JP2003519715A - カートリッジ中の1成分分散液シーラント - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、該シーラントは湿潤状態で実質的に揮発性有機化合物を含有しておら
ず、かつ乾燥状態で粘着性である。さらに本発明は、前記シーラントの製造およ
び使用ならびに該シーラントによって被覆された材料に関する。
ら建築分野までのあらゆる分野に該当する適用である。封止材料はたとえば建築
部材の間で生じる運動を吸収し、かつ接合部をふさぐという課題を有する。接合
部は、不適当な場所に固体、液体または気体が侵入することができないように、
密閉されていなくてはならない。これに対して接着剤の場合、結合の製造および
これによりその接着性および強度が重要である。支持体を結合するための接着材
料と封止材料とはその強度によって区別される;固化しているか、弾性であるか
、または塑性であるかという違いである。破断点伸びの低下の際に材料の伸び率
は最大値を通過し、その際、該材料は固形から弾性を経由して塑性の領域にまで
移行する。材料の強度は、接着剤(固形から弾性まで)またはシーラント(弾性
から塑性まで)であるかによって決定される。従って接着剤は特定の引張強度を
有していなくてはならず、これによって構造的な接着を効果的に実施することが
できる。これに対してシーラントの場合、基本的に弾性の特性を有する材料を使
用し、これは伸びおよび縮みを吸収することができるように、特定の伸び率を有
しているので、亀裂または破壊ひいては漏れが生じない。公知のシーラントはそ
の塗布後に硬化する特性を有しているので、表面における汚れは付着したままに
はならない。
に、溶剤を含有しており、ひいては揮発性有機化合物を含有しているシーラント
が公知である。環境の側面およびその強烈な匂いのためのこのようなシーラント
はますます大きな抵抗にあい、かつ新規の開発は実質的に溶剤不含のシーラント
を目指している。
らず、かつポリオレフィン材料の効果的な封止を達成するシーラントを提供する
ことである。
ニルポリマーの分散液をベースとし、乾燥状態で粘着性の1成分シーラントを提
案する。
関し、この場合、該シーラントは湿潤状態で実質的に揮発性有機化合物を含有し
ておらず、かつ乾燥状態で粘着性である。さらに本発明は、本発明によるシーラ
ントの製造および材料、特のポリオレフィン材料の接続および/または封止のた
めのその使用、ならびに本発明によるシーラントにより被覆した材料に関する。
本発明の有利な実施態様は、請求項2以降および以下の記載において定義される
。
着性は、Test Methods for Pressure-Sensitive Adhesives、第6版、Pressure
sensitive tape council, Itasca IIIの試験によれば、その行程が約30cmよ
り短い、有利には約20cmより短い、走行する球を用いて測定することができ
る。本発明によるシーラントは基本的に乾燥後に常に粘着性である、つまりいつ
でも、乾燥後でさえも、接着結合を達成し、かつ粘着性の特性を維持する。
gy、第2版、Donatas Satas, 1989, Van Nostrand Reinhold, 0-442-28026-2、
第444〜450頁に記載されている、少なくとも1種のモノマーをベースとす
る全てのポリマーが適切である。少なくとも1種のアクリレートモノマーおよび
/またはメタクリレートモノマーをベースとするビニルポリマーは、特にその耐
老化性に基づいて特に適切である。有利にはこれらのアクリレート−および/ま
たはポリメタクリレート−ベースのポリマーは、その他のモノマーを含有してい
る場合には、ビニルベースのモノマー、たとえばビニルアセテート、ビニルエー
テル、ビニルハロゲン化物またはビニル芳香族化合物、たとえばスチレンまたは
ビニルベンゼン、または脂肪族モノマー、たとえばエテン、ブタジエンまたはプ
ロペンを含有している。約1〜約15の炭素原子を有するエステル基を有するポ
リアクリレートおよび/またはポリメタクリレートは特に適切である。2−エチ
ルヘキシルアクリレートおよび/またはブチルアクリレートをベースとするポリ
アクリレートは最も有利に使用される。本発明により適切なポリビニル化合物は
、当業者に公知の分散重合により製造される。従って市販のポリアクリレート分
散液は通常、水約30〜約60質量%およびポリアクリレート約40〜約70質
量%ならびに場合により添加剤を含有している。
する。本発明によれば有利なシーラントは湿潤状態で、その都度湿潤状態のシー
ラント100質量%に対して、ビニルポリマーを約15〜約90質量%、有利に
は約25〜約80質量%、特に約30〜約50質量%および水性媒体を約5〜約
50質量%、有利には約5〜約40質量%、特に約15〜約30質量%含有して
おり、その際、残部はその都度、添加剤である。水性媒体は水および場合により
水溶性の添加剤を含有している。これらの添加剤は特に、シーラントの凍結抵抗
性を改善するために添加される。添加量は当業者が容易に決定することができ、
その量に応じて、凍結温度を−20℃まで低下させることができる。有利にはこ
の場合、水溶性の無機塩、特に塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム
または硫酸ナトリウムであるか、あるいは水溶性の溶剤、特にメタノール、エタ
ノール、プロパノールまたはアセトンであるか、水溶性の高沸点もしくは可塑化
化合物、特にエチレングリコールまたはプロピレングリコールである。前記の水
溶性添加剤は単独もしくはこれらの混合物として使用することができる。
剤;有機充填剤、特に可塑剤、増粘剤、オリゴマーの充填剤、ポリマーの充填剤
およびレオロジー調節剤、たとえば増粘剤またはチキソトロピー剤;架橋剤;カ
ップリング剤;安定剤;脱泡剤;界面活性剤;乾燥助剤;揮発性有機化合物(V
OC);および上記の水溶性添加剤。これらの添加剤は単独で、もしくはこれら
の混合物として使用することができる。これらはそれぞれ湿潤状態のシーラント
100質量部に対して次の量で存在する:無機および/または有機充填剤約0〜
約80質量部;可塑剤約0〜約60質量部;増粘剤約0〜約80質量部;オリゴ
マーおよび/またはポリマーの充填剤約0〜約80質量部;レオロジー調節剤約
0〜約20質量部;架橋剤約0〜約15質量部;カップリング剤約0〜10質量
部;安定剤約0〜約15質量部;脱泡剤約0〜約10質量部;界面活性剤約0〜
約10質量部;乾燥剤約0〜約20質量部;および揮発性有機化合物(VOC)
約0〜約5質量部、有利には揮発性有機化合物(VOC)約0〜約10質量部、
特に揮発性有機化合物(VOC)約0〜約3質量部。それぞれの添加剤は、この
分野の当業者に公知の添加剤であり、これらはそれぞれ特に制限されることはな
い。有利な無機充填剤は沈降もしくは天然硫酸バリウム、二酸化チタン、沈降も
しくは天然炭酸カルシウム(たとえばチョーク)、沈降もしくは天然カオリン、
タルク、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウム(水酸化アルミニウムは
耐火レベルの調整を可能にする)、酸化亜鉛、ジルコニウム塩、あらゆる種類の
ガラス球またはマイクロ中空球である。有利な有機充填剤はたとえば炭化水素も
しくはコロホニウムをベースとする樹脂、トール樹脂、バルサム樹脂、テルペン
、オリゴマー、たとえばブチレン、アクリレートまたはその他のビニルベースの
、比較的小さい分子量を有する分子、比較的小さい分子量を有するウレタンまた
はエステル、またはポリエステルベースのポリマー可塑剤、たとえばベンゾフレ
ックスである。有機充填剤としてポリマーの充填剤、たとえば耐衝撃性改善剤、
たとえばポリアクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウ
レタン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリビニルアセテート、ポリイソプ
レンまたはポリ(イソ)ブチレン、ならびにこれらのブロックコポリマーからな
るプラスチック繊維またはプラスチック粉末もまた適切である。可塑剤はDIN
55945によれば液状もしくは固体状の、蒸気圧の低い不活性有機物質である
。その溶解能および膨潤能に基づいてこれらはビニルポリマーの硬度を低下させ
、かつその付着力を変化させる。適切な可塑剤はたとえばフタレート、アジペー
ト、シトレート、ホスフェート、トリメリット酸またはスルホン酸である。増粘
剤は有利にはコロホニウム−もしくは炭化水素をベースとする樹脂である。有利
な架橋剤は金属塩、たとえば酢酸亜鉛、酢酸マグネシウムまたはジルコニウム塩
;アジリジン、グリオキシレートまたはトリエチレングリコールジビニルエーテ
ルである。有利なレオロジー調節剤はポリウレタン増粘剤、アクリレート増粘剤
、セルロース増粘剤、ポリビニルアルコール増粘剤、ケイ酸塩、ビニルエーテル
−/無水マレイン酸またはポリエチレンオキシドである。カップリング剤として
有利にはpH調節剤(たとえばアクリル酸);シラン、アジリジンまたはフッ素
ベースの薬剤である。有利な安定剤は温度安定性を向上するために、立体障害フ
ェノール、たとえばIrganox 110, Antioxidant 330またはCyanox 2246、および
UV安定性を改善するために立体障害フェノールおよび/または立体障害アミン
、たとえばIrganox 1076または1010 Tinuvin P、Tinuvin 326または770、または
Antioxidant 330、または変性された二酸化チタンである。有利な脱泡剤はシリ
コーン−、ポリエチレンオキシド−もしくはパラフィン油ベースの脱泡剤である
。有利な界面活性剤は湿潤剤、たとえばアニオンもしくはカチオン湿潤剤、また
はFもしくはSiベースの湿潤剤であり、その際特に有利な湿潤剤は、Handbook
of Coating Additives, Leonard J. Calbo, 1987, Marcel Dekker Inc., 0-824
7-7561-9、第152頁および第516頁に記載されている。乾燥剤としてジルコ
ニウム誘導体が適切である。揮発性有機化合物(VOC)は、本発明の範囲では
20℃で少なくとも0.1ミリバールの蒸気圧および1013.25ミリバール
で最大240℃の沸点を有する化合物である。これらは150℃未満の沸点を有
する溶剤ならびに150〜240℃の沸点を有する高沸点物質とに分類され、か
つ揮発性有機化合物(VOC)に関する管理税の規則(Ordinance on Incentive
Taxes on Volatile Organic Compounds)(OVOC 814.018)、スイス
の環境保護法(Swiss Law on Protection of the Environment)(LPE、199
7年)の一部に、第1条、第1項(概念)の分類において定義されている。その
都度湿潤状態のシーラント100質量部に対して、有利には揮発性有機化合物約
0〜約3質量部、特に有利には揮発性有機化合物約0.1〜約0.5質量部を使
用する。しかし、さらに上記で定義されているように、これよりも高いVOC量
を使用する可能性も存在する。VOCとして特に適切な溶剤はエタノール、プロ
パノールまたはエチルアセテートである。VOCとして特に適切な高沸点物質は
、グリコール、たとえばエチレングリコールまたはプロピレングリコールである
。そのほかに本発明によるシーラントはさらにその他の通例の添加剤、たとえば
Handbook of Coatings Additives, Leonard J. Calbo, 1987, Marcel Dekker In
c., 0-8247-7561-9、第195〜197頁に定義されているような殺生剤(保存
剤)または着色剤を含有していてもよい。
、あるいは芳香族モノマー、たとえばスチレンまたはビニルベンゼンを有するア
クリレートベースのビニルポリマーを使用する場合に使用する。さらに水添され
ていない増粘剤を使用する際には、付加的な量の安定剤を添加して所望の耐老化
性を達成することが有利である。増粘剤、オリゴマーの充填剤およびその他の有
機充填剤には、シーラントの付着性、粘着性および耐水性を改善するという課題
が付されている。適切な充填剤および架橋剤を選択することにより当業者は最適
な粘着性を達成することができる。これらは建築分野で70℃でも十分であるべ
きである。この場合、当業者は最適な粘着性をビニルポリマーの鎖長の相応した
調整、充填剤および架橋剤の量および品質により調整することができる。粘着性
の最適化が常に付着性と対立する場合には、粘着性を付着性よりも高くならない
ように選択しなくてはならない。
質量部、特に約10〜約70質量部、もっとも有利には約30〜約60質量部の
量で存在する。耐凍結性を改善するための上記の水溶性添加剤は、その都度湿潤
状態のシーラント100質量部に対して、有利には約0〜約30質量部、特に約
0〜約15質量部の量で存在し、その一方でその他の添加剤は約0〜70質量部
、特に約20〜約50質量部の量で存在している。
6を用いて10回転/分でブルックフィールドのタイプAにより測定する場合、
23℃で少なくとも50Pa・sである。有利には23℃でその都度スピンドル
7を用いて10回転/分でブルックフィールドのタイプAにより測定する場合、
粘度は少なくとも約200Pa・s、さらに有利には約350Pa・sである。
粘度の上限は、シーラントがまだ取り扱い可能であることにより決定される。適
切な粘度は当業者が専門分野で通例の試験において上記のレオロジー調節剤およ
び/またはその他の上記の添加剤を使用することにより調整することができる。
シーラントの取り扱いを容易にするためにレオロジー調節剤を添加してもよい。
レオロジー調節剤、たとえば増粘剤またはチキソトロピー剤を使用して安定した
流動性のシーラントが得られ、これはカートリッジまたはブラスチックバッグか
ら容易に押し出して加工することができる。同時にこれらの調節剤は、瞬間強度
を向上し、このことによりシーラントはたとえばポリオレフィン材料の重さを支
えることができる。封止すべき材料の湿潤は界面活性剤を用いて行うことができ
る。これらが起泡を引き起こす可能性がある場合、脱泡剤を添加してもよい。封
止すべき材料上でのシーラントの反撥は、再び増粘剤を用いた粘度の増大により
防止することができる。
る少なくとも1つの相を有している。この相はビニルポリマーおよび場合により
その中で可溶性の添加剤を含有している。結合マトリックスのガラス転移温度は
Tgは、約+10℃より低く、有利には−80〜約+10℃、特に約−80〜約
−40℃であり、その際、ガラス転移温度TgはDSC(DIfferential Scanning
Calorimetry)により次の通りに測定することができる。試験体約30mgをま
ず−10℃/分で−120℃に冷却し、かつ引き続き10℃/分で40℃に加熱
する。加熱の際にCp曲線(Cpは熱容量を意味する)における飛躍が生じ、そ
の中心点がガラス転移温度Tgを定義する。この中心点は曲線の微分によっても
確認することができる。可塑剤、オリゴマーの充填剤および/または増粘剤の使
用により10℃よりも高いガラス転移温度を有するビニルポリマー、特にポリア
クリレートの使用が可能になる。というのも、上記の添加剤により結合マトリッ
クスのガラス転移温度を所望の値に低下させることができるからである。一般に
相の数はシーラントの組成に応じて決定される。結合マトリックス以外にこれら
は有利には少なくとも1つの別の相、特に2つの別の相を有する。これらのその
他の相は水および結合マトリックス中に溶解していない添加剤を含有している。
で約300g/m2の塗布質量で塗布した1時間後に達成される状態をあらわす
。湿潤状態という概念は有利には、シーラントを製造し、かつたとえばプラスチ
ックバッグまたはカートリッジ中に保存した後に得られるその状態をあらわす。
939により5〜50℃でたとえばポリオレフィン材料上で測定した場合、少な
くとも5N/25mm、有利には約5〜約50N/25mmの引き剥がし粘着力
を有する。シーラントはこの引き剥がし粘着力をポリオレフィン材料上のみでは
なく、すべてのその他の材料、たとえば紙、フリース、ポリアミドまたはポリエ
ステル上でも有しているが、ただし、きわめて大きな表面張力を有する材料、た
とえばシリコーン処理およびフッ素化処理した表面を有する材料上は例外である
。引き剥がし粘着力は繰り返し引き剥がし粘着力である。この引き剥がし粘着力
はビニルポリマーの極性を適切に調整することにより達成することができ、これ
は当業者が専門分野で通例の試験の範囲内で容易に実施することができる。ビニ
ルポリマーの極性が高すぎる場合、ポリオレフィン材料に対する親和性が低すぎ
、その一方ではビニルポリマーの極性が低すぎる場合、ポリオレフィン材料との
十分なファンデルワースの相互作用を達成するための二重結合が少なくなりすぎ
る。この場合、ポリオレフィン材料上でシーラントの粘着力(内部強度)よりも
高い付着力(接着)が得られるようにシーラントを調製しなくてはならない。ビ
ニルポリマーの極性、特にポリアクリレートの極性は、モノマーの選択により調
整することができる。短いエステル基、たとえばメチル基もしくはエチル基を有
するアクリレートモノマーは高い極性を有するが、その一方で長いエステル基を
有するアクリレートモノマー、たとえばステアリルアクリレートは、比較的低い
極性を有する。ポリアクリレートの極性はさらに、ビニルベースの化合物、たと
えばビニルアセテート、ビニルエーテル、ビニルハロゲン化物またはビニル芳香
族化合物、たとえばスチレンを使用することにより最適化することができる。ジ
ビニル−もしくはタービニルコモノマーの添加によりポリマーの粘着力、モル質
量および剪断弾性率を制御することができる。
断弾性率G′は、その都度以下の方法により測定して、有利には25℃で約5・
105Pa〜約5・103Paの範囲、特に−10℃よりも低い温度、有利には
−25℃よりも低い温度で約5・105Paよりも低く、かつ60℃より高い温
度、有利には80℃より高い温度で約5・103Paよりも高い。本発明の範囲
で剪断弾性率G′は、弾性率(または貯蔵弾性率)であり、これは周波数1Hz
、伸び率0.2%および加熱速度5℃/分でレオメーター−プレート−プレート
−システムにおいて厚さ800μmのモデル上で測定する。
00℃で混合し、その際、混合のためにすべての通例の混合装置、たとえばスタ
ティックミキサーまたはダイナミックミキサーが適切である。有利にはプログラ
ミング可能な回転数制御を有するミキサーを使用して、製造順序を規定すること
ができる。有利には高い回転数を有するミキサーを使用し、その際、正確な回転
数はシーラント材料の組成に依存する。高粘度の添加剤を使用する場合には、添
加剤を混合する前に加熱し、このことによって混合を容易にすることが有利であ
る。混合は真空下で、有利には約200〜約80ミリバールの圧力で行う。得ら
れたペーストを次いでカートリッジまたはプラスチックバッグに充填する。ペー
ストは少なくとも1年間、保存可能である。
ラスチックバッグから押し出す。次いで水を蒸発させることによりシーラントを
乾燥させる。乾燥状態でシーラントは、その都度、乾燥したシーラント100質
量%に対して水を約0〜約20質量%、特に約0〜約10質量%含有する。
温度は約5〜約50℃である。より低い温度が所望される場合、適切な水溶性添
加剤、たとえば上記のものを、凍結抵抗性の改善のために添加することができる
。乾燥状態でシーラントは約−20〜約+80℃の温度範囲でその機能を満足す
る。
使用される。シーラントはシリコーン処理もしくはフッ素化処理した表面以外の
すべての材料、たとえばポリオレフィン、紙、フリース、ポリアミドおよびポリ
エステル上に付着するので、このような材料、特にポリオレフィン材料を封止す
べきところで、特に露出した表面が存在していないあらゆるところで使用される
。しかしシーラントは汚れが付着したままでも妨げにならないあらゆるところで
も適用することができる。特にシーラントは建築分野において、ペデスタルスト
リップにおいて、異形材、特にポリオレフィン含有の異形材において、または工
業分野で使用される。建築分野での特別な適用は、屋根領域において、ポリオレ
フィン材料を固定した床に、たとえば着色もしくは無着色の木製、しっくい、コ
ンクリート製、石膏製もしくは煉瓦製の壁を接続することである。適切なポリオ
レフィン材料は、たとえばシート、ウェブ、射出成形部材、繊維およびケーブル
である。
物質不含であり、ひいてはにおいが少ない; − 乾燥状態でポリオレフィン材料上で、5℃でも23℃でも、少なくとも5
N/25mm(DIN EN1939による)の引き剥がし粘着力を有する; − 乾燥状態で−20〜+80℃で粘着性である; − 耐老化性である。つまり老化の際に引き剥がし粘着力が5N/25mm(
DIN EN1939)より低下しない; − 結合マトリックスのガラス転移温度が10℃未満である;および − カートリッジおよび圧力ガンで加工可能である。
料上で良好な付着性を示すシーラントが提供される。
実施態様を示すものである。
も15N/25mmおよび固体含有率65質量%(そのうち、約99.5質量%
がポリアクリレートであり、かつ残部は乳化剤である)および水35質量%を有
するポリアクリレート分散液60質量部を、水溶性添加剤6質量部、つまり硫酸
ナトリウム6質量部と、および引き続き別の添加剤と室温(23℃)および10
0ミリバールで混合した:樹脂9質量部、ポリアミド繊維7質量部、ポリイソブ
チレン13質量部、ポリウレタン増粘剤1質量部、ポリビニルアルコール増粘剤
2質量部、UV安定剤0.3質量部、殺生物剤0.2質量部および界面活性剤0
.5質量部を添加した。該ペーストは湿潤状態で23℃において粘度約370P
a・s(ブルックフィールド、タイプA、スピンドル7、10回転/分)を有す
る。得られる材料は乾燥状態で、−25℃で5・105Pa〜100℃で5・1
03の剪断弾性率G′および23℃で20N/25mmのポリオレフィン材料上
での引き剥がし粘着力を有する。乾燥させたシーラントは粘着性であり、その際
表面の粘着性の測定の際に、球の走行行程は約7cmであった。結合マトリック
スのガラス転移温度は、−30℃であった。この場合、すべての測定を上記の測
定方法により実施した。
Claims (14)
- 【請求項1】 水性媒体中のビニルポリマーの分散液をベースとする1成分
シーラントにおいて、シーラントは湿潤状態で実質的に揮発性有機化合物(VO
C)を含有しておらず、かつ乾燥状態で粘着性であり、約5℃〜約50℃におい
てたとえばポリオレフィン材料上で少なくとも約5N/25mmの引き剥がし粘
着力を有し、かつそのガラス転移温度Tgが約10℃よりも低い少なくとも1つ
の相からなる、1成分のシーラント。 - 【請求項2】 乾燥状態で25℃において約5・105Pa〜約5・103 Pa、−10℃よりも低い温度において約5・105Paより小および60℃よ
り高い温度において約5・103Paより大の範囲の剪断弾性率G′を有する、
請求項1記載のシーラント。 - 【請求項3】 湿潤状態で、その都度シーラント100質量部に対して、添
加剤約0〜80質量部によって変性されており、その際、添加剤は揮発性有機化
合物(VOC)を約3質量部未満含有する、請求項1または2記載のシーラント
。 - 【請求項4】 湿潤状態で23℃において少なくとも50Pa・sの粘度を
有する、請求項1から3までのいずれか1項記載のシーラント。 - 【請求項5】 ビニルポリマーが少なくともアクリレートモノマーおよび/
またはメタクリレートモノマーをベースとするポリマーを含有する、請求項1か
ら4までのいずれか1項記載のシーラント。 - 【請求項6】 湿潤状態でシーラント100質量%に対してビニルポリマー
約15〜約90質量%を含有する、請求項1から5までのいずれか1項記載のシ
ーラント。 - 【請求項7】 湿潤状態でシーラント100質量%に対してビニルポリマー
約25〜約80質量%を含有する、請求項1から6までのいずれか1項記載のシ
ーラント。 - 【請求項8】 添加剤が、水溶性化合物、無機充填剤、有機充填剤、架橋剤
、接着助剤、安定剤、脱泡剤、界面活性剤、乾燥助剤および揮発性有機化合物(
VOC)から選択される化合物を少なくとも1種含む、請求項3から7までのい
ずれか1項記載のシーラント。 - 【請求項9】 水溶性化合物が、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カル
シウム、硫酸ナトリウム、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、
エチレングリコールおよびプロピレングリコールから選択される化合物を少なく
とも1種含む、請求項8記載のシーラント。 - 【請求項10】 カートリッジまたはプラスチックバッグ中に含有されてい
る、請求項1から9までのいずれか1項記載のシーラント。 - 【請求項11】 材料の封止および/または接続のための請求項1から10
までのいずれか1項記載のシーラントの使用。 - 【請求項12】 少なくとも1種の材料がポリオレフィン材料である、請求
項11記載の使用。 - 【請求項13】 請求項1から10までのいずれか1項記載のシーラントに
より被覆された材料。 - 【請求項14】 請求項1から10までのいずれか1項記載のシーラントの
製造方法において、シーラントの成分を真空下で相互に混合することを特徴とす
る、シーラントの製造方法。
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