JP3049407B2 - 顔料分散用樹脂 - Google Patents

顔料分散用樹脂

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JP3049407B2
JP3049407B2 JP5024899A JP2489993A JP3049407B2 JP 3049407 B2 JP3049407 B2 JP 3049407B2 JP 5024899 A JP5024899 A JP 5024899A JP 2489993 A JP2489993 A JP 2489993A JP 3049407 B2 JP3049407 B2 JP 3049407B2
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辰也 大隅
仁史 小牟田
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、顔料分散剤に関する。
さらに詳しくは、他の塗料用樹脂中への顔料の分散に用
いられる顔料分散剤、とくに常温乾燥型アルキド、アル
キドメラミン、アクリルラッカー、アクリルメラミン、
アクリルウレタン、酢酸ビニル−アクリル、硝化綿ラッ
カー等の非常に広範な塗料用樹脂と良好に相溶する塗料
用の顔料分散剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、顔料を含む塗料等は、顔料と分散
用樹脂とを混合して原色塗料用顔料分散体(顔料マスタ
ーバッチ)を作成後、該分散体に用いたものと同種の樹
脂で希釈して製品化されている。これは、各々の顔料マ
スターバッチに使用した顔料分散用樹脂と希釈に用いた
樹脂が互いに異なる場合、一般に、樹脂同士の相溶性が
悪く、塗膜面の光沢や硬度が低下する等の問題が生じる
為であり、多くの種類の塗料用樹脂との相溶性に優れる
顔料分散用樹脂の開発が望まれていた。この目的で、ウ
レタン変性ポリエステル樹脂を顔料分散用樹脂として用
いる方法(特開平4−91115号公報)、ブチルメタ
アクリレートと特定の含窒素モノマーからなる共重合体
を顔料分散用樹脂として用いる方法(特開昭60−13
9712号公報)などが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法にお
いて、ウレタン変性ポリエステル樹脂は、比較的広い範
囲の樹脂と相溶性を有するが、ウレタン結合を有してい
るため耐候性が不十分であり、耐候性が必要な塗料(外
装用塗料等)には使用できないという問題点があり、ま
た、ブチルメタアクリレートと特定の含窒素モノマーか
らなる共重合体は、相溶性を示す樹脂の種類が限定され
ているため、広い範囲の塗料に使用できないという問題
点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、非常に広
範な塗料用樹脂と良好に相溶し、かつ、各樹脂に混合し
たときに、耐候性を含め、各樹脂塗料の本来の性能を損
なわない顔料分散剤としての樹脂について鋭意検討した
結果、本発明に到達した。
【0005】 すなわち本発明は、炭素数が1〜4のア
ルキル基を有する(メタ)アクリレート(a)、炭素数
6〜30のアルキル基を有する(メタ)アクリレート
(b)および一般式 CH=C(R)COO(AO)p(AO)q(A
0)rR’ (1) (式中、RはHまたはCH基、A、AおよびA
は各々独立してC〜Cのアルキレン基、pは1以
上、qおよびrは0または1以上の数、p+q+r=1
〜20である。AO、AO、A0はいずれも任意
の順序でブロックまたはランダムに結合している。R’
はC〜C10のアルキル基である。)で示される重合
性単量体(c)の共重合体(A−1)からなることを
特徴とする他の塗料用樹脂中への顔料の分散用の顔料分
散剤;上記(a)、(b)およびポリアルキレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート(c)の共重合体(A
−2)からなることを特徴とする他の塗料用樹脂中への
顔料の分散用の顔料分散剤;並びにこれらの顔料分散剤
を用いてなる顔料マスターバッチおよび塗料である。
[以下において、(c)および(c)を(c)と総
称し、(A−1)および(A−2)を(A)と総称す
る。]
【0006】本発明において、炭素数が1〜4のアルキ
ル基を有する(メタ)アクリレート(a)としては、例
えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アク
リレート、1−プロピル(メタ)アクリレート、イソプ
ロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アク
リレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチ
ル(メタ)アクリレートおよびこれらの2種以上の混合
物が挙げられる。
【0007】これらのうち、塗料の硬度を低下させない
ためには、ガラス転移点が高くなるもの、すなわち、メ
チル(メタ)アクリレート、エチルメタアクリレート、
イソブチルメタアクリレートおよびt−ブチルメタアク
リレートが好ましく、メチルメタアクリレートおよびt
−ブチルメタアクリレートが特に好ましい。
【0008】(b)としては、たとえばヘキシル(メ
タ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレー
ト、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシ
ル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレー
ト、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)ア
クリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラ
デシル(メタ)アクリレート、1−メチルトリデシル
(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレ
ート、オクタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル
(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレー
ト、テトラコシル(メタ)アクリレート、トリアコンチ
ル(メタ)アクリレートおよびこれらの2種以上の混合
物が挙げられる。
【0009】これらのうち、各種塗料用樹脂と良好に相
溶し、かつ各樹脂に混合したときに、耐候性を含め、各
樹脂の本来の性能を損なわないためにはヘキシル(メ
タ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレー
ト、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシ
ル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレー
ト、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)ア
クリレートが好ましい。
【0010】(c)としては、一般式 CH=C(R)COO(AO)p(AO)q(A
0)rR’ (1) (式中、RはHまたはCH基、A、AおよびA
は各々独立してC〜Cのアルキレン基、pは1以
上、qおよびrは0または1以上の数、p+q+r=1
〜20である。AO、AO、A0はいずれも任意
の順序でブロックまたはランダムに結合している。R’
はC〜C10のアルキル基である。)で示される化合
物、また(c)としては、一般式(1)においてR’
がHであるポリアルキレングリコールモノ(メタ)アク
リレート[式中、p+q+r=1のものはポリアルキレ
ングリコールモノ(メタ)アクリレートでないので、除
外される]が挙げられる。具体的には、CH=C(C
)COOCOCH、CH=C(CH
COO(CO)H、CH=C(CH)CO
O(CO)H、CH=C(CH)COO
(CO)CH、CH=C(CH)COO
O[CH(CH)CHO]CH、CH
=C(CH)COOCO(CO)
、CH=C(CH)COO(CO)
、CH=C(CH)COO(CO)
、CH=C(CH)COO(CO)
、CH=C(CH)COO[CH(CH)C
O]CH、CH=C(CH)COO(C
O)[CH(CH)CHO]CH、CH
=C(CH)COOCO「CH(CH)C
O](CO)H、CH=C(CH
COOCO(CO)[CH(CH)C
O]CH等が挙げられる。これらのうちで、好
ましくは、R’がH、すなわち末端にOH基を含有する
ものであり、さらに好ましくは、CH=C(CH
COO(CO)H、CH=C(CH)CO
O(CO)H、およびCH=C(CH)C
OOCO[CH(CH)CHO](C
O)Hである。
【0011】共重合体(A)は、上記(a)、(b)お
よび(c)以外に必要によりその他の重合性単量体
(d)を共重合させてもよい。
【0012】(d)としては、(a)、(b)および
(c)と共重合可能であれば特に制限はなく、具体例と
しては、(a)、(b)および(c)以外の(メタ)ア
クリレート類[ペンチル(メタ)アクリレート、ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリ
ルアミド、トリメチルアミン(メタ)アクリルイミド、
(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ベンジル(メタ)アクリレート、ジブ
ロモプロピル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、アリルメタクリレート、ジシクロペンテニ
ル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)
アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メ
タ)アクリロキシエチルホスフェート、グリセロール
(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロオ
クチルエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
スルフォエチルおよびその塩、γ−(メタ)アクリロキ
シプロピルトリ(トリメチルシロキシ)シラン、片末端
(メタ)アクリロイル基変性ジメチルシロキサンな
ど];(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、ビニ
ル芳香族化合物(スチレン、ビニルトルエン、α−メチ
ルスチレンなど);塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエ
ン、ジシクロペンタジエン、ビニルピロリドン、イソプ
レン等が挙げられる。
【0013】(d)を用いる場合の使用量は、共重合体
(A)における全単量体中、通常30重量%以下、好ま
しくは20重量%以下である。
【0014】共重合体(A)中の(a):(b)の重量
比は通常(30〜95):(5〜70)、好ましくは
(45〜90):(10〜55)である。(a)の比率
が30未満では、アクリル系の樹脂、特に酢酸ビニルを
含むアクリル樹脂に対する相溶性が不十分となり、95
を超えると、アルキッド系樹脂との相溶性が極端に悪く
なる。また(a+b):(c)の重量比は通常(40〜
98):(2〜60)、好ましくは(60〜95):
(5〜40)である。(c)の比率が2未満では、顔料
分散性が不十分となり、60を超えると、アルキッド系
樹脂の相溶性が極端に悪くなる。
【0015】本発明の共重合体(A)のゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子
量は、通常1,000〜10,000、好ましくは1,
500〜8,000である。1,000未満では塗料の
塗膜物性を低下させ、10,000を超えると、各種塗
料用樹脂との相溶性が低下する。
【0016】(A)の製造方法としては特に限定されな
いが、例えば、(a)、(b)、(c)及び必要により
(d)からなる単量体混合物を公知の熱重合、光重合ま
たは放射線重合などのラジカル重合法により、塊状また
は溶液重合させることにより製造できる。好ましい重合
方法は有機溶剤中でラジカル開始剤を使用したラジカル
溶液重合法である。
【0017】溶液重合の場合、使用される有機溶剤とし
ては例えばトルエン,キシレン等の芳香族炭化水素類、
ヘプタン,ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素類、
酢酸エチル,酢酸ブチル等のエステル類、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ブチル
セロソルブ、ブチルカルビトール、エチレングリコール
ジメチルエーテル等のエーテル類、イソプロパノール、
n−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール類およ
びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのう
ち好ましい溶剤は、トルエン、キシレン、メチルイソブ
チルケトンおよび酢酸ブチルの単独またはこれらの混合
物である。
【0018】ラジカル重合反応を行う場合、使用するラ
ジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、
アゾビスイソバレロニトリル等のアゾ系開始剤、t−ブ
チルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイ
ソブチレート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、過酸化
水素等の過酸化物等が挙げられる。これらのうち好まし
いものは、アゾビスイソブチロニトリル、t−ブチルパ
ーオキシベンゾエートおよびt−ブチルパーオキシイソ
ブチレートである。
【0019】本発明の共重合体(A)の製造方法におい
て、必要により公知の連鎖移動剤、例えばラウリルメル
カプタン、ジベンジルエーテル等を用いてもよい。
【0020】(A)の製造における重合温度は通常50
〜180℃であり、重合の方法は、バッチまたは連続重
合のいずれの方法でもよい。
【0021】本発明における共重合体(A)は、主鎖骨
格がアクリル樹脂由来のものであるためアクリル系の樹
脂との相溶性に特に優れ、側鎖に長鎖アルキル基を有す
るためアルキッド系の樹脂との相溶性に特に優れる。す
なわち全体として主鎖と側鎖が異なるSP値を有する、
バランスのとれた櫛形構造となっているため、各種塗料
用樹脂との相溶性に優れる。また側鎖にポリオキシアル
キレン基を有するため、顔料分散性に優れ、さらに、ウ
レタン基等の耐候性に悪影響を与える基を有していない
ため、ほとんど全ての塗料用樹脂に対する顔料分散用樹
脂として使用可能である。
【0022】本発明の顔料分散剤は、共重合体(A)を
必須成分とし、必要によって有機溶剤、他の塗料用樹
脂、あるいは公知の他の塗料用添加剤(界面活性剤、流
動性調整剤、顔料分散剤、密着向上剤など)等が配合さ
れていてもよい。
【0023】本発明の顔料分散剤を用いた高濃度顔料分
散体(顔料マスターバッチ)は、共重合体(A)と顔料
および必要により有機溶剤、他の塗料用樹脂、あるいは
種々の塗料用添加剤等を配合することにより得られる。
この場合の顔料濃度は顔料の種類によって異なるが、通
常10〜60重量%である。
【0024】有機溶剤としては、前記溶液重合用溶剤と
して例示したものが使用できる。
【0025】顔料としては、例えば無機顔料(カーボン
ブラック、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、黄
鉛、亜鉛華、紺青など)、有機顔料(ニトロソ顔料、ニ
トロ顔料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料など)および
これらの混合物が挙げられる。
【0026】本発明の顔料分散用樹脂配合物あるいはそ
れを用いた塗料用顔料マスターバッチは、通常の分散
機、例えば、ロールミル分散機、サンドグラインドミル
分散機、プラネタリーミキサー、ハイスピードディスパ
ー分散機等を用いて、通常の方法で混合分散することに
より得られる。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。実施例中
の部は重量部である。
【0028】
【0029】実施例1 撹拌機、コンデンサー、温度計、不活性ガス導入管及び
滴下ポンプを備えたフラスコに、キシレン100部を入
れ、不活性ガスを導入し、135℃に昇温後、撹拌下、
メチルメタアクリレート60部、t−ブチルメタアクリ
レート5部、オクチルメタアクリレート22部、トリエ
チレングリコールモノメタアクリレート9部、アクリル
アミド5部およびt−ブチルパーオキシベンゾエート8
部の混合物を3時間かけて滴下し、滴下終了後t−ブチ
ルパーオキシベンゾエート4部を1.5時間かけて追加
して、同温度で更に1時間反応させ、不揮発分50%、
数平均分子量3,300の樹脂溶液1を得た。
【0030】実施例2 撹拌機、コンデンサー、温度計、不活性ガス導入管及び
滴下ポンプを備えたフラスコに、メチルイソブチルケト
ン30部およびキシレン70部を入れ、不活性ガスを導
入し、メチルイソブチルケトンを還流(温度;114〜
118℃)後、撹拌下、メチルメタアクリレート62.
5部、、オクチルメタアクリレート10部、8部、無水
マレイン酸0.5部、ジエチレングリコールモノメタク
リレート3部、トリメチルアミンメタアクリルイミド2
部、スチレン10部、シクロヘキシルメタアクリレー
ト、5部およびt−ブチルパーオキイソブチレート5部
の混合物を3時間かけて滴下し、滴下終了後t−ブチル
パーオキシイソブチレート2.5部を1.5時間かけて
追加して、同温度で更に1時間反応させ、不揮発分50
%、数平均分子量5,500の樹脂溶液1を得た。
【0031】比較例1 実施例1におけるドデシルメタアクリレートの代わり
に、ブチルメタアクリレートを使用する以外は実施例1
と同様にして、不揮発分50%、数平均分子量4,80
0の樹脂溶液3を得た。
【0032】比較例2 撹拌機、コンデンサー、温度計、不活性ガス導入管及び
滴下ポンプを備えたフラスコに、キシレン60部を入
れ、不活性ガスを導入し100℃に昇温後、撹拌下、ブ
チルメタアクリレート98部、t−ブチルアミノエチル
メタアクリレート2部およびアゾビスイソブチロニトリ
ル1部からなる混合物を4時間かけて滴下し、滴下終了
後アゾビスイソブチロニトリルを適宜添加して同温度で
更に1時間反応させ、その後キシレンを40部追加し不
揮発分50%、数平均分子量18,000の樹脂溶液4
を得た。
【0033】性能試験1 表1に示す6種類の塗料用ワニスと実施例1、2及び比
較例1、2で得られた樹脂溶液1〜4とを、樹脂固形分
重量比が7/3となるように混合し、この混合液をガラ
ス板上に塗布・乾燥して得られた塗膜のにごりの有無を
目視観察した。透明なものを○(合格)、濁りのあるも
のを×(不合格)で表した。その結果は表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】1) 油長60%大豆油変性ヘ゜ンタエリスリトール・フタル酸ワ
ニス(不揮発分 60%) 2) メラミン樹脂ワニス[日立化成工業(株)製メラン#28]と油長30
%大豆油変性トリメチロールフ゜ロハ゜ン・フタル酸ワニスとの固形分重量比2
/8の混合ワニス(不揮発分 50%) 3) メラミン樹脂ワニス[日立化成工業(株)製メラン#28]とアクリル樹
脂A(メチルメタクリレート60部、フ゛チルアクリレート28部、ヒト゛ロキシエチルアクリ
レート10部及びアクリル酸2部のモノマー組成による共重合体、数平
均分子量1.5万)との固形分重量比2/8の混合ワニス(不揮
発分 50%) 4) スチレン30部、メチルメタクリレート30部、フ゛チルアクリレート40部のモノマー
組成による共重合体(数平均分子量2.2万)のトルエン溶液
(不揮発分 50%) 5) 酢酸ヒ゛ニル60部、メチルメタクリレート39部、メタクリル酸1部のモノマー
組成による共重合体(数平均分子量1.8万)のトルエン溶液
(不揮発分 50%) 6) 硝化綿液70部、ヒマシ油・ク゛リセリン・フタル酸ワニス27部、シ゛フ゛チル
フタレート3部のトルエン/酢酸エチル(5/5)溶液(不揮発分 50%)
【0036】実施例3、4、比較例3、4 実施例1、2及び比較例1、2で得られた樹脂溶液1〜
4各々20部に対し、酸化チタン60部、キシレン10
部およびプロピレングリコールモノメチルエーテルモノ
アセテート(以下MPAと略す)10部を混合し、サン
ドグラインドミル分散機で、粒度が10μm以下になる
まで分散し、顔料マスターバッチ[1]〜[4]を調製
した。
【0037】性能試験2 性能試験1で用いた2種類のメラミン系塗料用ワニス
(メラミン/アルキドワニス及びメラミン/アクリルワ
ニス)と実施例3、4及び比較例3、4で得られた顔料
マスターバッチ[1]〜[4]を、樹脂固形分重量比が
8/2となるように混合し、メラミン/アルキドワニス
から白塗料A1〜A4を、メラミン/アクリルワニスか
ら白塗料B1〜B4を得た。各々の白塗料を混合シンナ
ーで希釈後、この塗料を処理鋼板に、乾燥膜厚が30μ
mになるようにスプレー塗装し、140℃20分焼付け
後の塗膜性能を評価した。その結果を表2に示す。
【0038】
【表2】
【0039】1) JIS K-5400 67 ;60度鏡面反射率 2) JIS K-5400 614;三菱ユニ鉛筆を使用 3) JIS K-5400 615;1mm四方の碁盤目を100個刻み、セロ
ファンテーフ゜を圧着し引き剥したときの残存する升目の数で
示した。
【0040】
【発明の効果】本発明の顔料分散剤は、各種顔料に対し
顔料分散性に優れかつ各種塗料用樹脂と良好な相溶性を
示す上、耐候性等の問題点を有していないため、各種塗
料用樹脂に共通に使用できる顔料マスターバッチの製造
が可能となる。本発明の顔料分散剤を用いた顔料マスタ
ーバッチは、常温乾燥型アルキド塗料、アルキドメラミ
ン塗料、アクリルラッカー塗料、アクリルメラミン塗
料、酢酸ビニル系塗料、硝化綿ラッカー塗料等非常に広
範な塗料の着色剤として使用することができ、その結
果、顔料マスターバッチの種類を大幅に減少させ、塗料
の生産性を向上させるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 33/04 C08L 33/04 C09C 3/10 C09C 3/10 C09D 101/00 C09D 101/00 審査官 川上 美秀 (56)参考文献 特開 平3−124713(JP,A) 特開 昭61−152772(JP,A) 特開 昭64−14205(JP,A) 特開 平6−107964(JP,A) 特開 平5−65448(JP,A) 特開 平5−59297(JP,A) 特開 平6−100632(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素数が1〜4のアルキル基を有する
    (メタ)アクリレート(a)、炭素数6〜30のアルキ
    ル基を有する(メタ)アクリレート(b)および一般式 CH=C(R)COO(AO)p(AO)q(A
    0)rR’ (1) (式中、RはHまたはCH基、A、AおよびA
    は各々独立してC〜Cのアルキレン基、pは1以
    上、qおよびrは0または1以上の数、p+q+r=1
    〜20である。AO、AO、A0はいずれも任意
    の順序でブロックまたはランダムに結合している。R’
    はC〜C10のアルキル基である。)で示される重合
    性単量体(c)の共重合体(A−1)からなることを
    特徴とする他の塗料用樹脂中への顔料の分散用の顔料分
    散剤。
  2. 【請求項2】 炭素数が1〜4のアルキル基を有する
    (メタ)アクリレート(a)、炭素数6〜30のアルキ
    ル基を有する(メタ)アクリレート(b)およびポリア
    ルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(c
    の共重合体(A−2)からなることを特徴とする他の塗
    料用樹脂中への顔料の分散用の顔料分散剤。
  3. 【請求項3】 (A−1)もしくは(A−2)中の構成
    成分である(a):(b)の重量比が(30〜95):
    (5〜70)であり、(a+b):(c)もしくは
    (c)の重量比が(40〜98):(2〜60)であ
    る請求項1または2記載の顔料分散剤。
  4. 【請求項4】 (A−1)もしくは(A−2)の数平均
    分子量が1,000〜10,000である請求項1,2
    または3記載の顔料分散剤。
  5. 【請求項5】 非水系塗料用顔料分散剤である請求項1
    〜4のいずれか記載の顔料分散剤。
  6. 【請求項6】 顔料と、請求項1〜5のいずれか記載の
    顔料分散剤、および必要により有機溶剤、他の塗料用樹
    脂を配合してなる顔料マスターバッチ。
  7. 【請求項7】 常温乾燥型アルキド塗料、アルキドメラ
    ミン塗料、アクリルラッカー塗料、アクリルメラミン塗
    料、アクリルウレタン塗料、酢酸ビニル系塗料、酢酸ビ
    ニル−アクリル塗料および硝化綿ラッカー塗料からなる
    群から選ばれる塗料において、顔料が請求項1〜5のい
    ずれか記載の顔料分散剤により分散されてなることを特
    徴とする塗料。
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