JPS582331A - 熱硬化性樹脂水溶液の製造方法 - Google Patents

熱硬化性樹脂水溶液の製造方法

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JPS582331A
JPS582331A JP10069481A JP10069481A JPS582331A JP S582331 A JPS582331 A JP S582331A JP 10069481 A JP10069481 A JP 10069481A JP 10069481 A JP10069481 A JP 10069481A JP S582331 A JPS582331 A JP S582331A
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Tsutomu Uchida
勉 内田
Takao Obokata
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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】 本発明は紙用塗工組成物の耐水化剤、ドライ・ビック向
上剤およびインキ受理性向上剤などとして有用で、しか
も塗工紙からのホルムアルデヒドなどの臭気の発生が極
めて少ないか、全くないなどの優れた性質を有する新規
な熱硬化性樹脂水溶液の製造方法に関するものである。
顔料、バインダー、分散剤およびその他の助剤からなる
種々の紙用塗工組成物に対して耐水性を付与させ、およ
びインキ受理性を向上させるために、たとえばメラミン
−ホルムアルデヒド樹脂の如きアミノプラスト樹脂ある
いはポリアミド−エビハロヒドリン樹脂の如き陽性エポ
キシ変性ポリアミド樹脂を混合使用することは既知であ
る(特公昭35−354’7号あるいは特公昭46−7
607号明細書)。
しかしながら、前者の樹脂では塗工紙からのホルムアル
デヒド発生量が多く、またインキ受理性も不十分である
など、後者の樹脂では耐水性連年十分であり、しかも塗
工液管著しく増粘させて電工作業性を低下させるので高
濃度塗工液としては不適当であるなどの欠点がある。
さらに、特公昭44−115167号明細書あるいは特
開昭55−31837号明細書に記載されている水溶性
ポリアミド樹脂はホルムアルデヒド発生量は少ないもの
の、塗工液のI)Hが高い場合には塗工舐のffl潤時
の耐水化効果(ウェット・ビックおよびウェット・ラブ
に対する抵抗性)が低下するという欠点がある。
しかるに、本発明者ri塗工液のI)Hの如何にかかわ
らず耐水化効果に優れ、墓工紙からのホルムアルデヒド
発生量も極めて少ないか全くなく、シかも印刷時のイン
キ受理性にすぐれ、かつ、塗工作業性が一層改善された
紙用塗工樹脂組成物を得るべく鋭意検討した結果、本発
明を完成させるに到った。
すなわち、本発明はポリアルキレンポリアミンおよび/
またはポリアルキレンポリ尿素と二塩基性カルボン酸と
會脱水縮合させて生成したポリアミドポリアミンに尿素
を脱アンモニア反応させ、次いで得られたポリアミド“
ポリ尿素を水溶液中でエビハロヒドリンおよび/または
1,3−シバo−2−プロパツールと反応させてへロヒ
ドリン化ポリアミドポリ尿素樹脂を得、しかるのち該ハ
ロゲン化樹脂を酸性下またはアルカリ性下でホルムアル
デヒドおよび/またはグリオキザールと反応させること
からなる熱硬化性樹脂水溶液の製造方法t−提供するも
のである。
本発明方法はその製造プロセスからみれば、(1)第一
段反応 ; ポリアルキレンポリアミンおよび/または
ポリアルキレンポリ尿素と二 塩性カルボン酸との脱水縮合反応 (2)第二段反応 ! 第一段反応生成物と尿素との脱
アンモニア反応 (3)第三段反応 ; 第二段反応生成物とエビハロヒ
ドリンおよび/または1,3−シバc2−2−プロパノ
ールとの反応 (4)  第四段反応 : 第三段反応生成物とホルム
アルデヒドおよび/またはグリオキザールと の反応 04つに区分することができる。
ここにおいて、前記したポリアルキレンポリアミンある
いにポリアルキレンポリ尿素とは、分子中1c2個の第
一級アミノ基および少なくとも1個の第二級アミノ基を
有する化合物を指称するものであって、それぞれ一般式
(1)あるいは〔■〕で示されるものである。
H2N −R1−NH2HgN−12−NHCONH−
R3−NH2C1)             (II
)以下、〔13式で示されるポリアルキレンポリアミン
と(Ill5一 式で示されるポリアルキレンポリ尿素とは一括して一般
式〔■〕の如く略記することもある。
I(2N −X −NI(2(Ill)まず、ポリアル
キレンポリアミンとして代表的なものを挙げれはジエチ
レントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチ
レンペンタミン、イミノビスプロピルアミン、3−アザ
ヘキサン−1,6−ジアミン、4.7−シアザデカンー
1.10−ジアミンまたは〒−アザトリデカ7−1.1
3−ジアミンなどであシ、また前記ポリアルキレンポリ
尿素としては、たとえば前掲のポリアルキレンポリアミ
ンに対応するこれと尿素との脱アンモニア反応生成物を
挙げることができる。これらポリアルキレンポリアミン
あるいはポリアルキレンポリ尿素はいずれも一種のみな
らず、二種以上6一 の混合物として用いることもできる。
他方、前記二塩性カルボ/酸とri2個のカルボキシル
基を有する化合物もしくは、そのエステル誘導体を指称
するものであって、たとえばコハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、セパジノ酸、マレイン酸もしくはフマール酸
の如き脂肪族カルボン酸またはそのエステル:あるいは
イソフタル酸もしくはテレフタル酸の如き芳香族カルボ
ン酸またはそのエステルが代表的なものであり、そして
これらは一種のみならず、二種以上の混合物として用い
ることもできる。
本発明方法における前掲の第一段目の反応は、前記ポリ
アルキレンポリアミンおよび/またはポリアルキレンポ
リ尿素(以下、これら両化合物を合わせて「ポリアミン
」ともいう。)と上記二塩基性カルボン酸(以下、これ
を一般式で示す場合H(IV’)とする。)と全脱水縮
合せしめることにより下記反応式(+)に従い、ポリア
ミドポリアミン(V)を得る反応である。
ll3N −X −NH2+  HOOC−R4−C0
OH〔■〕〔め →+HN−X−NHCO−R4−Co−)n(1)〔■ そして、この反応のさいの二塩基性カルボン酸の量はポ
リアミン1モルに対し、α3〜13モル、好ましくハα
5〜LOモルの範囲が適当である。反応’MA Wlu
 l o o〜300℃、好ましくは140〜220℃
が適当であり、生成する水を系外に除去しながら1〜1
0時間反応を行う。
次いで、第二段の反応は第一段目の反応において得られ
たポリアミドポリアミン(V)に尿素を脱アン゛モニア
反応させるものであり、この反応を通して、ポリアミド
ポリアミン(V)中の第一級アミノ基および/またに第
二級アミノ基に尿素が付加し、下記反応式(it)に従
って、ポリアミドポリ尿素(ロ)が得られる。
〔豹 + αH2NC0NHg  −一→〔■〕 そして、この反応のさいの尿素の量は第一段目の反応に
お9− いて得られたポリアミドポリアミン(V)中の第二級ア
ミノ基l当iT/c対して1モル以下、好ましくは02
〜08モルなる範囲である。反応温度ij:90〜15
0℃、好ましくに110〜130℃であシ、この温度で
05〜5時間に亘って、発生するアンモニアを系外に除
去しながら反応を行う。
本発明方法における前掲の第三段目の反応は前記の如く
して得られたポリアミドポリ尿素(Vi)t−水に溶解
せしめたのち、これにエビハロヒドリyおよび/またr
il、3−ジハロ−2−プロパツールと反応せしめる本
のであり、エビハロヒ・ドリノとしてはエビクミルヒド
リンまたはエビブロムヒドリン゛が代表的なものであル
、他方、1.r5−ジハロ−2−プロパツールとしてハ
1,3−ジクロルー2−プロパ/−ルまたは1.3−ジ
ブロム−2−プロパツールが代表的なものであplそれ
ぞれ単独で、あるいは混合して用いることができる。そ
して、このさいの反応はlI&20〜70重量%、−1
〇− 好ましくij30〜60重量%の水溶液中で、&δ〜1
1なる範囲のpHで反応温度を40〜80℃としてα5
〜5時間行う。今エピクロルヒドリンの場合を例にとれ
ば、下記反応式(ji)の如くにして、クロルヒドリン
化ポリアミドポリ尿素樹脂(ロ)を得る 〔■〕十βCH2−CH−CH2−Cn −−−→\ 
1 そして、かかる反応のさいのエピハロヒドリンまたは/
およヒ1.3−ジハロー2−プロパツールのfは前掲の
第二段目の反応の段階で未反応の−11に残存しでいる
第二級アミノ基1当量に対して15モル以下、好ましく
はα7〜L3モルの範囲が適当である。
次いで、前掲の第四段目の反応は第三段目の反応で得ら
れた生成物(ロ)にホルムアルデヒドおよび/またけグ
リオキザールを反応せしめる吃のであり、この反応は濃
度20〜7oztチ、好ましくは30〜60重量%の水
溶液中で、反応温度40〜80℃で、1−10時間行わ
れる。そして、このさいのホルムアルデヒドおよび/ま
たはグリオキザールの量は、ポリアミドポリ尿素(vI
lを合成するために使用した全尿素1モルに対してL5
モル以下、好ましくげα2〜10モルが適当である。反
応終了後、製品の安定化のために苛性ソーダ、苛性カリ
もしくはアンモニアの如きのアルカリ、または塩酸、硫
酸もしくはギ酸の如き酸の添加によシ、pHf、3〜8
、好ましくは4〜6に調節する。使用する酸またはアル
カリニそれぞれ単独で、あるirj混合して用−ること
かできる。
以上に述べたように、本発明は■ポリアミンと二塩基性
カルボン酸とを脱水縮合させ、次いで■!R素と部分的
に脱アンモニア戊応せしめたのち、さらに■エビハロヒ
ト、リンおよび/または1,3−ジハロ−2−プロパツ
ールを反応させ、しかるのち■ホルムアルデヒドおよび
/またはグリオキザールを反応させるという番工程を必
須のものとする。
つまり、たとえばこれらのうちの第二工IIを省略する
と、その最終生成物は塗工液taI集せしめゐことにな
シ、その結果は塗工作業、性を著しく低下せしめること
になるものであシ、ま・た、第三工程を省略するとtt
I耐水化効果(ウェット、・・1ピツクおよびウェット
・ラブに対する抵抗性)、イ13− ンキ受理性が低下することになり、就中、塗工液の、p
Hが4z、m合にはこれらの低下も著しくなるし、その
上塗工紙より発生するホルムアルデヒド量も多くなるな
どの欠点が生ずることとなる。
かくして本発明の方法によシ製造された熱硬化性樹脂は
、耐水化効果およびインキ受理性などにすぐれるほか、
ホルムアルデヒド発生量も少ないかあるいは全くな・く
、塗工作業性のよい紙用塗工組成物として有利に使用で
きる。
次に、本発明を実施例、比較例および応用例により具体
的に説明する。
以下、チおよび部は特に[J)のない@〕は、すべて重
量14− 実施例1 瀉度引、還流冷却器および撹拌棒を備えた四つロフラス
コに、ジエチレンテトラミン206f(2モル)とアジ
ピン酸1469(1モル)とを加え、160〜165℃
で3時間給合反応を行ない、発生する水を系外に除去し
た。
120℃まで冷却した後、尿素120r(2モル)を加
え、125〜130℃で2時間脱アンモニア反応を行な
った。
しかるのち、40Ofの水を徐々に加えてポリアミドポ
リ尿素の水溶液を得た。
次に、エビクロルヒドリ71851’(2モル)を加え
、50℃にて1時間保温攪拌した。しかるのち、30℃
1で冷却して37チホルマリン60f(α75モル)を
加え、50%硫酸水溶液にてpHを5に調整し、60℃
VC3時間保温しつつ攪拌した。次いで25℃箇で冷却
し、30%苛性ソーダ水溶液にてp′Hを4.5に調整
して固形分50%の熱硬化性樹脂水溶液を得た。
実施例2 37%ホルマリン投入後に、まず30%苛性ソーダにて
pHを9に調整し、60℃で3時間攪拌して保湿さセた
のち25℃まで冷却してから今後は37%塩酸にてI)
Hを4.0に調整するように変更した以外は、実施例1
と同様にして固形分50%の熱硬化性樹脂水溶液をイひ
た。
実施例3 尿素量を18’0p(3モル)に、エピクロルヒドリン
量f92.5 f (1モル)iIc、’ 3’7%ホ
ル”?リン量’f、(9L2f(’1125モル)K変
更する以外に、実施例1と同様に行って固形分50%の
熱硬化性樹脂水溶液を得た。
実施何番 実施例1と同様の装置に、トリエチレンテトラミン29
2F(2モル)およびアジピン酸146f(1モル)を
仕込み、攪拌しながら160〜165℃で3時間給合反
応を行い、発生する水を系外に除去した。次いで、12
0℃まで冷却した後、尿1A180f(3モル)を加え
て121〜130℃で2時間脱アンモニア反応を行った
。しかるのち、7401の水を徐々に加えてポリアミド
ポリ尿素の水溶液を得た。
次に、エピクロルヒドリン27’7.5F(3モル)を
加工50℃に1時間保温しつつ攪拌し続は友。しかるの
ち、30℃まで冷却して37%ホルマリン912f(L
125モル)を加え、501硫酸水溶液にてI)H’t
5に調整してから60℃VC3時間保温攪拌した。次い
で、25℃まで冷却して30チ苛性ソーダ水溶液にてp
Hを4..6KII整し、固形分50チの熱硬化性樹脂
水溶液を得た。′    □実施例5 尿素量を240f(4モル)に、エピクロルヒドリン量
−1ツー i185 f (2モル)ic、37%ホルマリン量1
12L6f (15モル)VC変更した以外は、実施例
4と同様に行って固形分50%の熱硬化性樹脂水溶液を
得た。
実施例6 実施例1と同様の装置に、ジエチレントリアミン206
f(2モル)と尿素60r(1モル)と全仕込み、14
5〜150℃で2時間脱アンモニア反応を行い、次いで
アジピン酸1462じモル)番加えて16’O〜165
℃で3時間発生する水を除去しな氷ら脱水縮合させた。
120℃まで冷却した後、尿素aovtiモル)を加え
て125〜130℃で2時間脱アンモニア反応を行つ次
。しかるのち、350tの水を徐々に加えてポリアミド
ポリ尿素の水溶液を得た。
次ニ、エピクロルヒドリン92.5f(1モル)を加え
て50℃で1時間保温攪拌した。しかるのち、37%ホ
ルマl 8− リフ30.41F(0375モル)を加えてから50%
硫酸水溶液にてpHを5に調整し、60℃で3時間保温
攪拌した。
次いで、25℃筐で冷却して30%苛性ソーダ水溶液に
てp)(i5.5に調整し、固形分bO%の熱硬化性樹
脂水溶液を得た。
実施例7 実施例1と同様の装置に、トリエチレンテトラミン29
22(2モル)と尿素60r(1モル)とを仕込み、1
45〜150℃で2時間脱アンモニア反応を行い、次い
でアジピン酸1461F(1モル)i加えて160〜1
65℃で3時間脱水綿合し、発生する水を除去した。1
20℃まで冷却した後、尿素120?(2モル〕を加え
て125〜130℃で2時間脱アンモニア反応を行った
。しかるのち、4.50□ 2の水を徐々に加えてポリアミドポリ尿素の水溶液を得
た。
次ニ、エビクロルヒドリ7185F(2モル)を加工て
50℃に1時間保温攪拌した。次いで、37%ホルマリ
ン60.8r[0,75モル]を加え、50%硫酸水溶
液にてpHを5に調整したのち、60℃で3時間保温攪
拌した。しかるのち、25℃筐で冷却して30%苛性ソ
ーダ水溶液にてpH全5.0に調整し、固形分50%の
熱硬化性樹脂水溶液を得たO 実施例8 尿素1i1801F(3モル)に、エピクロルヒドリン
量(z92.FM(1モル)Ic13’7%ホルマリン
量を9122(1,125モル)に変更する以外に、実
施例フと同様に行って固形分50%の熱硬化性樹脂水溶
液を得た。
実施例9 ′ 尿素fii60f(1%ル)に、エピクロルヒドリン量
を27 ’7.59 (3モル)に、37%ホルマリy
lを3α4t(α375モル)に変更する以外ハ、害施
例7と同様に行つて、固形分50%の熱硬化性樹脂水溶
液を得た。
実施例10 エピクロルヒドリンの代わシに、1.3−ジクロル−2
−プロパツール2B59(2モル)を使用した以外は、
実施例7と同様に行って固形分50%の熱硬化性樹脂水
溶液を得た。
実施例11 37%ホルマリンの代わj)E、40%グリオキザール
290F(2モル)を投入シ、6N HClICでpH
を6に調整したのち50℃で2時間攪拌するようにした
以外は、実施例7と同様に行って固形分50%の熱硬化
性樹脂水溶液2 l− 比較例1 実施例1と同様の反応装置に、ジエチレントリアミン1
12.5f(1,09モル)およびアジピン酸146F
(,1モル)を仕込み、170℃で3時間脱水反応を行
い、留出する水を系外に除去した。120℃箇で冷却し
た後、尿素120r(2モル)を加え、次いで130℃
の温度でL25時間攪拌し脱アンモニア反応を行った。
得られた反応生成物1c500 tの水を加え、さらに
これに37%ホルムアルデヒド162f(2モル)を加
え、30%苛性ソーダ水溶液にてpH11oに調節した
後、60℃の温度で2時間攪拌した。しかるのち、30
0fの水を加え、さらに25℃に冷却してから35%塩
酸にて1)Hを8に調節して、固形分30%の熱硬化性
樹脂水溶液を得た。
比較例2 実施例1と同様の反応装置に、トリエチレンテトラミン
22− 292F(2モル〕と尿素60f(1モル)とを仕込み
、150℃で3時間脱アンモニア反応を行い、次いでア
ジピン酸146F(1モル)を加えて160℃で5時間
脱水縮合せしめた。次いで、130℃まで冷却したのち
尿素240p(4モル)を加え、130℃で2時間脱ア
ンモニア反応を行った。しかるのち、水550fを徐々
に加えてポリ尿素ポリアミド水溶液を得た。
次いで、37%ホルマリン12.1.5 r (1,5
モル)會加え、2ON−硫酸にてpHを4に調整して7
0℃で4時間保温攪拌した。しかるのち、30℃萱で冷
却してから30%苛性ソーダ水溶液にてI)Hka5に
調整し固形分50%の熱硬化性樹脂水溶液を得た。
比較例3 実施例1と同様の反応装置に、トリエチレンテトラミン
160F(1,096モル十とアジピン酸146f(1
モル)とを窒素気流下に190℃で4時間反応させてポ
リアミドとなし、次いでこれを少時、減圧処理してから
水を加えて濃度12%とし、このポリアミド水溶液5 
’70 f’にエビクロルヒト“リン50f(0,54
モル)を添加して70℃で3時間反応させた。しかるの
ち、これを40℃に冷却してから塩酸にてI)H4,5
に調節1−7、さらに水を加えて濃度lO係の熱硬化性
樹脂水溶液を得た。
応用例1〜11および比較応用例1−、S実施例1−1
.1および比較例1〜3で得られた各種の熱硬化性樹脂
水溶液をそれぞれ耐水化剤とし、第1表に示す如きコー
ティング・カラー配合割合に従って配合したのち濃度が
55%となるように水を加え、さらに30%苛性ソーダ
によりpHを9Vcして紙用塗工組成物を調整した。
第     1     表 上記の塗工組成物を、アプリケーターt−2用して米坪
量75f/rrl  の原紙に塗工量が約20 f/d
となるように片面コートさせた。その後直ちl?:’1
00℃で1分間、熱風乾燥機中25− で乾燥させてから温度50℃、紗圧80 Kglonな
る条件で2回カレンダー処理した。得られた片面コート
紙は20℃、65%R,H,なる条件下で24時間コン
ティゾヨニングを行なったのち、塗工紙の耐水性、ホル
ムアルデヒド発生量およびインキ受理性を測定した。
ただし、ホルムアルデヒド発生量の測定に際しては、熱
風乾燥処理ののち直ちにポリエチレンの袋に内封し、ほ
かかからの移行を防止して定量分析に供した。
それからの測定結果を第2表に示す。
なお、各試験方法は次のとおりである。
l) インキ受理性 RI試験機を位相し、コート面を給水ロールで湿潤させ
たのち印刷をしてインキの受理性を肉眼で観察し、優5
〜劣lに至る等級を段階的に判定し次。
2) 耐水性 26一 1) ウェット・ビック(Wθ−t、pick)法RI
試験機を利用し、コート面を給水ロールで湿潤させたの
ち印刷tして、紙むけ状態を肉眼で観察し、「耐水性優
5〜劣l」の判定を行った。
11)  ウェットeラブ(W8t rub)法コート
面上にイオン交換水を約α1rnt滴下し指先で3回、
5回、10回、15回および20回摩耗して、それぞれ
の回数に応じた溶出部を黒紙に移行させ、そのさいの溶
出量を肉眼で観察し、「耐水性優5〜劣l」の判定を行
った。
3) ドライ・ビック(Dr7 pick)R1試験機
で印刷して紙むけ状態を肉眼で観察し、「ドライ、ビッ
ク抵抗優5〜劣l」の判舅を行う九。  84) ホル
ムアルデヒドの定量 JIS  L1041−1976の液相抽出法(2)ア
セチルアー2’7−’ 第      2 七トン法(A法)に準じて、コート紙試料2.59f採
取して定量した。
5〕 塗工液の粘度 BM形粘度計を利用し、&30ローターを用いてすべて
表 応用例12〜15および比較応用飼養、δ実施例1.4
.6および7と比較側番および5で得られた各種の熱硬
化性樹脂水溶液をそれぞれ耐水化剤とし、第1表に示す
配合割合に従って配合したのち濃度が55係となるよう
に水を加え、さらに30%苛性ソーダによシそれぞれp
Hを8.9および10にし紙用塗工組成物を調整した。
以後は応用例1と同様に行って塗工液1)Hによる比較
を行った。
一3〇−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ポリアルキレンポリアミンおよび/またはポリアルキレ
    ンポリ尿素と二塩基性カルボン酸とから得られるポリア
    ミドポリアミンに尿素を脱アンモニフ反応富せ、次いで
    これを水溶液中でエビハロヒドリンおよび/または1.
    3−シバo −2−フo ハ/−ルト反応させ、しかる
    のちホルムアルデヒドおよび/またはグリオキザールと
    反応させることを特徴とする熱硬化性樹脂水溶液の製造
    方法。
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