KR0176257B1 - 자동차 수리용 래커를 위한 이액성 피복조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피복 조성물을 도포시킴으로써 자동차를 수리하는 개선된 방법에 관한 것이며, 이 방법에서 개선점은 a) 폴리이소시아네이트 성분, 및 b) b1) 구조식(Ⅰ)의 2급 디아민, 및 b2) (i) 폴리하이드록시폴리아크릴레이트, 또는 (ii) 폴리에스테르 폴리올 및 폴리하이드록시폴리아크릴레이트와의 혼합물(이때, 폴리에스테르 폴리올은 이 혼합물 총 중량을 기준으로 하여, 95중량% 이하의 양으로 함유된다)을 포함하는 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 유기 화합물의 혼합물을, 성분 b1) 및 b2)는 0.7:1 내지 20:1의 중량비로 존재하고 성분 a) 및 b)는 성분 b)의 이소시아네이트-반응성 그에 대한 성분 a)의 이소시아네이트 그룹의 당량비 0.8:1 내지 20:1에 상응하는 양으로 존재하도록 함유함을 특징으로 하는 결합제를 사용한다는 점이다.
Description
본 발명은 자동차 수리용 래커, 특히 자동차 수리용 탑 코오트(top coat) 래커 중 결합제로서 폴리이소시아테이트 성분(a) 및 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 유기 화합물의 혼합물을 함유하는 성분(b)을 함유하는 이액성 조성물의 용도에 관한 것이다.
이소시아네이트 반응성 성분, 특히 폴리하이드록실 성분과 배합된 폴리이소시아네이트 성분을 결합제로서 함유하는 이액성 피복 조성물이 공지되어 있다. 상기 조성물은 경질이며, 탄성, 내마모성, 내용매성 및 특히 내후성을 갖도록 조절가능한 양질의 피복물의 제조시에 적합하다.
실온에서 이소시아네이트 그룹과 하이드록실 그룹 사이의 반응이 상대적으로 느리기 때문에, 상기 피복물용 결합제는 건조 시간이 매우 길기 때문에 이의 도포가 비경제적이다. 온도를 증가시킴으로써 경화 속도를 증가시킬 수 있지만, 이 방법은 도료를 플라스틱 부품에 도포하는 경우에는 일정한 한도내에서만 가능하다. 따라서, 상기의 래커 시스템은, 예를 들면, 기조립 자동차의 수선용 도료로 사용할 수 없다.
실온에서의 경화시간이 비교적 짤은 폴리이소시아네이트 및 케트이민 또는 옥사졸리딘의 시스템이 독일연방공화국 공개공보 제3,308,418호 또는 독일연방공화국 특허공보 제2,018,233호에 기술되어 있지만 상기 시스템은 여러가지 단점을 갖는다. 예를 들면, 이소시아네이트/물 반응이 케트이민 또는 옥사졸리딘의 가수분해와 경쟁함으로써, 특히, 건조 공정중 기포가 때때로 형성될 수 있다. 또한, 시스템이 분해됨에 따라 알데히드 또는 케톤이 방출됨으로써 피복 두께가 상대적으로 두꺼운 경우 불쾌한 냄새와 기포가 발생할 수 있다.
저온에서 경화되고 자동차 수리용 피복물용으로 특히 적합한 경화성 조성물이 유럽 특허원 제0,361,048호에 기술되어 있다. 그러나, 상기 조성물은 또한 분해 생성물이 방출되기 때문에 위에서 언급된 단점을 갖는다. 또한, 이들은 용매를 통상적인 양으로 함유하며, 따라서, 저 용매 조성물로서 간주될 수 없다.
자동차 수리를 위한 도장 기술 분야에서 언급되는 통상의 스프레이 컨(spray gun)에 의해 이액성 반응성 시스템을 도포하기 위해, 상기 시스템은 특정한 가공시간을 지녀야 한다. 이 시간은 이 두 성분들을 혼합시켜 유출 점도가 2배가 될 때까지의 시간으로서 정의된다.
본 발명의 목적은, 이액성 폴리우레탄 래커에 대한 통상의 도포용 방법을 사용하여 도포할 수 있으며 또한 45 내지 65중량%의 고체 함량에서 DIN 53 211에 따른 유출 점도가 17sec(즉, 17sec의 점도가 되도록 박화한 경우 고체 함량은 45 내지 65중량%임이 판명되었다)이고 가공시간(성분의 혼합에서 유출시간의 2배까지의 시간으로서 정의됨)은 1시간 이상이고, 기재에 적용한 후 60℃ 이하의 온도에서 경화될 수 있는 자동차 수리용 래커를 위한 이액성 피복 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은 하기에서 기술된 본 발명에 따른 결합제 조성물을 사용함으로써 성취될 수 있다.
본 발명은 피복 조성물을 도포하여 자동차를 수리하는 개선된 방법에 관한 것이며, 이 방법에서 개선점은 폴리이소시아네이트 성분(a)와, 구조식(Ⅰ)의 2급 디아민(b1)과 폴리하이드록시폴리아크릴레이트(i) 또는 폴리에스테르 폴리올과 폴리하이드록시폴리아크릴레이트와의 혼합물(ii)(혼합물은, 이의 총 중량을 기준으로 하여, 95중량% 이하의 양으로 폴리에스테르 폴리올을 함유한다)을 함유하는 폴리하이드록실 성분(b2)을 포함{성분(b1)과 성분(b2)는 0.7:1 내지 20:1의 중량비로 존재한다}하는, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 유기 화합물의 혼합물(b)을 포함[성분(a)와 성분(b)가 성분(b)의 이소시아네이트 반응성 그룹에 대한 성분(a)의 이소시아네이트 그룹의 당량비 0.8:1 내지 20:1에 상응하는 양으로 존재한다]을 특징으로 하는 결합제를 사용한다는 점이다.
독일연방공화국 특허원 제P 39 20 574.6호가 기타 이액성 결합제 조성물이외에, 본 발명에 따라 사용된 결합제 조성물에 거의 상응하는 이액성 결합제 조성물을 기술하고 있지만, 본 발명의 결합제 조성물이 이액성 자동차 수리용 피복물을 위한 결합제로서 적합하다는 교시 또는 제안은 없다.
폴리이소시아네이트 성분(a)로 사용하기 적합한 폴리이소시아네이트는 폴리우레탄 화학으로부터 공지된 특정의 폴리이소시아네이트를 포함한다. 적합한 폴리이소시아네이트의 예는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-디이소시아네이토-사이클로헥산, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸-사이클로헥산(IDPI), 2,4'- 및/또는 4,4'-디이소시아네이토디사이클로헥실메탄, 2,4'- 및/또는 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄 및 이들 이성체와 아닐린/포름알데히드 축합생성물, 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이토톨루엔 및 이들 화합물의 혼합물의 포스겐화에 의한 공지의 방법으로 수득될 수 있는 보다 높은 이의 동족체의 혼합물과 같은 분자량이 166 내지 300인 저분자량 폴리이소시아네이트를 포함한다.
그러나, 이들 단량체성 폴리이소시아네이트의 유도체를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 유도체는 미합중국 특허공보 제3,124,605호, 미합중국 특허공보 제3,201,372호 및 독일연방공화국 공개공보 제1,101,394호에 기술된 것과 같은 뷰렛 그룹을 함유하는 폴리이소시아네이트; 미합중국 특허공보 제3,301,973호, 독일연방공화국 특허공보 제1,022,789호, 제1,222,067호 및 제1,027,394호, 및 독일연방공화국 공개공보 제1,929,034호 및 제2,004,048호에 기술된 것과 같은 이소시아누레이트 그룹을 함유하는 폴리이소시아네이트; 독일연방공화국 공개공보 제953,012호, 벨기에왕국 특허공보 제752,261호 및 미합중국 특허공보 제3,394,164호 및 제3,644,457호에 기술된 것과 같은 폴리이소시아네이트; 독일연방공화국 특허공보 제1,092,007호, 미합중국 특허공보 제3,152,162호 및 독일연방공화국 공개공보 제2,504,400호, 제2,537,685호 및 제2,552,350호에 기술된 것과 같은 카보디이미드 그룹을 함유하는 폴리이소시아네이트; 및 영국 특허공보 제994,890호, 벨기에왕국 특허공보 제761,626호 및 네델란드왕국 공개공보 제7,102,524호에 기술된 것과 같은 알로파네이트 그룹을 함유하는 폴리이소시아네이트를 포함한다.
특히 바람직한 개질된 폴리이소시아네이트는 N,N',N-트리스-(6-이소시아네이토헥실)-뷰렛 및 이 화합물과 이의 고급 동족체의 혼합물, 및 N,N',N-트리스(6-이소시아네이토헥실)이소시아누레이트 및 이 화합물과 하나 이상의 이소시아누레이트 환을 갖는 이의 고급 동족체의 혼합물을 포함한다.
성분(b1)은 구조식(Ⅰ)에 상응하는 에스테르 그룹 함유 디아민이며 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디사이클로헥실메탄과 말레산 또는 푸마르산디에틸에스테르를 반응시켜 공지된 방법으로 제조한다.
전술한 출발 물질로부터 폴리아스파르트산 유도체(b1)의 제조방법은, 예를 들면, 0 내지 100℃의 온도에서, 하나 이상의 이중결합, 바람직하게는 올레핀계 이중결합이 각각 1급 아미노 그룹을 위해 유효한 비율의 성분을 사용하여 수행할 수 있다.
반응은 용매 부재하에서 또는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 디옥산 또는 이러한 용매의 혼합물 존재하에서 수행할 수 있다.
성분(b1)은 폴리하이드록실 성분(b2)와의 혼합물로서 본 발명에 따른 결합제 조성물 중에 사용된다. 이러한 폴리하이드록실 성분(b2)는 공지된 폴리하이드록실 폴리아크릴레이트(i) 또는 이러한 폴리하이드록시 폴리아크릴레이트와 공지된 폴리에스테르 폴리올과의 혼합물(ii)을, 혼합물의 중량을 기준으로 하여, 95중량% 이하, 바람직하게는 69중량% 이하의 양으로 함유할 수 있다.
폴리하이드록시 폴리아크릴레이트(i)은 분자량(Mn, 증기압 또는 막 삼투압에 의해 결정됨)이 800 내지 50,000, 바람직하게는 1,000 내지 20,000 및 더욱 바람직하게는 5,000 내지 10,000이며, 하이드록실 그룹 함량은 0.1 내지 12중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 6중량%인 올레핀계 불포화 화합물의 하이드록실 그룹 함유 공중합체이다. 이 화합물은 하이드록실 그룹을 함유하는 올레핀계 단량체와 하이드록실 그룹을 함유하지 않는 올레핀계 단량체의 공중합체이다. 적합한 단량체의 예는 비닐 및 비닐리덴 단량체(예: 스티렌, α-메틸 스티렌, o- 및 p-클로로스티렌, o-, m- 및 p-메틸 스티렌, p-3급-부틸스티렌, 아크릴산, (메트)아크릴로니트릴, 탄소수 1 내지 8의 아크릴산 및 메타크릴산 에스테르(예: 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, n- 또는 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 이소-옥틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 이소-옥틸 메타크릴레이트), 푸마르산의 디에스테르, 알콜성분에서 탄소수가 4 내지 8인 이타콘산 또는 말레산, (메트)아크릴산 아미드, 탄소수가 2 내지 5인 알칸 모노카복실산의 비닐 에스테르(예: 비닐 아세테이트 또는 비닐 프로피오네이트) 및 하이드록시알킬 잔기에서 탄소수가 2 내지 4인 아크릴산 또는 메타크릴산의 하이드록시알킬 에스테르(예: 2-하이드록시에틸-, 2-하이드록시프로필-, 4-하이드록시부틸-, 트리메틸올프로판 모노- 또는 펜타에리 트리톨 모노아크릴레이트 또는 메타크릴레이트)를 포함한다.
폴리하이드록시 폴리아크릴레이트와의 혼합물로서 임의로 사용된 폴리에스테르 폴리올이 폴리우레탄 화학에 공지되어 있으며 하이드록실 그룹의 함량은 0.2 내지 17중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10중량%이며, 임의로는 당량 이하의 일염기성 카복실산과 함께, 다염기성 카복실산 및/또는 다염기성 카복실산의 분재내 무수물과 과량의 유기 폴리하이드록실 화합물, 임의로는 당량 이하의 일가 알콜과 함께 반응시킴으로써 공지된 방법으로 수득할 수 있다.
폴리에스테르 폴리올의 제조에 적합한 산 또는 산 무수물의 예는 아디프산, 세박산, 프탈산, 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 말레산, 이들산의 산 무수물 및 이들 산 또는 산 무수물의 혼합물이 포함된다. 산 성분은 또한 2-에틸헥산산과 같은 일염기성 산을 소량 함유한다.
폴리에스테르 폴리올의 제조에 적합한 알콜의 예는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-디하이드록시부탄, 1,6-디하이드록시헥산, 글리세롤, 트리메틸올프로판 및 이들 다가 알콜의 혼합물과 같은, 분자량이 62 내지 200인 유기 폴리하이드록실 화합물을 포함한다.
혼합물(ii)는 각각의 성분을 함께 혼합함으로써, 즉, 폴리하이드록시 폴리아크릴레이트를 폴리에스테르 폴리올과 혼합함으로써 수득할 수 있다. 이러한 혼합물(ii)는 또한 반응 매질로서 폴리에스테르 폴리올중에서 상기 예시한 단량체를 공중합시켜 폴리하이드록시 폴리아크릴레이트를 제조함으로써 수득한 혼합물을 포함한다. 이렇게 수득한 혼합물은 폴리에스테르 폴리올이 그라프트 염기를 형성하는 그라프트 공중합체로서 부분적으로 존재한다.
본 발명에 따라 사용된 결합제에서, 성분(a), (b1) 및 (b2)의 비율은 이소시아네이트 반응성 그룹에 대한 이소시아네이트 그룹의 당량비 0.8:1 내지 20:1, 바람직하게는 0.8:1 내지 2:1, 더욱 바람직하게는 0.8:1 내지 1.5:1을 제공하도록 계산된다.
고체 함량을 기준으로 하여 반응성 성분(b1) 및 (b)의 중량비는 0.7:1 내지 20:1, 바람직하게는 1.5:1 내지 5.5:1, 더욱 바람직하게는 2.3:1 내지 4:1이다.
결합제 조성물은 각각의 성분을 혼합함으로써 제조된다. 그러나, 혼합물은 우선적으로 반응성 성분(b1) 및 (b2)로 제조될 수 있다. 결합제 조성물 뿐만 아니라 충분히 제형화된 피복 조성물은 일반적으로 피복 기술에서 통상적으로 사용되는 용매 존재하에서 일반적으로 제조되지만, 필요한 용매의 양은 동일한 가공 점도를 수득하기 위해 당해 기술 분야에서 공지된 이액성 폴리우레탄 래커에서 필요한 것보다 실질적으로 낮다.
적합한 용매의 예는 크실렌, 부틸 아세테이트, 메틸 이소부틸케톤, 메톡시프로필 아세테이트, N-메틸피롤리돈, 솔베소(Solvesso) 용매, 석유 탄화수소, 클로로벤젠 및 이들 용매의 혼합물을 포함한다.
용매에 대한 결합제 성분 a), b1) 및 b2)의 총량에 대한 중량비는 일반적으로 45:55 내지 100:0, 바람직하게는 55:45 내지 65:35이다.
본 발명에 따라 사용된 결합제 조성물을 함유하는 피복 조성물은 또한 안료, 충전제, 균전제, 촉매, 침전 방지제 등과 같은 피복 기술분야에서 사용되는 기타 통상적인 보조제 및 첨가제를 또한 함유할 수 있다.
피복 조성물은 브러위 피복, 함침, 플로딩(flwding), 또는 로울러 또는 피복 나이프를 사용하는 피복방법, 바람직하게는 스프레이 피복과 같은 공지된 방법에 의해 이의 기재에 도포할 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 결합제 조성물을 함유하는 피복 조성물은 우수한 자동차 수리용 피복 조성물이며 중간층의 제형 또는 착색되거나 착색되지 않은 탑 코오트 래커의 제형 둘 모두에 사용할 수 있다.
래커는 일반적으로 -20 내지 60℃, 바람직하게는 -10 내지 40℃ 온도에서 경화된다.
하기 실시예에서 제공된 모든 %는 별도의 언급이 없는 한 중량%이다.
[실시예]
하기에서 기술한 출발물질을 실시예에서 사용한다.
[폴리이소시아네이트 성분(a1)]
헥사메틸렌 디이소시아네이트의 삼합체화에 의해 수득한 시판용 래커 폴리이소시아네이트[부틸 아세테이트/용매 나프타 100(1:1)중 90% 용액; 용액중 이소시아네이트 함량: 19.4%].
[디아민 성분(b1)]
3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디사이클로헥실메탄(BASF가 시판하는 라로민(Laromin)C 260] 476g을 60℃에서 질소 대기하에 부틸 아세테이트 129g과 함께 반응용기 중에 도입시킨다. 디에틸 말리에이트 688g을 8시간 동안 적가한다. 그다음 혼합물을 질소 대기하에 60℃에서 약 16시간 동안 교반하고, 점도가 약 100mPa.s(23℃)이고 당량이 약 328g인 투명한 거의 무색인 생성물을 수득한다.
[폴리올 성분(b2)]
[폴리올 Ⅰ]
크실렌 중에서 분자량(Mn)이 6,500이고 용액중 하이드록실 그룹 함량이 1.6%이며
로부터 제조된 공중합체의 60% 용액.
[폴리올 II]
로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올 40중량부, 및 분자량(Mn)이 3,700이며
로부터 제조된 공중합체 50중량부의 혼합물의, 하디드록실 그룹 함량이 2.8%인 부틸 아세테이트/크실렌(중량비 3:1)중의 65% 용액.
[폴리올 III]
분자량(Mn)이 9,000이고 용액중 하이드록실 그룹 함량이
로부터 수득된 공중합체의 부틸 아세테이트/크실렌(중량비 1:1)중의 50% 용액.
[실시예 1]
디아민(b1) 78g 및 폴리올 Ⅰ 50g을 NCO:(NH+OH)의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트 a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1:1을 사용하여 고체 함량 53%로 조절한다.
[실시예 2]
[실시예 1에 대한 비교 실시예]
폴리올 Ⅰ 168g을 NCO:OH의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트(a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1;1을 사용하여 고체 함량 42%로 조절한다.
[실시예 3]
디아민(b1) 78g 및 폴리올 Ⅱ 46g을 NCO:(NH+OH)의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트(a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1:1을 사용하여 고체 함량 59%로 제조한다.
[실시예 4]
[실시예 3에 대한 비교 실시예]
폴리올 Ⅱ 154g을 NCO:OH의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트(a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1:1을 사용하여 고체 함량 59%로 제조한다.
[실시예 5]
디아민(b1) 78g 및 폴리올 Ⅲ 60g을 NCO:(NH+OH)의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트(a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1:1을 사용하여 고체 함량 57%로 제조한다.
[실시예 6]
[실시예 5에 대한 비교 실시예]
폴리올 Ⅲ 200g을 NCO:OH의 당량비 1:1에서 폴리이소시아네이트(a)와 함께 투명한 래커로 제조하고 메톡시프로필 아세테이트/부틸 아세테이트/크실렌 1:1:1을 사용하여 고체 함량 33%로 제조한다.
실시예 1 내지 6의 투명한 래커를 사용하여 기재 래커로 피복된 강철판 및 유리판을 둘다 피복한다. 기재 래커는 셀룰로오즈 아세토부티레이트와 고분자량의 폴리아크릴레이트의 혼합물을 함유하는 용매 함유 조성물이다. 기재 래커를 약 15㎛의 건조층 두께를 제공하기에 충분한 양으로 분무하여 강철판에 도포한다.
더욱 상세한 기술이 하기 표에서 나타난다.
본 발명을 예시를 위해 위에서 상세하게 기술하였지만, 이러한 기술은 본 발명의 목적을 위한 것이며, 특허청구의 범위에 의해 제한될 수 있는 것을 제외하고서 본 발명의 범주 및 정신을 벗어남이 없이 변형될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련가에 의해 이해될 것이다.
Claims (5)
- 결합제를 포함하는 피복 조성물을 도포하여 자동차를 수리하는 방법에 있어서, 결합제가 폴리이소시아네이트 성분(a)와, 구조식(Ⅰ)의 2급 디아민(b1)과 폴리하이드록시폴리아크릴레이트(i) 또는 폴리에스테르 폴리올과 폴리하이드록시폴리아크릴레이트와의 혼합물(ii)(혼합물은, 이의 총 중량을 기준으로 하여, 95중량% 이하의 양으로 폴리에스테르 폴리올을 함유한다)을 함유하는 폴리하이드록실 성분(b2)을 포함{성분(b1)과 성분(b2)는 0.7:1 내지 20:1의 중량비로 존재한다}하는, 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 유기 화합물의 혼합물(b)을 포함[성분(a)와 성분(b)는 성분(b)의 이소시아네이트 반응성 그룹에 대한 성분(a)의 이소시아네이트 그룹의 당량비 0.8:1 내지 20:1에 상응하는 양으로 존재한다]함을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 성분(b2)가 분자량(Mn)이 800 내지 50,000이고 하이드록실 그룹 함량은 0.1 내지 12중량%이며 올레핀계 불포화 단량체로부터 제조된 공중합체를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트 성분(a)가 N,N',N-트리스-(6-이소시아네이토헥실)-뷰렛, 및 이 화합물과 이의 고급 동족체와의 혼합물, 및 N,N',N-트리스(6-이소시아네이토헥실)-이소시아누레이트 및 이 화합물과 하나 이상의 이소시아누레이트 환을 갖는 이의 고급 동족체와의 혼합물 중에서 선택된 성분을 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 폴리이소시아네이트 성분(a)가 N,N',N-트리스-(6-이소시아네이토헥실)-뷰렛, 및 이 화합물과 이의 고급 동족체와의 혼합물, N,N',N-트리스(6-이소시아네이토헥실)-이소시아누레이트 및 이 화합물과 하나 이상의 이소시아누레이트 환을 갖는 이의 고급 동족체와의 혼합물 중에서 선택된 성분을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 피복 조성물이 탑 코오트(top coat)로서 도포되는 방법.
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