS A6021に準拠して、(株)島津製作所製
オートグラフAG−500Aを用いて測定した。
ローンアスファルト(コスモ石油(株)製)を評価し
た。結果を表5に示す。
アスファルト防水材用の改質剤として使用した場合に、
強度および伸びのバランスにすぐれ、好適な性能を示す
ことがわかる。
2001−98159公報に記載のものと比較して、乳
化性が向上したことにより、貯蔵(経日)安定性、機械
安定性が改良されたものである。
ァルト改質剤として有用であり、また、水性感圧接着剤
あるいは水系耐チッピング塗料に活用できるエマルジョ
ンとして有用であり、さらに、その他の多用途に用いら
れるエマルジョンに混合して使用される場合に好適な性
質を付与することができる。
Claims (9)
- 【請求項1】 熱可塑性エラストマーを、ノニオン界面
活性剤、カチオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤
より少ない量のアニオン界面活性剤の異種イオン性界面
活性剤3種を用いて乳化分散させたことを特徴とする熱
可塑性エラストマーのカチオン性水性分散液。 - 【請求項2】 カチオン界面活性剤100重量部に対し
て、アニオン界面活性剤0.1〜50.0重量部を配合
する請求項1記載のカチオン性水性分散液。 - 【請求項3】 ノニオン界面活性剤がスチレン化フェノ
ールポリアルキレンオキシド付加物である請求項1また
は2記載のカチオン性水性分散液。 - 【請求項4】 前記スチレン化フェノールポリアルキレ
ンオキシド付加物が、モノスチレン化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物:ジスチレン化フェノールポリ
アルキレンオキシド付加物:トリ以上のスチレン化フェ
ノールポリアルキレンオキシド付加物=10〜20:4
0〜55:30〜45(重量比)の割合で合計量が10
0になるように含まれる請求項3記載のカチオン性水性
分散液。 - 【請求項5】 ノニオン界面活性剤がベンジル化フェノ
ールポリアルキレンオキシド付加物である請求項1また
は2記載のカチオン性水性分散液。 - 【請求項6】 前記ベンジル化フェノールポリアルキレ
ンオキシド付加物が、モノベンジル化フェノールポリア
ルキレンオキシド付加物:ジベンジル化フェノールポリ
アルキレンオキシド付加物:トリ以上のベンジル化フェ
ノールポリアルキレンオキシド付加物=10〜20:4
0〜55:30〜45(重量比)の割合で合計量が10
0になるように含まれる請求項5記載のカチオン性水性
分散液。 - 【請求項7】 さらに、増粘剤として非イオン系セルロ
ース誘導体および(または)カチオン系ポリマーを含有
する請求項1、2、3、4、5または6記載のカチオン
性水性分散液。 - 【請求項8】 熱可塑性エラストマーおよび有機溶剤か
らなる溶液に、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性
剤およびカチオン界面活性剤より少ない量のアニオン界
面活性剤を溶解させた溶液を調製したのち、水と混合し
て乳化させ、ついで有機溶剤を留去させることを特徴と
する請求項1、2、3、4、5または6記載のカチオン
性水性分散液の製法。 - 【請求項9】 請求項8記載の乳化分散液の製法におい
て、有機溶剤を留去させたのち、さらに増粘剤を添加・
溶解させる事を特徴とする請求項7記載のカチオン性水
性分散液の製法。
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KR20170078611A (ko) | 2014-10-29 | 2017-07-07 | 스미토모 세이카 가부시키가이샤 | 폴리에스터계 탄성체의 수성 분산체 및 그의 제조 방법 |
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