JP2006169396A - アミノ樹脂水分散体組成物及び熱硬化性水性塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モノエポキシド化合物を構成成分の1つとして合成される特定のモノマー組成のポリエステル樹脂を適用したアミノ樹脂水分散体組成物及び該アミノ樹脂水分散体組成物を使用した熱硬化性水性塗料組成物並びに該水性塗料組成物を用いた複層塗膜形成方法。
【選択図】 なし
Description
また、疎水性のアミノ樹脂の分散安定剤として、芳香族多塩基酸、エチレングリコール等を必須成分とする特定組成のポリエステル樹脂を用いた水系塗料組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、該水系塗料組成物においては、アミノ樹脂を水中に分散するのに必要なポリエステル樹脂量が多いという問題がある。また、そのため塗料が高粘度化するという欠点もある。
提供するものである。
本発明のアミノ樹脂水分散体組成物は、特定のモノマー組成のポリエステル樹脂(a)及び疎水性のアミノ樹脂(b)を含有し、(a)成分/(b)成分の固形分重量比が、特定比率の範囲内であることを特徴とするアミノ樹脂水分散体組成物である。
ポリエステル樹脂(a)は、(a−1)多価アルコール、(a−2)多価カルボン酸及び/又は多価カルボン酸無水物、及び(a−3)モノエポキシド化合物を反応させることにより得られるものである。
上記多価アルコール(a−1)は単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
これらのモノエポキシド化合物(a−3)は単独で又は2種以上組合せて使用することができる。
アミノ樹脂とは、一般にメラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、尿素等のアミノ化合物とホルムアルデヒドとを縮合したもの、又は該縮合物をアルコールによりエーテル化したものの総称である。
1.ポリエステル樹脂(a)及び疎水性のアミノ樹脂(b)を含有する混合物を40〜100℃程度、好ましくは50〜90℃程度の温度で1時間程度攪拌を行なった後、20〜60℃程度の温度で脱イオン水を加えて水分散を行い、必要に応じて脱溶剤を行なう方法。
2.ポリエステル樹脂(a)、疎水性のアミノ樹脂(b)及び水を含有するプレ混合物を高圧乳化機を用いて分散を行い、必要に応じて脱溶剤を行なう方法。
本発明の熱硬化性水性塗料組成物は、前記アミノ樹脂水分散体組成物(A)を含有する熱硬化性水性塗料組成物であり、組み合わせる他の基体樹脂等については特に制限されるものではないが、以下に記載するフィルム形成性樹脂(B)、水分散性重合体粒子(C)等と組み合わせたものを好適に使用することができる。
本発明の熱硬化性水性塗料組成物に好適に使用されるフィルム形成性樹脂としては、特に制限はなく、通常、水性塗料組成物の基体樹脂として用いられるものを使用することができる。
具体例として、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。なかでも、以下に述べるアクリル樹脂、ポリエステル樹脂を好適に用いることができる。
ラジカル重合性モノマーを常法に従い共重合することによって合成することができるアクリル樹脂である。溶液重合により合成されるものを好適に用いることができる。溶液重合に使用し得る有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコール系、ジプロピレングリコール系等の親水性有機溶剤が好ましい。また、水分散性の観点から、該アクリル樹脂はカルボキシル基等の酸基を有しているものが好ましい。
水酸基含有ラジカル重合性モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどをあげることができる。
前記アミノ樹脂水分散体(A)に使用するポリエステル樹脂(a)以外の、通常、多塩基酸と多価アルコ−ルとをエステル化反応させることによって既知の方法で合成することができるポリエステル樹脂である。
本発明の熱硬化性水性塗料組成物に好適に使用される水分散性重合体粒子(C)とは、重合体が水中に分散した粒子の形態となっているものである。通常、水性樹脂組成物に用いられる重合体粒子を同様に使用することができるが、以下に述べる水分散性アクリル重合体粒子(C−1)及び水分散性ウレタン重合体粒子(C−2)が特に好ましく、特に水性ベースコート塗料用途として好適に用いることができる。
ビニルモノマーを界面活性剤のような分散安定剤の存在下で、ラジカル重合開始剤を用いて乳化重合せしめることによって得られる水分散性アクリル重合体粒子である。
水分散性アクリル重合体粒子(C−1)のための中和剤としては、アンモニア又は水溶性アミノ化合物、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、ジエタノールアミン、モルホリン等を好適に使用することができる。
水分散性ウレタン重合体粒子(C−2)は、例えば、応力緩和効果等の塗膜物性を向上させる目的で用いられるものであり、例えば、自動車用途に用いた場合、塗膜の走行中の石はねによる塗膜の耐損傷性(耐チッピング性という)等の向上や付着性の向上などに効果がある。
イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4−(又は−2,6−)ジイソシアネート、1,3−(又は1,4−)ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,2−シクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート類;及びこれらのポリイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;
キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,4−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、(m−又はp−)フェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトフェニル)スルホン、イソプロピリデンビス(4−フェニルイソシアネート)などの芳香族ジイソシアネート化合物;及びこれらのポリイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;
トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネート、1,3,5−トリイソシアナトベンゼン、2,4,6−トリイソシアナトトルエン、4,4’−ジメチルジフェニルメタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネートなどの1分子中に3個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート類;及びこれらのポリイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ジメチロールプロピオン酸、ポリアルキレングリコール、トリメチロ−ルプロパン、ヘキサントリオ−ルなどのポリオールの水酸基にイソシアネート基が過剰量となる比率でポリイソシアネート化合物を反応させてなるウレタン化付加物;及びこれらのポリイソシアネ−トのビュ−レットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;等を挙げることができる。
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メトキシメタノールなどのエーテル系;ベンジルアルコール;グリコール酸;グリコール酸メチル、グリコール酸エチル、グリコール酸ブチルなどのグリコール酸エステル;乳酸、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどの乳酸エステル;メチロール尿素、メチロールメラミン、ジアセトンアルコール、2−ヒドロキシエチルアクリレ−ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレ−トなどのアルコール系;
ホルムアミドオキシム、アセトアミドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサンオキシムなどのオキシム系;
マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジn−ブチル、メチルマロン酸ジエチル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸ジフェニルなどのマロン酸ジアルキルエステル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n−プロピル、アセト酢酸ベンジル、アセト酢酸フェニルなどのアセト酢酸エステル、アセチルアセトンなどの活性メチレン系;
ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノールなどのメルカプタン系;アセトアニリド、アセトアニシジド、アセトトルイド、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸アミド、ステアリン酸アミド、ベンズアミドなどの酸アミド系;コハク酸イミド、フタル酸イミド、マレイン酸イミドなどのイミド系;ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、キシリジン、N−フェニルキシリジン、カルバゾール、アニリン、ナフチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ブチルフェニルアミンなどアミン系;イミダゾール、2−エチルイミダゾールなどのイミダゾール系;3,5−ジメチルピラゾールなどのピラゾール系;尿素、チオ尿素、エチレン尿素、エチレンチオ尿素、ジフェニル尿素などの尿素系;N−フェニルカルバミン酸フェニルなどのカルバミン酸エステル系;エチレンイミン、プロピレンイミンなどのイミン系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸カリなどの亜硫酸塩系などのものを挙げることができる。
有機金属化合物としては、例えば、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、酢酸リチウム、アセチルアセトン鉄(III)、2−エチルヘキソン酸亜鉛、酢酸銅、三塩化バナジウム、オクチル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジマレート、テトラブチル錫、ジブチル錫オキシド、テトラ−n−ブチル−1,3−ジアセチルオキシジスタノキサン、テトラ−n−プロピル−1,3−ジアセチルオキシジスタノキサン、テトラ−n−ブチル−1,3−ジラウリルオキシジスタノキサン等の金属触媒を挙げることができ、特に、オクチル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジスタノキサン類等の有機錫系化合物が好ましく、更に、低温焼き付けが要求される場合には、ジブチル錫ジアセテートが好適に用いられる。
本発明の熱硬化性水性塗料組成物を適用し得る被塗物としては、特に限定されないが、例えば、自動車、二輪車、コンテナ等の各種車両の車体が好ましい。また、これら車体を形成する冷延鋼板、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板、錫メッキ鋼板等の鋼板;アルミニウム板、アルミニウム合金板等の金属基材;各種プラスチック素材等であってもよい。
製造例1
攪拌機、還流冷却器、水分離器及び温度計を備えた反応器に、ヘキサヒドロ無水フタル酸207.3部、アジピン酸234部、カージュラE10P(ジャパンエポキシレジン社製、ネオデカン酸モノグリシジルエステル)461.5部、ジメチロールプロピオン酸85.9部、トリメチロールプロパン87.5部を仕込み、100〜230℃で7時間反応させた。その後、さらに無水トリメリット酸17.24部を加え、180℃で縮合反応させた後、ジプロピレングリコールメチルエーテルを加えて固形分重量濃度を70%に調整することにより、酸価が50mgKOH/g、水酸基価が64mgKOH/g、数平均分子量が1500であるポリエステル樹脂1を得た。
下記表1に示す量の原材料を用いて製造例1と同様にして合成して、ポリエステル樹脂2〜5を得た。得られたポリエステル樹脂2〜5の水酸基価、酸価及び数平均分子量を併せて下記表1に示す。
実施例1
上記製造例1で製造したポリエステル樹脂1を357.1部(固形分250部)及びユーバン20SE−60(三井化学社製、ブチル化メラミン樹脂、固形分60%、アミノ樹脂の疎水性を表わす水の滴定量は2.1(ml))1250部(固形分750部)を、80℃で1時間攪拌した。その後、40℃まで冷却してからジメチルエタノールアミン17.85部を添加して十分に攪拌した後、さらに脱イオン水2375部を攪拌しながら除々に添加することにより、平均粒子径が230nm(サブミクロン粒度分布測定装置「COULTER N4型」(ベックマン・コールター社製)を用いて、脱イオン水で希釈し20℃で測定した。)であるアミノ樹脂水分散体組成物1(固形分25wt%)を得た。
下記表2に示す量の原材料を用いて実施例1と同様にして調製して、アミノ樹脂水分散体2〜7を得た。得られたアミノ樹脂水分散体組成物2〜7の平均粒子径を併せて下記表2に示す。
(分散性)○:室温24時間放置後沈降が認められない。
×:室温24時間放置後沈降が認められる。
後記表2における(*1)〜(*2)は、それぞれ以下のとおりである。
(*1)ユーバン28−60:三井化学社製、ブチル化メラミン樹脂、固形分60%、アミノ樹脂の疎水性を表わす水の滴定量は3.6(ml)。
(*2)サイメル250:日本サイテックインダストリーズ社製、メチルブチル混合エーテル化メラミン樹脂、固形分70%、アミノ樹脂の疎水性を表わす水の滴定量は1.8(ml)。
実施例7
ポリエステル樹脂A(*3)56.7部に、攪拌しながら上記実施例1で得たアミノ樹脂水分散体組成物1 53.3部、バイヒジュールVP LS2310(住化バイエルウレタン社製、水分散性を付与したブロック化脂肪族ポリイソシアネート硬化剤、固形分40%)75部、JR−806(テイカ社製、ルチル型酸化チタン)70部、カーボンMA−100(三菱化学社製、カーボンブラック)1部、硫酸バリウムB35(堺化学社製、硫酸バリウム)30部及びMICRO ACE S−3(日本タルク社製、微粉タルク)10部を加えて分散、混合しさらに、ジメチルエタノールアミン及び脱イオン水を加えて、pH8.5、フォードカップNo.4で40秒の粘度に調製して水性中塗り塗料1を得た。
下記表3に示す量の原材料を用いて実施例7と同様にして調製して、水性中塗り塗料2〜10を得た。なお、表3に示す塗料組成物の配合は各成分の固形分重量比である。
後記表3における(*4)〜(*5)は、それぞれ以下のとおりである。
(*4)サイメル325:日本サイテックインダストリーズ社製、イミノ基型メチル化メラミン樹脂、固形分80%、アミノ樹脂の疎水性を表わす水の滴定量は12.0(ml)。
(*5)スーパーフレックス410:第一工業製薬社製、水性ポリカーボネ−ト系ウレタン樹脂(水分散性ウレタン重合体粒子)、固形分40%。
また、上記実施例7〜14及び比較例2〜3で得られた水性中塗り塗料1〜10については以下のようにしてそれぞれ試験板を作製し、塗膜性能試験を行なった。
(被塗物)パルボンド#3020(日本パーカライジング社製、商品名、りん酸亜鉛処理)を施した冷延鋼板に、エレクロンGT−10(関西ペイント社製、商品名、カチオン電着塗料)を膜厚20μmとなるように電着塗装し、170℃で30分間焼き付けを行なって電着塗膜を形成させたものを被塗物とした。
上記のようにして形成された各々の試験板及び塗料の性能試験結果を併せて下記表3に示す。試験方法及び評価方法は以下の通りである。
○:平滑性、ツヤ、鮮映性がすべて良好
△:平滑性、ツヤ、鮮映性のいずれかが、やや劣る
×:平滑性、ツヤ、鮮映性のいずれかが、顕著に劣る
耐水性:40℃の脱イオン水に240時間浸漬後の外観及び付着性を調べた。付着性は、素地に達するようにカッターナイフで×印状のクロスカットを入れ、そのクロスカット部に粘着セロハンテープを貼着し、それを急激に剥がした後のハガレを評価した。
○:全く異常が認められない。
△:フクレ、ブリスター発生等の外観異常は認められないが、ハガレが認められる。
×:フクレ、ブリスター発生等の外観異常及びハガレがともに認められる。
○:問題なく良好。
△:塗料の粘度上昇が見られる。
×:塗料の粘度上昇が著しい。
実施例15
ポリエステル樹脂A 23.3部に、攪拌しながらサイメル325 12.5部、実施例1で得たアミノ樹脂水分散体組成物1 106.7部、バイヒジュールVP LS2310 25部及び水分散性アクリル重合体粒子(*6;固形分25.2%)119部を添加した。その後、アルミ顔料分として20部となる量のアルミペーストGX180A(旭化成社製、アルミニウムフレークペースト)を攪拌しながら添加して混合分散し、さらに、ジメチルエタノールアミン及び脱イオン水を添加してpH8.0、フォードカップNo.4による測定で20℃にて40秒の粘度となるように調製し、水性ベースコート塗料1を得た。
下記表4に示す量の原材料を用いて実施例15と同様にして調製して、水性ベースコート塗料2〜11を得た。なお、表4に示す塗料組成物の配合は各成分の固形分重量比である。
また、上記実施例15〜22及び比較例4〜6で得られた水性ベースコート塗料1〜11について、以下のようにしてそれぞれ試験板を作製し、塗膜性能試験を行なった。
(被塗物)リン酸亜鉛化成処理を施した厚さ0.8mmのダル鋼板上に、エレクロン9600(関西ペイント社製、商品名、熱硬化性エポキシ樹脂系カチオン電着塗料)を膜厚が20μmになるように電着塗装し、170℃で30分間加熱し硬化させ、その上にアミラックTP−65−2(関西ペイント社製、商品名、ポリエステル・メラミン樹脂系自動車中塗り塗料)を膜厚35μmとなるようにエアスプレー塗装し、140℃で30分間加熱硬化させて被塗物とした。
上記のようにして形成された各々の試験板及び塗料の性能試験結果を併せて下記表4に示す。試験方法及び評価方法は以下の通りである。
水性中塗り塗料1及び9並びに水性ベースコート塗料1及び9についてはさらに以下の実施例23及び比較例7の記載にしたがって、2種類の試験板を作製した。
(被塗物)リン酸亜鉛化成処理を施した厚さ0.8mmのダル鋼板上に、エレクロン9600(関西ペイント社製、商品名、熱硬化性エポキシ樹脂系カチオン電着塗料)を膜厚が20μmになるように電着塗装し、170℃で30分間加熱して電着塗膜を形成させたものを被塗物とした。
(実施例23)
被塗物上に実施例7で製造した水性中塗り塗料1を膜厚35μmとなるように塗装した。2分間放置後、80℃で5分間プレヒートを行なってから、未硬化の該水性中塗り塗膜上に実施例15で製造した水性ベースコート塗料1を回転式静電塗装機を用いて、ブース温湿度25℃/75%で、膜厚15μmとなるように塗装し、2分間放置後、80℃で3分間プレヒートを行なった。
次いで、未硬化の該水性ベースコート塗膜上にマジクロンTC−71(関西ペイント社製、商品名、アクリル・メラミン樹脂系溶剤型上塗りクリヤ塗料)をフォードカップ#No.4を用いて、スワゾール1000を添加して塗料温度20℃で30秒の粘度に調整して、ミニベル型回転式静電塗装機を用い、ブース温湿度25℃/75%で、膜厚40μmとなるように塗装し、7分間放置した後、140℃で30分間加熱して3層の塗膜を同時に硬化させることにより試験板を作製した。
(比較例7)
実施例23で、水性中塗り塗料1を比較例2で得られた水性中塗り塗料9とし、水性ベースコート塗料1を比較例4で得られた水性上塗りベースコート塗料9とする以外は、実施例23と同様にして試験板を作製した。
性能試験結果3
上記のようにして作製した各試験板の性能試験結果を表5に示した。試験方法及び評価方法は性能試験結果2で示した方法と同様にして試験及び評価を行なった。
Claims (12)
- (a−1)多価アルコール、(a−2)多価カルボン酸及び/又は多価カルボン酸無水物、及び(a−3)長鎖炭化水素基を有するモノエポキシド化合物を反応させて得られる、10〜200mgKOH/gの範囲内の水酸基価、10〜150mgKOH/gの範囲内の酸価及び1,000〜10,000の範囲内の数平均分子量を有するポリエステル樹脂(a)、及び疎水性のアミノ樹脂(b)を含有し、(a)成分/(b)成分の固形分重量比が、5/95〜49/51の範囲内であることを特徴とするアミノ樹脂水分散体組成物。
- 疎水性のアミノ樹脂(b)がブチルエーテル基を有するものである請求項1に記載のアミノ樹脂水分散体組成物。
- ポリエステル樹脂(a)の(a−1)成分として、ジメチロールプロピオン酸及び/又はジメチロールブタン酸を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のアミノ樹脂水分散体組成物。
- 請求項1記載のアミノ樹脂水分散体組成物(A)を含有する熱硬化性水性塗料組成物。
- さらに、5〜200mgKOH/gの範囲内の酸価、5〜200mgKOH/gの範囲内の水酸基価及び500〜100000の範囲内の数平均分子量を有するフィルム形成性樹脂(B)を含有する請求項4に記載の熱硬化性水性塗料組成物。
- さらに、水分散性重合体粒子(C)を含有することを特徴とする請求項4又は5に記載の熱硬化性水性塗料組成物。
- 不揮発分として、前記(A)成分、(B)成分及び(C)成分の合計重量を基準として、(A)成分が1〜70%、(B)成分及び(C)成分の合計が30〜99%である請求項5又は6に記載の熱硬化性水性塗料組成物。
- 被塗物に、請求項4〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性水性塗料組成物を中塗り塗料として塗装し、加熱して硬化させた後、さらにその中塗り塗面上に上塗り塗料を塗装し、加熱して硬化させることを特徴とする複層塗膜形成方法。
- 被塗物に、請求項4〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性水性塗料組成物をベースコート塗料として塗装し、さらにその未硬化のベースコート塗面上にクリヤコート塗料を塗装してベースコート及びクリヤコートを同時に加熱して硬化させることを特徴とする複層塗膜形成方法。
- 被塗物に、中塗り塗料を塗装し、その未硬化の中塗り塗面上にベースコート塗料を塗装し、さらにその未硬化のベースコート塗面上にクリヤコート塗料を塗装して、中塗り、ベースコート及びクリヤコートの3層の塗膜を同時に加熱して硬化させる3コート1ベーク方式の複層塗膜形成方法において、中塗り塗料及び/又はベースコート塗料として、請求項4〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性水性塗料組成物を使用することを特徴とする複層塗膜形成方法。
- クリヤコート塗料がアクリル樹脂/メラミン樹脂系、アクリル樹脂/ポリイソシアネート硬化剤系、アクリル樹脂/ブロックポリイソシアネート硬化剤系又は酸基含有樹脂/エポキシ基含有樹脂系塗料である請求項9又は10に記載の複層塗膜形成方法。
- 請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法で塗装された物品。
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