KR101225819B1 - 그라프트 중합체를 포함하는 압출 가공용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그라프트 중합체를 포함하고, 어떠한 표면 결점의 발생도 없는 매우 우수한 압출 가공성을 특징으로 하는 성형 조성물에 관한 것이다.
성형 조성물, 그라프트 중합체, 압출 가공성

Description

그라프트 중합체를 포함하는 압출 가공용 조성물{Compositions Comprising Graft Polymer for Extrusion Processing}
[문헌 1] Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A 21, pages 652-653, VCH, Weinheim, 1992
[문헌 2] EP 869 147
[문헌 3] W. Scholtan et al., Kolloid-Z. u. Z. Polymere 250 (1972), 782-796
[문헌 4] A. Thalhofer in Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], Volume IV (Polyolefins), pp. 161-165 (Carl Hanser Verlag, Munich 1969)
본 발명은 그라프트 중합체를 포함하고, 어떠한 표면 결점의 발생도 없는 매우 우수한 압출 가공성을 특징으로 하는 성형 조성물에 관한 것이다.
그라프트 중합체, 특히 ABS 형의 중합체를 기재로 한 플라스틱은 여러 해 동안 각종 성형품의 제조를 위한 엔지니어링 플라스틱으로서 사용되어 왔으며 (예컨 대, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A 21, pages 652-653, VCH, Weinheim, 1992] 참조), 특히 사출성형 또는 압출에 의한 가공에 사용된다.
가공 유형에 따라, 여기에 사용되는 성형 조성물은 다양한 요건에 맞아야 하며, 예를 들어 그라프트 중합체를 포함하고 사출성형으로 가공하고자 하는 성형 조성물은 임의의 주형 침착물의 원인이 되어서는 안되고(이와 관련하여 예를 들어 EP 869 147에 기재된 이 문제의 해결책을 참조할 것), 그라프트 중합체를 포함하고 압출 가공하고자 하는 성형 조성물은 롤 상의 침착물의 원인이 되어서는 안된다.
압출 가공에 있어서 한 가지 특별한 문제는 압출된 시트, 프로파일 또는 취입성형되거나 열성형된 부품상에 약 0.5 내지 20 mm의 직경을 갖는 둥글거나 기다란 결점의 형태로 표면 결점이 형성된다는 것이다.
놀랍게도, 특정 첨가제 혼합물의 사용이 그라프트 중합체를 포함하고 상기 표면 결점의 발생이 없는 매우 우수한 압출 가공성을 갖는 성형 조성물을 생성할 수 있다는 것이 드디어 발견되었다.
본 발명은 압출 가공을 위한 것이고,
A) 1종 이상의, 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물의 열가소성 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체 5 내지 95 중량%, 바람직하게는 10 내지 90 중량%, 특히 바람직하게는 20 내지 75 중량%,
B) B.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5 내지 90 중량부, 바람직하게는 20 내지 80 중량부, 특히 바람직하게는 25 내지 60 중량부가
B.2) 유리 전이 온도가 10℃ 이하인 1종 이상의 고무 95 내지 10 중량부, 바람직하게는, 80 내지 20 중량부, 특히 바람직하게는 75 내지 40 중량부 상에 그라프트된
1종 이상의 그라프트 중합체 95 내지 5 중량% (A+B 기준), 바람직하게는 90 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 80 내지 25 중량%, 및 또한
C) 1종 이상의 부분적으로 산화된 폴리올레핀 0.05 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 중량부(각각 A+B 100 중량부 기준), 및
D) 산화마그네슘 및 산화칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물 0.05 내지 2 중량부, 바람직하게는 0.08 내지 1.5 중량부, 특히 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부(각각 A+B 100 중량부 기준)
를 포함하는 성형 조성물을 제공한다.
본 발명에 따라 적합한 열가소성 중합체 A)는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메 틸스티렌, 비닐톨루엔, 할로스티렌, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물의 중합체이다.
중합체 A)는 수지상이고, 열가소성이고, 고무를 함유하지 않는다. 특히 바람직한 중합체 A는 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 스티렌/아크릴로니트릴 혼합물, 스티렌/아크릴로니트릴/메틸 메타크릴레이트 혼합물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트 혼합물, 아크릴로니트릴/메틸 메타크릴레이트 혼합물, α-메틸스티렌/아크릴로니트릴 혼합물, 스티렌/α-메틸스티렌/아크릴로니트릴 혼합물, α-메틸스티렌/메틸 메타크릴레이트/아크릴로니트릴 혼합물, 스티렌/α-메틸스티렌/메틸 메타크릴레이트 혼합물, 스티렌/α-메틸스티렌/메틸 메타크릴레이트/아크릴로니트릴 혼합물, 스티렌/말레산 무수물 혼합물, 메틸 메타크릴레이트/말레산 무수물 혼합물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트/말레산 무수물 혼합물로 구성된 중합체이다.
중합체 A)는 공지되어 있고, 자유 라디칼 중합, 특히 에멀젼 중합, 현탁 중합, 용액 중합 또는 벌크 중합을 통해 제조할 수 있다. 그의 평균 분자량 Mw는 바람직하게는 20,000 내지 200,000이고, 고유점도[η]는 바람직하게는 20 내지 110 ㎖/g (25℃ 디메틸포름아미드에서 측정)이다.
그라프트 중합체 B)의 제조에 적합한 그라프트 단량체 B.1)은 중합체 A)에 기재된 것과 같다.
그라프트 중합체 B)의 제조에 특히 적합한 고무 B.2)는 폴리부타디엔, 부타 디엔-스티렌 공중합체, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리이소프렌, 또는 C1-C8-알킬 아크릴레이트, 특히 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트를 기재로 한 알킬 아크릴레이트 고무이다.
아크릴레이트 고무는 적절할 경우, 30 중량% 이하(고무의 중량 기준)의 공중합된 단량체, 예컨대, 공중합된 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메틸 메타크릴레이트 및(또는) 비닐 에테르를 함유할 수 있다. 아크릴레이트 고무는 또한 비교적 소량의, 바람직하게는 5 중량% 이하(고무의 중량 기준)의, 가교 작용을 갖는 공중합체 에틸렌계 불포화 단량체를 함유할 수 있다. 가교제의 예는 알킬렌디올 디아크릴레이트 및 알킬렌디올 메타크릴레이트, 폴리에스테르 디아크릴레이트 및 폴리에스테르 메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 트리알릴 시아누레이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 부타디엔 또는 이소프렌이다. 그라프트 기재(base)는 또한 코어가 1종 이상의 공액 디엔으로 구성된 가교된 입자 디엔 고무, 예컨대 폴리부타디엔, 또는 공액 디엔과 에틸렌계 불포화 단량체, 예컨대 스티렌 및(또는) 아크릴로니트릴의 공중합체로 구성된 코어/쉘 구조를 가질 수 있다.
다른 적합한 고무의 예는 EPDM 고무(에틸렌 및 프로필렌 및 비공액 디엔, 예컨대 디시클로펜타디엔으로 구성된 중합체), EPM 고무(에틸렌-프로필렌 고무) 및 실리콘 고무로 알려진 것들이며, 이들도 마찬가지로 적절할 경우 코어/쉘 구조를 가질 수 있다.
그라프트 중합체 B)의 제조에 바람직한 고무 B.2)는 디엔 고무 및 알킬 아크릴레이트 고무, 및 또한 EPDM 고무이다.
고무 B.2)는 중간 입경(d50)이 0.05 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 2 ㎛, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.8 ㎛인, 적어도 어느 정도 가교된 입자의 형태를 취한다.
중간 입경 d50은 문헌[W. Scholtan et al., Kolloid-Z. u. Z. Polymere 250 (1972), 782-796]에 따른 초원심분리기 측정, 또는 전자 현미경 평가를 통해 측정한다.
중합체 B)는 단량체 B.1)을 그라프트 기재로서 의도된 고무 B.2)의 존재하에 자유-라디칼 그라프트 중합시켜 제조할 수 있다.
그라프트 중합체 B)의 바람직한 제조 방법은 에멀젼 중합, 용액 중합, 벌크 중합 또는 현탁 중합 및 이들 공정으로 구성된 그 자체가 공지된 조합이다. ABS 중합체가 특히 바람직한 그라프트 중합체 B)이다.
매우 특히 바람직한 그라프트 중합체 B)는, 바람직하게는 10:1 내지 1:1의 중량비, 특히 바람직하게는 5:1 내지 2:1의 중량비의 스티렌 및 아크릴로니트릴로 구성된 혼합물을, 중간 입경(d50)이 100 내지 450 nm이고, 주로 디엔 단량체로 구성된 고무, 바람직하게는 30 중량% 이하의 스티렌 및(또는) 아크릴로니트릴을 공단량체로서 포함할 수 있는 폴리부타디엔의 존재하에, 매우 특히 바람직하게는, 중간 입경 (d50)이 각각 150 내지 300 nm 및 350 내지 450 nm이고 주로 디엔 단량체로 구 성되며, 바람직하게는 각각의 경우 30 중량% 이하의 스티렌 및(또는) 아크릴로니트릴을 공단량체로서 포함할 수 있는 폴리부타디엔인, B.2.a):B.2.b) 중량비가 10:90 내지 90:10, 바람직하게는 30:70 내지 60:40인 2종의 고무 B.2.a) 및 B.2.b)의 존재하에 자유-라디칼 중합시켜 얻어진 생성물이다.
그라프트 중합체 B)의 고무 함량은 바람직하게는 40 내지 95 중량%, 특히 바람직하게는 50 내지 90 중량%, 매우 특히 바람직하게는 55 내지 85 중량%이다.
본 발명에 따라 적합한 부분적으로 산화된 폴리올레핀 C)는 예를 들어 부분적으로 산화된 폴리에틸렌 및 부분적으로 산화된 폴리프로필렌, 또는 부분적으로 산화된 폴리에틸렌 왁스 및 부분적으로 산화된 폴리프로필렌 왁스이다. 이 유형의 화합물은 공지되어 있고 예를 들어 문헌[A. Thalhofer in Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], Volume IV (Polyolefins), pp. 161-165 (Carl Hanser Verlag, Munich 1969)]에 기재되어 있다. 시판되는 경우 이 유형의 화합물에 주어지는 이름은 흔히 극성 폴리올레핀 왁스 또는 극성 폴리에틸렌 왁스 또는 극성 폴리프로필렌 왁스이다.
사용되는 성분 D)는 산화마그네슘 또는 산화칼슘, 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 ABS 조성물은 원칙적으로 본 발명의 첨가제 혼합물 C)+D)에 더하여 가공성을 개선하는 다른 부가 성분들을 포함할 수 있다.
이 유형의 화합물들의 예는 장쇄 카르복사미드 화합물, 예컨대 에틸렌-디아민비스스테아릴아미드, 에루크아미드, 올레아미드, 스테아르아미드, 숙신아미드, 몬탄아미드, 장쇄 카르복실산 에스테르 화합물, 예컨대 글리세롤 트리스테아레이 트, 글리세롤 트리올레에이트, 글리세롤 트리베헤네이트, 글리세롤 트리몬타네이트, 스테아릴 스테아레이트, 스테아릴 올레에이트, 스테아릴 베헤네이트, 스테아릴 몬타네이트, 올레일 스테아레이트, 올레일 올레에이트, 올레일 베헤네이트, 올레일 몬타네이트, 베헤닐 스테아레이트, 베헤닐 올레에이트, 베헤닐 베헤네이트, 베헤닐 몬타네이트, 옥틸 스테아레이트, 이소옥틸 스테아레이트, 도데실 스테아레이트, 도데실 올레에이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 디스테아레이트, 글리세롤 모노올레에이트, 글리세롤 디올레에이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라올레에이트, 펜타에리트리톨 테트라베헤네이트, 펜타에리트리톨 테트라몬타네이트, 펜타에리트리톨 트리스테아레이트, 펜타에리트리톨 트리올레에이트, 펜타에리트리톨 트리베헤네이트, 펜타에리트리톨 트리몬타네이트, 펜타에리트리톨 모노스테아레이트, 펜타에리트리톨 모노올레에이트, 펜타에리트리톨 모노베헤네이트, 펜타에리트리톨 모노몬타네이트, 장쇄 카르복실산 염 화합물, 예컨대, 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테이레이트, 아연 스테아레이트, 마그네슘 몬타네이트, 칼슘 몬타네이트, 아연 몬타네이트, 마그네슘 베헤네이트, 칼슘 베헤네이트, 아연 베헤네이트, 마그네슘 올레에이트, 칼슘 올레에이트, 아연 올레에이트이다.
본 발명의 성형 조성물은 바람직하게는 언급한 장쇄 카르복실산 유도체를 포함하지 않는다.
매우 특히 바람직한 본 발명의 성형 조성물은
A) 아크릴로니트릴 5 내지 40 중량부 및 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물 95 내지 60 중량부로 구성된 열가소성 공중합체 85 내지 35 중량%,
B) 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, N-페닐말레이미드 또는 이들의 혼합물 25 내지 60 중량부가 30 중량% 이하의 스티렌 및(또는) 아크릴로니트릴을 공단량체로서 함유할 수 있는 폴리부타디엔 75 내지 40 중량부 상에 그라프트된 그라프트 중합체 15 내지 65 중량%, 및
C) 산화된 폴리에틸렌 왁스 및
D) 산화마그네슘
으로 구성된 배합물 0.2 내지 1.5 중량부(A+B 100 중량부 기준)로 구성된다.
본 발명의 성형 조성물은 A), B), C) 및 D), 및 적절할 경우 통상의 첨가제, 예컨대 가공 보조제, 안정제, 안료, 대전방지제, 충전제를 포함하며, 각 성분들을 공지된 방식으로 실온이나 더 높은 온도에서 동시에 또는 순차적으로 혼합한 후, 내부 혼합기, 압출기 또는 2-스크류 시스템과 같은 통상의 장치를 이용하여 150℃ 내지 300℃의 온도에서 용융-배합(melt-compounding)하거나 용융-압출하여 제조한다.
본 발명의 성형 조성물은 임의의 유형의 성형품의 제조에 사용될 수 있고, 이를 위해 통상의 제조 방법을 사용할 수 있으며, 압출이 성형품 제조에 사용될 수 있는 특정 방법이다.
원칙적으로, 본 발명의 성형 조성물을 사출성형으로 가공하는 것도 가능하다.
따라서 본 발명은 또한 성형 조성물의 제조 방법, 성형품 제조를 위한 그의 용도, 및 또한 생성된 성형품을 제공한다. 본 발명은 또한 C) 및 D)로 구성된 첨가제 배합물 그 자체를 제공한다.
본 발명을 하기 실시예로 예시한다.
실시예
열가소성 수지 A
GPC (겔 투과 크로마토그래피)로 측정한 Mw가 약 115,000인 스티렌-아크릴로니트릴 랜덤 공중합체(중량비 72:28).
그라프트 중합체 B-I
스티렌/아크릴로니트릴 혼합물(중량비 73:27) 42 중량%를 각각 a) 중간 입경(d50) 290 nm 및 b) 중간 입경(d50) 420 nm의 2종의 입상 폴리부타디엔의 1:1 혼합물(중량비) 58 중량% 상에 에멀젼 중합하고, 황산마그네슘/아세트산 혼합물로 라텍스를 응고시키고 물로 수세한 후 감압 건조하는 후처리를 통해 얻은 그라프트된 생성물.
그라프트 중합체 B-II
스티렌/아크릴로니트릴 혼합물(중량비 73:27) 50 중량%를 중간 입경(d50) 130 nm의 입상 폴리부타디엔 50 중량% 상에 에멀젼 중합하고 B-I에서와 같이 후처리하여 얻은 그라프트된 생성물.
첨가제 C
산화 폴리에틸렌: 리코왁스 (Licowax) PED 191 (독일 술츠바흐의 클라리안트 게엠베하(Clariant GmbH))
첨가제 D
산화마그네슘
상기 개별 성분들을 표 1에 기재된 중량 분율로 페놀계 산화방지제(이르가녹스(Irganox, 등록상표) 1076, 시바(Ciba)) 0.17 중량부, 황-함유 상승제(이르가녹스(등록상표) PS 802, 시바) 0.30 중량부 및 실리콘 오일 0.15 중량부와 함께 압출기에서 배합하였다.
이어서 생성된 물질을 6-대역 벤트 스크류, 스크류 직경 60 nm, 길이 33D, 용융 펌프, 초우크-바(choke-bar)/조절가능한 입구 다이, 폭 350 mm, 다이 3 mm, 3-롤 캘린더 및 수직 롤 배열을 갖는 브레이어(Breyer) BR 60 압출기에서 압출하여 시트를 생성하였다. 압출기 온도는 240℃이었고, 다이 온도는 240℃이었고, 취출 속도는 1.5 m/분이었고, 총 압출 시간은 각 경우에 8 시간이었다.
압출물의 표면의 붕괴가 시작되어 약 0.5 내지 20 mm의 둥글거나 기다란 결점을 형성하는 시점을 관찰하였다. 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 ABS 조성물을 사용할 경우에서만 압출된 부품의 표면 붕괴가 없는 장시간의 압출 가공이 달성된다.
배합물 및 특성
실시예 A
(중량부)
B-I
(중량부)
B-II
(중량부)
C
(중량부)
D
(중량부)
표면 붕괴가 나타나는 시간
1 55 27 18 0.5 0.3 표면 붕괴 없음
2 (비교예) 55 27 18 - - 0.5 시간
3 (비교예) 55 27 18 0.5 - 2 시간
4 (비교예) 55 27 18 - 0.3 1 시간
5 65 21 14 0.5 0.3 표면 붕괴 없음
6 (비교예) 65 21 14 - - 1 시간
7 (비교예) 65 21 14 0.5 - 2 시간
8 (비교예) 65 21 14 - 0.3 1.5 시간
본 발명은 그라프트 중합체를 포함하고, 어떠한 표면 결점의 발생도 없는 매우 우수한 압출 가공성을 특징으로 하는 성형 조성물을 제공한다.

Claims (10)

  1. A) 1종 이상의, 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물의 열가소성 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체를 A+B 기준으로 5 내지 95 중량%,
    B) B.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물 5 내지 90 중량부가
    B.2) 중간 입경(d50)이 0.05 내지 20 ㎛인, 적어도 어느 정도 가교된 입자의 형태이고 유리 전이 온도가 10℃ 이하인 1종 이상의 고무 95 내지 10 중량부상에 그라프트된
    1종 이상의 그라프트 중합체를 A+B 기준으로 95 내지 5 중량%, 및 또한
    C) 1종 이상의 부분적으로 산화된 폴리올레핀을 A+B 100 중량부 기준으로 0.05 내지 5 중량부, 및
    D) 산화마그네슘 및 산화칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물을 A+B 100 중량부 기준으로 0.05 내지 2 중량부
    로 포함하며, B.2)가 중간 입경 (d50)이 각각 150 내지 300 nm 및 350 내지 450 nm이고, 각각 30 중량% 이하의 스티렌 또는 아크릴로니트릴 또는 양쪽 모두를 공단량체로서 함유할 수 있는 폴리부타디엔으로 구성된 2종의 고무 B.2.a) 및 B.2.b)를 B.2.a):B.2.b) 중량비가 10:90 내지 90:10이도록 포함하는 성형 조성물.
  2. A) 1종 이상의, 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물의 열가소성 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체를 A+B 기준으로 10 내지 90 중량%,
    B) B.1) 스티렌, α-메틸스티렌, 고리-치환된 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, N-치환된 말레이미드 또는 이들의 혼합물 20 내지 80 중량부가
    B.2) 유리 전이 온도가 10℃ 이하인 1종 이상의 고무 80 내지 20 중량부상에 그라프트된
    1종 이상의 그라프트 중합체를 A+B 기준으로 90 내지 10 중량%,
    C) 1종 이상의 부분적으로 산화된 폴리올레핀을 각각 A+B 100 중량부 기준으로 0.1 내지 3 중량부, 및
    D) 산화마그네슘 및 산화칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 토금속 산화물을 각각 A+B 100 중량부 기준으로 0.08 내지 1.5 중량부
    로 포함하며, B.2)가 중간 입경 (d50)이 각각 150 내지 300 nm 및 350 내지 450 nm이고, 각각 30 중량% 이하의 스티렌 또는 아크릴로니트릴 또는 양쪽 모두를 공단량체로서 함유할 수 있는 폴리부타디엔으로 구성된 2종의 고무 B.2.a) 및 B.2.b)를 B.2.a):B.2.b) 중량비가 10:90 내지 90:10이도록 포함하는 성형 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, A)가 스티렌 및 아크릴로니트릴로 구성된 공중합체인 성형 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, B.1)이 스티렌 및 아크릴로니트릴로 구성된 혼합물인 성형 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, B.2)가 중간 입경(d50)이 100 내지 450 nm이고 30 중량% 이하의 스티렌 또는 아크릴로니트릴 또는 양쪽 모두를 공단량체로서 함유할 수 있는 폴리부타디엔으로 구성된 고무인 성형 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, D)가 산화마그네슘인 성형 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항의 성형 조성물으로부터 압출에 의해 제조된 시트.
  9. 제1항 또는 제2항의 성형 조성물로부터 압출에 의해 얻어진 성형품.
  10. 삭제
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