JP7475750B1 - 高分子フィルム用コーティング剤組成物及びそれを用いた改質フィルム、並びに高分子フィルム用コーティング剤組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]無機粒子と界面活性剤とを含有する高分子フィルム用コーティング剤組成物であって、前記無機粒子が下記のアルミナ粒子(A)及び下記のアルミナ粒子(B)を含むことを特徴とする高分子フィルム用コーティング剤組成物。
アルミナ粒子(A):一次粒子径が5nm以上11nm未満であるアルミナ粒子
アルミナ粒子(B):一次粒子径が14nm以上40nm以下であるアルミナ粒子
[2]前記アルミナ粒子(A)と前記アルミナ粒子(B)の含有割合の合計を100質量部とした場合に、前記アルミナ粒子(A)を20~90質量部及び、前記アルミナ粒子(B)を10~80質量部の割合で含む、[1]の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
[3]前記無機粒子の含有量を100質量%とした場合に、前記アルミナ粒子(A)の含有割合と前記アルミナ粒子(B)の含有割合との合計が60質量%以上である、[1]の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
[4]前記無機粒子の吸油量が70ml/100g以上である、[1]の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
[5]前記界面活性剤がノニオン性界面活性剤である、[1]の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
[6]合成樹脂フィルムからなるベースフィルム部と、前記ベースフィルム部の表面の少なくとも一部に[1]~[5]のいずれかの高分子フィルム用コーティング剤組成物を含む被膜部とを備えることを特徴とする、改質フィルム。
[7][1]~[5]のいずれかの高分子フィルム用コーティング剤組成物の製造方法であって、
前記アルミナ粒子(A)及び前記アルミナ粒子(B)を含む前記無機粒子と前記界面活性剤とを混合する工程を有し、
前記アルミナ粒子(A)と前記アルミナ粒子(B)とは別個の供給源から供給されることを特徴とする製造方法。
本発明の高分子フィルム用コーティング剤組成物(以下、「コーティング剤組成物」ともいう)は、後述する無機粒子と界面活性剤とを含有する。無機粒子は、下記のアルミナ粒子(A)及びアルミナ粒子(B)を含む。なお、無機粒子は、本発明の効果を阻害しない範囲内でアルミナ粒子(A)及びアルミナ粒子(B)以外の無機粒子を含有してもよい。これにより、コーティング剤組成物は高分子フィルムに優れた透明性および流滴性(初期流滴性,中期流滴性,長期流滴性)を付与することができる。
アルミナ粒子(A):一次粒子径が5nm以上11nm未満であるアルミナ粒子
アルミナ粒子(B):一次粒子径が14nm以上40nm以下であるアルミナ粒子
無機粒子は、コーティング剤組成物中に分散できるものであればよく、従来公知のものを使用可能である。無機粒子としては、例えば、シリカ(酸化珪素)粒子、アルミナ(酸化アルミニウム)粒子、ジルコニア粒子、セリア粒子、二酸化チタン粒子、炭酸カルシウム粒子、カオリン粒子、結晶性のガラスフィラー、カオリン粒子、タルク粒子、シリカ-アルミナ複合酸化物粒子、硫酸バリウム粒子を挙げることができる。無機粒子の形状は球状、不定形状、針状、板状など、特に限定されるものではない。無機粒子は、1種又は2種以上を用いることができる。
アルミナ粒子としては特に制限されず、従来公知のアルミナ粒子から適宜選択して用いることができる。アルミナ粒子を構成するアルミナとしては、アルミナ水和物、α-アルミナ、γ-アルミナ、θ-アルミナ、δ-アルミナなどが挙げられる。アルミナ粒子は天然のものでも、合成されたものでもよい。また、市販品から適宜選択されたものであっても、熱処理、粉砕処理等によって所望のアルミナ粒子として調製されたものであってもよい。
無機粒子に含まれるアルミナ粒子(A)は、一次粒子径が5nm以上11nm未満であるアルミナ粒子である。一次粒子径が小さいアルミナ粒子(A)をコーティング剤組成物に含む目的は、透明性を付与するためである。一次粒子径が小さいアルミナ粒子は光を散乱しにくい。そのため、アルミナ粒子(A)を含むコーティング剤組成物を用いることにより透過率が上がり、フィルムの透明性が高くなる。なお、本発明における無機粒子の粒子径の分布は、電子顕微鏡写真により20個の無機粒子の粒子径を測定して求めたものである。
無機粒子に含まれるアルミナ粒子(B)は、一次粒子径が14nm以上40nm以下であるアルミナ粒子である。一次粒子径が大きいアルミナ粒子(B)をコーティング剤組成物に含む目的は、流滴性を向上させるためである。一次粒子径が大きいアルミナ粒子(B)を用いることにより、細孔容積が大きくなる。そのため、後述する界面活性剤が、アルミナ粒子(B)の間により多く入り込むことができる。すなわち、一次粒子径が大きいアルミナ粒子(B)を用いることにより吸油量が高くなる。したがって、使用期間の経過に伴い水滴とともに界面活性剤が僅かずつ流れ出るとしても、アルミナ粒子(B)を含む無機粒子は界面活性剤を長期間保持することができる。そのため、アルミナ粒子(B)を含むコーティング剤組成物を用いることにより、長期間にわたって流滴性を維持することができる。
本発明における吸油量とは、無機粒子によって吸収される界面活性剤の量を、JIS K 5101-13-1:2004に準拠して測定して求めたものである。優れた長期流滴性を付与する観点から、無機粒子の吸油量は、70ml/100g以上であることが好ましく、80ml/100g以上であることがより好ましい。
コーティング剤組成物におけるアルミナ粒子(A)とアルミナ粒子(B)の配合割合には、特に限定はないが、アルミナ粒子(A)とアルミナ粒子(B)の含有割合の合計を100質量部とした場合に、アルミナ粒子(A)を20~90質量部、およびアルミナ粒子(B)を10~80質量部の割合で含むことが好ましい。さらに、アルミナ粒子(A)を40~90質量部、およびアルミナ粒子(B)を10~60質量部の割合で含むことがより好ましい。
アルミナ粒子(C):一次粒子径が11nm以上14nm未満であるアルミナ粒子
アルミナ粒子(A)、アルミナ粒子(B)、及びアルミナ粒子(C)の含有割合の合計を100質量部とした場合、アルミナ粒子(C)の含有量は0~10質量部であることが好ましい。アルミナ粒子(C)の含有割合が少ないほど、粒径の異なる2種のアルミナ粒子(A)および(B)による作用効果が得られやすくなるからである。
界面活性剤としては、特に制限はなく、従来公知のものが使用可能である。ノニオン性界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも、無機粒子の分散性の観点からノニオン性界面活性剤が好ましい。これらの界面活性剤は1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用して使用してもよい。界面活性剤は、無機粒子100質量部に対し、5~200質量部であることが好ましく、5~100質量部がより好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、従来公知のノニオン性界面活性剤を適宜選択して採用することができる。例えば、ポリエーテル変性シリコーン、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンラウリルエーテル等が挙げられる。その他、(1)有機酸、有機アルコール、有機アミン及び/又は有機アミドに炭素数2~4のアルキレンオキシドを付加した化合物、例えば、ポリオキシエチレンジラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイン酸ジエステル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルメチルエーテル、ポリオキシプロピレンラウリルエーテルメチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシブチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンノニルエーテル、ポリオキシプロピレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンオクチルエーテル、2-ヘキシルヘキサノールのエチレンオキシド付加物、ポリオキシエチレン2-エチル-1-ヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンイソノニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、二級ドデシルアルコールにエチレンオキシドを付加した化合物、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンラウロアミドエーテル、ポリオキシアルキレントリスチレン化フェニルエーテル等のエーテル型ノニオン性界面活性剤、(2)ポリオキシアルキレンソルビタントリオレート、ポリオキシアルキレンヤシ油、ポリオキシアルキレンヒマシ油、ポリオキシアルキレン硬化ヒマシ油、ポリオキシアルキレン硬化ヒマシ油トリオクタノアート、ポリオキシアルキレン硬化ヒマシ油のマレイン酸エステル、ステアリン酸エステル、又はオレイン酸エステル等のポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル型ノニオン性界面活性剤、(3)ステアリン酸ジエタノールアミド、ジエタノールアミンモノラウロアミド等のアルキルアミド型ノニオン性界面活性剤、(4)ポリオキシエチレンジエタノールアミンモノオレイルアミド、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレン牛脂アミン等のポリオキシアルキレン脂肪酸アミド型ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。これらのノニオン性界面活性剤は、1種類を単独で使用してもよいし、又は2種類以上を適宜組み合わせて使用してもよい。これらのノニオン性界面活性剤のなかでも、ポリエーテルがより好ましい。
アニオン界面活性剤としては、特に制限はなく、従来公知のアニオン界面活性剤を適宜選択して採用することができる。例えば(1)ラウリルリン酸エステル塩、セチルリン酸エステル塩、オクチルリン酸エステル塩、オレイルリン酸エステル塩、ステアリルリン酸エステル塩等の脂肪族アルコールのリン酸エステル塩、(2)ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸エステル塩等の脂肪族アルコールにエチレンオキシド及びプロピレンオキシドから選ばれる少なくとも一種のアルキレンオキシドを付加したもののリン酸エステル塩、(3)ラウリルスルホン酸塩、ミリスチルスルホン酸塩、セチルスルホン酸塩、オレイルスルホン酸塩、ステアリルスルホン酸塩、テトラデカンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、二級アルキルスルホン酸(C13~15)塩等の脂肪族スルホン酸塩又は芳香族スルホン酸塩、(4)ラウリル硫酸エステル塩、オレイル硫酸エステル塩、ステアリル硫酸エステル塩等の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩、(5)ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレン(ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン)ラウリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸エステル塩等の脂肪族アルコールにエチレンオキシド及びプロピレンオキシドから選ばれる少なくとも一種のアルキレンオキシドを付加したものの硫酸エステル塩、(6)ひまし油脂肪酸硫酸エステル塩、ごま油脂肪酸硫酸エステル塩、トール油脂肪酸硫酸エステル塩、大豆油脂肪酸硫酸エステル塩、なたね油脂肪酸硫酸エステル塩、パーム油脂肪酸硫酸エステル塩、豚脂脂肪酸硫酸エステル塩、牛脂脂肪酸硫酸エステル塩、鯨油脂肪酸硫酸エステル塩等の脂肪酸の硫酸エステル塩、(7)ひまし油の硫酸エステル塩、ごま油の硫酸エステル塩、トール油の硫酸エステル塩、大豆油の硫酸エステル塩、菜種油の硫酸エステル塩、パーム油の硫酸エステル塩、豚脂の硫酸エステル塩、牛脂の硫酸エステル塩、鯨油の硫酸エステル塩等の油脂の硫酸エステル塩、(8)ラウリン酸塩、オレイン酸塩、ステアリン酸塩等の脂肪酸塩、(9)ジオクチルスルホコハク酸塩等の脂肪族アルコールのスルホコハク酸エステル塩等が挙げられる。これらのアニオン界面活性剤は、1種類を単独で使用してもよいし、又は2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
カチオン界面活性剤としては、特に制限はなく、従来公知のカチオン界面活性剤を適宜選択して採用することができる。例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、1,2-ジメチルイミダゾール、トリエタノールアミン等が挙げられる。これらのカチオン界面活性剤は、1種類を単独で使用してもよいし、又は2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
両性界面活性剤としては、特に制限はなく、従来公知の両面界面活性剤を適宜選択して採用することができる。例えば、ベタイン型両性界面活性剤等が挙げられる。
コーティング剤組成物には、その他にも従来公知の添加物を目的に応じて添加することができる。そのような添加物としては、例えば、バインダー、着色剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、防黴剤、抗菌剤、防汚剤、紫外線吸収剤、防腐剤、滑剤等が挙げられる。
本発明の改質フィルムは、合成樹脂フィルムからなるベースフィルム部と、ベースフィルム部の表面の少なくとも一部にコーティング剤組成物を含む被膜部とを備える。改質フィルムの被膜部は、ベースフィルム部の1面側のみに形成されていてもよいし、両面側に形成されていてもよい。
ベースフィルム部は、合成樹脂フィルムからなるものであれば特に限定されない。ベースフィルム部は熱可塑性樹脂フィルム及び熱硬化性樹脂フィルムのいずれでもよいが、本発明においては熱可塑性樹脂フィルムが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メタクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、環状オレフィン樹脂、アクリル樹脂、芳香族ビニル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。また、ベースフィルム部は単層でも多層でもよい。
コーティング剤組成物の製造方法は、アルミナ粒子(A)及びアルミナ粒子(B)を含む無機粒子と界面活性剤とを混合する工程を有し、アルミナ粒子(A)とアルミナ粒子(B)とは別個の供給源から供給されるものであれば、特に限定されない。例えば、液体溶媒にアルミナ粒子(A)を混合攪拌してアルミナ粒子(A)を液体溶媒に分散させ、次いでアルミナ粒子(B)を加えて混合攪拌してアルミナ粒子(B)を液体溶媒に分散させ、さらに界面活性剤を加えて混合攪拌することにより製造される。あるいは、液体溶媒に界面活性剤を加えて混合攪拌し、さらに、アルミナ粒子(A)及びアルミナ粒子(B)を添加して混合攪拌することにより製造してもよい。または、アルミナ粒子(A)、無機粒子(B)、界面活性剤、および他の原料成分を一括で混合してもよい。
コーティング剤組成物の製造に用いた原料は以下の通りである。
A-1:一次粒子径5nm以上11nm未満の板状アルミナゾル
A-2:一次粒子径5nm以上11nm未満の羽毛状アルミナゾル
B-1:一次粒子径14nm以上30nm以下の板状アルミナゾル
B-2:一次粒子径14nm以上30nm以下のブロック状アルミナゾル
C-1:一次粒子径10nm以上20nm以下のアルミナ変性シリカゾル
C-2:一次粒子径40nm以上60nm以下のアルミナ変性シリカゾル
C-3:一次粒子径10nm以上20nm以下のシリカゾル
C-4:一次粒子径40nm以上60nm以下のシリカゾル
C-5:一次粒子径11nm以上14nm未満の板状アルミナゾル
D-1:主鎖/側鎖=50/50(質量比)、エチレンオキシド/プロピレンオキシド=100/0(モル比)、25℃動粘度が600mm2/sのポリエーテル変性シリコーン
D-2:ステアリルアルコールのエチレンオキシド20モル付加体
D-3:ステアリン酸のエチレンオキシド12モル付加体
D-4:ノニルフェノールエチレンオキシド10モル付加体
D-5:オレイン酸のエチレンオキシド9モルプロピレンオキシド9モルランダム付加体
D-6:ラウリルアルコールのエチレンオキシド9モルプロピレンオキシド9モルブロック付加体
上記の原料を用いてコーティング剤組成物を作製した。その後、得られたコーティング剤組成物の無機粒子の吸油量を測定した。
水6790部に対して、アルミナ粒子(A)(A-1:固形分15%)500部と、アルミナ粒子(B)(B-1:固形分15%)167部を加えて30分以上攪拌混合し、完全に水に分散させた。さらに界面活性剤(D-1)50部を加えて30分以上攪拌混合し、純分濃度2%のコーティング剤組成物(X-1)を調製した。
コーティング剤組成物X-1と同様にして、下記表1に示す組成のコーティング剤組成物(X-2)~(X-11)および(x-1)~(x-10)を調製した。
次いで、得られた各コーティング剤組成物X-1~X-11およびx-1~x-10を40℃で真空乾燥したのち、得られた乾固物からクロロホルムを用いて界面活性剤を抽出することで無機粒子を得た。無機粒子を乳鉢で粉砕し、JIS K 5101-13-1:2004に準ずる方法で、無機粒子100gあたりの吸油量を測定した。その結果を表1に示す。
続いて、コーティング剤組成物を塗布するベースフィルムを作製した。
エチレン・1-ブテン共重合体(エチレン単位量:95%、密度:0.920g/cm3、MFR:2.1g/10分)を、直径75mmでリップ間隙3mmのダイを取り付けたインフレーション成形(樹脂押出温度:200℃、BUR=1.8)に供し、厚さ150μmのオレフィン樹脂フィルムを得た。次いで、このオレフィン重合体フィルムの表面にコロナ放電処理を施し、表面処理オレフィン樹脂フィルム(以下、「ベースフィルム(F-1)」という)を得た。コロナ放電処理面のぬれ張力を、JIS K 6768に準ずる方法により測定したところ、44mN/mであった。
エチレン・1-ブテン共重合体に代えて、エチレン・1-ヘキセン共重合体(エチレン単位量:96%、密度:0.930g/cm3、MFR:1.0g/10分)を用いた以外は、作製例1と同様の操作を行い、表面処理オレフィン樹脂フィルム(以下、「ベースフィルム(F-2)」という)を得た。コロナ放電処理面のぬれ張力は40mN/mであった。
エチレン・1-ブテン共重合体に代えて、エチレン・酢酸ビニル共重合体(エチレン単位量:93%、MFR:1.5g/10分)を用いた以外は、作製例1と同様の操作を行い、表面処理オレフィン樹脂フィルム(以下、「ベースフィルム(F-3)」という)を得た。コロナ放電処理面のぬれ張力は42mN/mであった。
エチレン・1-ブテン共重合体に代えて、ポリエチレン(密度:0.927g/cm3、MFR:4.0g/10分)を用いた以外は、作製例1と同様の操作を行い、表面処理オレフィン樹脂フィルム(以下、「ベースフィルム(F-4)」という)を得た。コロナ放電処理面のぬれ張力は44mN/mであった。
エチレン・1-ブテン共重合体に代えて、エチレン・プロピレン共重合体(エチレン単位量:4%、密度:0.90g/cm3、MFR:8.0g/10分)を用いた以外は、作製例1と同様の操作を行い、表面処理オレフィン樹脂フィルム(以下、「ベースフィルム(F-5)」という)を得た。コロナ放電処理面のぬれ張力は43mN/mであった。
上記のコーティング剤組成物およびベースフィルムを用いて改質フィルムを作製した。その後、得られた改質フィルムの被膜面に対して、下記方法により透明性および流滴性を評価した。
コーティング剤組成物(X-1)を、ベースフィルム(F-1)のコロナ放電処理面に、絶乾塗布量が0.3g/m2となるように浸漬法により塗布し、温風乾燥機にて70℃で乾燥し、ベースフィルム(F-1)のコロナ放電処理面側に、コーティング剤組成物(X-1)を含む被膜部を備える改質フィルム(M-1)を得た。次いで、改質フィルム(M-1)に対して、下記(1),(2)の評価を行った。その結果を下記表2に示す。
実施例1-1と同様にして、下記表2に示すコーティング剤組成物およびベースフィルムを用いて、改質フィルムM-2~M-11およびm-1~m-10を得た。次いで、得られた各改質フィルムに対して、下記(1),(2)の評価を行った。その結果を下記表2に示す。
フィルムを20℃で相対湿度65%の条件下に24時間調湿した。その後、ヘイズメーター(日本電色工業社製の商品名(NDH-5000))を用いて、JIS K 7136:2000に準拠した方法によりヘイズ値を測定した。以下の基準でフィルムの透明性を評価した。
◎:12%未満(透明性が非常に優れる)
〇:12%以上~14%未満(透明性が優れる)
×:14%以上(透明性が劣る)
水平に対して15度の傾斜面を有するテストハウスに改質フィルムを1m2張り、それぞれ1日後(初期流滴性)、1か月後(中期流滴性)、1年後(長期流滴性)の水滴付着状況を目視で観察し、以下の基準で評価した。
◎:水滴の付着面積が10%未満(流滴性に非常に優れる)
〇:水滴の付着面積が10%以上~30%未満(流滴性に優れる)
×:水滴の付着面積が30%以上(流滴性に劣る)
Claims (7)
- 無機粒子と界面活性剤とを含有する高分子フィルム用コーティング剤組成物であって、
前記無機粒子が下記のアルミナ粒子(A)、下記のアルミナ粒子(B)、及び任意にさらに下記のアルミナ粒子(C)を含み、
前記アルミナ粒子(A)、前記アルミナ粒子(B)、及び前記アルミナ粒子(C)の含有割合の合計を100質量部とした場合、前記アルミナ粒子(C)の含有量は0~10質量部であることを特徴とする高分子フィルム用コーティング剤組成物。
アルミナ粒子(A):一次粒子径が5nm以上11nm未満であるアルミナ粒子
アルミナ粒子(B):一次粒子径が14nm以上40nm以下であるアルミナ粒子
アルミナ粒子(C):一次粒子径が11nm以上14nm未満であるアルミナ粒子 - 前記アルミナ粒子(C)の含有量は0質量部である、請求項1に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
- 前記アルミナ粒子(A)と前記アルミナ粒子(B)の含有割合の合計を100質量部とした場合に、前記アルミナ粒子(A)を20~90質量部及び、前記アルミナ粒子(B)を10~80質量部の割合で含む、請求項1に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
- 前記無機粒子の含有量を100質量%とした場合に、前記アルミナ粒子(A)の含有割合と前記アルミナ粒子(B)の含有割合との合計が60質量%以上である、請求項1に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
- 前記無機粒子の吸油量が70ml/100g以上である、請求項1に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物。
- 合成樹脂フィルムからなるベースフィルム部と、前記ベースフィルム部の表面の少なくとも一部に請求項1~5のいずれか一項に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物を含む被膜部とを備えることを特徴とする、改質フィルム。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の高分子フィルム用コーティング剤組成物の製造方法であって、
前記アルミナ粒子(A)及び前記アルミナ粒子(B)を含む前記無機粒子と前記界面活性剤とを混合する工程を有し、
前記アルミナ粒子(A)と前記アルミナ粒子(B)とは別個の供給源から供給されることを特徴とする製造方法。
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