JP4428656B2 - ポリフェニレンエーテル系樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、耐薬品性、耐熱性、剛性および耐衝撃性に優れ、水と接触または高温多湿の条件で使用する商品、特に化粧水などに含まれる有機溶剤と接触する部品に好適な樹脂組成物、およびそれから得られる外観に優れる成形体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリフェニレンエーテル(以下PPEと略すことがある)はその樹脂の持つ耐熱性、耐水性及びスチレン系樹脂との相溶性が良いという特徴から、様々な用途に利用されている。特に洗面用品、風呂周りの部品など(例えば、洗面化粧台、シンク、使い捨て剃刀のハウジングなど)耐水性と耐熱性の両方が求められる商品において、広く使用されている。しかしながら、これらの部品が使用される環境は、例えば化粧水に代表されるトニック液、クリームなどと接触する可能性が非常に高く、これらに多く含まれる有機酸エステル、例えばパルチミン酸アルキルエステル、モノ脂肪酸グリセリド、ジ脂肪酸グリセリド、或いはフタル酸アルキルなどは、芳香族環を有する樹脂組成物に強く作用する為に耐薬品性を向上させる工夫が必要となる。また、洗面用品には大型製品ばかりではなく、小さいものも多く存在し、射出成形性(流動性)およびそれに関係する成形性も求められる。
【0003】
PPE樹脂組成物の耐薬品性を改良する手段としては、特許文献1〜4に記載されている様に、耐有機溶剤性に富んだポリエチレン(低密度及び高密度ポリエチレンなど)またはポリプロピレンなどを、水素添加された3型、若しくは2型芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(HTR)と共に混合する方法が知られている。耐薬品性に富んだポリエチレンなどの物質は、耐薬品性の効果を充分に発現する為には、10重量%以上の添加量が必要であるが、これらはPPEとの相溶性がなく、相溶化させるためにHTRを用いる技術が特許文献1〜5に紹介されている。しかしながら、射出成形時に高剪断を受けた場合、成形品に層状剥離(所謂、ラミネート状剥離)を生じる。この現象は、形状が小さく、厚みが2mm以下の部位が存在する成形品で特に著しく、ことに0.5mm以下の部位では著しい。この剥離現象は成形品の強度を著しく低下させると同時に、耐薬品性も低下させる。特に上記したような化粧水などに含まれるパルチミン酸誘導体や椰子油など有機酸エステルを含んだ溶剤に対しては全く効果がない。
【0004】
ポリフェニレンエーテルに芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体を配合する技術が特許文献5〜11に開示されている。特許文献5および6には耐熱性を落とさずに成形性を改良することが開示されており、特許文献7〜11には振動を抑える効果(制震効果)が開示されている。しかしながら、これらの文献には耐薬品性に関する記載がなく、上記した有機酸エステルを含んだ溶剤に対する耐薬品性が得られないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】
特開平2−110147号公報
【特許文献2】
米国特許4242263号
【特許文献3】
特許2797001号公報
【特許文献4】
特許2797015号公報
【特許文献5】
特開平7−304908号公報
【特許文献6】
欧州特許第789058号報
【特許文献7】
特開平11−12457号公報
【特許文献8】
特開平11−80535号公報
【特許文献9】
特開平11−140298号公報
【特許文献10】
特開2001−139798号公報
【特許文献11】
特開2003−55528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、射出成形性(流動性及び生産性)を向上させ、薄肉部を有する成形品を射出成形しても脆くならず、得られる成型品の表面外観が良好であり、耐熱性、衝撃性および耐薬品性に優れる樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、芳香族ビニル量の異なる2つのブロック共重合体を2種混合することにより、射出成形時の層状剥離を抑えられ得られる成型品の表面外観が驚くほど向上し、かつ格段に耐薬品性を向上できることを見出し、本発明に達した。
【0008】
即ち本発明は、
1.(A)ポリフェニレンエーテル樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂の混合物70〜98重量%、(B)芳香族ビニルの含有量が50〜80重量%の芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物1〜15重量%および(C)芳香族ビニル含有量が15〜45重量%であり、イソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が35%以上である芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体の水素添加物1〜15重量%からなる樹脂組成物、
2.該ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量が8000〜80000であって、分子量分布が2.0〜3.0である上記1に記載の樹脂組成物、
3.成分(A)がポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂の混合物である上記1に記載の樹脂組成物、
4.該ポリスチレン系樹脂が、共役ジエン重合体または共役ジエンと芳香族ビニルとのブロック共重合体に芳香族ビニル鎖がグラフトした樹脂であり、該共役ジエンの含有量が1〜20重量%で、かつ該共役ジエンの平均分散粒子径が0.5〜3.0マイクロメートルである上記3に記載の樹脂組成物、
5.該共役ジエンの1,4ビニル結合の量が90%以上である上記4に記載の樹脂組成物、
6.該ポリスチレン系樹脂の重量平均分子量が17万〜40万であり、分子量分布が1.5〜3.5である上記3に記載の樹脂組成物、
7.(B)芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加率が20%以上である上記1記載の樹脂組成物、
8.(B)芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加率が50%以上である上記1記載の樹脂組成物、
9.(C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体の水素添加率が80%以上である上記1記載の樹脂組成物、
10.(C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体中のイソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が45%以上である上記1に記載の樹脂組成物、
11.(C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体中のイソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が50%以上である上記1に記載の樹脂組成物、
12.上記1〜11のいずれかに記載の樹脂組成物100重量部および(D)α−オレフィン系共重合体0.1〜5重量部からなる樹脂組成物、
13.上記1〜12のいずれかに記載の樹脂組成物100重量部および(E)ポリオレフィン樹脂5〜25重量部からなる樹脂組成物、
14.さらに熱安定剤または着色顔料を含む上記1〜13のいずれかに記載の樹脂組成物、
15.上記1〜14のいずれかに記載の樹脂組成物からなる厚み2mm以下の部位を有する成形体、および
16.有機酸エステルと接触する部位に用いられる上記15記載の成形体である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明のポリフェニレンエーテルとは下記式(1)で表される結合単位からなるホモ重合体及び/又は共重合体である。
【化1】
(R1、R2、R3及びR4はそれぞれ、水素、ハロゲン、炭化水素、または置換炭化水素基群からなる群から選択されるものであり、互いに同一でも異なっていてもよい)
【0010】
ポリフェニレンエーテルの好ましい還元粘度(30℃、濃度0.5g/dlCHCl3溶媒で測定)は0.15〜0.70、より好ましくは0.20〜0.60である。また重量平均分子量が8000〜80000であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量の比)が2.0〜3.0であることが好ましい。
この具体的な例としては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)や、2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテルと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体などが挙げられ、中でもポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)が好ましい。
かかるポリエニレンエーテルの製造方法は公知の方法で得られる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば米国特許3306784号に記載の第一銅塩のアミン錯体を触媒として用いて2,6−キシレノールを酸化重合する方法が挙げられる。
【0011】
成分(A)はポリフェニレンエーテル樹脂単独でもいいが、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂との混合物とすることにより、本発明の効果をより高めることができる。
ポリスチレン系樹脂とはジェネラルパーパスポリスチレン(GPPS)、あるいはスチレン鎖をグラフト鎖に持つスチレン−ブタジエングラフト共重合体、即ちハイインパクトポリスチレン(HIPS)が好ましく、GPPSとHIPSを任意の割合で混合したものでよい。耐薬品性の観点から、ポリスチレン系樹脂の重量平均分子量は17万〜40万、好ましくは20〜35万、更に好ましくは21万〜30万であることが好ましい。また分子量分布は1.5〜3.5であることが好ましい。なお、HIPSの場合は分散相を除いたマトリックスの重量平均分子量および分子量分布が上記範囲であることが好ましい。
【0012】
HIPSを用いる場合は、共役ジエン含有量が1〜20重量%、好ましくは3〜15重量%、更に好ましくは5〜10重量%のものが好ましい。また、成形品の薬物に依るクラックの成長を抑える点から、共役ジエンは平均分散粒子径が0.5〜3.0μm、好ましくは0.7〜2.5μm、更に好ましくは1.0〜2.0μmであることが好ましい。共役ジエンの平均粒子径は、100mg/100CC、THF溶媒使用、23℃の条件でコールターカウンター法により得ることができる。さらに、熱安定性の観点から、共役ジエン1,4ビニル結合量が90%以上であることが好ましく、かつ不飽和結合が部分的に水素添加されているものが好ましい。
【0013】
成分(A)の添加量は70〜98重量%である。ポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂とを併用する場合は、その混合物の組成は求める性能に応じて任意の範囲で選択することができる。射出成形性(流動性)と耐熱性の観点から、上記混合物に占めるポリフェニレンエーテル樹脂の割合が20〜60重量%、好ましくは30〜50重量%であることが好ましい。
【0014】
成分(B)は、芳香族ビニルと共役ジエンのブロック共重合体の共役ジエン部を水素添加したものである。該ブロック共重合体の例としては、ブタジエンとスチレンのブロック共重合体、ブタジエンとイソプレンのブロック共重合体などが挙げられ、特にブタジエンとスチレンのブロック共重合体が好ましい。成分(B)の芳香族ビニル含有量は50〜80重量%であり、好ましくは55〜75重量%、更に好ましくは60〜70重量%である。芳香族ビニル含有量の高いブロック共重合体を用いることにより、耐薬品性を向上させる成分(C)と成分(A)との相溶化を上げることができ、かつ薄肉成形品(2mm以下、特に0.5mm以下)で発生する層状剥離を抑え、成型品の表面外観を格段に向上させることができる。共役ジエン部の水素添加前の結合構造は、特には限定されない。また共役ジエン部の水素添加率は衝撃性の向上と熱安定性の観点から20%以上、好ましくは50%以上が好ましい。
【0015】
成分(C)は、芳香族ビニルとイソプレンのブロック共重合体のイソプレン部を水素添加したものである。成分(C)の芳香族ビニル含有量は15〜45重量%であり、好ましくは15〜30重量%である。イソプレンブロックの結合構造としては1,2結合、1,4結合および3,4結合が挙げられるが、1,2結合と3,4結合の合計量が35%以上、好ましくは45%以上、更に好ましくは50%以上であるものが剛性をあまり低下させないという点から好ましい。1,2結合と3,4結合の合計量が高いものは、立体障害が大きく、常温では剛直なので、エラストマーを混合した場合でも製品の剛性をあまり低下させないという特徴があり、高剛性を必要とする商品に適している。またイソプレンブロックの水素添加率は80%以上が耐薬品性の観点から好ましい。
【0016】
本発明の樹脂組成物は、上記した成分(B)と成分(C)を併用することに特徴を有する。成分(C)により樹脂組成物の耐薬品性を向上させることができ、かつ芳香族ビニルの含有量が高い成分(B)が成分(C)と成分(A)とを相溶化することにより薄肉成形品で発生する層状剥離を抑えることができ、成形品の表面外観が格段に向上する。また極薄肉部(0.3mm以下)における脆さをも改善することができる。
【0017】
成分(B)および成分(C)は一般にはA−B−A’の3型が知られているが、A−B−A’−B’型(4型)やA−B型(2型)でも3型の場合と同様な効果が得られ、本発明において用いることができる。
成分(B)と成分(C)の添加量は各々1〜15重量%、好ましくは1.5〜10重量%、更に好ましくは2〜7重量%である。
【0018】
本発明において、成分D(α−オレフィン共重合体)や成分E(ポリオレフィン樹脂)を配合することにより耐薬品性をさらに向上することができる。
成分(D)は、耐薬品性の発現を更に安定化させる効果がある。α−オレフィン系共重合体とは、エチレン−プロピレンランダムまたはブロック共重合体(エチレン/プロピレン共重合体エラストマー)、エチレン−(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸アルキル共重合体、エチレン−1−ポリオクテン共重合体などが挙げられ、これらは2種以上の組合わせであってもかまわない。中でもエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体が好ましい。成分(D)の添加量は、上記成分(A)、(B)および(C)からなる樹脂組成物100重量部に対して、0.1〜5重量部、好ましくは0.3〜3重量部、更に好ましくは0.5〜1.5重量部である。
【0019】
成分(E)は、耐薬品性を更に向上させる効果がある。ポリオレフィン樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンまたはアイソタクティックポリプロピレンなどが挙げられ、これらは2種類以上の組み合わせであってもかまわない。成分(E)の添加量は、上記成分(A)、(B)および(C)(および必要に応じて成分(D))からなる樹脂組成物100重量部に対して、好ましくは5〜25重量部である。
【0020】
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、通常ポリフェニレンエーテル樹脂に配合される熱安定剤、着色剤などの各種添加剤を配合することができる。
本発明の樹脂組成物は、耐薬品性、耐熱性、剛性および耐衝撃性に優れる。また厚みが2mm以下の薄肉の成形品であっても剥離がなく成形品外観にも優れる。特に化粧水などに含まれる有機溶媒(有機酸エステルなど)に関する耐薬品性に優れることから、これらの薬品と接触することの多い洗面化粧台、シンク、使い捨て剃刀のハウジング等の用途に好適に用いることができる。
以下に実施例を用いて更に詳細に本発明を説明するが、これらの実施例により限定されるものではない。
【0021】
<実施例に用いた成分>
(1)ポリフェニレンエーテル
PPE−1:還元粘度(30℃、濃度0.5g/dlCHCl3溶媒で測定)0.53のポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、重量平均分子量51000、分子量分布2.1
PPE−2:還元粘度0.43のポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、重量平均分子量36000、分子量分布2.1
【0022】
(2)ポリスチレン系樹脂
HIPS:ゴム(ポリブタジエン)の粒子径が平均1.5μm、ゴム含有量が10重量%、1,4ビニル結合が92%、MFR(ISO R1133 5kg荷重、200℃)が2.7g/10min、ゴム強化ポリスチレン。
(マトリックスの重量平均分子量17万、分子量分布2.2)
GPPS:Vicat軟化温度(ASTM−D1525)が107℃、MFRが2.0g/10minのポリスチレン。
(重量平均分子量28万、分子量分布2.2)
【0023】
(3)ブロック共重合体
スチレン−ブタジエンブロック共重合体
HTR−1:スチレン部分の分子量が30000で、ブタジエンブロックの水素添加率が99.6%のエラストマーで、結合スチレン量が67重量%の3型ブロック共重合体
HTR−2:スチレン部分の分子量が20000で、ブタジエンブロックの水素添加率が99.4%のエラストマーで、結合スチレン量が29重量%の3型ブロック共重合体
スチレン−イソプレンブロック共重合体
HTR−3:スチレン部分の分子量が16000で、イソプレンブロックの水素添加率が80%のエラストマーで、結合スチレン量が20重量%、水素添加前のイソプレンの1,2および3,4結合の合計量が55%の3型ブロック共重合体
HTR−4:スチレン部分の分子量が38000で、イソプレンブロックの水素添加率が83%のエラストマーで、結合スチレン量が47重量%、水素添加前のイソプレンの1,2および3,4結合の合計量が8%の3型ブロック共重合体
【0024】
(4)α−オレフィン系共重合体
三井化学(株)製、タフマーP680−J(エチレン−プロピレンランダム共重合体、比重:0.87/23℃、MFR:0.7)
【0025】
(5)ポリオレフィン
旭化成(株)製、サンテックLD、M1804(比重が0.919(JIS K7112)、MFRが0.4g/10min(JIS K7210(190℃))、引張破断強度が20MPa(JIS Z1702))
【0026】
<評価方法>
(1)剥離試験
射出成形機を用い、樹脂温度280℃にて0.16mmの成形試験片を作成し、この外観及び手での繰り返し折れ曲げ試験によって判定した。
(2)MFR
ASTM−D−1238記載の方法にて、荷重10kg 250℃の温度条件で測定した。
(3)加熱変形温度(HDT)
ASTM−D−648記載の方法で、厚み6.32mmの試験片を用い、剪断面の荷重を18.2MPaの条件で昇温速度2℃毎分にて測定した。
【0027】
(4)Izod衝撃試験
ASTM−D−256記載の方法で、試験片厚み6.32mmの試験片にて測定した。
(5)曲げ弾性率(FM)
ASTM−D−790記載の方法にて測定した。
(6)折れ曲げ試験
樹脂組成物を樹脂温度280℃で厚さ0.1mm×幅1.25mm×長さ12.5mmの成形体を作成し、手で繰り返し折り曲げ試験を実施し脆さを評定した。評定基準は折り曲げ回数5回以上堪えられるものを良好とし、それ以下を不可とした。
【0028】
(7)耐薬品性
有機溶剤として、ミルスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、モノステアリン酸グリセリド、安息香酸エチルおよびフタル酸ジエチル(いずれも和光純薬社製の特級試薬)を用いた。尚、モノステアリン酸グリセリド、安息香酸エチル、フタル酸ジエチルはn−ブタノールで希釈し、30重量%溶液として用いた。パーム油はミヨシ油脂株式会社製、商品名MCTオイルを用いて検討した。
耐薬品性を評価する試験片はASTMの引張試験片を、試験片表面に0.5%の歪がかかるように婉曲させたステンレス鋼で作られた試験治具に取り付けた。なお、歪量εは以下の式で示される。
歪量ε=t/(2R+t)
(R:試験治具の曲率半径、t:試験片の厚み)
試験治具に取り付けられた引張試験片の表面に、ガーゼをのせ、その上から各種有機溶剤を滴下して放置した。目視にてガーゼと試験片との接触面を観察し、表面にクラック(ひび割れ)が発生するまでの時間を耐薬品性の指標とした。7日以上であれば、合格(実用に耐えうる)とした。
【0029】
(8)表面外観の評価
90×55×0.5mm(厚み)の平板を目視で表面の状態(銀状痕、フローマークの有無)及び艶を評価した。
【実施例】
【0030】
各成分を二軸押出機(ワーナー&フライドラー社製、ZSK25(L/D=46))を用いて溶融混練し、樹脂組成物を得た。PPEおよびGPPSを押出機のホッパーから供給し、L/D=15以上の位置に設けられたサイドフィード口よりブロック共重合体およびHIPSを添加した。温度設定は280℃、吐出量は15〜25kgとした。得られた樹脂組成物の評価結果を表1および表2に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
耐薬品性
実施例1〜5及び比較例1〜3は、成分(C)の構造による各種物性の違いを見たものである。実施例1と比較例1、実施例2と比較例2とを比較することにより、成分(C)のスチレン含有量が本願特定範囲のものが耐薬品性(耐エステル性、耐油脂性)に優れていることがわかる。
実施例6〜11及び比較例4〜7は、(E)ポリオレフィン樹脂を添加した場合の、成分(C)の構造による各種物性の違いを見たものである。ポリオレフィン樹脂を配合することにより、耐薬品性をさらに向上させることができる。比較例4〜7で示すように、成分(C)を配合しない場合は、ポリオレフィン樹脂を配合しても耐薬品性は改善されない。
【0035】
薄肉成形
スチレン含有量の多いHTR−1と1,2及び3,4結合を有するHTR−3とを併用することにより、薄肉成形体の表面外観および耐折れ曲げ性が格段に向上していることがわかる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2002年7月22日出願の日本特許出願(特願2002−212571)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明の樹脂成形体によって、化粧品等に含まれる有機酸エステルに強く、剥離が無く表面外観が良好であり、成形加工時に高い剪断速度に晒されても脆くならず、耐熱性、衝撃性の良いPPE樹脂組成物を提供することができる。また、その特性から、用途範囲は、洗面化粧台、シンク、及び使い捨ての剃刀のハウジングに適している。
Claims (16)
- (A)ポリフェニレンエーテル樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂の混合物70〜98重量%、(B)芳香族ビニルの含有量が50〜80重量%の芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物1〜15重量%、及び(C)芳香族ビニル含有量が15〜45重量%であり、イソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が35%以上である芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体の水素添加物1〜15重量%からなる樹脂組成物。
- 該ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量が8000〜80000であって、分子量分布が2.0〜3.0である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 成分(A)がポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂の混合物である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 該ポリスチレン系樹脂が、共役ジエン重合体または共役ジエンと芳香族ビニルとのブロック共重合体に芳香族ビニル鎖がグラフトした樹脂であり、該共役ジエンの含有量が1〜20重量%で、かつ該共役ジエンの平均分散粒子径が0.5〜3.0マイクロメートルである請求項3に記載の樹脂組成物。
- 該共役ジエンの1,4ビニル結合の量が90%以上である請求項4に記載の樹脂組成物。
- 該ポリスチレン系樹脂の重量平均分子量が17万〜40万であり、分子量分布が1.5〜3.5である請求項3に記載の樹脂組成物。
- (B)芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加率が20%以上である請求項1記載の樹脂組成物。
- (B)芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加率が50%以上である請求項1記載の樹脂組成物。
- (C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体の水素添加率が80%以上である請求項1記載の樹脂組成物。
- (C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体中のイソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が45%以上である請求項1に記載の樹脂組成物。
- (C)芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体中のイソプレンブロックの1,2および3,4ビニル結合の合計量が50%以上である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の樹脂組成物100重量部および(D)α−オレフィン系共重合体0.1〜5重量部からなる樹脂組成物。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の樹脂組成物100重量部および(E)ポリオレフィン樹脂5〜25重量部からなる樹脂組成物。
- さらに熱安定剤または着色顔料を含む請求項1〜13のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の樹脂組成物からなる厚み2mm以下の部位を有する成形体。
- 有機酸エステルと接触する部位に用いられる請求項15記載の成形体。
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