JP2020511301A - 表面再活性化処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み込まれている、2017年3月3日に出願された米国仮特許出願第62/466,659号の優先権を主張する。
(a)チタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤、
(b)溶媒、
(c)ナノ粒子、
(d)任意に、配合物の総重量に対して約10重量%未満の量で存在する添加剤
を含む又はそれからなる配合物を提供する。
(a)約8重量%未満の量で存在する表面交換剤又はエステル交換剤、
(b)少なくとも約85重量%の量で存在する溶媒、
(c)約2重量%未満の量で存在するナノ粒子、及び
(d)任意に約10重量%未満の量で存在する添加剤
を含み又はそれからなり、
成分(a)〜(d)それぞれの重量%は、添加剤が存在しない場合、配合物の総重量%及び成分(a)〜(c)の総重量%に基づき、又は添加剤が存在する場合、成分(a)〜(d)の総重量%は100である。
本開示の再活性化方法は、基板上に既に存在する有機塗料コーティングの表面に、再活性化処理剤又は再活性化処理剤の個々の成分を塗布するステップを含む。例えば、有機塗料コーティングが以前に基板に付着されていて、さらなるコーティング又は他の要素を付着するための、特定の付着の再活性化(例えば機械的摩耗などの過酷な表面処理)を必要とせずに、その塗布ウィンドウを超えてエージングさせた場合である。基板上に存在する有機塗料コーティングは、再活性化処理(例えば機械的摩耗)なしで、有機塗料コーティングへのさらなるコーティングの付着力が就航中の性能要件を満足しないように、エージングされる。例えば、基板上に既に存在し、さらなるコーティングが塗布される有機塗料コーティングは、さらなるコーティングの付着を受容する塗布ウィンドウ内になお存在する、新たに塗布された有機塗料コーティングではない。
[数1]
相対湿度=(実際の蒸気圧/飽和蒸気圧)×100%
任意に、基板上に存在する有機塗料コーティングの表面を事前に洗浄するステップ、
溶媒、表面交換剤、ナノ粒子及び任意の添加剤を含む又はそれからなる表面再活性化処理剤を有機塗料コーティングに塗布するステップであって、表面交換剤がチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される、ステップ、
任意に、有機塗料コーティングの表面を乾燥させるステップ、洗浄するステップ及び拭き取るステップの少なくとも1つ、並びに
任意に、有機塗料コーティングの再活性化された表面に1つ以上のさらなるコーティングを塗布するステップ
を含む又はそれからなる方法が提供され得る。
有機塗料コーティングへのさらなるコーティングの付着力を促進するために、基板上に存在する有機塗料コーティングに表面再活性化処理剤を塗布するステップであって、基板上に存在する有機塗料コーティングに対する表面再活性化処理剤が溶媒、表面交換剤、ナノ粒子及び任意の添加剤を含む又はそれからなり、再活性化処理剤の成分の1つ以上が有機塗料コーティングに同時に、連続して又は個別に塗布され、表面交換剤がチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される、ステップと、
有機塗料コーティングの表面にさらにコーティングを塗布するステップと
を含む又はそれからなる方法が提供され得る。
「有機塗料コーティング」という用語は、本明細書においてその最も広い意味で使用され、装飾トップコート;アンダーコート;中間コーティング;プライマー;シーラー;ラッカー;着色又は透明なコーティング防食、耐熱性若しくはカモフラージュなどの特定の目的のために設計されたコーティング;高光沢、つや消し、非平滑若しくは平滑仕上げのコーティング;又は金属フレークなどの特殊添加剤を含有するコーティングについて説明している。有機塗料コーティングは、薄層中の基板への塗布後に固体膜に変わる、液体、液化性又はマスチック組成物に利用される。例えば、有機塗料コーティングはベースコートであり得て、さらなるコーティングはベースコート−クリアコート(BCCC)系を提供するためのクリアコートであり得る。
さらなるコーティングは、上記の有機塗料コーティングなどの有機コーティング又は無機コーティングであり得る。
溶媒は、単一の溶媒又は2つ以上の溶媒の組合せであり得る。溶媒は、工業用途に適した有機溶媒であり得る。溶媒は、1つ以上のエステル、ケトン、エーテル及びアルコールから選択される少なくとも1つの溶媒であり得て、基板上に存在する有機塗料コーティングの表面(又はその上の膜)の乱れを促進するいくつかの態様におけるように、又は有効な薬剤用担体に各種の気化パラメータを与えることによって、再活性化処理剤にさらなる利点を提供し得る。溶媒は、1つ以上のケトン、エーテル及びアルコールから選択される少なくとも1つの溶媒であり得て、再活性化処理剤になおさらなる利点を提供し得る。溶媒は、ナノ粒子及び表面交換剤の有効な担体でもあり得て、例えば基板上に存在する有機塗料コーティングの表面に効果的にスプレー塗布できる液体配合物を提供する。溶媒は、ヒドロキシル、エーテル、ケトン及びエステルから選択される1つ以上(例えば1〜4個)の官能基を有するC1−12アルキルから選択される、1つ以上の有機溶媒であり得る。アルキル基は、1つ以上の官能基によって中断及び/又は置換されていることが認識される。官能基は、ヒドロキシル、エーテル及びケトンの少なくとも1つから選択され得る。「C1−12アルキル」は、1つ以上の官能基により置換及び/又は中断され得る、1〜12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖飽和炭化水素を示すことが認識される。溶媒は、上記のように中断及び/又は置換されたC3−10アルキルから選択される1つ以上の有機溶媒であり得る。好適な有機溶媒又は溶媒の組合せは、用いられる表面交換剤及びナノ粒子に依存し得る、さらなる利点を提供することができ、これに限定されるわけではないが、
(a)ケトン、例えばメチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン及びアセトン;
(b)アルコール、例えば芳香族アルコール、例えばベンジルアルコール;脂肪族アルコール、例えばC1−6又はC1−4アルコール、即ち第3級ブタノール、n−ブタノール、第2級ブタノール、イソプロピルアルコール、n−プロパノール、エタノール及びメタノール;環式アルコール、例えばシクロヘキサノール;並びにグリコール、例えばエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及びポリプロピレングリコール;
(c)エーテル、例えばグリコールエーテル、例えばグリコールジエーテル、例えばこれに限定されるわけではないが、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル又はジエチレングリコールのメチルブチルエーテルを含む、アルキレングリコール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及びポリプロピレングリコールのジエーテルを含む、グリコールのジC1−6アルキルエーテル及び環式エーテル、例えばテトラヒドロフラン;
(d)エステル、例えばエチルアセテート、プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、第3級ブチルアセテート及びグリコールエーテルアセテート;
又はその任意の組合せ、が挙げられ得る。
好適な薬剤としては、有機コーティングの表面交換を促進するものが挙げられる。表面交換を促進する好適な薬剤としては、エステル交換剤が挙げられ得る。表面交換を促進する好適な薬剤は、チタネート及びジルコネート又はそのキレート、例えばC1−10アルキルチタネート、C1−10アルキルチタネートキレート、C1−10アルキルジルコネート、C1−10アルキルジルコネートキレートから選択され得る。具体例としては、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−2−エチルヘキシルチタネート、テトラエチルチタネート、テトラ−n−プロピルジルコネート、テトラ−n−ブチルジルコネート及びその組合せが挙げられる。
「ナノ粒子」という用語は、本明細書で使用する場合、約500nm未満の粒径を有する粒子を意味し、例えば約450nm、400nm、350nm、300nm、250nm、200nm、150nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm又は5nm未満であり得る。ナノ粒子は、約1nm、5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm又は300nmを超える粒径を有し得る。一態様において、ナノ粒子は200nm未満の粒径を有する。ナノ粒子は、それらの値のうちの任意の2つの範囲、例えば(再活性化配合物又はその成分の総重量に対して)約1nm〜200nmの間、1nm〜100nmの間及び5nm〜50nmの範囲の量で存在し得る。
本明細書に記載する「添加剤」は、任意であり、有機塗料コーティングの表面上の付着力を活性化する際の再活性化処理剤に必須ではないことが認識される。1つ以上の添加剤は、存在する場合、有機塗料コーティングの表面に対する再活性化処理剤による付着力の再活性化に加えて、さらなる利点を提供し得る。本明細書に記載する「表面交換剤」は、本明細書に記載する任意の「添加剤」とは別個のものであり、その意味には含まれないことが認識される。本明細書に記載の「ナノ粒子」は、本明細書に記載の任意の「添加剤」に別個の構成成分を提供することも認識される。例えば、添加剤は、存在する場合、表面の再活性化に寄与しないか、又は有機塗料コーティングの表面と化学的に反応しない。
(a)レオロジー調節剤、例えばヒドロキシプロピルメチルセルロース(例えばメトセル(Methocel)311)、変性尿素(例えばByk 411、410)、セルロースアセテートブチレート(例えばイーストマン(Eastman)CAB−551−0.01、CAB−381−0.5、CAB−381−20)及びポリヒドロキシカルボン酸アミド(例えばByk 405);
(b)湿潤剤、例えばフルオロケミカル界面活性剤(例えば3Mフルオラド(Fluorad));
(c)界面活性剤、例えば脂肪酸誘導体(アクゾノーベル(AkzoNobel)、ベルモドール(Bermodol)SPS 2543など)、第4級アンモニウム塩、イオン性及び非イオン性界面活性剤;
(d)分散剤、例えば第1級アルコール系の非イオン性界面活性剤(例えばメルポール(Merpol)4481、デュポン(DuPont))及びアルキルフェノール−ホルムアルデヒド−ビスルフィド縮合物(例えばクラリアント(Clariants)1494);
(e)消泡剤;
(f)レベリング剤、例えばフルオロカーボン変性ポリマー(例えばEFKA 3777);
(g)顔料、例えば有機フタロシアニン、キナリドン、ジケトピロロピロール(DPP)及びジアリド誘導体並びに(例えば再活性化処理剤及び塗布箇所の視認性を高めるための)無機酸化物顔料を含む、航空宇宙用塗料組成物で使用されるもの;
(h)有機及び無機染料を含む染料、例えば(例えば再活性化処理剤及び塗布箇所の視認性を高めるために)蛍光剤(ローヤル・ピグメント・アンド・ケミカルズ(Royale Pigment and Chemicals))、フルオレセイン及びフタロシアニン;
(i)耐食添加剤、例えばリン酸エステル(例えばADD APT、アンチコール(Anticor)C6)、(2−ベンゾチアゾリチオ)コハク酸のアルキルアンモニウム塩(例えばBASF、イルガコア(Irgacor)153)、トリアジンジチオール及びチアジアゾールが挙げられる。
有機塗料コーティングは、基板上に存在する。基板は、建物、ビークル又は航空機の構造的支持部として使用するために構築されたパネルなどの支持構造であり得る。基板は、実質的に剛性の基板であり得る。基板は、実質的に非弾性のパネルであり得る。例えば、基板は、航空機の胴体又は翼のパネル部分であり得る。実質的に非弾性又は剛性であるとは、再活性化工程で基板に伸張を課す必要がないことと理解される。基板は、変形に対して実質的に弾力性であり得る、例えば伸びに対して実質的に弾力性であり得るか、又はその変形時に基板が実質的にその元の形状に戻るように弾力的に変形可能であり得る。例えば、基板は特定の可撓性を有し得るが、その元の形状に戻ることができる。一態様において、基板は、容易に伸張又は延伸することができる可撓性プラスチック又は包装材料ではない。一態様において、基板は、金属、金属合金及び/又は複合材料を含むか又は本質的にそれからなる。
溶媒、薬剤、ナノ粒子及び任意の添加剤を組み合わせて、再活性化処理剤の形態で塗布する場合、これは溶液、懸濁液、混合物、エアゾール、エマルジョン、ペースト又はその組合せなどの異なる物理的形態をとり得る。一態様において、処理剤は溶液、エマルジョン又はエアゾールの形態である。
(a)グリコールジエーテル:C1−6又はC1−4アルコール溶媒の組合せなどのエーテル:アルコール溶媒の組合せである溶媒、例えばジプロピレングリコールジメチルエーテル:イソプロパノール又はn−プロパノール;
(b)C1−10アルキルチタネート、C1−10アルキルジルコネート、C1−10アルキルチタネートキレート、C1−10アルキルジルコネートキレートなどのチタネート若しくはジルコネート又はそのキレートである表面交換剤、例えばテトラ−i−プロピルジルコネート、テトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−プロピルジルコネート、テトラ−n−ブチルジルコネート、テトラ−n−プロピルチタネート及びテトラ−n−ブチルチタネート、特にテトラ−n−プロピルチタネート又はテトラ−n−プロピルジルコネート;
(c)炭素系ナノ粒子などのナノ粒子、例えばカーボンブラック又は金属酸化物ナノ粒子、例えば酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素並びに
(d)任意にレオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤から選択される添加剤
を含み得る又はそれからなり得る。
(a)チタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤、
(b)配合溶媒、
(c)ナノ粒子、
(d)任意に、配合物の総重量に対して約10重量%未満の量で存在する添加剤
を含む又はそれからなる配合物が提供され得る。
(a)約8重量%未満の量で存在する表面交換剤、
(b)少なくとも約85重量%の量で存在する配合溶媒、
(c)約2重量%未満の量で存在するナノ粒子、及び
(d)任意に約10重量%未満の量で存在する添加剤
を含み得て又はそれからなり得て、
成分(a)〜(d)それぞれの重量%は、添加剤が存在しない場合、配合物の総重量%及び成分(a)〜(c)の総重量%に基づき、又は添加剤が存在する場合、成分(a)〜(d)の総重量%は100である。
≦1.0 ヒトの目では知覚できない;
1〜2 綿密な観察により知覚可能;
2〜10 一見して知覚可能;
11〜49 色は反対色というよりは、より同系色である;
100 色は正反対色である。
図2:雨食試験における最大引裂き長さ及びコーティングの除去面積%に対応する、1〜10のスケールに関連する視覚的表現が強調表示されている。
図3:様々な表面処理を伴う及び伴わない、シングル・インパクト・ジェット装置(SIJA)技術を使用した、白色塗料からのグレー塗料の除去量を示す画像である。大量の塗料の除去は、付着力が不十分であることを示し、より少ない塗料の除去は、付着力がより良好であることを示すことに留意されたい。画像は下記を示す:
・低湿度(4.2mb水蒸気分圧)における再活性化処理を用いない、著しいグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、高湿度(10.1mb水蒸気分圧)下での白色コーティングの再活性化時の、より低度のグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、低湿度下で白色コーティングの再活性化時の、より高い相対的なグレー塗料除去。
・ナノ粒子を含むようにAT−1を改質した際の、低湿度下でのより少ないグレー塗料除去。
図4:低湿度(水蒸気分圧3.0〜3.5mb)条件下での白色塗料からのグレー塗料の様々な除去量を示す、シングル・インパクト・ジェット装置の結果を示す画像である。結果は下記を示す。
・低湿度における再活性化処理なしの、著しいグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、高湿度(10.1mb水蒸気分圧)下での白色コーティングの再活性化時の、より低度のグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、低湿度下で白色コーティングの再活性化時の、より高い相対的なグレー塗料除去。
・ナノ粒子を含むようにAT−1を改質したときの、より少ないグレー塗料除去。
図5:高湿度(10.3mb水蒸気分圧)条件下での白色塗料からの塗料除去を示す、シングル・インパクト・ジェット装置の結果を示す画像である。結果は下記を示す。
・再活性化を行わないと、高湿度において著しいグレー塗料が除去される。
・AT−1を使用する高湿度条件で行った再活性化は、グレーコートの白色コートへの付着力を改善するのに有効である。
・高湿度条件下で再活性化を行った場合、カーボンブラックを処理剤に含めることはグレーコーティングの付着力に悪影響を及ぼさず、AT−1と同様の結果を生じる。
図6:様々な表面処理剤を伴う及び伴わない、白色塗料からのグレー塗料の除去量を示す、シングル・インパクト・ジェット装置(SIJA)の結果を示す画像である。大量の塗料の除去は、付着力が不十分であることを示し、より少ない塗料の除去は、付着力がより良好であることを示すことに留意されたい。画像は下記を示す:
・低湿度(4.2mb水蒸気分圧)における処理剤を用いない、著しいグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、高湿度(10.3mb水蒸気分圧)下での白色コーティングの再活性化時の、より低度のグレー塗料除去。
・AT−1を使用した、低湿度(4.2mb水蒸気分圧)の下での白色コーティングの再活性化時の、比較的高いグレー塗料除去。
・ナノ粒子を含むようにAT−1を改質したときの、低湿度(4.2mb水蒸気分圧)下でのより少ないグレー塗料除去。
図7:DHSに高湿度(38%RH、68°F;8.9mb)及び低湿度(13%RH、66°F;2.7 mb)条件下でDHS CA8000/BAC70846に4:1(C:C2)シンナーを用いて塗布した際の、ナノ粒子を添加しないAT−1再活性化処理剤の残留物形態を示す、走査型電子顕微鏡画像である。画像は下記を示す:
・高湿度での塗布により、残留物の微細で非平滑な開放(多孔質)構造が生成される。
・低湿度での塗布により、残留物のより連続的で平滑なゲル状(より多孔性の低い)構造が生成される。
図8:高湿度及び低湿度条件下で塗布した際の、0.005重量%スペシャルブラック(Special Black)5(50nm)ナノ粒子を添加したAT−1再活性化処理剤の残留物形態を示す、走査型電子顕微鏡画像である。画像は下記を示す:
・高湿度での塗布により、図7の構造と同様の、残留物の微細で非平滑な開放(多孔質)構造が生成される。
・低湿度での塗布により、図7の構造よりもやや非平滑の開放構造が生成される。
図9:高湿度条件及び低湿度条件で塗布した際の、0.01重量%のスペシャルブラック(Special Black)5(50nm)ナノ粒子を添加したAT−1再活性化処理剤の残留物形態を示す、走査型電子顕微鏡画像である。画像は下記を示す:
・高湿度での塗布により、図7の構造と同様の、残留物の微細で非平滑な開放(多孔質)構造が生成される。
・低湿度での塗布により、図7の構造よりもやや非平滑の開放構造が生成される。
図10:高湿度条件及び低湿度条件で塗布した際の、0.05重量%のスペシャルブラック(Special Black)5(50nm)ナノ粒子を添加したAT−1再活性化処理剤の残留物形態を示す、走査型電子顕微鏡画像である。画像は下記を示す:
・高湿度での塗布により、図7の構造と同様の、残留物の微細で非平滑な開放(多孔質)構造が生成される。
・低湿度での塗布により、図7の構造よりもやや非平滑の開放構造が生成される。
図11:低湿度条件下で塗布された様々な表面処理剤を使用する、様々な量の青色塗料の除去を示す回転アーム雨食の結果である。
図12:低湿度条件下で塗布された様々な表面処理剤を使用する、様々な量の青色塗料の除去を示す回転アーム雨食の結果である。
図13:低湿度条件下で塗布された様々な表面処理剤を使用する、様々な量の青色塗料の除去を示す回転アーム雨食の結果である。画像は下記を示す:
・再活性化処理剤なしの、著しい青色塗料除去。
・AT−1によって白色コーティングを再活性化する際の、処理剤なしに比べてより少ない塗料除去。
・ナノ粒子を含むようにAT−1を改質したときの、さらにより少ないグレー塗料除去。
ここで本開示の態様を、以下の非限定的な実施例を参照して説明する。実施例において商品名で示す生成物の詳細は以下の通りである。
Al 2024−T3 clad−[航空宇宙用途で通例使用されるアルミニウムのグレード]
アルドロックス(Ardrox)1250−[ケメタル(Chemetall)製の、ヒドロキシエタンホスホン酸、カリウムヒドロキシエタンホスホネート及び第1級アルコールエトキシレートを含む弱酸性クリーニング材料]
AC−131−CB−[アルミニウムなどの金属用の非クロメート処理化成コーティング(水系、ジルコニウムn−プロポキシド、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシランゾルゲル)、3M]
PPGデソタン(Desothane)HS/DHS−[高固形分ポリウレタンコーティング、PPGエアロスペースPRCデソト(PPG Aerospace PRC−DeSoto)]
CA8000/B7084X−[PPGデソタン(Desothane)HS/DHSコーティングのホワイトポリウレタンベース成分、PPGエアロスペースPRCデソト(PPG Aerospace PRC−DeSoto)]
CA8000/B707X−[PPGデソタン(Desothane)HS/DHSコーティングのグレーポリウレタンベース成分、PPGエアロスペースPRCデソト(PPG Aerospace PRC−DeSoto)]
CA8000/B50103X−[PPGデソタン(Desothane)HS/DHSコーティングのブルーポリウレタンベース成分、PPGエアロスペースPRCデソト(PPG Aerospace PRC−DeSoto)]
CA8000C−[PPGデソタン(Desothane)HS/DHSコーティングの有機シンナー成分。実施例では「C」と示す。]
CA8000C2−[コーティング有機スズ触媒を含有する、PPGデソタン(Desothane)HS/DHSコーティングの有機シンナー成分。例では「C2」と示す。]
AT−1−[Zip−ChemよりSur−Prep AP−1として供給される、ジプロピレングリコールジメチルエーテル/n−プロパノール溶媒再活性化剤中のテトラ−n−プロピルジルコネート]
実施例で使用した基板はAl 2024−T3 cladであったが、基板は他の金属、合金若しくは複合材料又は上記のような実質的に非弾性又は剛性の基板に容易に変更できる。
a.クリーニングクリーニングは、i)メチルプロピルケトンなどの摩擦溶剤を表面にワイパーで擦り込み、清浄なワイパーを用いて完全に乾燥させる、及び又はii)ケメタルペース(Chemetall Pace)B−82などのアルカリ性クリーナーを使用して、非常に細かい3Mスコッチブライト(Scotchbrite)(商標)#7447などの研磨パッドでこすった後、残留物を除去するために完全にすすぐ。
b.脱酸素脱酸素は、i)非常に微細な研磨酸化アルミニウムパッドで摩耗させて、大量の水で残留研磨粉末をすすぎ落とすこと、又はii)ケメタル(Chemetall)製のアルドロックス(Ardrox)1250などの酸クリーナーを塗布して、パネルを10〜20分間湿潤状態に保ってから、大量の水ですすぐことによって行われ得る。
c.化成コートの塗布化成皮膜は腐食防止剤を含有し得る。ここで使用した化成コートは、3M製AC−131−CBであった。化成コートは、製造者の指示に従って塗布すべきである。
複合材又はアルミニウムの場合、耐腐食性を補助する添加剤を任意に含む一般的な航空宇宙用エポキシ系プライマーの、65°F〜85°F、30〜60%RHにおける、製造者の指示に従う、0.4ミル(10ミクロン)〜1.5ミル(38ミクロン)乾燥膜厚さ(dft)での塗布と、周囲条件での1〜24時間の硬化。試験に使用したパネル/箔はすべてアルミニウムであった。
ポリウレタントップコートを塗布する(例えば、CA8000/B70846Xベースを含有するPPGデソタン(Desothane)HSトップコート(このトップコートの白色はBAC 70846とも呼ばれる)、使用したシンナーはPPGエアロスペースPRCデソト(PPG Aerospace PRC−DeSoto)デソタン(Desothane)HS CA8000C及びCA8000C2シンナー成分を含む。活性剤成分はCA8000Bである。)
a.2.0〜4.0ミル(50〜100ミクロン)。塗布は、通例65°F〜95°F、一般に約75°F、70%RHまでの相対湿度である。塗布は一般に、92〜94ノズルのビンクス(Binks)M1−H HVLPガン又は1.4チップのデビルビス・コンパクト・グラビティ(DeVilbiss Compact Gravity)などのHVLPスプレーガンを使用する。
b.第1のトップコートの蒸発溶媒は、通例1時間にわたって、トップコート塗布と同じ条件にて、トップコートパネル/箔から蒸発分離させる。
c.第1のトップコートの硬化トップコートパネル/箔は、実施例に示す条件下で硬化させる。これらの条件は通例、120°F、3〜18%RHの相対湿度であり、通例、周囲条件(例えば75°F及び30〜60%RH)にて1日〜14日間の後硬化が後続する。
i.SIJAパネル:第1のトップコートはプロモータを用いてでオーバーコートし、テーピング後に第2のトップコートを3Mビニールテープ(#471)によってクーポン中央をテーピングし、その除去時に塗料縁部を形成した。この縁部は、SIJA(シングル・インパクト・ジェット装置)分析の衝撃ターゲットであった。
ii.雨食箔:第1のトップコート層の硬化後、オーバーコーティング前に箔の前面(丸面)をマスキングした(インターテープ・ポリマー・グループ(Intertape Polymer Group)、PG−777テープ)。オーバーコートの塗布及び硬化後、テープを除去した。
a.再活性化処理剤の混合4つの方法:ナノ粒子を粉末形態で入手した場合は、方法i及びiiを使用した。ナノ粒子が事前分散形態である場合、方法iii及びivを使用した。カーボンブラック有機粉末ナノ粒子では、方法i及びiiを使用した。酸化ジルコニウム無機ナノ粒子では、方法iを使用した。事前分散させた無機粒子では、方法iii及びivを使用した。AT−1は、アルコール:ジプロピレングリコールジメチルエーテル溶媒混合物中、ジルコネート又はチタネートなどの1〜8%の表面交換剤又はエステル交換剤を使用して調製した。AT−1の通例の調製は、塗布前に共に混合される2つの溶液(A部とB部)の調製を含む。通例、B部はエーテル/アルコール混合溶媒を含むが、A部はアルコールに溶解させた表面剤又はエステル交換剤を含む。使用した溶媒は無水であるが、水が少量、例えば本ジルコネート又はチタネートの場合は最大800ppmの微量で存在する限り、処理中の活性を失うことなく、溶媒中の水を存在を許容することができる。A部及びB部は塗布前に(振とう/攪拌しながら)合わされ、2つの部分を合わせる前に前にナノ粒子をA部又はB部のどちらかに添加するか、又は下記のようにA部とB部を事前混合する。
i.粉末形態:カーボンブラック又は酸化亜鉛粉末ナノ粒子の「束」が分散されるようにするために、ナノ粒子をAT−1中に分散させ、1〜5分間にわたって超音波処理する。超音波処理は、密封ガラスバイアル容器を室温の超音波水槽に入れてから、槽の電源を入れることによって行った。
ii.粉末形態:AT−1のB部にナノ粒子を、超音波を用いて1〜5分間にわたって分散させる。次に、AT−1のA部を超音波なしで、少なくとも1分間にわたって単に振とう又は混合して、B部に添加する。
iii.事前分散形態:事前分散させたナノ粒子をAT−1に添加し、手動又はミキサで少なくとも1分間振とうする。
iv.事前分散形態:事前に分散させたナノ粒子をAT−1のB部に添加し、手動又はミキサで少なくとも1分間振とうする。次に、AT−1のA部をB部に追加し、手動又はミキサで少なくとも1分間振とうする。
b.再活性化処理剤の塗布再活性化処理剤の塗布前に、第1のトップコートのクリーニング若しくは洗浄又は他の事前処理若しくは再活性化処理は不要である。68°F〜77°Fにて、実施例に示す水蒸気圧及び相対湿度(通例、70°Fにおける約20%以下の相対湿度に対応する5mb未満の水蒸気圧)にて再活性化処理剤を塗布した。塗布は一般に、92若しくは94ノズルのビンクス(Binks)M1−H HVLPガン又は1.4チップのデビルビス・コンパクト・グラビティ(DeVilbiss Compact Gravity)などのHVLPスプレーガンを使用する。
c.再活性化処理剤の乾燥再活性化処理剤は通例、実施例に示すように、再活性化処理剤塗布の温度及び相対湿度において2時間(30分から1日)乾燥させた。
a.オーバーコートの塗布.ポリウレタントップコート(例えばCA8000/B50103Xベースを含有するPPGデソタン(Desothane)HSトップコート(このトップコートの青色はBAC 50103とも呼ばれる)又はPPGデソタン(Desothane)HSトップコートCA8000/B707Xベースグレー)の3.5〜5.0ミル(85〜125ミクロン)での塗布。通例、塗布は65°Fから85°F、一般に約75°Fにて、通例、プロモータ塗布と同じ相対湿度においてである。塗布は一般に、92若しくは94ノズルのビンクス(Binks)M1−H HVLPガン又は1.4チップのデビルビス・コンパクト・グラビティ(DeVilbiss Compact Gravity)などのHVLPスプレーガンを使用する。
b.第2のトップコートの蒸発.溶媒は、通例1時間にわたって、第2のトップコート塗布と同じ条件にて、トップコートパネル/箔から蒸発分離させる。
c.第2のトップコートの硬化.トップコートパネル/箔は、実施例に示す条件下で硬化させる。これらの条件は通例、120°F、相対湿度3〜18%RHにて3〜24時間である。後硬化は、試験の7〜14日前に、通例、周囲条件(例えば75°F、30〜60%RH)においてである。
以下の表は、試験に使用する装置及び条件を詳細に示す。
以下の表1は、実施例1〜4の試験結果を示す。すべてのクーポンを、シングル・インパクト・ジェット装置(SIJA)で試験した。
色に対するナノ粒子の効果
・AT−1による色ずれはないか、わずかである
・ナノ粒子を予想最大濃度で添加する場合、さらなる色ずれはないか、わずかである
・濃度は、分散重量ではなく、ナノ粒子重量による。ナノ粒子は、製造者から20〜50重量%分散物として提供される。
2 有機塗料コーティング
3 付着結合
4 コーティング
5 付着結合
6 (未コーティング)基板
本開示は、以下の項に従う例を含む。
第1項.基板上に存在する有機塗料コーティングの表面を再活性化する方法であって、方法が、有機塗料コーティングに表面処理剤を塗布するステップであって、表面処理剤が溶媒、ナノ粒子、添加剤並びにチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤からなる、ステップを含む、方法。
第2項.基板上に配置された有機塗料コーティングへのコーティングの付着力を促進する方法であって、方法が、再活性化有機塗料コーティングを形成するために有機塗料コーティングに表面処理剤を塗布するステップであって、表面処理剤がナノ粒子、添加剤並びにチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤を含む、ステップと、再活性化有機塗料コーティング上に第2のコーティングを堆積させるステップとを含む、方法。
第3項.溶媒、薬剤、ナノ粒子及び添加剤が混合物として有機塗料コーティングに塗布される、第1項又は第2項に記載の方法。
第4項.方法が、5mb未満の水蒸気分圧の湿度で、約10℃〜35℃の温度にて実施される、第1項から第3項のいずれか一項に記載の方法。
第5項.溶媒がケトン、アルコール、エーテル又はその組合せから選択される有機溶媒である、第1項から第4項のいずれか一項に記載の方法。
第6項.有機溶媒が、グリコール、グリコールエーテル、アルコール、グリコールモノエーテルアルコール又はその組合せである、第5項に記載の方法。
第7項.有機溶媒が、グリコールジエーテル:C 1−6 アルコール又はC 1−4 アルコールであるエーテル:アルコールの組合せである、第6項に記載の方法。
第8項.グリコールジエーテルがジプロピレングリコールジメチルエーテルであり、並びにC 1−4 アルコールがイソプロパノール及び/又はn−プロパノールである、第7項に記載の方法。
第9項.溶媒が、再活性化処理剤の総重量に対して約90%〜約99%の量で存在する、第1項から第8項のいずれか一項に記載の方法。
第10項.表面交換剤が、C 1−10 アルキルチタネート、C 1−10 アルキルジルコネート又はそのキレートである、第1項から第9項のいずれか一項に記載の方法。
第11項.C 1−10 アルキルチタネート若しくはそのキレートが、テトラ−n−プロピルチタネートであり、又はC 1−10 アルキルジルコネート若しくはそのキレートがテトラ−n−プロピルジルコネートである、第10項に記載の方法。
第12項.表面交換剤が、再活性化処理剤の総重量に対して約1%〜約8%の量で存在する、第1項〜第11項のいずれか一項に記載の方法。
第13項.ナノ粒子が、約1nm〜約160nmの粒径を有する、第1項から第12項のいずれか一項に記載の方法。
第14項.ナノ粒子が、炭素系ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子である、第1項から13のいずれか一項に記載の方法。
第15項.ナノ粒子が、カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも1つから選択される、第1項から第14項のいずれか一項に記載の方法。
第16項.ナノ粒子が、再活性化処理剤の総重量に対して約0.5%未満の量で存在する、第1項から第15項のいずれか一項に記載の方法。
第17項.添加剤が、レオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、第1項から第16項のいずれか一項に記載の方法。
第18項.添加剤が、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、第1項から第16項のいずれか一項に記載の方法。
第19項.添加剤が、再活性化処理剤の総重量に対して約10%未満の量で存在する、第1項から第18項のいずれか一項に記載の方法。
第20項.配合物が溶液又はエマルジョンである、第1項から第19項のいずれか一項に記載の方法。
第21項.基板が実質的に非弾性のパネルである、第1項から第20項のいずれか一項に記載の方法。
第22項.基板が金属、金属合金又は複合材料である、第1項から第21項のいずれか一項に記載の方法。
第23項.有機塗料コーティングの表面を乾燥させるステップをさらに含む、第1項から第22項のいずれか一項に記載の方法。
第24項.第2のコーティングが有機塗料コーティングの表面に塗布された後に測定される際に、有機塗料コーティングの色ずれ(ΔE)が1未満である、第1項から第23項のいずれか一項に記載の方法。
第25項.さらなるコーティングへの有機塗料コーティングの付着力を促進するために基板上に存在する有機塗料コーティングの表面を再活性化する表面処理配合物であって、配合物が、(a)チタネート、ジルコネート又はそのキレートから選択される表面交換剤、(b)溶媒、(c)ナノ粒子及び(d)配合物の総重量に対して約10重量%未満の量で存在する添加剤からなる、表面処理配合物。
第26項.(a)表面交換剤が配合物の総重量%に対して約8重量%未満の量で存在し、(b)溶媒が配合物の総重量%に対して少なくとも約85重量%の量で存在し、(c)ナノ粒子が配合物の総重量%に対して約2重量%未満の量で存在し、及び(d)添加剤が配合物の総重量%に対して約10重量%未満の量で存在する、第25項に記載の表面処理配合物。
第27項.表面交換剤が、配合物の総重量に対して約1%〜約7%の量で存在する、第25項又は第26項の表面処理配合物。
第28項.配合溶媒が、配合物の総重量に対して約95%〜約98%の量で存在する、第25項〜第27項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第29項.ナノ粒子が、配合物の総重量に対して約1%未満の量で存在する、第25項から第28項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第30項.添加剤が、配合物の総重量に対して約5%未満の量で存在する、25項から第29項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第31項.表面交換剤又はエステル交換剤が、C 1−10 アルキルチタネート若しくはそのキレート又はC 1−10 アルキルジルコネート若しくはそのキレートである、第25項から第30項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第32項.C 1−10 アルキルチタネート若しくはそのキレートが、テトラ−n−プロピルチタネートであり、又はC 1−10 アルキルジルコネート若しくはそのキレートがテトラ−n−プロピルジルコネートである、第31項に記載のの表面処理配合物。
第33項.溶媒がケトン、アルコール、エーテル又はその組合せから選択される有機溶媒である、第25項から第32項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第34項.有機溶媒が、グリコール、グリコールエーテル、アルコール、グリコールモノエーテルアルコール又はその組合せである、第33項に記載の表面処理配合物。
第35項.有機溶媒が、エーテル:アルコールの組合せである、第33項に記載の表面処理配合物。
第36項.エーテル:アルコールの組合せが、グリコールジエーテル:C 1−6 アルコール又はC 1−4 アルコールである、第35項に記載の表面処理配合物。
第37項.グリコールジエーテルがジプロピレングリコールジメチルエーテルであり、並びにC 1−4 アルコールがイソプロパノール及び/又はn−プロパノールである、第36項に記載の表面処理配合物。
第38項.ナノ粒子が、約1nm〜約160nmの粒径を有する、第25項から第37項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第39項.ナノ粒子が、炭素系ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子である、第25項から第38項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第40項.ナノ粒子が、カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも1つから選択される、第39項に記載の表面処理配合物。
第41項.添加剤が、レオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、第25項から第40項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第42項.添加剤が、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、第41項に記載の表面処理配合物。
第43項.配合物が溶液又はエマルジョンである、第25項から第42項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第44項.偶発的不純物以外に、配合物が、ジプロピレングリコールジメチルエーテル並びにイソプロパノール及びn−プロパノールの少なくとも1つを含む溶媒、テトラ−n−プロピルチタネート及びテトラ−n−プロピルジルコネートの少なくとも1つの表面交換剤、カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも1つのナノ粒子、並びにレオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つの添加剤からなる、第43項に記載の表面処理配合物。
第45項.配合物が有機塗料コーティング上に配置され、さらなるコーティングが有機塗料コーティングの表面に配置された際に、配合物が1未満の色ずれ(ΔE)を有する、第25項から第44項のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
第46項.さらなるコーティングがクリアコートである、第45項に記載の表面処理配合物。
Claims (46)
- 基板上に存在する有機塗料コーティングの表面を再活性化する方法であって、前記方法が、
前記有機塗料コーティングに表面処理剤を塗布するステップであって、前記表面処理剤が溶媒、ナノ粒子、添加剤並びにチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤からなる、ステップを含む、方法。 - 基板上に配置された有機塗料コーティングへのコーティングの付着力を促進する方法であって、前記方法が、
再活性化有機塗料コーティングを形成するために前記有機塗料コーティングに表面処理剤を塗布するステップであって、前記表面処理剤が溶媒、ナノ粒子、添加剤並びにチタネート、ジルコネート及びそのキレートの少なくとも1つから選択される表面交換剤からなる、ステップと、
前記再活性化有機塗料コーティング上に第2のコーティングを堆積させるステップとを含む、方法。 - 前記溶媒、薬剤、ナノ粒子及び添加剤が混合物として前記有機塗料コーティングに塗布される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記方法が、5mb未満の水蒸気分圧の湿度で、約10℃〜35℃の温度にて実施される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記溶媒がケトン、アルコール、エーテル又はその組合せから選択される有機溶媒である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記有機溶媒が、グリコール、グリコールエーテル、アルコール、グリコールモノエーテルアルコール又はその組合せである、請求項5に記載の方法。
- 前記有機溶媒が、グリコールジエーテル:C1−6アルコール又はC1−4アルコールであるエーテル:アルコールの組合せである、請求項6に記載の方法。
- 前記グリコールジエーテルがジプロピレングリコールジメチルエーテルであり、並びに前記C1−4アルコールがイソプロパノール及び/又はn−プロパノールである、請求項7に記載の方法。
- 前記溶媒が、前記再活性化処理剤の総重量に対して約90%〜約99%の量で存在する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記表面交換剤が、C1−10アルキルチタネート、C1−10アルキルジルコネート又はそのキレートである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記C1−10アルキルチタネート若しくはそのキレートが、テトラ−n−プロピルチタネートであり、又は前記C1−10アルキルジルコネート若しくはそのキレートがテトラ−n−プロピルジルコネートである、請求項10に記載の方法。
- 前記表面交換剤が、前記再活性化処理剤の前記総重量に対して約1%〜約8%の量で存在する、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、約1〜約160nmの粒径を有する、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、炭素系ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子である、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素のうちの少なくとも1つから選択される、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、前記再活性化処理剤の前記総重量に対して約0.5%未満の量で存在する、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記添加剤が、レオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記添加剤が、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記添加剤が、前記再活性化処理剤の前記総重量に対して約10%未満の量で存在する、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記配合物が溶液又はエマルジョンである、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板が実質的に非弾性のパネルである、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板が金属、金属合金又は複合材料である、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記有機塗料コーティングの前記表面を乾燥させるステップをさらに含む、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のコーティングが前記有機塗料コーティングの前記表面に塗布された後に測定される際に、前記有機塗料コーティングの色ずれ(ΔE)が1未満である、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法。
- さらなるコーティングへの有機塗料コーティングの付着力を促進するために基板上に存在する前記有機塗料コーティングの表面を再活性化する表面処理配合物であって、前記配合物が、
(a)チタネート、ジルコネート又はそのキレートから選択される表面交換剤、
(b)溶媒、
(c)ナノ粒子及び
(d)前記配合物の総重量に対して約10重量%未満の量で存在する添加剤、からなる、表面処理配合物。 - (a)前記表面交換剤が前記配合物の総重量%に対して約8重量%未満の量で存在し、
(b)前記溶媒が前記配合物の前記総重量%に対して少なくとも約85重量%の量で存在し、
(c)前記ナノ粒子が前記配合物の前記総重量%に対して約2重量%未満の量で存在し、及び
(d)前記添加剤が前記配合物の前記総重量%に対して約10重量%未満の量で存在する、
請求項25に記載の表面処理配合物。 - 前記表面交換剤が、前記配合物の前記総重量に対して約1%〜約7%の量で存在する、請求項25又は26に記載の表面処理配合物。
- 前記配合溶媒が、前記配合物の前記総重量に対して約95%〜約98%の量で存在する、請求項25から27のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記ナノ粒子が、前記配合物の前記総重量に対して約1%未満の量で存在する、請求項25から28のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記添加剤が、前記配合物の前記総重量に対して約5%未満の量で存在する、請求項25から29のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記表面交換剤又はエステル交換剤が、C1−10アルキルチタネート若しくはそのキレート又はC1−10アルキルジルコネート若しくはそのキレートである、請求項25から30のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記C1−10アルキルチタネート若しくはそのキレートがテトラ−n−プロピルチタネートであり、又は前記C1−10アルキルジルコネート若しくはそのキレートがテトラ−n−プロピルジルコネートである、請求項31に記載の表面処理配合物。
- 前記溶媒がケトン、アルコール、エーテル又はその組合せから選択される有機溶媒である、請求項25から32のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記有機溶媒がグリコール、グリコールエーテル、アルコール、グリコールモノエーテルアルコール又はその組合せである、請求項33に記載の表面処理配合物。
- 前記有機溶媒がエーテル:アルコールの組合せである、請求項33に記載の表面処理配合物。
- 前記エーテル:アルコールの組合せがグリコールジエーテル:C1−6アルコール又はC1−4アルコールである、請求項35に記載の表面処理配合物。
- 前記グリコールジエーテルがジプロピレングリコールジメチルエーテルであり、並びに前記C1−4アルコールがイソプロパノール及び/又はn−プロパノールである、請求項36に記載の表面処理配合物。
- 前記ナノ粒子が、約1〜約160nmの粒径を有する、請求項25から37のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記ナノ粒子が炭素系ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子である、請求項25から38のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記ナノ粒子が、カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも1つから選択される、請求項39に記載の表面処理配合物。
- 前記添加剤が、レオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、請求項25から40のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記添加剤が、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つから選択される、請求項41に記載の表面処理配合物。
- 前記配合物が溶液又はエマルジョンである、請求項25から42のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 偶発的不純物以外に、前記配合物が、
ジプロピレングリコールジメチルエーテル並びにイソプロパノール及びn−プロパノールの少なくとも1つを含む溶媒、
テトラ−n−プロピルチタネート及びテトラ−n−プロピルジルコネートの少なくとも1つの表面交換剤、
カーボンブラック、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも1つのナノ粒子並びに
レオロジー調節剤、湿潤剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤及び耐食剤の少なくとも1つの添加剤、からなる、請求項43に記載の表面処理配合物。 - 前記配合物が有機塗料コーティング上に配置され、さらなるコーティングが前記有機塗料コーティングの前記表面に配置された際に、前記配合物が1未満の色ずれ(ΔE)を有する、請求項25から44のいずれか一項に記載の表面処理配合物。
- 前記さらなるコーティングがクリアコートである、請求項45に記載の表面処理配合物。
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