JPH03128978A - エマルション型塗料用組成物 - Google Patents

エマルション型塗料用組成物

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JPH03128978A
JPH03128978A JP26775789A JP26775789A JPH03128978A JP H03128978 A JPH03128978 A JP H03128978A JP 26775789 A JP26775789 A JP 26775789A JP 26775789 A JP26775789 A JP 26775789A JP H03128978 A JPH03128978 A JP H03128978A
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能勢 篤
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雅也 吉田
Mitsuo Nakasaki
中崎 三男
Kohei Hori
堀 耕平
Tatsuto Matsuda
立人 松田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐候4生の優れたエマルション型塗料用組成物
に関するものであり、詳細には長期に亘って優れた耐候
性、すなわち、優れた光沢保持性、耐クラツク性、耐ブ
リスター性、及び耐黄変性を示すと共に、乾燥性、肉持
性、光沢、耐薬品性、耐水性及び耐溶剤性等の優れた塗
膜を形成することのできるエマルション型塗料用組成物
を提供するものである。
[従来の技術] アクリル系樹脂及び/又はメタクリル系樹脂[以下本明
細書において「アクリル−及び/又はメタクリル−」を
−括して表示したいときには「(メタ)アクリル−」と
いう表現を用いることとする]の塗料分野における代表
的用途の1つとして、エマルション型塗料用樹脂として
の使用か挙げられる。
方塗判用樹脂としては、従来から種々の樹脂が使用され
ているか、塗膜の耐久性、中でも特に耐候性という観点
から見ると、(メタ)アクリル系樹脂か、他のビニルエ
ステル樹脂、アルキラ1〜樹脂、ポリエステル樹脂等に
比へて良好であり、特に耐候性の要求される用途に幅広
く使用されている。
しかしながら、従来のエマルション型塗判の促進耐候性
試験(サンシャインウエザオメーター)での光沢保持性
は、1,000時間レヘルの性能にすぎず、長期耐候性
という観点からすると不十分なものてあった。
方溶剤型塗料の場合には、公知の紫外線吸収剤を添加配
合して改良することが行われている。
この方法によりある程度の効果は認められるものの、長
期的には、紫外線吸収剤の揮散、ブリートアウト、分解
等のために、持続性が乏しく、大幅な改善には至ってい
ない。又最近では、紫外線吸収性単量体を共重合するこ
とによって耐候性を高める技術も提案されている(特公
昭61−42751号公報)。これらは一定しヘルの耐
候性向上には有効であるものの、紫外線吸収性成分に起
因する黄変等の問題を有し、長期耐候性という観点から
すると必ずしも十分なものではなかった。
又、近年、塗料の長期耐候性に対する要求は大きなもの
があり、長期耐候性に優れた塗料としては、シリコーン
系やフッ素系の樹脂を主成分とする組成物が脚光をあび
ている。特にフッ素系樹脂の促進耐候性試験での光沢保
持性は4,000〜5.000時間以上と非常に優れた
性能を有することが知られている。しかし光沢や肉持性
などの美麗感、更には顔料分散性などを含む作業性を加
味すれば未た不十分であり、またコスト面の問題もあっ
てその用途は著しく制限されている。
[発明が解決しようとする課N] 本発明は、上記の様な事情に着目してなされたものであ
って、その目的は、従来の(メタ)アクリル系樹脂では
得られなかった長期耐候性すなわち、促進耐候性試験で
の光沢保持性が3,000〜4.000時間のレヘルを
有し、かつ、比較的低コストて光沢、耐水性、肉持性、
顔料分散性等に優れた塗膜を与えるエマルション型塗料
用組成物を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明のエマルション型塗料用組成物は重合性紫外線安
定性単量体(a)およびシクロアルキル基含有重合性単
量体(b)を必須成分として含み、必要であれば更にそ
の他の重合性単量体(c)を所望成分として含む重合性
単量体成分を乳化重合させることによって得られるもの
であり、長期耐候性に優れ、かつ光沢、肉持性、耐水性
、耐溶剤性、耐薬品性等の優れた塗膜を形成することが
できる。
[作用] 重合性紫外線安定性単量体(a)は本発明の乳化重合体
(×)に優れた耐候性を与える上で必須的な化合物であ
り、特に立体障害を受けたピペリジニル基と重合性不飽
和基を分子内に少なくとも1個有するものが賞用される
が、中でも一般式(I)で示される物質がもっとも代表
的に使用される。
即ち、−数式(I)で示される物質は、乳化共重合体(
×)に優れた耐候性を与えるのみならず、カーボンブラ
ックなど種々の顔料の分散性および複合顔料系における
混色安定性を向上させる効果も顕著に示すものである。
[式中R1は水素原子またはシアノ基、R2R3はそれ
ぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜2のアルキル基、
Xはイく)基または酸素原子、Yは水素原子、炭素数1
〜18のアルキル基またR2R3 を示す] 上記定義中、R2およびR3で示される炭素数1〜2の
アルキル基とはメチルまたはエチルであり、Yで示され
る炭素数1〜18のアルキル基としては、メチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第
3級ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル
、ノニル デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル
、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタ
デシル、オクタデシル等で代表される直鎖状又は分岐状
の炭化水素残基が示される。
更に具体的な化合物名を挙げて例示的に説明するならば
、重合性紫外線安定性単量体(a)としては、例えば4
−(メタ)アクリロイルオキシ−22,6,6−テトラ
メチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアくノー
2.2,6.6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ
)アクリロイルオキシ−1゜2.2.6J−ペンタメチ
ルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,
2,2,6,8−ペンタメチルピペリジン、4−シアノ
−4−(メタ)アクリロイルアくノー2.2,6.6−
テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−
4−(メタ)アクリロイルア稟ノー2,2,8.6−テ
トラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4
−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアくノー2,2.
6ローテトラメチルビベリジン、4−クロトノイルオキ
シ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ク
ロトノイルアミノ−2,2,8,6−テトラメチルピペ
リジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−
2,2,6,B−テトラメチルピペリジンなどを挙げる
ことができ、これらは1 f!又1i 2 fil!以
上を用いることができる。
次にシクロアルキル基含有重合性単量体(b)は、本発
明で得られるエマルション型塗料用組成物を塗布して得
られる塗膜に長期耐候性、光沢性、耐水性、肉持性とい
った美麗感を与える上で特に有用な構成4分で、中でも
下記−数式(II)で示されるものが特に好ましい成果
を示す。
4 CH2=C(II) C=O −Z (式中R4は水素原子または炭素数1若しくは2のアル
キル基、Zは置換基を有していてもよいシクロアルキル
基を示す) 2で示される置換基を有していても良いシクロアルキル
基におけるシクロアルキル基としては、シクロペンチル
、シクロヘキシル、シクロドデシル等の単環式飽和炭化
水素残基が例示される。これらのシクロアルキル基は、
炭素数が1〜6のアルキル基を置換基として有していて
もよく、これらの置換基におけるアルキル基としては、
メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル。
イソブチル、第3級ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプ
チル等が例示される。
更に具体的な化合物名を挙げて例示的に説明するならば
、例えばシクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチル
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、第3級ブチルシ
クロヘキシル(メタ)アクリレートなどを挙げることが
でき、これらの1種又は2種以上を使用することができ
る。
本発明のエマルション型塗料用組成物は上記(a)で示
される重合性単量体の1f11以上と、上記(b)で示
される重合性単量体の1f!以上を乳化重合させること
によって得られるが、更に希望するならば、エマルショ
ン型塗料用組成物を塗布することによって形成される塗
膜に求められる性状に応じてその他の重合性単量体(C
)を付加し、(a)(b) 、 (C)各成分を乳化重
合させることも本発明に含まれる。
その様なその他の重合性単量体(c)を例示的に説明す
るならば、 例えば、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、カプロラクトン
変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート[例えば、商品名
プラクセルFM、ダイセル化学工業(株)製コ、フタル
酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステル
ジオールのモノ(メタ)アクリレートなど水酸基を有す
る重合性、IIj−量体。
例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸
、マレイン酸及び無水マレイン酸などの如きカルボキシ
ル基含有重合性!+−量体:ビニルスルホン酸、スチレ
ンスルホン酸及びスルホエチル(メタ)アクリレートな
どの如きスルホン酸基含有重合性単量体:2−(メタ)
アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェ−1・、2
−(メタ)アクリロイルオキシプロピルアジットホスフ
ェト、2−(メタ)アクリロイルオキシ−3−クロロプ
ロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキ
シエチルフェニルリン酸などの酸性リン酸エステル系重
合性単量体等の酸性官能基含有重合性単量体 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、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、ブチル(メタ)アクリレ
ート、イソブチル(メタ)アクリレート、第3級ブチル
(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)ア
クリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリ
ル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アル
キルエステル:グリシジル(メタ)アクリレートなどの
エポキシ基含有重合性単量体 例えば(メタ)アクリルアミド、N、N“−ジメチルア
ミンエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、ビ
ニルイくダゾールttどの窒素含有重合性単量体; 例えば塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン含有重
合性単量体; 例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン
などの芳香族重合性単量体; 例えば酢酸ビニルなどのビニルエステル例えばビニルエ
ーテル、(メタ)アクリロニトリル等の重合性シアン化
合物、更には 例えば2,4−ジヒドロキシヘンシフエノンまたハ2.
2“、4−トリヒドロキシベンゾフェノンとグリシジル
(メタ)アクリレートを反応して得られる2−ヒドロキ
シ−4−[3−(メタ)アクリルオキシ−2−ヒドロキ
シプロポキシ]ベンゾフェノン、2.2°−ジヒドロキ
シ−4−[3−(メタ)アクリルオキシ−2−ヒドロキ
シブロボキシコペンゾフエノン等の重合性紫外線吸収性
単量体等を挙げることができ、これらの群から選ばれる
1 fffi又は2 fff1以上を用いることができ
る。
上記J#量体(a) 、 (b)および(C)を含む単
量体成分から乳化重合体を製造する場合における上記各
単量体(a) 、 (b)および(c)の使用比率は、
重合性紫外線安定性X量体(a)を0.1〜10重量%
、シクロアルキル基含有重合性単量体(b)を5〜99
.9重量%、およびその他の重合性単量体(c)を0〜
94.9重量%使用する。
ここで重合性紫外線安定性単量体(a)の使用量が01
重量%より少ないときは、得られた乳化重合体を塗布し
て得られる塗膜の光安定性が不十分である。一方10重
量%より多くなると、上記塗膜の光沢や肉持性が不十分
で外観上不満が残ったり、耐溶剤性、耐薬品性が劣るこ
とがある。
シクロアルキル基含有重合性単量体(b)の使用量か5
重量%より少ないときは、塗料用組成物を塗装して得ら
れる塗膜の光沢や肉持性、更には耐水性が悪くなり、一
方99.9重量%より多くなると重合性紫外線安定性単
量体(a)の使用量が少なくなって塗膜の光安定性が不
十分となる。
その他の重合性単量体(c)は本発明の木質的特徴を損
うことのないように選択するのが好ましい。例えば光沢
、耐水性、肉持性、耐溶剤性および耐薬品性といった観
点から一般的によく使用される芳香族系重合性単量体は
、本発明の特徴である長期耐候性という観点からはマイ
ナスであり、重合性単量体の全成分(a)〜(c)中2
0重量%以下、好ましくは10重量%以下、さらに好ま
しくは、5重量%以下とすることが推奨される。さらに
本発明の木質的特徴である長期耐候性を一層顕著に発現
させる為には、メタアクリル酸エステルの含有量が50
重量%以上であるのが特に好ましい。
但し、ここでいうメタアクリル酸エステルとは、重合性
紫外線安定性単量体(a)、シクロアルキル基含有重合
性単量体(b)およびその他の重合性単量体(c)から
なる単量体類のうちメタアクリロイル基に由来する重合
性不飽和基を有するものを意味する。
次に本発明の乳化重合体の製造法について説明する。乳
化重合体は、前記重合性紫外線安定性単量体(a)、シ
クロアルキル基含有重合性単量体(b)、及び必要によ
りその他の重合性単量体(c)からなる重合性単量体成
分を公知の乳化重合法により重合して得られる。
本発明の乳化重合法に際して使用できる重合開始剤とし
ては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸
カリウムなどの過硫酸塩;第3級ブチルハイドロパーオ
キサイド;過酸化ベンゾイル、過酢酸などの有機過酸化
物: 2,2’−アゾビスイソプロニトリル、 2.2
’−アゾビス(2−メチルブロピオンア朶ジン)ジハイ
ドロクロライドなどのラジカル生成性アゾ化合物二過酸
化水素などを挙げることができる。またこの時還元剤と
して亜硫酸水素ナトリウム、L−アスコルビン酸等を用
いてレドックス系開始剤としてもよい。また、乳化剤と
しては、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤
、カチオン性界面活性剤1両性界面活性剤または高分子
界面活性剤など全ての界面活性剤が使用できるが、場合
によっては乳化剤の不存在下に、重合することもできる
アニオン性界面活性剤としては、ナトリウムドデシルサ
ルフェート、カリウムドデシルサルフェートなどの如き
アルカリ金属アルキルサルフェート;アンモニウムドデ
シルサルフェートなどの如きアンモニウムアルキルフェ
ート:ナトリウムドデシルポリグリコールエーテルサル
フェート:ナトリウムスルホリシノエート;スルホン化
パラフィンのアルカリ金属塩、スルホン化パラフィンの
アンモニウム塩などの如きアルキルスルホネート;ナト
リウムラウレート、トリエタノールアミンオレエート、
トリエタノールアミンオレエ−トなどの如き脂肪酸塩;
ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、アルカリフ
ェノールヒドロキシエチレンのアルカリ金属サルフェー
トなどの如きアルキルアリールスルホネート;高アルキ
ルナフタレンスルホン酸塩;ナフタレンスルホン酸ホル
マリン縮合物;ジアルキルスルホコハク酸塩:ポリオキ
シエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレ
ンアルキルアリールサルフェート塩などが使用できる。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル;ポリオキシエチレンアルキルアリール
エーテル;ソルビタン脂肪酸エステル;ポリオキシエチ
レンソルビタン脂肪酸エステル;グリセロールのモノラ
ウレートなどの如き脂肪酸モノグリセライド;ポリオキ
シエチレンオキシプロピレン共重合体;エチレンオキサ
イドと脂肪族アミン、ア主ドまたは酸との縮合生成物な
どが使用できる。
高分子界面活性剤としては、ポリビニルアルコール;ポ
リ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリ
ル酸カリウム、ポリ(メタ)アクリル酸アンモニウム、
ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;ポリヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート;またはこれらの
重合体の構成単位である重合性単量体の2ft!以上の
共重合体または他の単量体との共重合体などが使用でき
る。またクラウンエーテル類などの相聞移動触媒と称さ
れるものも界面活性を示すものとして有用である。
尚これらのうちもつとも好ましいのは非イオン性界面活
性剤であり、乳化重合時に凝集物を形成する危険が少な
く、また乳化重合体(×)およびエマルション型塗料用
組成物の機械的安定性が高いという利点が発揮される。
反応温度は室温から100℃、好ましくは40〜95℃
の範囲である。
乳化重合時には、分子量調節を目的としてラウリルメチ
ルカプタンの様な連鎖移動剤を使用しても良い。
上記手順に従って重合した本発明の乳化重合体(×)は
必要に応し塩基性化合物で中和しても良い。使用できる
塩基性化合物として例えばアンモニア、トリエチルアミ
ン、モルホリン、水酸化ナトリウム等を挙げることがで
きる。
この様な乳化重合法により得られる本発明の乳化重合体
(×)の重量平均分子量は通常300,000〜200
0000である。
本発明の塗料組成物は、前記手順て得られた乳化重合体
(×)をそのまま塗料として使用することがてきるが、
さらに必要に応して公知の添加剤、例えば成膜助剤、顔
料、充填剤、トナー、湿潤剤、帯電防止剤等を配合する
のは自由である。
上記顔料としては、例えは、無機顔料では、酸化チタン
、三酸化アンチモン、亜鉛華、リトポン、鉛白等の白色
顔料、カーボンブラック、黄鉛、モリブデン赤、へんが
ら、黄色酸化鉄、黄華等の着色顔料、又有機顔料ではベ
ンジジン、ハンザイエローなどのアゾ化合物やフタロシ
アニンブルーなどのフタロシアニン類などを挙げること
かてき、これらの1種又は2種以上を用いることかでき
る。
また、これらの顔料は、塗膜の耐候性を低下させること
のないように、耐候性の良好な顔料を選択することが推
奨され、例えば、白色顔料である酸化チタンとしては、
アナタース型の酸化チタンを用いるよりルチル型の酸化
チタンを用いる方か塗膜の耐候性という面では良い結果
が得られる。
また−口にルチル型と言っても、硫酸性酸化チタンより
塩素性酸化チタンの方が長期耐候性を発現させる上て好
ましい。
[発明の効果] 本発明のエマルション型塗料用組成物は、特定組成の重
合性単量体成分を用いて得られるので、長期の耐候性に
著しく優れており、光沢保持性、耐クラツク性、耐ブリ
スター性、耐黄変性において満足することのできる塗膜
が得られる。また顔料分散性にも優れているので、公知
の顔料分散法により無機及び有機の顔料を分触して着色
塗料とすることもできる。
本発明のエマルション型塗料用組成物は、上記効果の他
、光沢、肉持性、耐溶剤性、耐水性の優れた塗膜の形成
能と優れた作業性を有するものであり、家電製品、鋼製
機器、大型構造物用、自動車用、建築、建材あるいは木
工用などの広い用途に使用できる。
[実施例] 以下、実施例及び比較例を用いて本発明を説明する。
なお、単に「部」または「%」とあるのは特に断わりの
ないかぎりそれぞれ重量部または重量%である。
実施例1 攪拌器、還流冷却器、滴下ロート、温度計を備えた内容
fi 0 、5℃のセパラブルフラスコに脱イオン水7
00部、ノニボール200[三洋化成(株)製:ポリオ
キシエチレンノニルフェニルエーテル]1.5部、ニュ
ーボールPE−68[三洋化成(株)製:ポリオキシエ
チレングリコール/ポリオキシプロピレングリコール/
ポリオキシエチレングリコール・トリブロック共重合体
]0.3部を仕込んだ後、窒素ガスを吹き込みながら攪
拌下に65℃迄昇7品した。しかる後、第3級ブチルシ
クロへキシルメタクリレート20.0部、シクロヘキシ
ルメタクリレート60.0部、4−メタクリロイルオキ
シ−2,2,6,6−テトラメチルビベリジン02部、
n−ブチルアクリレート9.0部、メチルメタクリレー
ト9.8部、アクリル酸10部からなる重合性単量体成
分に、ノニボール200(3,0部)、ニューボールP
E−68(0,8部)および脱イオン水25.0部を加
えてなるプレエマルション混合物を2時間にわたって均
一に滴下した。この間5.0%過硫酸アンモニウム水溶
液6.0部と5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液3.0部
を10分毎にプレエマルション混合物の滴下終了迄分割
してフラスコに添加した。滴下終了後1時間熟成し、冷
却し、25%アンモニア水0.5部を添加し、中和を行
なった。こうして得られた本発明の共重合体の水分散液
[共重合体水分散液(1)コは不揮発分50%、粘度5
00cpsの乳化共重合体液であった。
実施例2,3.4及び比較例1,2,3.4単量体成分
の使用量を第1表に記載した様に変更した他は、実施例
1の記載手順に従って共重合体水分散液(2) 、 (
3) 、 (4) 、 (比l)、(比2)(比3)、
(比4)を調製した。
こうして得られた共重合体水分散液のうち(1)(2)
 、 (3) 、 (比1)、(比2)、(比3)を用
い、下記組成からなる白塗料を調製した。
水                    64.6
デモールEP(花王■製)24゜ ノブコ8034 (サンノブコ沖製)0.3酸化チタン
(ルヂル型)       60.0共重合体水分散液
        146.7C5−12(ヂッソG勾製
)9.5 596アデカノール0H−420(旭電化■製)1.。
合計    284.N部) 得られた塗料をフレキシブルボード上に、乾燥膜要約8
0μmの塗膜となる様に塗布した。25℃で1週間乾燥
して得たテストピースを用いて塗膜性能を試験した。結
果は第1表に併記する通りてあり、実施例て得られた共
重合体水分散液(r)(2) 、 (3) は優れた耐
候性を示した。
また共重合体水分散液(イ)及び(比4)については、
その100部にcs−12[チッソ■製コロ部を加えて
塗料用組成物とし、先に共重合体水分散液(1)を含む
白塗料を塗布したフレキシブルボート上に乾燥膜要約4
0μmの塗膜となる様に塗布し、25℃にて1週間乾燥
して得たテストピースを用いて塗膜性能を試験した。結
果は第1表に併記した。本発明の実施例4ては優れた耐
候性を有していた。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重合性紫外線安定性単量体(a)0.1〜10重
    量%、シクロアルキル基含有重合性単量体(b)5〜9
    9.9重量%、およびその他の重合性単量体(c)0〜
    94.9重量% [但し(a)、(b)、(c)の合計は100重量%で
    ある]よりなる重合性単量体成分を乳化重合して得られ
    る乳化重合体(X)を用いてなる耐候性に優れたエマル
    ション型塗料用組成物。
  2. (2)重合性紫外線安定性単量体(a)が一般式( I
    )▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [但し、一般式( I )中、R_1は水素原子またはシ
    アノ基、R_2及びR_3はそれぞれ独立して水素原子
    または炭素数1〜2のアルキル基、Xはイミノ基または
    酸素原子、Yは水素原子、炭素数1〜18のアルキル基
    または−C−C=CH 0R2R、 を示す(式中R2、R、は前と同じ意味)]で表わされ
    るものである請求項(1)記載のエマルション型塗料用
    組成物。
  3. (3)シクロアルキル基含有重合性単量体(15)が、
    一般式(11) CH2=C 1(11) C:0 (式中R4は水素原子又は炭素数1〜2のアルキル基、
    zは置換基を有していても良いシクロアルキル基を示す
    ) で表わされるものである請求項(1)記載のエマルショ
    ン型塗料用組成物。
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