JP7403649B2 - フッ素樹脂組成物、硬化被膜、積層フィルム、および構造体 - Google Patents
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-
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Description
[1] (A)四フッ化エチレン樹脂、(B)三フッ化エチレン樹脂、および(C)ケイ素含有有機化合物を含む、フッ素樹脂組成物。
[2] (D)イソシアネート系硬化剤をさらに含む、[1]に記載のフッ素樹脂組成物。
[3] 前記(A)四フッ化エチレン樹脂の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として40質量%以上70質量%以下である、[1]または[2]に記載のフッ素樹脂組成物。
[4] 前記(B)三フッ化エチレン樹脂の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として5質量%以上35質量%以下である、[1]~[3]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物。
[5] 前記(A)四フッ化エチレン樹脂と前記(B)三フッ化エチレン樹脂の含有量の比が、固形分換算で、55:45~95:5である、[1]~[4]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物。
[6] 前記(C)ケイ素含有有機化合物の含有量が、フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として0.01質量%以上5質量%以下である、[1]~[5]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物。
[7] 塗料組成物である、[1]~[6]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物から形成される硬化被膜。
[9] 基材と、前記基材上に[1]~[7]のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物から形成された硬化被膜とを有する、積層フィルム。
[10] 前記硬化被膜上に保護フィルムをさらに有する、[9]に記載の積層フィルム。
[11] 前記基材が、樹脂フィルムである、[9]または[10]に記載の積層フィルム。
[12] 前記基材の前記硬化被膜と反対側の面に粘着層をさらに備える、[9]~[11]のいずれかに記載の積層フィルム。
[13] ペイントプロテクションフィルムに用いられる、[9]~[12]のいずれかに記載の積層フィルム。
[14] 車両のランプレンズに用いられる、[9]~[13]のいずれかに記載の積層フィルム。
[15] 支持体と、前記支持体上に積層された[9]~[14]のいずれかに記載の積層フィルムとを備える、構造体。
本発明によるフッ素樹脂組成物は、(A)四フッ化エチレン樹脂、(B)三フッ化エチレン樹脂、および(C)ケイ素含有有機化合物を含むものである。本発明においては、フッ素樹脂組成物が(A)~(C)成分を含むことで、透明性、密着性、施工性、耐候性、自己修復性、および防汚性に優れる硬化被膜を形成することができる。このようなフッ素樹脂組成物は、塗料組成物として用いることができ、特に、フロントボディ、アッパーボディ、フロントガラス、およびランプレンズ等の車両部材用の塗料組成物として好適に用いることができる。一例として、本発明によるフッ素樹脂組成物から形成された硬化被膜は、ペイントプロテクションフィルムとして好適であり、特に自動車のペイントプロテクションフィルムとして好適である。
フッ素樹脂とは、分子構造中にフッ素を有する樹脂であり、例えば、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化エチレン樹脂、二フッ化エチレン樹脂(フッ化ビニリデン樹脂)等が挙げられる。本発明においては、水酸基含有四フッ化エチレン樹脂および水酸基含有三フッ化エチレン樹脂を併用することで、二フッ化エチレン樹脂を用いるのに比べて、下記のケイ素含有有機化合物との相溶性を維持しつつ、硬化被膜の自己修復性および防汚性をバランスよく向上させることができる。
ケイ素含有有機化合物としては、特に限定されず、従来公知のケイ素含有有機化合物を用いることができ、例えば、有機変性シリコーンを用いることができる。変性シリコーンは、シリコーンの一部に各種有機基の置換基を導入したものである。変性部位は、例えば、ポリエステル部位、ポリエーテル部位、アクリル樹脂部位、及びカルビノール部位からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。本明細書において、アクリル樹脂には、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルの重合体が含まれる。変性部位は、シリコーン鎖の片末端型、両末端型、側鎖型、および側鎖両末端型のいずれであってもよい。有機変性シリコーンとしては、例えば、ポリエステル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、ポリエーテル-ポリエステル変成シリコーン、シリコーン変性アクリル樹脂、カルビノール変性シリコーン等が挙げられる。これらの有機変性シリコーンは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
イソシアネート系硬化剤は、フッ素樹脂に含まれる水酸基との反応により硬化するものであれば特に限定されない。イソシアネート系硬化剤は、ケイ素含有有機化合物が水酸基を有している場合には、ケイ素含有有機化合物とも反応し、架橋密度を増大させることができる。
光安定剤としては、特に限定されず、従来公知の光安定剤を用いることができる。光安定剤としては、例えば、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、1-[2-[3-(3,5-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]-4-[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、8-アセチル-3-ドデシル-7,7,9,9-テトラメチル-1,3,8-トリアザスピロ[4,5]デカン-2,4-ジオン、ビス-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、(Mixed1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル/トリデシル)-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、Mixed{1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル/β,β,β’,β’-テトラメチル-3,9-[2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジエチル}-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、(Mixed 2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル/トリデシル)-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、Mixed{2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル/β,β,β’,β’-テトラメチル-3,9-[2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジエチル}-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルメタクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルメタクリレート、ポリ[(6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)イミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル)][(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノール]、コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールの重合物、N,N’,N’’,N’’’-テトラキス-(4,6-ビス-(ブチル-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ)-トリアジン-2-イル)-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン、ジブチルアミン-1,3,5-トリアジン-N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル-1,6-ヘキサメチレンジアミンとN-(2,2,6,6-テトラメチルピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、特に限定されず、従来公知の紫外線吸収剤を用いることができる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明によるフッ素樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、上記(A)~(E)成分以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、帯電防止剤、重合禁止剤、非反応性希釈剤、つや消し剤、分散剤、沈降防止剤、レベリング剤、分散剤、熱安定剤、密着性向上剤、光増感剤、抗菌剤、防カビ剤、抗ウイルス剤、可塑剤、蓄光材等を必要に応じて配合することができる。
本発明によるフッ素樹脂組成物は、上記の各成分を、従来公知の混合機、分散機、撹拌機等の装置を用いて、混合・撹拌することにより得られる。このような装置としては、たとえば混合・分散ミル、ホモディスパー、モルタルミキサー、ロール、ペイントシェーカー、ホモジナイザー等が挙げられる。
本発明によるフッ素樹脂組成物から形成された硬化被膜は、厚さ10μmの場合、JIS K 7136に準拠して測定したヘイズが、1%未満であることが好ましく、0.7%以下であることがより好ましい。また、厚さ10μmの硬化被膜は、JIS K 7361-1に準拠して測定した全光線透過率が、90%以上であることが好ましく、91%以上であることがより好ましい。ヘイズおよび全光線透過率が上記範囲内であれば、透明性に優れる。
本発明による積層フィルムは、基材と、基材上に上記のフッ素樹脂組成物から形成された硬化被膜とを備えるものである。本発明による積層フィルムは、硬化被膜上に保護フィルムをさらに備えてもよい。また、本発明による積層フィルムは、基材の硬化被膜と反対側の面に粘着層をさらに備えてもよい。
本発明による積層フィルムは、上記のフッ素樹脂組成物を基材の少なくとも一方の面に塗布する塗布工程と、
塗布工程の後、上記のフッ素樹脂組成物を加熱し、硬化させて硬化被膜を形成する硬化工程と、
を含むものである。以下、各工程について、詳細に説明する。
塗布工程は、基材の少なくとも一方の面に、従来公知の方法により、上記のフッ素樹脂組成物を塗布する工程である。塗布には、例えば、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター(ナチュラルロールコーターおよびリバースロールコーター等)、エアナイフコーター、スピンコーターおよびブレードコーター等の塗布機が使用できる。これらの中でも、作業性および生産性の観点からグラビアコーターを用いた塗布方法が好ましい。
硬化工程は、基材上に塗布されたフッ素樹脂組成物を加熱して硬化させる工程である。加熱方法としては、例えば熱風乾燥(ジェット乾燥機等)が挙げられる。加熱温度は、フッ素樹脂組成物が硬化するのに十分な温度であれば特に限定されないが、好ましくは40~150℃であり、より好ましくは60~120℃である。また、加熱時間は、フッ素樹脂組成物が硬化するのに十分な時間であれば特に限定されないが、好ましくは1分以上である。
本発明による構造体は、支持体と、支持体上に積層された上記の積層フィルムとを備えるものである。積層フィルムの粘着層面を支持体に貼付することで、構造体を形成することができる。構造体の使用の際には、積層フィルム上の保護フィルムを硬化被膜から剥離することができる。
・(A)四フッ化エチレン樹脂1:水酸基価(OHV)60.0mgKOH/g、標準品、ダイキン工業株式会社製、商品名ゼッフルGK570
・(A)四フッ化エチレン樹脂2:水酸基価(OHV)60.0mgKOH/g、高酸価品、ダイキン工業株式会社製、商品名ゼッフルGK510
・(B)三フッ化エチレン樹脂1:水酸基価(OHV)31.0mgKOH/g、標準品、AGC株式会社製、商品名ルミフロンLF-200
・(B)三フッ化エチレン樹脂2:水酸基価(OHV)30.0mgKOH/g、低分子量品、AGC株式会社製、商品名ルミフロンLF-936
・アクリルポリオール:水酸基価(OHV)90.0mgKOH/g、日立化成株式会社製、商品名ヒタロイド3616
・(C)ケイ素含有有機化合物1:水酸基含有シリコーン変性アクリル樹脂、ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名BYK-シルクリーン3700
・(C)ケイ素含有有機化合物2:ポリエーテル変性シリコーン、ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名BYK-342
・フッ素オリゴマー:DIC株式会社製、商品名メガファックF-576
・アクリル樹脂:ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名BYK-394
・(D)イソシアネート系硬化剤:ヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアネート量(NCO)14.0%、中国塗料株式会社製、商品名硬化剤74-H
・(E)光安定剤:BASF株式会社製、商品名チヌビン123
・(F)紫外線吸収剤:BASF株式会社製、商品名チヌビン479
・錫系触媒:DIC株式会社製、商品名グレックTL
・溶剤:酢酸ブチル
[実施例1]
表1に記載の配合に従って、フッ素樹脂組成物を調製した。詳細には、表1に記載の配合の通り、酢酸ブチルを7.4質量部と、四フッ化エチレン樹脂1(ゼッフルGK570)を83.1質量部と、三フッ化エチレン樹脂1(ルミフロンLF-200)を10.0質量部と、ケイ素含有有機化合物1(BYK-3700)を1.06質量部と、光安定剤(チヌビン123)を0.14質量部と、紫外線吸収剤(チヌビン479)を0.28質量部と、錫系触媒(グレックTL)を0.033質量部とを混合・溶解し、さらにイソシアネート系硬化剤(74-H)をNCO/OH=1.0の割合となるよう27.7質量部添加し、酢酸ブチルにて溶液の固形分濃度が20%となるよう希釈し、混合・溶解させて、フッ素樹脂組成物を得た。
表1および2に記載の配合に従って、各成分の配合量を変更した以外は、実施例1と同様にして、フッ素樹脂組成物を得た。但し、比較例7では、三フッ化エチレン樹脂およびアクリルポリオールを混合した段階で白濁した。また、比較例8では、四フッ化エチレン樹脂およびアクリルポリオールを混合した段階で白濁した。なお、表1および表2に記載の(A)~(C)成分の含有量(%)は、フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準とした固形分質量である。
熱可塑性ポリウレタンフィルム(厚さ150μm、Argotec社製、商品名ArgoGuard)に、上記で調製したフッ素樹脂組成物を乾燥膜厚が10μmとなるように1回塗布し、80℃の乾燥機にて4分間加温することで、塗膜を硬化させ、硬化被膜を形成し、積層フィルムを得た。
(光学特性)
上記で製造した積層フィルムについて、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、型番:NDH4000)を用いて、JIS K 7136に準拠してヘイズ(HZ)を測定し、JIS K 7361-1に準拠して全光線透過率(TT)を測定した。測定結果を表3および4に示した。また、下記の基準にて光学特性を判定した。
[透明性(ヘイズ)(%)(HZ判定基準)]
〇:1%未満であった。
×:1%以上であった。
[透明性(全光線透過率)(%)(TT判定基準)]
〇:90%以上であった。
×:90%未満であった。
上記で製造した積層フィルムの製造時において、フッ素樹脂組成物の塗布後、80℃で4分間の硬化乾燥直後の硬化被膜面に、PET保護フィルム(セパレートフィルム)を貼付けることが出来るか否かを確認し、セパレートフィルムの貼付性を評価した。さらに、セパレートフィルムを貼付後、40℃で24時間の養生後に硬化被膜面とセパレートフィルムが接着することなく、剥がすことが出来るか否かを確認し、セパレートフィルムの剥離性を評価した。下記の基準にて貼付性および剥離性を判定し、表3および4に示した。
[貼付性の評価基準]
○:硬化被膜面にセパレートフィルムを張り付けることができた。
×:硬化被膜面にセパレートフィルムを張り付けることができなかった。
[剥離性の評価基準]
○:硬化被膜面からセパレートフィルムを剥離することができた。
×:硬化被膜面からセパレートフィルムを剥離することができなかった。
上記で製造した積層フィルムについて、JIS K 5600-5-6に記載されている碁盤目試験の方法に準拠して、カッターを用いて1mm間隔で塗膜に10マス×10マスの切れ込みを入れ、碁盤目を付けた試験片を作製した。続いて、セロテープ(登録商標)(ニチバン株式会社製)を試験片の碁盤目部分に貼り付けた後、このセロテープ(登録商標)を速やかに、碁盤目に対して45度斜め上方方向に引っ張って剥離させ、残った碁盤目の塗膜数を測定した。下記の基準にて密着性を判定し、表3および4に示した。
[評価基準]
〇:剥離が全く無かった(100目残存)であった。
△:僅かに剥離があった(90目以上100目以下残存)であった。
×:剥離が多かった(90目未満残存)であった。
上記で製造した積層フィルムについて、QUV促進耐候性試験機(Q-Lab社製)を用いて、JIS K5600-7-8(塗料一般試験方法)を参考にして、照度:0.71W/m2(波長313nm)、ブラックパネル温度:照射時60℃、結露時50℃、照射、結露の各2時間を1サイクルとし、375サイクルを行い、1500時間の促進耐候性試験を行った。促進耐候試験後の外観を目視にて判定した。下記の基準にて耐候性を判定し、表3および4に示した。
[評価基準]
○:硬化被膜は、外観に問題は無く、結露による水滴跡(雨跡)の発生も無かった。
×:硬化被膜は、結露による水滴跡(雨跡)が発生した。
上記で製造した積層フィルムの硬化被膜表面に、真鍮ブラシを用いて荷重1.5kgにて10往復させた時の傷が60℃で3分以内に目視にて消失するか否かを判定した。下記の基準で評価し、評価結果を表3および4に示した。
[評価基準]
○:傷が消失した。
×:傷が消失しなかった。
上記で製造した積層フィルムの硬化被膜表面に、油性マジック(寺西化学製、No.500ブラック)にて5本の平行線を書き、60℃で3分間静置した。その後、エタノールにて洗浄して、被膜の状態を目視にて5段階評価のいずれに相当するかを判定した。下記の基準で評価し、評価結果を表3および4に示した。
[評価基準]
○:4級以上の防汚性であった。
×:3級以下の防汚性であった。
[実施例7]
上記の実施例1で製造した積層フィルムの硬化被膜と反対側の面に、アクリル樹脂系接着剤を用いて、粘着層(厚さ40~50μm)を形成した。続いて、ポリカーボネート樹脂製の支持体(帝人社製、パンライトL1225Z、厚さ2.3mm)上に、積層フィルムの粘着層を貼付して、構造体を製造した。
ポリカーボネート樹脂製の支持体(帝人社製、パンライトL1225Z、厚さ2.3mm)上に、エネルギー線硬化型組成物を塗布して、110℃で4分間効果塗膜(厚さ10μm)を形成した。続いて、支持体の塗膜上に、実施例7と同様にして、上記の実施例1で製造した積層フィルムの粘着層を貼付して、構造体を製造した。
積層フィルムを貼付しなかった以外は、実施例8と同様にして構造体を製造した。
上記で製造した構造体について、下記の条件で累計4000時間の促進耐候性試験を行った。なお、実施例7および8では、積層フィルム面に対して照射を行い、比較例10では、塗膜面に対して照射を行った。
(促進耐候性試験条件)
・スーパーキセノン試験/照度180W/m2
・ブラックパネル温度:照射時63℃
・サイクル:照射102分→照射+シャワー18分
実施例7および8の構造体の硬化被膜面、比較例10の構造体の塗膜面について、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、型番:NDH4000)を用いて、JIS K 7136に準拠してヘイズ(HZ)(%)を測定した。
実施例7および8の構造体の硬化被膜面、比較例10の構造体の塗膜面について、分光測色計(コニカミノルタ社製、型番:CM-5)を用いて、イエローインデックス(YI)(%)を測定した。三刺激値(X、Y、Z)から次式を用いて算出した。
YI(%)=100×(1.28×X-1.06×Z)/Y
実施例7および8の構造体の硬化被膜、比較例10の構造体の塗膜について、JIS K 5600-5-6に記載されている碁盤目試験の方法に準拠して、カッターを用いて1mm間隔で塗膜に10マス×10マスの切れ込みを入れ、碁盤目を付けた試験片を作製した。続いて、セロテープ(登録商標)(ニチバン株式会社製)を試験片の碁盤目部分に貼り付けた後、このセロテープ(登録商標)を速やかに、碁盤目に対して45度斜め上方方向に引っ張って剥離させ、残った碁盤目の塗膜数を測定した。
実施例7および8の構造体の硬化被膜、比較例10の構造体の塗膜について、目視により、クラックの有無を確認し、下記基準で評価した。
[評価基準]
○:クラックが無かった。
×:クラックが有った。
12、22、32、42:基材
13、23、33、43:硬化被膜
24、34、44:保護フィルム
35、45:粘着層
46:支持体
47:構造体
Claims (15)
- (A)四フッ化エチレン樹脂、(B)三フッ化エチレン樹脂、(C)ケイ素含有有機化合物、および(D)イソシアネート系硬化剤を含む、フッ素樹脂組成物であって、
前記(A)四フッ化エチレン樹脂と前記(B)三フッ化エチレン樹脂の含有量の比が、55:45~95:5であり、
前記(C)ケイ素含有有機化合物が、ポリエステル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、ポリエーテル-ポリエステル変成シリコーン、シリコーン変性アクリル樹脂、およびカルビノール変性シリコーンからなる群から選択される少なくとも1種の有機変性シリコーンであり、
前記(C)ケイ素含有有機化合物の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として0.01質量%以上5質量%以下である、フッ素樹脂組成物。 - 前記(D)イソシアネート系硬化剤の含有量は、前記(A)四フッ化エチレン樹脂および前記(B)三フッ化エチレン樹脂の合計の水酸基1個に対して、前記(D)イソシアネート系硬化剤のイソシアネート基を0.05~2.5個含むものである、請求項1に記載のフッ素樹脂組成物。
- 前記(A)四フッ化エチレン樹脂の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として40質量%以上70質量%以下である、請求項1または2に記載のフッ素樹脂組成物。
- 前記(B)三フッ化エチレン樹脂の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として5質量%以上35質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物。
- 前記(A)四フッ化エチレン樹脂と前記(B)三フッ化エチレン樹脂の含有量の比が、60:40~90:10である、請求項1~4のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物。
- 前記(C)ケイ素含有有機化合物の含有量が、前記フッ素樹脂組成物の固形分換算100質量%を基準として0.02質量%以上2質量%以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物。
- 塗料組成物である、請求項1~6のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物から形成される硬化被膜。
- 基材と、前記基材上に請求項1~7のいずれか一項に記載のフッ素樹脂組成物から形成された硬化被膜とを有する、積層フィルム。
- 前記硬化被膜上に保護フィルムをさらに有する、請求項9に記載の積層フィルム。
- 前記基材が、樹脂フィルムである、請求項9または10に記載の積層フィルム。
- 前記基材の前記硬化被膜と反対側の面に粘着層をさらに備える、請求項9~11のいずれか一項に記載の積層フィルム。
- ペイントプロテクションフィルムに用いられる、請求項9~12のいずれか一項に記載の積層フィルム。
- 車両のランプレンズに用いられる、請求項9~13のいずれか一項に記載の積層フィルム。
- 支持体と、前記支持体上に積層された請求項9~14のいずれか一項に記載の積層フィルムとを備える、構造体。
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