JPH03170538A - ポリマー水分散液およびその製造法 - Google Patents

ポリマー水分散液およびその製造法

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JPH03170538A
JPH03170538A JP30423390A JP30423390A JPH03170538A JP H03170538 A JPH03170538 A JP H03170538A JP 30423390 A JP30423390 A JP 30423390A JP 30423390 A JP30423390 A JP 30423390A JP H03170538 A JPH03170538 A JP H03170538A
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dispersion
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JP30423390A
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Hermann Gruber
ヘルマン・グルーバー
Werner Kubitza
ベルナー・クビツツア
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Bayer AG
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    • C08L57/06Homopolymers or copolymers containing elements other than carbon and hydrogen
    • C08L57/08Homopolymers or copolymers containing elements other than carbon and hydrogen containing halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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 発明の分野 本発明は、分散相が塩素含有ポリマーと、塩素を含まな
いオレ7イン性不飽和七ノマーのコポリマーとの混合物
からなる新規なポリマー水性分散液およびその製造法に
関する。
先行技術の説明 塩素化天然ゴム、塩素化ポリエチレンおよび合ケイl、
rnW書&.L: 上−”’)fffl ?, j’1
. 2−, tt壷z+−コA (プタジエンおよび/
又はイソプレンのホモポリマーおよびコポリマー)など
の塩素化天然又は合戊ゴムは公知である。このような塩
素含有ポリマーは、種々の基材のための塗料の製造、接
着剤の製造および印刷インクの製造を含む種々の用途に
使用されている。これらは、一般に有機溶液から加工さ
れるが、その場合、不運なことに粘度が、塩素化ポリマ
ーの分子量の増加と共にかなり増加するので、多くの場
合非常に希薄な溶液、すなわち溶媒含有量が50重量%
以上の溶液から加工しなければならない。
最終生戊物、特に塗料製造のための有機溶媒含有量を減
らすことは、環境問題上望ましいが、実際上不可能であ
る。さらに、最後の調製における溶媒の節約は、最小で
あり又、粘度の段階の異なる塩素化ゴムは、その特性の
範囲がはっきりと、ある場合にはかなり大きく異なるの
で、比較的低粘度の塩素化ゴムの使用は非常にせまい範
囲に限られる。
有機溶媒に溶解した塩素含有ポリマー、特に有機溶媒に
溶解した塩素化ゴムは、水中に、乳化することができる
。しかし、濃度が増加するにつれて粘度が増加し、その
取扱いが困難となるので、乳化すべき溶液の固体含有量
は制限される。例えば、有機溶媒中の塩素化ゴム溶液の
粘度が約80Q Q mPa.sを越えると、室温でさ
らに加工することは非常に困難で、不可能でさえある。
この程度の粘度は、例えば平均分子量が約60,000
(塩素化ポリマーに関する分子量値は、すべて0.1%
溶液にて20℃で超遠心機を用いた干渉Archiba
ld法により決定した重量平均分子量、M w ,に基
く)の塩素化ゴムを用いた固体濃度60重量%のソルベ
ントナフサ中の溶液で約23゜Cにおいて得られる。平
均分子量が約85.000の塩素化ゴムは、固体濃度が
約50重量%で約23℃にてこの範囲の粘度に達するが
、平均分子量が135,000で固体濃度が50重量%
の製品は、さらに加工するのに必要なこの範囲の粘度に
下げるには60〜70℃に加熱しなければならない。
平均分子量85,000の塩素化ゴムのソルベントナフ
サ100中の50重量%溶液を乳化剤を含む水と剪断力
を用いて(例えば溶解機中で)混合すると、最初に外相
が親有機性で内相が親水性のエマルションが形威される
。これは、剪断力がないと水で希釈できず、また塗布に
使用した機器を水で洗浄することができないことを意味
する。
油中水型エマルション(W/O乳液)に剪断力の存在下
でさらに乳化剤を含む水を加えると、エマルションは結
局転相を起し、水中油型(0/W)エマルションを形戊
する。塩素化ゴムの種類、溶媒の種類および量、および
剪断力の適用により、転相時の固体濃度は約20〜30
重量%である。
これは、水中の塩素化ゴムの水性0/Wエマルションは
、最高の固体含有量が約30重量%であることを意味し
、これによりもちろん、輸送および保存コストの少くと
も70%が有機溶媒および水に帰することにより、この
ような水性エマルションの経済性は大きく損われる。
虚/T′+r−k−春四ハ日的I→ ルπ嬰和φ↓ ★
搗油媒の含有率が最高22重量%であり、固体含有量が
少くとも30重量%である塩素化ポリマーを含む水性バ
インダーの開発であった。
この目的は、以下に詳細に述べる、本発明による方法お
よびそれによって得られるポリマー水分散液により達せ
られた。
発明の要約 本発明は、最高22重量%の有機溶媒および最高22重
量%の分散ポリマーを含むポリマー水分散液において、
分散ポリマーが A) 塩素含有率60〜70重量%の塩素化天然又は合
成ポリマー20〜80重量%およびB) 非塩素化ポリ
マー20〜80重量%を含むことを特徴とするものに関
する。
本発明は又、塩素含有率60〜70重量%の塩素化天然
又は合成ポリマーA)の少なくとも50重量%濃度の不
活性溶媒溶液と水とを外部乳化剤0存在下で混合して油
中水型エマルションを形戊し、続いてこの油中水型エマ
ルションと少くとも1頒の北市書什玉11マーの女分鈴
訪シ2脊h持丁水中油型分散液を形戊し、その場合、各
戊分の種類および量比は、得られる分散液の溶媒含有率
が多くとも22重量%で分散ポリマーの含有率が30〜
60t量%で、非塩素化ポリマーB)に対する塩素含有
ポリマーA)の重量比が80 : 20〜20:80と
なるように選ぶことを特徴とするポリマー水分散液の製
造法にも関する。
発明の詳細な説明 本発明による方法の出発物質は、A)塩素化ポリマーお
よびB)塩素を含まないポリマーである。
塩素化ポリマーは、塩素含有率が60〜70重量%の塩
素化オレ7イン、特に塩素化ポリエチレンであるか又は
塩素含有率が60〜70重量%、好ましくは64〜68
重量%であり、平均分子量が最高185,000、好ま
しくはao.ooo〜1B5,000、より好ましくは
60,000〜135.000の塩素化ゴムである。本
発明の意味においては、“塩素化ゴム″という表現は、
塩素化天然ゴムおよびブタジエンおよびイソブレンの塩
素化ホモポリマーおよびコポリマーの両方を含むものと
する。
塩素を含まないポリマーB)には、特に“ポリアクリレ
ート″、すなわち少くとも1種のアクリル酸又はメタク
リル酸のアルキルエステルと、スチレン、メタクリ口ニ
トリル、アクリロニトリル、メタクリルアミド、アクリ
ルアミド、メタクリル酸、アクリル酸のような他のオレ
フイン性不飽和モノマーおよび/又はN−メトキシーメ
チルメタクリルアミド又はN−メトキシメチルアクリル
アミドのような架橋反応のできる基を有するモノマーか
ら生戊したコポリマーが含まれる。
a) 20〜50重量%のスチレン、 b) 30〜70重量%の少くとも1種のアクリル酸又
はメタクリル酸の01−,アルキルエステル、 c)  O〜10重量%のアクリル酸および/又はメタ
クリル酸および d)  0〜20重量%の他のオレフイン性不飽和モノ
マー から成るコポリマー、ここでパーセントの合計は100
となる、が特に好ましい。
塩素を含まないポリマーは、一般にラジカル重合によっ
て製造するコポリマーであり、本発明による方法では、
固体含有量が最高22重量%の水性分散液の形で使用す
る。コポリマーのカルボキシル基は、一般に分散液中で
アミンー中和又は特にアンモニアー中和の形で存在する
。さらに分散液は、一般に外部乳化剤を約0.2〜2.
0重量%の量で含んでいる。戊分B)に特に適したポリ
マーには、Bayer AG%によりErcusol 
l 6 0およびErcusol AS 2 5 0の
名で売られているポリマー水性分散液が含まれる。
さらに本発明の方法を実施するのに適した助剤には: 一不活性溶媒で好ましくは法律で危険物と認定されてい
ないものが含まれ、適し′Iこ溶媒には、“ソルベント
ナフサ”として商業的に入手できる芳香族炭化水素、エ
ステル(エチル又はブチルアセテートなど)、ケトン(
メチルエチルケし・・育IJ J工+1− 1 *Iイ
ネI+、/rkソかJ/)VI寸矛のような溶媒の混合
物が含まれる。
−塩素含有ポリマーA)のための可塑剤、hえばアジビ
ン酸ジブチルエステル、フタル酸ジブチルエステル、リ
ン酸トリブチルエステル又はトリヘキシルエステル、同
族混合物として存在する又は商業的に人手できる塩素化
バラフィン又はCIG−14アルカンスルホン酸フエニ
ルエステル(例えばBayer AG, Leverk
usen によりMesan+ollの名で販売されて
いる可塑剤)。
一塩素化ポリマーのW/Oエマルション製造のための乳
化剤、例えばイソノニルフェノール又はビス(フエニル
エチル)一フェノールなどの置換フェノールのエトキシ
ル化物で、1分子当り10〜50、好ましくは10〜2
0個のエチレンオキシド単位がポリエーテル鎖の形でそ
の中に存在するもの。
−消泡剤、例えばBayer AGの製品である“En
tschiiumer P^49”又はTh, Gol
dschmidt^G.の製品であるFoamex 1
 4 8 8、が今−1″わス 本発明の方法の第1段階、すなわち塩素化ポリマーの水
性W/0エマルションの製造は二通りの方法で行うこと
ができる。
第一の方法では、23℃における最大粘度がlo,oo
o、好ましくは最高6 0 0 0 mPa.sに対応
する固体含有量を持つ塩素化ポリマーの高濃度溶液を最
初に導入し、そこに可塑剤、乳化剤又は他の添加物を任
意に加える。その後、水、好ましくは脱イオン水を強く
撹拌しながら分散液に導入し、乳化剤は塩素化ポリマー
の乳化に十分な量を、その量の乳化剤が前もって有機溶
液に入れてない場合、任意に水に加える。剪断力の存在
下で水を一定割合で導入し、W/Oエマルションを形戒
する。W/Oエマルションの固体含有量が最高22重量
%、好ましくは40〜50重量%に低下したら水の導入
を止める。
本発明による方法の第1段階の第二の方法では、固体含
有量が50重量%以上、好ましくは少くとも60重量%
以上の、不活性溶媒中の塩素化ポリマーの溶液を約60
〜80℃に加熱し、その温度で水中に乳化させる。乳化
に必要な乳化剤1 二或分の少くともひとつに前もって
入れておく。この変法では最初にO/Wエマルションが
形戊される。W/Oへの転相は塩素化ポリマーの溶液の
導入を続けている間に、最もおそい場合は、溶液全量を
乳化した時に起こる。溶液の量は、得られるW/Oエマ
ルションの固体含有量が少くとも30重量%、好ましく
は少くとも40重量%となる量に相当する。
中間段階として生戊するW/Oエマルションの製造方法
にかかわらず、エマルションは統いてポリマー分散液B
)と混合する。ポリマー分散液B)の水含有量のために
、得られる分散液の固体含有率をあまり減少させること
な<W/OからO/Wへの転相が起こる。
本発明の方法に従い、戊分の種類およびその配合比は、
得られる分散液の最大溶媒含有量が22重量%であり;
分散ポリマーA)およびB)の合計含有量が最高22重
量%であり:ポリマーA)およびB)の重量比が80 
: 20〜20 : 80、好jしくは60:40〜4
0:60であるように選ぶ。
このようにして製造した本発明によるボリマ分散液は、
他の添加剤なしで種々の基材に対する有用な塗料組戊物
である。しかし、これは、顔料、消泡剤、顔料分散剤お
よび流れ調節剤などの塗料技術において一般に使用され
る助剤や添加剤を配合することもできる。特にビチユー
メンに対する分散ポリマーの重量比を0.5 : l〜
3:1に保ちながらビチユーメン乳液を添加すると、興
味深い腐蝕防止特性が得られる。このように、本発明に
よる分散液とビチユーメン乳液とを含む組戊物(ビチユ
ーメンに対する分散ポリマーの重量比=1:1)を塗布
した鋼板は、塩水噴霧試験(3%NaCI2)で42日
後も視覚による変化を示さなかつIこ 。
以下の例は、本発明を説明するためのものである。他に
指示がなければ、部およびパーセントはすべて重量によ
る。
実施例 以下の実施例1〜6では、次の出発物質ち 用した: 塩素化ゴムI: 塩素化合成ゴム(ポリ−1 , 4−cis−イソプレ
ン)、分子量85,000,塩素含有量=66重量% 塩素化ゴム■: 塩素化合成ゴム(ポリ−1 + 4−cis−イソグレ
ン)、分子量135,000、塩素含有量=66重量% 可塑剤: 同族体混合物として存在するC ,..,アルカンスル
ホン酸フエニルエステル 乳化剤: 13モルのエチレンオキシドと1モルのビス(1−7エ
ニルエチル)−フェノールの付加物ポリマー分散液工: 固体含有率が42重量%で、 37.8重量%のスチレン 55.9重量%のN−プチルアクリレート5.4重量%
のメタクリル酸 0.9重量%のN−メトキシメチルメタクリルアミド の反応生戒物であるコポリマーを基にする分散液。
分散液は、US−PS  2,978,432による方
法で製造した。カルポキシル基はアンモニアで中和した
ポリマー分散液■: 固体含有率が50重量%で、 53.5重量%のN−プチルアクリレート5.0重量%
のメタクリル酸 40.0重量%のスチレン 1.5重量%のN−メトキシメチルメタクリルアミド の反応生戊物であるコポリマーを基にする分散液。
分散液は、US−PS  2.978,432による方
法で製造した。カルポキシル基はアンモニアで中和した
抑泡剤: 市販消泡剤(Foamex 1 4 8 8、Th. 
GoldschmidtAGの製品)。
ソルベントナフサ100: 芳香族アルキルー置換炭化水素を含む市販溶剤混合物。
実施例1〜2(表1) 塩素化ゴムを室温にてソルベントナフサに溶解し、47
.5重量%溶液とした。可塑性が指示されている場合は
、それを撹拌しながら加えた。その後示された量の乳化
剤および消泡剤を加え均一化した。示された量の脱イオ
ン水をPendrau 1 ikMaschinen 
und Apparate GmbH, Bad Mu
nder,GermanyのPendrau 1 ik
実験用溶解機中で剪断力を適用しながらゆっくり一定割
合で導入した。W/Oエマルションが形戊された。十分
均質化した後、示された量の乳化剤および消泡剤を含む
ポリマー分散液を、撹拌を続けながら加えた。ポリマー
分散液を加え/三結果、W/OからO/Wに転相が起き
た。最後に20分間乳化した後、製造が完結した。分散
相の粒径は最高500nmであった。
得られた分散液は、偽塑性挙動を示し、色は白色ないし
淡黄色であった。水と有機溶媒を蒸発させて乾燥すると
、分散液は艶消し一絹表面を持つ明るい半透明のフイル
ムを形威した。これらは特にコンクリート又は鋼用の塗
料の製造のための水性バインダーとして適している。
実施例3(表1) この例は、溶解および乳化過程を60’Oの温度で行う
点で実施例1および2と異なる。温度が高くなると、塩
素化ゴム溶液の固体濃度を60重量%まで増加させるこ
とができ、有機溶媒含有量を13重量%まで減少させる
ことができる。
実施例4(表1) この実施例は、溶解および乳化過程を60゜Cの温度で
行う点で実施例1および2と異なり、そのため分子量が
高く又粘度の高い塩素化ゴム使用することができる。
表1 実施例1〜4のための配合 1 塩素化ゴムI      195.4 塩素化ゴム■ ソルベントナフサ100  216.0合計部    
   411.4 %固体        47.5 実施温度℃23 可塑剤 乳化剤 消泡剤 乳化によって配合 脱イオン水 消泡剤 39.2 22.5 2.9 55.9 均質化の後、乳化により ポリマー分散液I   465.2 乳化剤 抑泡剤        2.9 の混合物に配合 合計部       1000.0 %固体        45.4 %溶媒        21・6 %水         33.0 23 195.4   195.5 216.2 411.8 47.5 23 19.6 2.9 78.3 464.2 l9.6 2.9 1000.0 43.2 21.6 3へ−9 !30.1 325.6 60.O 60 39.3 22.5 145.6 1.9 465..1 1000.0 45.4 l3.O A1 1R 4 195.4 216.0 411.4 47.5 60 39.2 22.5 2.9 55.9 465.2 2.9 1000.0 45.4 21.6 QQ  11 実施例5および6(表2) 実施例5および6は、塩素化ゴム溶液の固体含有率を6
0重量%に調節し、溶解過程およびその後の加工を80
’Cにて行う点で、前出の実施例と異なる。前出の実施
例では、水中で撹拌することにより最初にW/○エマル
ションが形威された。
W/Oエマルションは、ポリアクリレート分散液の添加
後0/Wに転相しt;。しかし実施例5および6では、
乳化剤水溶液中で加熱され、粘度も低くなった塩素化ゴ
ム溶液は、まず乳化されてO/Wエマルションとなり、
添加の間にW/Oエマルションに転相を起こす。0/W
にもどる転相は、ポリマー分散液の添加の間である。こ
の方法で固体含有率が高く有機溶媒の含有量の低い分散
液が得られる。
表2 実施例5および6のための配合 5 塩素化ゴムI        212.0ソルベントナ
フサ100    141.0重量部 %固体 実施温度゜C 353.0 60.0 80 可塑剤 乳化剤 42,8 24.3 乳化により配合 脱イオン水 60.4 均質化の後、乳化により ポリマー分散液I ポリマー分散液■ を配合する 519.5 合計部 %固体 %溶媒 %水 1000.0 49.7 14.1 36.2 6 231.3 153.8 385.1 60.0 80 46.7 26.5 65.9 475.8 1000.0 54.2 l5.4 30.4 応用例 以下の応用例では、実施例1〜6の分散液を顔料スラリ
ーおよび表3に示した他の出発物質と共に配合し、調製
済み塗料を製造した。
顔料スラリーは、 95.23部のPigmentverteiler A
 (“PigmentDispersant A”, 
BASF AGSLuduigshafanの製品)、
脱イオン水中3% 133.34部の水 791.90部の二酸化チタン、ルチル形9.53部の
消泡剤 1000.00合計部 の混合物を含んでいた。
緬 値 振 \ g 怠 糠 このようにして製造した塗料は、すべて偽塑性的挙動を
示し、水と残留有機溶媒を蒸発させて乾燥させると、均
質な艶消し一絹表面のフイルムを形成した。フイルムは
、中でも鋼、コンクリートおよび軽量板に非常に堅固に
接着した。促進塩水噴霧試験でこれらは良い腐蝕防止挙
動を示した。
Xeno1200ウエザロメーターにおける2000時
間の促進暴露後に得られた良い結果は優れた耐候性を示
す。
前述において説明の目的で本発明につき詳細に記述した
が、詳細は単に説明のためであり、特許請求の範囲によ
り制限されていなければ本発明の精神および範囲から逸
脱することなく同業者によって変化させることは可能で
あることが理解されるはずである。
本発明の主たる特徴および態様は以下のとうりである。
1.最高22重量%の有機溶媒および最高22重量%の
分散ポリマーを含むポリマー水分散液において、該分散
ポリマーが A)  60〜70重量%の塩素を含む塩素化天然又は
合戊ポリマー20〜80重量%、および B) 非塩素化ポリマー20〜80重量%から成ること
を特徴とするもの。
2.第1項記載のポリマー水分散液であって、戒分A)
が分子量Mwが60.000〜185,000であり塩
素含有量が60〜70重量%の塩素化ゴムから成ること
を特徴とするもの。
3.第1項記載のポリマー水分散液であって、該非一塩
素化ポリマーB)が a)  20〜50重量%のスチレン、b)  30〜
70重量%のアクリル酸又はメタクリル酸のC1−.ア
ルキルエステル、 c)  O〜10重量%のメタクリル酸又はアクリル酸
および d)  O〜20重量%の他の不飽和七ノマーの反応生
戒物を基にするコポリマーから戊ることを特徴とするも
の。
A 筺9頂釦蒙のポリマー分計府であって、該非一塩素
化ポリマーB)が a)  20〜50重量%のスチレン、b) 30〜7
0重量%のアクリル酸又はメタクリル酸の01−.アル
キルエステル、 c)  O〜10重量%のメタクリル酸又はアクリル酸
および d)  0〜20重量%の他の不飽和七ノマーの反応生
戒物、ここでバーセントは合計100となる、を基にす
るコポリマーから戊ることを特徴とするもの。
5.第1項記載のポリマー水分散液であってさらにビチ
ユーメン水分散液を含むもの。
6.ポリマー水分散液の製造法であって、i) 不活性
溶媒に溶解した、塩素含有量60〜70重量%の天然又
は合戊ポリマーA)の少くとも50重量%の溶液と水を
、外部乳化剤の存在下で混合して油中水滴型エマルショ
ンを形戊し、 ii)  続いて該油中水滴形エマルションを非塩素化
ポリマーB)の水分散液と合わせて水中油型エマルショ
ンを形或する ことから戊り、戊分の種類や戊分間の量比を、溶媒の含
有量が最高22重量%であり分散ポリマーの含有量が最
高22重量%であり、非塩素化ポリマーB)に対する塩
素化ポリマーA)の重量比が20 : 80〜80 :
 20であるポリマー水分散液が得られるように選ぶこ
とを特徴とする方法。
7.第6項記載の方法で、戊分A)が、分子量Hwが6
0,000 〜185,000であり、塩素含有量が6
0〜70重量%である塩素化ゴムから戊ることを特徴と
する方法。
8.第6項記載の方法で、該非一塩素化ポリマB)が a) 20〜50重量%のスチレン、 b)  30〜70重量%のアクリル酸又はメタクリル
酸のCI1アルキルエステル、 c)  O〜IO重量%のメタクリル酸又はアクリル酸
および d)  0〜20重量%の他の不飽和モノマーの反応生
戊物、ここでバーセントの合計は100となる、を基に
するコポリマーから成ることを特徴とする方法。
9.第7項記載の方法で、該非一塩素化ポリマー゛B)
が a)  20〜50重量%のスチレン、b)  30〜
70重量%のアクリル酸又はメタクリル酸のC+−Sア
ルキルエステル、 c)  O=lO重量%のメタクリル酸又はアクリル酸
および d)  O〜20重量%の他の不飽和モノマーの反応生
戊物、ここでバーセントの合計は100となる、を基に
するコポリマーから戊ることを特徴とする方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、最高22重量%の有機溶媒および30〜60重量%
    の分散ポリマーを含むポリマー水分散液において、該分
    散ポリマーが A)60〜70重量%の塩素を含む塩素化天然又は合成
    ポリマー20〜80重量%、および B)非塩素化ポリマー20〜80重量% から成ることを特徴とする分散液。 2、さらにビチユーメン水分散液を含む第1項記載の分
    散液。 3、ポリマー水分散液の製造法において、 i)塩素含有量が60〜70重量%の天然又は合成ポリ
    マーA)の少くとも50重量%の濃度の不活性溶媒溶液
    と水とを、外部乳化剤の存在下で混合して油中水型エマ
    ルションを形成し、 ii)続いて該油中水型エマルションを非塩素化ポリマ
    ーB)の水分散液と合わせて水中油型分散液を形成する ことから成り、成分の種類および成分間の量比を、溶媒
    の含有量が最高22重量%であり、分散ポリマーの含有
    量が30〜60重量%であり、非塩素化ポリマーB)に
    対する塩素化ポリマーA)の重量比が20:80〜80
    :20であるポリマー水分散液が得られるように選ぶこ
    とを特徴とする方法。
JP30423390A 1989-11-16 1990-11-13 ポリマー水分散液およびその製造法 Pending JPH03170538A (ja)

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