JPH10324720A - 共重合体水分散液及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物 - Google Patents
共重合体水分散液及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物Info
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- JPH10324720A JPH10324720A JP13527597A JP13527597A JPH10324720A JP H10324720 A JPH10324720 A JP H10324720A JP 13527597 A JP13527597 A JP 13527597A JP 13527597 A JP13527597 A JP 13527597A JP H10324720 A JPH10324720 A JP H10324720A
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Abstract
乾燥型の塗料、インキ、接着剤などの用途に有用な共重
合体水分散液、及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物を
提供する。 【解決手段】(a)カルボニル基を有する重合性不飽和
単量体、(b)1分子中に少なくとも2個の重合性不飽
和結合を有する多ビニル化合物、(c)水溶性エチレン
性不飽和単量体、及び(d)その他のエチレン性不飽和
単量体を特定量含有する単量体混合物を、乳化剤の存在
下で乳化重合させることにより得られる樹脂組成物。さ
らに上記共重合体をコア成分とし、これを含む水分散液
中に、(e)カルボニル基含有重合性不飽和単量体、
(f)水溶性エチレン性不飽和単量体、及び(g)その
他のエチレン性不飽和単量体を特定量含有する単量体混
合物を加えて乳化重合させることにより得られる樹脂組
成物。
Description
期塗膜の耐水性に優れ、常温乾燥型の塗料、インキ、接
着剤などの用途に有用な共重合体水分散液、及びこれを
含む水性塗料用樹脂組成物に関する。
などの分野では、省資源、環境衛生、無公害、非危険物
化(消防法)などの点から、有機溶剤型から水性への転
換が進められている。一般に常温乾燥用水性塗料には、
ビヒクル成分としてアクリル系共重合体エマルションが
使用されている。該アクリル系共重合体エマルション
は、塗装後のエマルション粒子同士の融着により成膜す
るものであり、かかる融着による造膜性を確保する点か
ら、共重合体のガラス転移温度を高く設計することが困
難であった。このため、該共重合体エマルションを用い
た水性塗料による塗膜は、膜の強靭性、耐汚染性に劣
り、耐水性についても脆弱さは否めなかった。
ョンの造膜時の問題を解決するため、カルボニル基含有
共重合体エマルション及びヒドラジド化合物を用いてエ
マルション粒子間を比較的分子量の小さい架橋剤で架橋
させることを提案し(特開平4−249587号公
報)、これにより造膜性を補強し、耐汚染性、耐水性だ
けでなく、初期乾燥性の向上も実現した。
体エマルションの製造にあたって、エマルション粒子に
要求される目的によっては共重合成分である単量体の種
類や量が定められるため、共重合体中に相応のカルボニ
ル基が導入できない場合があり、また耐水性の面で十分
乾燥後は問題ないが初期塗膜の時点では難があった。こ
れに対し、例えば特開昭57−3850号公報にはカル
ボニル基含有共重合体エマルション粒子を核と殻を有す
る複層構造とすることが提案されている。この方策で
は、エマルション粒子に要求される目的に応じて共重合
成分の選択の幅が広がるという利点を有するが、硬化
性、初期乾燥性、また初期塗膜の耐水性が不十分であっ
た。
を解決すべく鋭意検討した結果、カルボニル基含有共重
合体の共重合成分として多ビニル化合物を特定量用いる
ことにより、予めエマルション粒子内をある程度架橋さ
せ機械的性能を低下させることなく初期乾燥性及び初期
塗膜の耐水性を改善し得ることを見出し本発明に到達し
た。
も1個のカルボニル基を有する重合性不飽和単量体を
0.1〜30重量%、(b)1分子中に少なくとも2個
の重合性不飽和結合を有する多ビニル化合物を0.05
〜5重量%、(c)水溶性エチレン性不飽和単量体を0
〜10重量%、及び(d)その他のエチレン性不飽和単
量体を55〜99.85重量%含有する単量体混合物
を、乳化剤の存在下で乳化重合させることにより得られ
ることを特徴とする共重合体水分散液、さらに1分子中
に少なくとも1個のカルボニル基を有する重合性不飽和
単量体を0〜30重量%、(b)1分子中に少なくとも
2個の重合性不飽和結合を有する多ビニル化合物を0.
05〜5重量%、(c)水溶性エチレン性不飽和単量体
を0〜10重量%、及び(d)その他のエチレン性不飽
和単量体を55〜99.95重量%含有する単量体混合
物を、乳化剤の存在下で乳化重合させることにより得ら
れる共重合体(I)をコア成分とし、これを含む水分散
液中に、(e)カルボニル基含有重合性不飽和単量体を
0.1〜30重量%、(f)水溶性エチレン性不飽和単
量体を0〜10重量%、及び(g)その他のエチレン性
不飽和単量体を60〜99.9重量%含有する単量体混
合物を加えて乳化重合させることにより得られる共重合
体(II)をシェル成分とすることを特徴とする共重合体
水分散液、及びこれらの共重合体水分散液を含有し、さ
らに架橋剤として1分子当たり少なくとも2個以上のヒ
ドラジド基を有するヒドラジド化合物を、該共重合体水
分散液中に含まれるカルボニル基1モルに対してヒドラ
ジド化合物中のヒドラジド基が0.01〜2モルとなる
よう配合することを特徴とする水性塗料用樹脂組成物を
提供するものである。
に少なくとも1個のカルボニル基を有する重合性不飽和
単量体(a)としては、例えばアクロレイン、ダイアセ
トンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、
ホルミルスチロ−ル、4〜7個の炭素原子を有するビニ
ルアルキルケトン(例えばビニルメチルケトン、ビニル
エチルケトン、ビニルブチルケトン)等が挙げられる。
このうち特にダイアセトンアクリルアミド、ダイアセト
ンメタクリルアミドが好適である。
とも2個の重合性不飽和結合を有する多ビニル化合物
(b)としては、多価アルコ−ルの重合性不飽和モノカ
ルボン酸エステル、多塩基酸の重合性不飽和アルコ−ル
エステル及び2個以上のビニル基で置換された芳香族化
合物などが包含され、その具体例としては、例えばアリ
ル(メタ)アクリレ−ト、エチレングリコ−ルジ(メ
タ)アクリレ−ト、トリエチレングリコ−ルジ(メタ)
アクリレ−ト、テトラエチレングリコ−ルジ(メタ)ア
クリレ−ト、1,3−ブチレングリコ−ルジ(メタ)ア
クリレ−ト、トリメチロ−ルプロパントリ(メタ)アク
リレ−ト、1,4−ブタンジオ−ルジ(メタ)アクリレ
−ト、ネオペンチルグリコ−ルジ(メタ)アクリレ−
ト、1,6−ヘキサンジオ−ルジ(メタ)アクリレ−
ト、ペンタエリスリト−ルジ(メタ)アクリレ−ト、ペ
ンタエリスリト−ルテトラ(メタ)アクリレ−ト、グリ
セロ−ルジ(メタ)アクリレ−ト、1,1,1−トリス
ヒドロキシメチルエタンジ(メタ)アクリレ−ト、1,
1,1−トリスヒドロキシメチルエタントリ(メタ)ア
クリレ−ト、1,1,1−トリスヒドロキシメチルプロ
パントリ(メタ)アクリレ−ト、トリアリルイソシアヌ
レ−ト、ジアリルテレフタレ−ト、ジビニルベンゼンな
どが挙げられる。
不飽和単量体(c)は、単量体(a)と共重合可能であ
り、そのままで又は、中和もしくは4級塩化によって強
い親水性を示すモノマ−であって、アニオン性、カチオ
ン性、ノニオン性のいずれのモノマ−であってもよい。
該単量体(c)としては、アニオン系では、例えば(メ
タ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボ
キシエチルアクリレ−ト、2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレン
スルホン酸ナトリウム塩、スルホエチルメタクリレ−ト
及びそのナトリウム塩やアンモニウム塩など;カチオン
系では、例えば(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミ
ノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエ
チル(メタ)アクリレ−ト、さらにグリシジル(メタ)
アクリレ−トとアミン類との付加物など;ノニオン系で
はポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレ−ト
などが挙げられる。
性不飽和単量体(d)としては、例えばメチル(メタ)
アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、プロピル
(メタ)アクリレ−ト、ブチル(メタ)アクリレ−ト、
2−エチルヘキシル(メタ)アクリレ−ト、シクロヘキ
シル(メタ)アクリレ−ト、ラウリル(メタ)アクリレ
−ト、イソボルニル(メタ)アクリレ−トなどの(メ
タ)アクリル酸の炭素数1〜24個のアルキル又はシク
ロアルキルエステル;2−ヒドロキシエチル(メタ)ア
クリレ−ト、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−ト
などの(メタ)アクリル酸の炭素数2〜8個のヒドロキ
シアルキルエステル;スチレン、ビニルトルエンなどの
ビニル芳香族化合物;N−ビニルピロリドン、エチレ
ン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、
酢酸ビニル、(メタ)アクリロニトリルなどが挙げら
れ、これらは所望の性能に応じて適宜使用される。
は、単量体(a)を0.1〜30重量%、好ましくは
0.5〜25重量%、単量体(b)を0.05〜5重量
%、好ましくは0.1〜4重量%、単量体(c)を0〜
10重量%、好ましくは0.1〜8重量%、及び単量体
(d)を55〜99.85重量%、好ましくは63〜9
9.3重量%含有する単量体混合物を、乳化剤の存在下
で乳化重合させることにより得られるものである。乳化
剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活
性剤などが挙げられ、該乳化剤の1種又は2種以上の存
在下で過硫酸塩や過酸化物等の重合開始剤を使用して乳
化重合することができる。
架橋剤成分との硬化性に劣り、一方30重量%を越える
と、得られる塗膜がワレ等を生じやすく、単量体(b)
が0.05重量%未満は、初期塗膜の耐水性や硬化性が
不十分となり、一方5重量%を越えるとエマルション粒
子の造膜性が低下し、単量体(c)が10重量%を越え
ると親水性が強くなりすぎ塗膜の耐水性が悪くなるので
好ましくない。
は、まずコア成分を形成する単量体混合物を、乳化剤の
存在下で重合開始剤を使用して第1段階の乳化重合を行
い共重合体(I)水分散液を得た後、該水分散液中に、
シェル成分を形成する単量体混合物を重合開始剤を使用
して第2段階の乳化重合を行い、コア−シェル粒子水分
散液として得られるものである。第2段階の乳化重合時
には、通常、乳化剤を添加しないか、あるいは添加した
としても新しい粒子を形成しない程度の量とすることが
望ましい。
量体(a)を0〜30重量%、好ましくは0〜25重量
%、単量体(b)を0.05〜5重量%、好ましくは
0.1〜4重量%、単量体(c)を0〜10重量%、好
ましくは0.1〜8重量%、及び単量体(d)を55〜
99.95重量%、好ましくは63〜99.8重量%含
有する単量体混合物を用いることにより得られる。
が一方30重量%を越えると得られる塗膜がワレ等を生
じやすく、また単量体(b)が0.05重量%未満は、
初期塗膜の耐水性や硬化性が不十分となり、一方5重量
%を越えると、エマルション粒子の造膜性が低下し、単
量体(c)が10重量%を越えると、親水性が強くなり
すぎ塗膜の耐水性が悪くなるので好ましくない。
カルボニル基含有重合性不飽和単量体(e)を0.1〜
30重量%、好ましくは0.5〜25重量%、水溶性エ
チレン性不飽和単量体(f)を0〜10重量%、好まし
くは0.1〜8重量%、及びその他のエチレン性不飽和
単量体(g)を60〜99.9重量%、好ましくは67
〜99.4重量%含有する単量体混合物を用いることに
より得られる。
(e)が0.1重量%未満は、架橋剤成分との硬化性に
劣り、一方30重量%を越えると、得られる塗膜がワレ
等を生じやすく、単量体(f)が10重量%を越えると
親水性が強くなりすぎ塗膜の耐水性が悪くなるので好ま
しくない。
(e)としては、前記単量体(a)の説明で列記したも
のから適宜選択して使用でき、上記水溶性エチレン性不
飽和単量体(f)としては、前記単量体(c)の説明で
列記したものから適宜選択して使用できる。さらにその
他のエチレン性不飽和単量体(g)としては、前記単量
体(d)の説明で列記したものから適宜選択して使用で
きる。
分である共重合体(II)の固形分重量比は、造膜性、初
期耐水性の点から、(I)100重量部に対し(II)が
400〜25重量部、好ましくは300〜30重量部と
なるようにするのが適当である。
重合体水分散液[I]及び/又は[II]をビヒクル成
分として含有するものである。さらに必要に応じて、こ
のものに従来塗料分野で使用されている、公知のエマル
ジョン、例えば酢酸ビニルエマルジョン、アクリル樹脂
エマルジョン、酢ビ−アクリルエマルジョン、エチレン
−酢ビエマルジョンなどを固形分量で全ビヒクル成分中
に占める割合が50重量%以下となる量配合してもよ
い。
子当たり少なくとも2個以上のヒドラジド基を有するヒ
ドラジド化合物を含有するものである。
酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、こはく酸ジヒ
ドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒド
ラジド、セバシン酸ジヒドラジドなどの2〜18個の炭
素原子を有する飽和脂肪族カルボン酸ジヒドラジド;マ
レイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコ
ン酸ジヒドラジドなどのモノオレフィン性不飽和ジカル
ボン酸のジヒドラジド;炭酸ジヒドラジド、ビスセミカ
ルバジド、ポリイソシアネート化合物とポリオキシエチ
レン鎖等の親水性基含有活性水素化合物との反応物にヒ
ドラジン誘導体を反応させてなる水系セミカルバジド化
合物(特開平8−151358号参照);フタル酸、テ
レフタル酸又はイソフタル酸ジヒドラジド、ならびにピ
ロメリット酸のジヒドラジド、トリヒドラジド又はテト
ラヒドラジド;ニトリロトリ酢酸トリヒドラジド、クエ
ン酸トリヒドラジド、1,2,4−ベンゼントリヒドラ
ジド;エチレンジアミンテトラ酢酸テトラヒドラジド、
1,4,5,8−ナフトエ酸テトラヒドラジド;カルボ
ン酸低級アルキルエステル基を有する低重合体をヒドラ
ジン又はヒドラジン水化物(ヒドラジンヒドラ−ド)と
反応させてなるポリヒドラジド(特公昭52−2287
8号参照)などが挙げられる。
ると水分散化が困難となり、均一な架橋塗膜が得られな
いことから適度な親水性を有する比較的低分子量の化合
物を使用することが好適であり、上記例示中では、例え
ば、アジピン酸ジヒドラジド、こはく酸ジヒドラジドな
どのジカルボン酸のジヒドラジドが好適である。
[I]及び[II]成分中のカルボニル基1モルに対
し、ヒドラジド基の量が0.01〜2.0モル、好まし
くは0.05〜1.5モルとなる量が適当である。
するにあたっては、顔料、充填剤、骨材、顔料分散剤、
湿潤剤、消泡剤、可塑剤、造膜助剤、有機溶剤、防腐
剤、防かび剤、pH調整剤、防錆剤など、それぞれの目
的に応じて適宜選択し組合わせて配合することができ
る。
説明する。
重量部、Newcol707SF(日本乳化剤社製、ポ
リオキシエチレン鎖を有するアニオン性界面活性剤、不
揮発分30%)0.1重量部を加え、窒素置換後、85
℃に保った。この中に下記組成をエマルション化してな
るプレエマルションの3重量%分及び0.5重量部の過
硫酸アンモニウムを10重量部の脱イオン水に溶解させ
た溶液10.5重量部の25重量%分を添加し、添加2
0分後から残りのプレエマルション及び残りの過硫酸ア
ンモニウム水溶液を4時間かけて滴下した。
40〜60℃に降温した。次いでアンモニア水でpH8
〜9に調整し、固形分55重量%の共重合体水分散液
[I−1]を得た。エマルションのpHは8.3であっ
た。
成とする以外は実施例1と同様の方法で共重合体水分散
液[I−2]〜[I−6]を得た。各共重合体水分散液
の性状値を表1に示す。
重量部、Newcol707SF(日本乳化剤社製、ポ
リオキシエチレン鎖を有するアニオン性界面活性剤、不
揮発分30%)0.1重量部を加え、窒素置換後、85
℃に保った。この中に下記組成をエマルション化してな
るプレエマルション(コア用)の3重量%分及び0.5
重量部の過硫酸アンモニウムを10重量部の脱イオン水
に溶解させた溶液10.5重量部の25重量%分を添加
し、添加20分後からプレエマルションの67重量%分
及び過硫酸アンモニウム水溶液の50重量%分を2時間
かけて滴下した。
この中に下記組成をエマルション化してなるプレエマル
ション(シェル用)の30重量%分及び上記過硫酸アン
モニウム水溶液の25重量%分を2時間かけて滴下し
た。
40〜60℃に降温した。次いでアンモニア水でpH8
〜9に調整し、固形分55重量%の共重合体水分散液
[II−1]を得た。エマルションのpHは8.4であ
った。
ノマ−を表2に示す組成とし、コア用及びシェル用のプ
レエマルションの使用比を表2に示す割合とする以外は
実施例5と同様の方法で共重合体水分散液[II−2]
〜[II−6]を得た。各共重合体水分散液の性状値を
表2に示す。
さらに各共重合体水分散液中のカルボニル基に対してヒ
ドラジド基が表3に示すモル量になるようアジピン酸ジ
ヒドラジドを配合して仕込み撹拌混合し、さらにアンモ
ニア水でpH7〜9に調整して、夫々の樹脂混合液を得
た。
した。結果を表3に示す。
ブレ−ドにて乾燥膜厚で60μmになるように塗装し、
温度20℃及び相対湿度75%の条件下で1週間乾燥さ
せた後、ガラス板から乾燥膜を剥離して4×4cmの大
きさにカットし、これをキシレン中に20℃で24時間
浸漬した。次いで膜を取り出し表面のキシレンを除去し
て該膜重量S(g)を測定した後、これを130℃で1
時間乾燥させその膜重量D(g)を測定した。次式に従
って溶剤膨潤率(%)を算出した。
ブレ−ドにて乾燥膜厚で60μmになるように塗装し、
温度20℃及び相対湿度75%の条件下で1週間乾燥さ
せた後、ガラス板から乾燥膜を剥離してこれをアセトン
中に浸漬し、還流温度で24時間抽出させた後、次式に
従ってゲル分率を算出した。
/抽出前の膜の重量)×100 (*3)初期耐水性 ガラス板に上記の通り得られた各樹脂混合液をドクタ−
ブレ−ドにて乾燥膜厚で60μmになるように塗装し、
温度20℃及び相対湿度75%の条件下で1時間乾燥さ
せた後、20℃の上水中に試験板を半没し、30分後に
試験板を引上げて塗面を目視で評価した。
合体の共重合成分として多ビニル化合物を特定量用いる
ことにより、予めエマルション粒子内をある程度架橋さ
せ、さらにカルボニルとヒドラジドで粒子間を架橋させ
ることで、特に塗装初期における耐水性が良好である常
温乾燥型の水性塗料用樹脂組成物が得られる。従って本
発明の組成物は、屋外での使用に非常に適しており、建
築外装用塗料のビヒクル成分として有用である。
Claims (4)
- 【請求項1】 (a)1分子中に少なくとも1個のカル
ボニル基を有する重合性不飽和単量体を0.1〜30重
量%、(b)1分子中に少なくとも2個の重合性不飽和
結合を有する多ビニル化合物を0.05〜5重量%、
(c)水溶性エチレン性不飽和単量体を0〜10重量
%、及び(d)その他のエチレン性不飽和単量体を55
〜99.85重量%含有する単量体混合物を、乳化剤の
存在下で乳化重合させることにより得られることを特徴
とする共重合体水分散液。 - 【請求項2】 (a)1分子中に少なくとも1個のカル
ボニル基を有する重合性不飽和単量体を0〜30重量
%、(b)1分子中に少なくとも2個の重合性不飽和結
合を有する多ビニル化合物を0.05〜5重量%、
(c)水溶性エチレン性不飽和単量体を0〜10重量
%、及び(d)その他のエチレン性不飽和単量体を55
〜99.95重量%含有する単量体混合物を、乳化剤の
存在下で乳化重合させることにより得られる共重合体
(I)をコア成分とし、これを含む水分散液中に、
(e)カルボニル基含有重合性不飽和単量体を0.1〜
30重量%、(f)水溶性エチレン性不飽和単量体を0
〜10重量%、及び(g)その他のエチレン性不飽和単
量体を60〜99.9重量%含有する単量体混合物を加
えて乳化重合させることにより得られる共重合体(II)
をシェル成分とすることを特徴とする共重合体水分散
液。 - 【請求項3】 (a)1分子中に少なくとも1個のカル
ボニル基を有する重合性不飽和単量体を0.1〜30重
量%、(b)1分子中に少なくとも2個の重合性不飽和
結合を有する多ビニル化合物を0.05〜5重量%、
(c)水溶性エチレン性不飽和単量体を0〜10重量
%、及び(d)その他のエチレン性不飽和単量体を55
〜99.85重量%含有する単量体混合物を、乳化剤の
存在下で乳化重合させることにより得られる共重合体水
分散液を含有し、さらに架橋剤として1分子当たり少な
くとも2個以上のヒドラジド基を有するヒドラジド化合
物を、該共重合体水分散液中に含まれるカルボニル基1
モルに対してヒドラジド化合物中のヒドラジド基が0.
01〜2モルとなるよう配合することを特徴とする水性
塗料用樹脂組成物。 - 【請求項4】 (a)1分子中に少なくとも1個のカル
ボニル基を有する重合性不飽和単量体を0〜30重量
%、(b)1分子中に少なくとも2個の重合性不飽和結
合を有する多ビニル化合物を0.05〜5重量%、
(c)水溶性エチレン性不飽和単量体を0〜10重量
%、及び(d)その他のエチレン性不飽和単量体を55
〜99.95重量%含有する単量体混合物を、乳化剤の
存在下で乳化重合させることにより得られる共重合体
(I)をコア成分とし、これを含む水分散液中に、
(e)カルボニル基含有重合性不飽和単量体を0.1〜
30重量%、(f)水溶性エチレン性不飽和単量体を0
〜10重量%、及び(g)その他のエチレン性不飽和単
量体を60〜99.9重量%含有する単量体混合物を加
えて乳化重合させることにより得られる共重合体(II)
をシェル成分とする共重合体水分散液を含有し、さらに
架橋剤として1分子当たり少なくとも2個以上のヒドラ
ジド基を有するヒドラジド化合物を、該共重合体水分散
液中に含まれるカルボニル基1モルに対してヒドラジド
化合物中のヒドラジド基が0.01〜2モルとなるよう
配合することを特徴とする水性塗料用樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13527597A JP3895827B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 共重合体水分散液及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13527597A JP3895827B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 共重合体水分散液及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10324720A true JPH10324720A (ja) | 1998-12-08 |
JP3895827B2 JP3895827B2 (ja) | 2007-03-22 |
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ID=15147906
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13527597A Expired - Lifetime JP3895827B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 共重合体水分散液及びこれを含む水性塗料用樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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