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JP6307435B2 - ポリオレフィン、これを含む粘接着剤組成物及びこれを用いた粘着テープ - Google Patents

ポリオレフィン、これを含む粘接着剤組成物及びこれを用いた粘着テープ Download PDF

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Description

本発明は、ポリオレフィン系重合体を含む粘接着剤組成物及びこれを用いた粘着テープに関する。
従来、ポリオレフィン系の材料を基材とするプロテクトフィルムや粘着剤は安価であることから、様々に検討されてきた。例えば、特許文献1には、エチレン系ポリマーに粘着性付与剤として液体ポリブテンやポリイソブチレンを混合することにより製造されるプロテクトフィルムが開示されている。また、特許文献2には、オレフィンポリマーおよび粘着樹脂よりなる粘着テープが開示されている。
特公平6−4729号公報 特表2011−519989号公報
しかしながら、従来の粘着剤は、粘着力を上げようとすると、基材を剥がしたときに糊残りが発生し、粘着テープを再使用しにくく、粘着剤の保持力が低い。また、粘着力を高めるために粘着性付与材等の添加量を増やすと、保持力が不足し、粘着力と保持力とのバランスが十分ではなかった。
本発明が解決しようとする課題は、ポリオレフィン系重合体を用いて、保持力が高く、かつ糊残りのない粘接着剤組成物及びこれを用いた粘着テープを提供することにある。
本発明によれば、以下のポリオレフィン、粘接着剤組成物及び粘着テープが提供される。
[1]下記(a−1)、(b1)及び(b2)の要件を満たすポリオレフィン。
(a−1)極限粘度と立体規則性との関係が式(i)で示される。
−20×η+56≦mmmm≦−20×η+64 ・・・式(i)
(式中、ηはテトラリン中135℃にて測定した極限粘度を示し、mmmmはメソペンタッド分率(モル%)を示す。)
(b1)メソペンタッド分率(mmmm)が20〜60モル%である。
(b2)テトラリン中135℃にて測定した極限粘度[η]が0.01〜2.0デシリットル/gである。
[2]融点が20℃以上160℃以下であり、かつ、ΔHが5J/g以上100J/g以下である、上記[1]に記載のポリオレフィン。
[3]プロピレン単独重合体である、上記[1]又は[2]に記載のポリオレフィン。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリオレフィンを含む粘接着剤組成物であって、
該組成物の固体粘弾性測定から得られる25℃における貯蔵弾性率が1MPa以上200MPa以下であり、50℃における貯蔵弾性率が1MPa以上100MPa以下である、粘接着剤組成物。
[5]上記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリオレフィン95〜5質量%と、
示差走査型熱量計(DSC)による融点が観測されないか又は融点が20℃未満であり、かつ、ΔHが5J/g未満であるポリオレフィン5〜95質量%と
を含む粘接着剤組成物であって、
該組成物の固体粘弾性測定から得られる25℃における貯蔵弾性率が1MPa以上200MPa以下であり、50℃における貯蔵弾性率が1MPa以上100MPa以下である、粘接着剤組成物。
[6]粘着性付与材を更に含む、上記[4]又は[5]に記載の粘接着剤組成物。
[7]上記[4]〜[6]のいずれかに記載の粘接着剤組成物を粘接着層に用いた粘着テープ。
本発明のポリオレフィンを含む粘接着剤組成物及びこれを用いた粘着テープは、保持力が高く、かつ糊残りがない。
[本発明のポリオレフィン(結晶性ポリオレフィン)]
本発明のポリオレフィンは、下記(a−1)、(b1)及び(b2)の要件を満たすポリオレフィンである。本発明では、以下「本発明の結晶性ポリオレフィン」ともいう。
(a−1)極限粘度と立体規則性との関係が式(i)で示される。
−20×η+56≦mmmm≦−20×η+64 ・・・式(i)
(式中、ηはテトラリン中135℃にて測定した極限粘度を示し、mmmmはメソペンタッド分率(モル%)を示す。)
(b1)メソペンタッド分率(mmmm)が20〜60モル%である。
(b2)テトラリン中135℃にて測定した極限粘度[η]が0.01〜2.0デシリットル/gである。
本発明のポリオレフィンは、下記(a−1)、(b1)及び(b2)の要件を満たすことで、粘接着剤組成物に用いた場合、粘着成分や非晶成分が分離することなく、糊残りが少ない。また、本発明のポリオレフィン自体は粘着力を有しないが、非晶質ポリオレフィンを併用することで粘着力と糊残りと保持力とのバランスが良好な粘接着剤組成物を提供することができる。また、非晶質ポリオレフィンを併用するものでなくても粘着性付与材を併用することで、保持力と糊残りとのバランスが良好な粘接着剤組成物を提供することができる。なお、本発明において「保持力」とは、テープの被着体粘着部にテープの長さ方向の静加重をかけたときの耐える力をいう。
従来の低結晶性ポリプロピレンで非晶質ポリオレフィンと高度に混合し得る材料はなく、それによりべたつきや透明性の悪化などが見られた。これに対し、本発明のポリオレフィンは、立体規則性を制御することで、結晶性樹脂であるにも関わらず、非晶質ポリオレフィンとも完全に相溶することができる。そのため、本発明のポリオレフィンを含む粘接着剤組成物は、糊残りの発生を充分に抑制することができる。
(a−1)極限粘度と立体規則性との関係
本発明の結晶性ポリオレフィンにおいて、極限粘度ηが低い場合は、粘着力は高くなるが糊残りしやすくなるので、メソペンタッド分率mmmmは高めの方が好ましい。その一方、極限粘度ηが高い場合は、粘着力が低くなるが糊残りしにくくなるので、メソペンタッド分率mmmmは低めの方が好ましい。したがって、本発明の結晶性ポリオレフィンは、極限粘度と立体規則性との関係が上記式(i)を満たすことを要する。
本発明の結晶性ポリオレフィンにおける極限粘度と立体規則性との関係は、接着性や非晶質ポリオレフィンとの相溶性の観点から、下式(ii)を満たすことが好ましい。
−20×η+58≦mmmm≦−20×η+60 ・・・式(ii)
(式中、ηはテトラリン中135℃にて測定した極限粘度を示し、mmmmはメソペンタッド分率(モル%)を示す。)
(b1)メソペンタッド分率(mmmm)
本発明の結晶性ポリオレフィンが単独重合体である場合、そのメソペンタッド分率(mmmm)は、本発明のポリオレフィンを用いた粘接着剤組成物の糊残りが少なくなる観点から、20〜60モル%であり、好ましくは40〜58モル%、より好ましくは48〜56モル%である。メソペンタッド分率(mmmm)の測定方法については後述する。
(b2)極限粘度[η]
本発明の結晶性ポリオレフィンの極限粘度[η]は、本発明のポリオレフィンを用いた粘接着剤組成物の糊残りが少なくなる観点から、0.01〜2.0デシリットル/gであり、好ましくは0.1〜1.0デシリットル/g、より好ましくは0.1〜0.6デシリットル/g、更に好ましくは0.2〜0.5デシリットル/gである。ここで、極限粘度は、ウベローデ型粘度管を用いてテトラリン中135℃にて測定される。
ホットメルト塗工やカレンダー塗工等、熱融解して溶かして塗布する場合は、高融点ポリオレフィンを含んでいると、塗布する際に高温にする必要があり、基材によっては塗布できない場合がある。また高融点ポリオレフィンは、トルエン等の溶剤に溶けにくいため、溶剤キャストの際に高濃度化できない等の不具合が生じる可能性がある。また、融点や融解吸熱量ΔHが低いと、保持力が不十分になるとともに糊残りが発生する。そのため、本発明の結晶性ポリオレフィンの融点は、塗布性の観点と保持力や糊残りの観点とのバランスから、好ましくは20℃以上160℃以下、より好ましくは20℃以上140℃以下、更に好ましくは20℃以上120℃以下、80℃以上120℃以下である。また同様の観点から、本発明の結晶性ポリオレフィンの融解吸熱量ΔHは、好ましくは5J/g以上100J/g以下、より好ましくは10J/g以上100J/g以下であり、更に好ましくは10J/g以上90J/g以下である。融点Tm及び融解吸熱量ΔHは、実施例に記載の方法で測定される。
また、本発明の結晶性ポリオレフィンは、下記(b3)及び(b4)を満たすことが好ましい。
(b3)ラセミペンタッド分率(rrrr)と(1−mmmm)が下記の関係を満たす。
[rrrr/(1−mmmm)]≦0.1
(b4)昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出する成分量(W25)が20〜100質量%である。
(b3)ラセミペンタッド分率(rrrr)と(1−mmmm)との関係
本発明の第1の実施態様の粘接着剤組成物に用いられる結晶性ポリオレフィン(2)のラセミペンタッド分率(rrrr)と(1−mmmm)との関係は、糊残りの観点から、rrrr/(1−mmmm)が、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.06以下、更に好ましくは0.04以下である。なお、ここでの(rrrr)及び(mmmm)は、モル%単位の数値ではなく、通常の比率として計算する。
(b4)25℃以下で溶出する成分量(W25)
本発明の第1の実施態様の粘接着剤組成物に用いられる結晶性ポリオレフィン(2)は、の昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出する成分量(W25)が20〜100質量%であるものが好ましく、30〜100質量%がより好ましく、50〜100質量%が更に好ましく、60〜100質量%が特に好ましい。W25とは、昇温クロマトグラフィーにより測定して求めた溶出曲線におけるTREFのカラム温度25℃において充填剤に吸着されないで溶出する成分の量(質量%)である。W25は、ポリオレフィンが軟質であるか否かを表す指標である。この値が大きくなると弾性率の低い成分が多くなったり、及び/又は立体規則性分布の不均一さが広がっていることを意味する。
本発明の結晶性ポリオレフィンは、特に限定されないが、好ましくは炭素数2〜12のオレフィンの重合体であり、より好ましくは炭素数3〜12のα−オレフィンの重合体である。本発明の結晶性ポリオレフィンは共重合体であってもよいが、好ましくは1−ブテン単独重合体又はプロピレン単独重合体であり、特に好ましくはプロピレン単独重合体である。
(本発明の結晶性ポリオレフィンの製造方法)
本発明の結晶性ポリオレフィンの製造方法としては、メタロセン触媒を用いて、プロピレン又は1−ブテンを単独重合してプロピレン単独重合体又は1−ブテン単独重合体を製造する方法や、1−ブテンとプロピレン(さらに必要に応じて用いられる炭素数5〜20のα−オレフィン)とを共重合して1−ブテン−プロピレン共重合体を製造する方法が挙げられる。触媒を適宜選択することやモノマー濃度を調整することにより、得られるポリオレフィンの結晶性を制御することができる。また、重合体の分子量の調節方法としては、各触媒成分の種類,使用量,重合温度の選択、さらには水素存在下での重合などがある。例えば、本発明の実施例で示す重合条件により、本発明の結晶性ポリオレフィンを得ることができる。
本発明においては、メタロセン触媒のなかでも、配位子が架橋基を介して架橋構造を形成している遷移金属化合物からなる場合が好ましく、なかでも、2個の架橋基を介して架橋構造を形成している遷移金属化合物と助触媒を組み合わせて得られるメタロセン触媒を用いる方法がさらに好ましい。
具体的に例示すれば、(A)一般式(I)で表される遷移金属化合物、及び(B)(B−1)該(A)成分の遷移金属化合物又はその派生物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物及び(B−2)アルミノキサンから選ばれる成分を含有する重合用触媒の存在下、プロピレン又は1−ブテンを単独重合させる方法、又は1−ブテンとプロピレン(さらに必要に応じて用いられる炭素数5〜20のα−オレフィン)とを共重合させる方法が挙げられる。
Figure 0006307435
〔式中、Mは周期律表第3〜10族又はランタノイド系列の金属元素を示す。E1及びE2はそれぞれ置換シクロペンタジエニル基,インデニル基,置換インデニル基,ヘテロシクロペンタジエニル基,置換ヘテロシクロペンタジエニル基,アミド基,ホスフィド基,炭化水素基及び珪素含有基の中から選ばれた配位子であって、A1及びA2を介して架橋構造を形成しており、またそれらは互いに同一でも異なっていてもよい。Xはσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっていてもよく、他のX,E1,E2又はYと架橋していてもよい。Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっていてもよく、他のY,E1,E2又はXと架橋していてもよい。A1及びA2は二つの配位子を結合する二価の架橋基であって、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基、スズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−Se−、−NR1−、−PR1−、−P(O)R1−、−BR1−又は−AlR1−を示し、R1は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。qは1〜5の整数で〔(Mの原子価)−2〕を示し、rは0〜3の整数を示す。〕
上記一般式(I)において、Mは周期律表第3〜10族又はランタノイド系列の金属元素を示し、具体例としてはチタン,ジルコニウム,ハフニウム,イットリウム,バナジウム,クロム,マンガン,ニッケル,コバルト,パラジウム及びランタノイド系金属などが挙げられる。これらの中ではオレフィン重合活性などの点から周期律表第4族の金属元素が好ましく、特にチタン,ジルコニウム及びハフニウムが好適である。
1及びE2はそれぞれ、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基,置換インデニル基,ヘテロシクロペンタジエニル基,置換ヘテロシクロペンタジエニル基,アミド基(−N<),ホスフィン基(−P<),炭化水素基〔>CR−,>C<〕及び珪素含有基〔>SiR−,>Si<〕(但し、Rは水素又は炭素数1〜20の炭化水素基あるいはヘテロ原子含有基である)の中から選ばれた配位子を示し、A1及びA2を介して架橋構造を形成している。また、E1及びE2はたがいに同一でも異なっていてもよい。このE1及びE2としては、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基及び置換インデニル基が好ましい。置換基としては、炭素数1〜20の炭化水素基、珪素含有基などが挙げられる。
また、Xはσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっていてもよく、他のX,E1,E2又はYと架橋していてもよい。該Xの具体例としては、ハロゲン原子,炭素数1〜20の炭化水素基,炭素数1〜20のアルコキシ基,炭素数6〜20のアリールオキシ基,炭素数1〜20のアミド基,炭素数1〜20の珪素含有基,炭素数1〜20のホスフィド基,炭素数1〜20のスルフィド基,炭素数1〜20のアシル基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。炭素数1〜20の炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基等のアリール基等が挙げられる。なかでもメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基やフェニル基等のアリール基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基等が挙げられる。炭素数1〜20のアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジプロピルアミド基、ジブチルアミド基、ジシクロヘキシルアミド基、メチルエチルアミド基等のアルキルアミド基や、ジビニルアミド基、ジプロペニルアミド基、ジシクロヘキセニルアミド基等のアルケニルアミド基;ジベンジルアミド基、フェニルエチルアミド基、フェニルプロピルアミド基等のアリールアルキルアミド基;ジフェニルアミド基、ジナフチルアミド基等のアリールアミド基が挙げられる。
炭素数1〜20のケイ素含有基としては、メチルシリル基、フェニルシリル基等のモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルシリル基、ジフェニルシリル基等のジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基等のトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基等の炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基等のケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基等のケイ素置換アリール基等が挙げられる。なかでもトリメチルシリルメチル基、フェニルジメチルシリルエチル基等が好ましい。
炭素数1〜40のホスフィド基としては、ジメチルホスフィド基、ジエチルホスフィド基、ジプロピルホスフィド基、ジブチルホスフィド基、ジヘキシルホスフィド基、ジシクロヘキシルホスフィド基、ジオクチルホスフィド基等のジアルキルホスフィド基;ジビニルホスフィド基、ジプロペニルホスフィド基、ジシクロヘキセニルホスフィド基等のジアルケニルホスフィド基;ジベンジルホスフィド基、ビス(フェニルエチル)ホスフィド基、ビス(フェニルプロピル)ホスフィド基等のビス(アリールアルキル)ホスフィド基;ジフェニルホスフィド基、ジトリルホスフィド基、ビス(ジメチルフェニル)ホスフィド基、ビス(トリメチルフェニル)ホスフィド基、ビス(エチルフェニル)ホスフィド基、ビス(プロピルフェニル)ホスフィド基、ビス(ビフェニル)ホスフィド基、ビス(ナフチル)ホスフィド基、ビス(メチルナフチル)ホスフィド基、ビス(アントラセニル)ホスフィド基、ビス(フェナントニル)ホスフィド基等のジアリールホスフィド基が挙げられる。
炭素数1〜20のスルフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基等のアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基等のアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基等のアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基等のアリールスルフィド基が挙げられる。
炭素数1〜20のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、パルミトイル基、テアロイル基、オレオイル基等のアルキルアシル基、ベンゾイル基、トルオイル基、サリチロイル基、シンナモイル基、ナフトイル基、フタロイル基等のアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸からそれぞれ誘導されるオキサリル基、マロニル基、スクシニル基等が挙げられる。
一方、Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっていてもよく、他のYやE1,E2又はXと架橋していてもよい。このYのルイス塩基の具体例としては、アミン類,エーテル類,ホスフィン類,チオエーテル類等を挙げることができる。
アミンとしては、炭素数1〜20のアミンが挙げられ、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン等のアルキルアミン;ビニルアミン、プロペニルアミン、シクロヘキセニルアミン、ジビニルアミン、ジプロペニルアミン、ジシクロヘキセニルアミン等のアルケニルアミン;フェニルアミン、フェニルエチルアミン、フェニルプロピルアミン等のアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミン等のアリールアミンが挙げられる。
エーテル類としては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテル等の脂肪族単一エーテル化合物;メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチル−n−アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチル−n−アミルエーテル、エチルイソアミルエーテル等の脂肪族混成エーテル化合物;ビニルエーテル、アリルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテル等の脂肪族不飽和エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、ベンジルエーテル、フェニルベンジルエーテル、α−ナフチルエーテル、β−ナフチルエーテル等の芳香族エーテル化合物、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化トリメチレン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等の環式エーテル化合物が挙げられる。
ホスフィン類としては、炭素数1〜30のホスフィンが挙げられる。具体的には、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、ヘキシルホスフィン、シクロヘキシルホスフィン、オクチルホスフィン等のモノ炭化水素置換ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジプロピルホスフィン、ジブチルホスフィン、ジヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ジオクチルホスフィン等のジ炭化水素置換ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリ炭化水素置換ホスフィン等のアルキルホスフィンや、ビニルホスフィン、プロペニルホスフィン、シクロヘキセニルホスフィン等のモノアルケニルホスフィンやホスフィンの水素原子をアルケニルが2個置換したジアルケニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルケニルが3個置換したトリアルケニルホスフィン;ベンジルホスフィン、フェニルエチルホスフィン、フェニルプロピルホスフィン等のアリールアルキルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアリール又はアルケニルが3個置換したジアリールアルキルホスフィン又はアリールジアルキルホスフィン;フェニルホスフィン、トリルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリメチルフェニルホスフィン、エチルフェニルホスフィン、プロピルフェニルホスフィン、ビフェニルホスフィン、ナフチルホスフィン、メチルナフチルホスフィン、アントラセニルホスフィン、フェナントニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが2個置換したジ(アルキルアリール)ホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが3個置換したトリ(アルキルアリール)ホスフィン等のアリールホスフィンが挙げられる。チオエーテル類としては、前記のスルフィドが挙げられる。
次に、A1及びA2は二つの配位子を結合する二価の架橋基であって、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基、スズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−Se−、−NR1−、−PR1−、−P(O)R1−、−BR1−又は−AlR1−を示し、R1は水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。このような架橋基としては、例えば下記一般式で表されるものが挙げられる。
Figure 0006307435
(Dは炭素、ケイ素又はスズ、R2及びR3はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基で、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、またたがいに結合して環構造を形成していてもよい。eは1〜4の整数を示す。)
その具体例としては、メチレン基,エチレン基,エチリデン基,プロピリデン基,イソプロピリデン基,シクロヘキシリデン基,1,2−シクロヘキシレン基,ビニリデン基(CH2=C=),ジメチルシリレン基,ジフェニルシリレン基,メチルフェニルシリレン基,ジメチルゲルミレン基,ジメチルスタニレン基,テトラメチルジシリレン基,ジフェニルジシリレン基などを挙げることができる。これらの中で、エチレン基,イソプロピリデン基及びジメチルシリレン基が好適である。
qは1〜5の整数で〔(Mの原子価)−2〕を示し、rは0〜3の整数を示す。
このような一般式(I)で表される遷移金属化合物の中では、下記一般式(II)で表される二重架橋型ビスシクロペンタジエニル誘導体を配位子とする遷移金属化合物が好ましい。
Figure 0006307435
上記一般式(II)において、M,A1,A2,q及びrは上記と同じである。
1はσ結合性の配位子を示し、X1が複数ある場合、複数のX1は同じでも異なっていてもよく、他のX1又はY1と架橋していてもよい。このX1の具体例としては、一般式(I)のXの説明で例示したものと同じものを挙げることができる。
1はルイス塩基を示し、Y1が複数ある場合、複数のY1は同じでも異なっていてもよく、他のY1又はX1と架橋していてもよい。このY1の具体例としては、一般式(I)のYの説明で例示したものと同じものを挙げることができる。R4〜R9はそれぞれ水素原子,ハロゲン原子,炭素数1〜20の炭化水素基,炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基,珪素含有基又はヘテロ原子含有基を示すが、その少なくとも一つは水素原子でないことが必要である。また、R4〜R9はたがいに同一でも異なっていてもよく、隣接する基同士がたがいに結合して環を形成していてもよい。なかでも、R6とR7は環を形成していること及びR8とR9は環を形成していることが好ましい。R4及びR5としては、重合活性が高くなる点で、酸素、ハロゲン、珪素等のヘテロ原子を含有する基が好ましい。別の好ましい形態として、R4とR6あるいはR6とR7は環を形成していること及びR5とR8あるいはR8とR9は環を形成していることが好ましい。R4及びR5、R7、R9が環を形成していない場合の置換基としては、重合活性の観点から、酸素、ハロゲン、珪素等のヘテロ原子を含有する基が好ましい。
この二重架橋型ビスシクロペンタジエニル誘導体を配位子とする遷移金属化合物は、配位子間の架橋基にケイ素を含むものが好ましい。
一般式(I)で表される遷移金属化合物の具体例としては、WO02/16450に記載の具体例が本発明においても好適な例として挙げられる。
より好ましい具体例としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライド(Sym.)、(1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(3−ネオペンチルインデニル)ジルコニウムジクロリド等が挙げられる。
次に、(B)成分のうちの(B−1)成分としては、上記(A)成分の遷移金属化合物と反応して、イオン性の錯体を形成しうる化合物であれば、いずれのものでも使用できるが、次の一般式(III),(IV)で表されるものを好適に使用することができる。
(〔L1−R10k+a (〔Z〕-b ・・・(III)
(〔L2k+a(〔Z〕-b ・・・(IV)
(ただし、L2はM2、R11123、R13 3C又はR143である。)
前記一般式(III)及び(IV)中、L1はルイス塩基を示し、〔Z〕-は、非配位性アニオン〔Z1-及び〔Z2-を示す。
〔Z1-は複数の基が元素に結合したアニオンすなわち〔M112・・・Gf-を示す。ここで、M1は周期律表第5〜15族元素、好ましくは周期律表第13〜15族元素を示す。G1〜Gfはそれぞれ水素原子,ハロゲン原子,炭素数1〜20のアルキル基,炭素数2〜40のジアルキルアミノ基,炭素数1〜20のアルコキシ基,炭素数6〜20のアリール基,炭素数6〜20のアリールオキシ基,炭素数7〜40のアルキルアリール基,炭素数7〜40のアリールアルキル基,炭素数1〜20のハロゲン置換炭化水素基,炭素数1〜20のアシルオキシ基,有機メタロイド基、又は炭素数2〜20のヘテロ原子含有炭化水素基を示す。G1〜Gfのうち2つ以上が環を形成していてもよい。fは〔(中心金属M1の原子価)+1〕の整数を示す。
〔Z2-は、酸解離定数の逆数の対数(pKa)が−10以下のブレンステッド酸単独又はブレンステッド酸及びルイス酸の組合わせの共役塩基、あるいは一般的に超強酸と定義される酸の共役塩基を示す。また、ルイス塩基が配位していてもよい。
また、R10は水素原子,炭素数1〜20のアルキル基,炭素数6〜20のアリール基,アルキルアリール基又はアリールアルキル基を示す。
11及びR12はそれぞれシクロペンタジエニル基,置換シクロペンタジエニル基,インデニル基又はフルオレニル基を示す。
13は炭素数1〜20のアルキル基,アリール基,アルキルアリール基又はアリールアルキル基を示す。
14はテトラフェニルポルフィリン,フタロシアニン等の大環状配位子を示す。kは〔L1−R10〕,〔L2〕のイオン価数で1〜3の整数、aは1以上の整数、b=(k×a)である。M2は、周期律表第1〜3、11〜13、17族元素を含むものであり、M3は、周期律表第7〜12族元素を示す。
ここで、L1の具体例としては、アンモニア,メチルアミン,アニリン,ジメチルアミン,ジエチルアミン,N−メチルアニリン,ジフェニルアミン,N,N−ジメチルアニリン,トリメチルアミン,トリエチルアミン,トリ−n−ブチルアミン,メチルジフェニルアミン,ピリジン,p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン,p−ニトロ−N,N−ジメチルアニリンなどのアミン類、トリエチルホスフィン,トリフェニルホスフィン,ジフェニルホスフィンなどのホスフィン類、テトラヒドロチオフェンなどのチオエーテル類、安息香酸エチルなどのエステル類、アセトニトリル,ベンゾニトリルなどのニトリル類などを挙げることができる。
10の具体例としては水素,メチル基,エチル基,ベンジル基,トリチル基等を挙げることができ、R11,R12の具体例としては、シクロペンタジエニル基,メチルシクロペンタジエニル基,エチルシクロペンタジエニル基,ペンタメチルシクロペンタジエニル基等を挙げることができる。R13の具体例としては、フェニル基,p−トリル基,p−メトキシフェニル基等を挙げることができ、R14の具体例としてはテトラフェニルポルフィン,フタロシアニン,アリル,メタリル等を挙げることができる。また、M2の具体例としては、Li,Na,K,Ag,Cu,Br,I,I3等を挙げることができ、M3の具体例としては、Mn,Fe,Co,Ni,Zn等を挙げることができる。
また、〔Z1-、すなわち〔M112・・・Gf〕において、M1の具体例としてはB,Al,Si,P,As,Sbなど、好ましくはB及びAlが挙げられる。また、G1,G2〜Gfの具体例としては、ジアルキルアミノ基としてジメチルアミノ基,ジエチルアミノ基など、アルコキシ基若しくはアリールオキシ基としてメトキシ基,エトキシ基,n−ブトキシ基,フェノキシ基など、炭化水素基としてメチル基,エチル基,n−プロピル基,イソプロピル基,n−ブチル基,イソブチル基,n−オクチル基,n−エイコシル基,フェニル基,p−トリル基,ベンジル基,4−t−ブチルフェニル基,3,5−ジメチルフェニル基など、ハロゲン原子としてフッ素,塩素,臭素,ヨウ素,ヘテロ原子含有炭化水素基としてp−フルオロフェニル基,3,5−ジフルオロフェニル基,ペンタクロロフェニル基,3,4,5−トリフルオロフェニル基,ペンタフルオロフェニル基,3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基,ビス(トリメチルシリル)メチル基など、有機メタロイド基としてペンタメチルアンチモン基、トリメチルシリル基,トリメチルゲルミル基,ジフェニルアルシン基,ジシクロヘキシルアンチモン基,ジフェニル硼素などが挙げられる。
また、非配位性のアニオンすなわちpKaが−10以下のブレンステッド酸単独又はブレンステッド酸及びルイス酸の組合せの共役塩基〔Z2-の具体例としてはトリフルオロメタンスルホン酸アニオン(CF3SO3-,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルアニオン,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)ベンジルアニオン,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド,過塩素酸アニオン(ClO4-,トリフルオロ酢酸アニオン(CF3CO2-,ヘキサフルオロアンチモンアニオン(SbF6-,フルオロスルホン酸アニオン(FSO3-,クロロスルホン酸アニオン(ClSO3-,フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化アンチモン(FSO3/SbF5-,フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化砒素(FSO3/AsF5-,トリフルオロメタンスルホン酸/5−フッ化アンチモン(CF3SO3/SbF5-などを挙げることができる。
このような前記(A)成分の遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成するイオン性化合物、すなわち(B−1)成分化合物の具体例としては、テトラフェニル硼酸トリエチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリメチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸テトラエチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸メチル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸ジメチルジフェニルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸トリメチルアニリニウム,テトラフェニル硼酸メチルピリジニウム,テトラフェニル硼酸ベンジルピリジニウム,テトラフェニル硼酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テトラ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テトラエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルジフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ジメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチル(4−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルホスホニウム,テトラキス〔ビス(3,5−ジトリフルオロメチル)フェニル〕硼酸ジメチルアニリニウム,テトラフェニル硼酸フェロセニウム,テトラフェニル硼酸銀,テトラフェニル硼酸トリチル,テトラフェニル硼酸テトラフェニルポルフィリンマンガン,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸フェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸(1,1’−ジメチルフェロセニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸デカメチルフェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸銀、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリチル,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸リチウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ナトリウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テオラフェニルポルフィリンマンガン,テトラフルオロ硼酸銀,ヘキサフルオロ燐酸銀,ヘキサフルオロ砒素酸銀,過塩素酸銀,トリフルオロ酢酸銀,トリフルオロメタンスルホン酸銀などを挙げることができる。
(B−1)は一種用いてもよく、また二種以上を組み合わせて用いてもよい。
一方、(B−2)成分のアルミノキサンとしては、一般式(V)
Figure 0006307435
(式中、R15は炭素数1〜20、好ましくは1〜12のアルキル基,アルケニル基,アリール基,アリールアルキル基などの炭化水素基あるいはハロゲン原子を示し、wは平均重合度を示し、通常2〜50、好ましくは2〜40の整数である。なお、各R15は同じでも異なっていてもよい。)
で示される鎖状アルミノキサン、及び一般式(VI)
Figure 0006307435
(式中、R15及びwは前記一般式(V)におけるものと同じである。)
で示される環状アルミノキサンを挙げることができる。
前記アルミノキサンの製造法としては、アルキルアルミニウムと水などの縮合剤とを接触させる方法が挙げられるが、その手段については特に限定はなく、公知の方法に準じて反応させればよい。例えば、(i)有機アルミニウム化合物を有機溶剤に溶解しておき、これを水と接触させる方法、(ii)重合時に当初有機アルミニウム化合物を加えておき、後に水を添加する方法、(iii)金属塩などに含有されている結晶水、無機物や有機物への吸着水を有機アルミニウム化合物と反応させる方法、(iv)テトラアルキルジアルミノキサンにトリアルキルアルミニウムを反応させ、さらに水を反応させる方法などがある。なお、アルミノキサンとしては、トルエン不溶性のものであってもよい。
これらのアルミノキサンは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)触媒成分と(B)触媒成分との使用割合は、(B)触媒成分として(B−1)化合物を用いた場合には、モル比で好ましくは10:1〜1:100、より好ましくは2:1〜1:10の範囲が望ましく、上記範囲を逸脱する場合は、単位質量ポリマーあたりの触媒コストが高くなり、実用的でない。また(B−2)化合物を用いた場合には、モル比で好ましくは1:1〜1:1000000、より好ましくは1:10〜1:10000の範囲が望ましい。この範囲を逸脱する場合は単位質量ポリマーあたりの触媒コストが高くなり、実用的でない。また、触媒成分(B)としては(B−1),(B−2)を単独又は二種以上組み合わせて用いることもできる。
上記製造方法における重合用触媒は、上記(A)成分及び(B)成分に加えて(C)成分として有機アルミニウム化合物を用いることができる。
ここで、(C)成分の有機アルミニウム化合物としては、一般式(VII)
16 v AlJ3-v ・・・(VII)
〔式中、R16は炭素数1〜10のアルキル基、Jは水素原子、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン原子を示し、vは1〜3の整数である〕
で示される化合物が用いられる。
前記一般式(VII)で示される化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム,トリエチルアルミニウム,トリイソプロピルアルミニウム,トリイソブチルアルミニウム,ジメチルアルミニウムクロリド,ジエチルアルミニウムクロリド,メチルアルミニウムジクロリド,エチルアルミニウムジクロリド,ジメチルアルミニウムフルオリド,ジイソブチルアルミニウムヒドリド,ジエチルアルミニウムヒドリド,エチルアルミニウムセスキクロリド等が挙げられる。
これらの有機アルミニウム化合物は一種用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
上記製造方法においては、上述した(A)成分、(B)成分及び(C)成分を用いて予備接触を行なうこともできる。予備接触は、(A)成分に、例えば、(B)成分を接触させることにより行なうことができるが、その方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。これら予備接触により触媒活性の向上や、助触媒である(B)成分の使用割合の低減など、触媒コストの低減に効果的である。また、さらに、(A)成分と(B−2)成分を接触させることにより、上記効果と共に、分子量向上効果も見られる。また、予備接触温度は、通常−20℃〜200℃、好ましくは−10℃〜150℃、より好ましくは、0℃〜80℃である。予備接触においては、溶媒の不活性炭化水素として、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素などを用いることができる。これらの中で特に好ましいものは、脂肪族炭化水素である。
前記(A)触媒成分と(C)触媒成分との使用割合は、モル比で好ましくは1:1〜1:10000、より好ましくは1:5〜1:2000、さらに好ましくは1:10ないし1:1000の範囲が望ましい。該(C)触媒成分を用いることにより、遷移金属当たりの重合活性を向上させることができるが、あまり多いと有機アルミニウム化合物が無駄になるとともに、重合体中に多量に残存し、好ましくない。
本発明においては、触媒成分の少なくとも一種を適当な担体に担持して用いることができる。該担体の種類については特に制限はなく、無機酸化物担体、それ以外の無機担体及び有機担体のいずれも用いることができるが、特に無機酸化物担体あるいはそれ以外の無機担体が好ましい。
無機酸化物担体としては、具体的には、SiO2,Al23,MgO,ZrO2,TiO2,Fe23,B23,CaO,ZnO,BaO,ThO2やこれらの混合物、例えばシリカアルミナ,ゼオライト,フェライト,グラスファイバーなどが挙げられる。これらの中では、特にSiO2,Al23が好ましい。なお、上記無機酸化物担体は、少量の炭酸塩,硝酸塩,硫酸塩などを含有してもよい。
一方、上記以外の担体として、MgCl2,Mg(OC252などで代表される一般式MgR17 X1 yで表されるマグネシウム化合物やその錯塩などを挙げることができる。ここで、R17は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜20のアリール基、X1はハロゲン原子又は炭素数1〜20のアルキル基を示し、xは0〜2、yは0〜2であり、かつx+y=2である。各R17及び各X1はそれぞれ同一でもよく、また異なってもいてもよい。
また、有機担体としては、ポリスチレン,スチレン−ジビニルベンゼン共重合体,ポリエチレン,ポリ1−ブテン,置換ポリスチレン,ポリアリレートなどの重合体やスターチ,カーボンなどを挙げることができる。
上記製造方法において用いられる担体としては、MgCl2,MgCl(OC25),Mg(OC252,SiO2,Al23などが好ましい。また担体の性状は、その種類及び製法により異なるが、平均粒径は通常1〜300μm、好ましくは10〜200μm、より好ましくは20〜100μmである。
粒径が小さいと重合体中の微粉が増大し、粒径が大きいと重合体中の粗大粒子が増大し嵩密度の低下やホッパーの詰まりの原因になる。
また、担体の比表面積は、通常1〜1000m2/g、好ましくは50〜500m2/g、細孔容積は通常0.1〜5cm3/g、好ましくは0.3〜3cm3/gである。
比表面積又は細孔容積のいずれかが上記範囲を逸脱すると、触媒活性が低下することがある。なお、比表面積及び細孔容積は、例えばBET法に従って吸着された窒素ガスの体積から求めることができる。
さらに、上記担体が無機酸化物担体である場合には、通常150〜1000℃、好ましくは200〜800℃で焼成して用いることが望ましい。
触媒成分の少なくとも一種を前記担体に担持させる場合、(A)触媒成分及び(B)触媒成分の少なくとも一方を、好ましくは(A)触媒成分及び(B)触媒成分の両方を担持させるのが望ましい。
該担体に、(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方を担持させる方法については、特に制限されないが、例えば(i)(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方と担体とを混合する方法、(ii)担体を有機アルミニウム化合物又はハロゲン含有ケイ素化合物で処理したのち、不活性溶媒中で(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方と混合する方法、(iii)担体と(A)成分及び/又は(B)成分と有機アルミニウム化合物又はハロゲン含有ケイ素化合物とを反応させる方法、(iv)(A)成分又は(B)成分を担体に担持させたのち、(B)成分又は(A)成分と混合する方法、(v)(A)成分と(B)成分との接触反応物を担体と混合する方法、(vi)(A)成分と(B)成分との接触反応に際して、担体を共存させる方法などを用いることができる。
なお、上記(iv)、(v)及び(vi)の反応において、(C)成分の有機アルミニウム化合物を添加することもできる。
本発明においては、前記(A),(B),(C)を接触させる際に、弾性波を照射させて触媒を調製してもよい。弾性波としては、通常音波、特に好ましくは超音波が挙げられる。具体的には、周波数が1〜1000kHzの超音波、好ましくは10〜500kHzの超音波が挙げられる。
このようにして得られた触媒は、いったん溶媒留去を行って固体として取り出してから重合に用いてもよいし、そのまま重合に用いてもよい。
また、本発明においては、(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方の担体への担持操作を重合系内で行うことにより触媒を生成させることができる。例えば(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方と担体とさらに必要により前記(C)成分の有機アルミニウム化合物を加え、エチレンなどのオレフィンを常圧〜2MPa(gauge)加えて、−20〜200℃で1分〜2時間程度予備重合を行い触媒粒子を生成させる方法を用いることができる。
本発明においては、(B−1)成分と担体との使用割合は、質量比で好ましくは1:5〜1:10000、より好ましくは1:10〜1:500とするのが望ましく、(B−2)成分と担体との使用割合は、質量比で好ましくは1:0.5〜1:1000、より好ましくは1:1〜1:50とするのが望ましい。(B)成分として二種以上を混合して用いる場合は、各(B)成分と担体との使用割合が質量比で上記範囲内にあることが望ましい。また、(A)成分と担体との使用割合は、質量比で、好ましくは1:5〜1:10000、より好ましくは1:10〜1:500とするのが望ましい。
(B)成分〔(B−1)成分又は(B−2)成分〕と担体との使用割合、又は(A)成分と担体との使用割合が上記範囲を逸脱すると、活性が低下することがある。このようにして調製された本発明の重合用触媒の平均粒径は、通常2〜200μm、好ましくは10〜150μm、特に好ましくは20〜100μmであり、比表面積は、通常20〜1000m2/g、好ましくは50〜500m2/gである。平均粒径が2μm未満であると重合体中の微粉が増大することがあり、200μmを超えると重合体中の粗大粒子が増大することがある。比表面積が20m2/g未満であると活性が低下することがあり、1000m2/gを超えると重合体の嵩密度が低下することがある。また、本発明の触媒において、担体100g中の遷移金属量は、通常0.05〜10g、特に0.1〜2gであることが好ましい。遷移金属量が上記範囲外であると、活性が低くなることがある。
このように担体に担持することによって工業的に有利な高い嵩密度と優れた粒径分布を有する重合体を得ることができる。
本発明に用いられる結晶性ポリオレフィンとしては、上述した重合用触媒を用いて、プロピレン又は1−ブテンを単独重合してプロピレン単独重合体又は1−ブテン単独重合体を製造したり、1−ブテンとプロピレンとを共重合して1−ブテン−プロピレン共重合体を製造することができる。
この場合、重合方法は特に制限されず、スラリー重合法,気相重合法,塊状重合法,溶液重合法,懸濁重合法などのいずれの方法を用いてもよいが、スラリー重合法,気相重合法が特に好ましい。
重合条件については、重合温度は通常−100〜250℃、好ましくは−50〜200℃、より好ましくは0〜130℃である。また、反応原料に対する触媒の使用割合は、原料モノマー/上記(A)成分(モル比)が好ましくは105〜108、特に106〜107となることが好ましい。さらに、重合時間は通常5分〜10時間、反応圧力は好ましくは常圧〜3MPa(gauge)さらに好ましくは常圧〜2MPa(gauge)である。
重合体の分子量の調節方法としては、各触媒成分の種類,使用量,重合温度の選択、さらには水素存在下での重合などがある。
重合溶媒を用いる場合、例えば、ベンゼン,トルエン,キシレン,エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、シクロペンタン,シクロヘキサン,メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ペンタン,ヘキサン,ヘプタン,オクタンなどの脂肪族炭化水素、クロロホルム,ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素などを用いることができる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上のものを組み合わせてもよい。また、α−オレフィンなどのモノマーを溶媒として用いてもよい。なお、重合方法によっては無溶媒で行うことができる。
重合に際しては、前記重合用触媒を用いて予備重合を行うことができる。予備重合は、固体触媒成分に、例えば、少量のオレフィンを接触させることにより行うことができるが、その方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。予備重合に用いるオレフィンについては特に制限はなく、例えばエチレン、炭素数3〜20のα−オレフィン、あるいはこれらの混合物などを挙げることができるが、該重合において用いるオレフィンと同じオレフィンを用いることが有利である。
また、予備重合温度は、通常−20〜200℃、好ましくは−10〜130℃、より好ましくは0〜80℃である。予備重合においては、溶媒として、脂肪族炭化水素,芳香族炭化水素,モノマーなどを用いることができる。これらの中で特に好ましいのは脂肪族炭化水素である。また、予備重合は無溶媒で行ってもよい。
予備重合においては、予備重合生成物の極限粘度[η](135℃デカリン中で測定)が0.2デシリットル/g以上、特に0.5デシリットル/g以上、触媒中の遷移金属成分1ミリモル当たりに対する予備重合生成物の量が1〜10000g、特に10〜1000gとなるように条件を調整することが望ましい。
<粘接着剤組成物>
本発明の結晶性ポリオレフィンは粘接着剤組成物に適用することができる。本発明のポリオレフィン自体は粘着力を有しないが、非晶質ポリオレフィンや粘着性付与材を併用することで粘接着剤組成物とすることができ、保持力と糊残りとのバランスが良好な粘接着剤組成物を提供することができる。
本発明の粘接着剤組成物における本発明の結晶性ポリオレフィンの含有量は、粘着力やタック性発現の観点から、5質量%以上95質量%以下であり、好ましくは10質量%以上90質量%以下、より好ましくは15質量%以上80質量%以下、更に好ましくは20質量%以上70質量%以下、より更に好ましくは25質量%以上55質量%以下である。
[非晶質ポリオレフィン]
本発明の粘接着性組成物は、本発明の結晶性ポリオレフィンと、特定の非晶質ポリオレフィンとを含むことが好ましい。
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が観測されないか又は融点が20℃未満であり、かつ、融解吸熱量(ΔH)が5J/g未満であることが好ましい。融点Tm及び融解吸熱量ΔHは、実施例に記載の方法で測定される。
本発明において、融点が示差走査熱量計(DSC)で観測されないとは、DSC測定において結晶化速度が極めて遅い、又は結晶化が全く起こらないため、結晶融解ピークを実質的に観測できないことをいう。なお、融点が観測されない場合、ΔHも実質的に観測できないときが多い。ΔHが観測できないときもΔHは5J/g未満とみなす。すなわち、当該ΔHは、観測されないか又は5J/g未満である。
本発明の粘接着剤組成物における非晶質ポリオレフィンの含有量が多すぎると、粘着力やタック性は高くなるが保持力が低下するとともに糊残りが発生する一方、非晶質ポリオレフィンが少なすぎると、保持力が高くなるとともに糊残りが低減するが粘着力やタック性が低くなる。そのため、本発明の粘接着剤組成物における非晶質ポリオレフィンの含有量は、粘着力やタック性と、保持力や低糊残り性のバランスの観点から、好ましくは5質量%以上95質量%以下、より好ましくは10質量%以上90質量%以下、更に好ましくは20質量%以上85質量%以下、より更に好ましくは30質量%以上80質量%以下、より更に好ましくは45質量%以上75質量%以下である。
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、特に限定されないが、好ましくは炭素数2〜12のオレフィンの重合体であり、より好ましくは炭素数3〜12のα−オレフィンの重合体であり、更に好ましくは1−ブテン単独重合体、プロピレン単独重合体及び1−ブテン−プロピレン共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
低温での粘着力を向上させる観点からは、プロピレン単独重合体よりもガラス転移温度Tgの低い1−ブテン単独重合体を用いる方が好ましい。
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、下記(a1)〜(a5)を満たすことが好ましい。
(a1)メソペンタッド分率(mmmm)が3〜40モル%である。またはメソダイアッド分率(m)が30〜95モル%である。
(a2)1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が0.3モル%未満である。
(a3)2,1−結合分率が0.3モル%未満である。
(a4)ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)法により測定した分子量分布(Mw/Mn)が4.0以下である。
(a5)GPC法により測定した重量平均分子量(Mw)が5,000〜1,000,000である。
本発明において、メソペンタッド分率(mmmm)、メソダイアッド分率(m)、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、朝倉らにより報告された「Polymer Journal,16,717(1984)」、J.Randallらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,C29,201(1989)」及びV.Busicoらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,198,1257(1997)」で提案された方法に準拠して求める。すなわち、13C核磁気共鳴スペクトルを用いてメチレン基、メチン基のシグナルを測定し、ポリオレフィン連鎖中のメソペンタッド分率(mmmm)、メソダイアッド分率(m)、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求める。
13C−NMRスペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行う。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
プロピレン単独重合体及び1−ブテン−プロピレン共重合体の1,3−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,3−結合分率=(D/2)/(A+B+C+D)×100(モル%)
2,1−結合分率=[(A+B)/2]/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:15〜15.5ppmの積分値
B:17〜18ppmの積分値
C:19.5〜22.5ppmの積分値
D:27.6〜27.8ppmの積分値
1−ブテン−プロピレン共重合体の1,4−結合分率、並びに1−ブテン単独重合体の1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,4−結合分率=E/(A+B+C+D+E)×100(モル%)
2,1−結合分率=[(A+B+D)/3]/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:29.0〜28.2ppmの積分値
B:35.4〜34.6ppmの積分値
C:38.3〜36.5ppmの積分値
D:43.6〜42.8ppmの積分値
E:31.1ppmの積分値
(a1)メソペンタッド分率(mmmm)及びメソダイアッド分率(m)
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンが単独重合体である場合、そのメソペンタッド分率(mmmm)は、本発明の粘接着剤組成物が繰り返し粘接着する観点から、好ましくは3〜40モル%、より好ましくは3〜25モル%、更に好ましくは3〜10モル%である。
また、本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンが1−ブテン−プロピレン共重合体である場合、そのメソダイアッド分率(m)は、耐熱性及び粘着性のバランスの観点から、好ましくは30〜95モル%、より好ましくは40〜90モル%、更に好ましくは50〜85モル%である。
本発明における1−ブテン−プロピレン共重合体とは、プロピレン単位の共重合比と1−ブテン単位の共重合比との合計が50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上のものを示す。プロピレン及び1−ブテン以外にコモノマーとしてエチレンや炭素数5以上のα−オレフィン(好ましくは炭素数5〜20のα−オレフィン)を含んでもよい。コモノマーとして用いられるα−オレフィンの具体例としては、ペンテン−1、ヘプテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、4−メチルペンテン−1、3−メチルブテン−1、1,3−ブタジエン、ヘキサジエン、ペンタジエン、ヘプタジエン、オクタジエン等のジエン類等が挙げられる。
上記1−ブテン−プロピレン共重合体は、ランダム共重合体であることが好ましい。
また、1−ブテン−プロピレン共重合体は、1−ブテンから得られる構造単位が15モル%以上であることが好ましく、より好ましくは50モル%以上であり、特に好ましくは75モル%以上である。1−ブテン単位が15モル%以上の場合には、同重合体を含む粘着剤の低温特性が向上する。低温特性の観点からは、1−ブテンから得られる構造単位が多い方がよい。
1−ブテン−プロピレン共重合体における、各構造単位は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記のように算出できる。
[ダイアッド連鎖強度]
a(プロピレン−プロピレン連鎖):48.0〜46.2ppmの積分値
b(プロピレン−ブテン連鎖):44.4〜43.0ppmの積分値
c(ブテン−ブテン連鎖):40.8〜39.8ppmの積分値
[ダイアッド連鎖分率(モル%)]
d(プロピレン−プロピレン連鎖分率)=a/(a+b+c)×100(モル%)
e(プロピレン−ブテン連鎖分率)=b/(a+b+c)×100(モル%)
f(ブテン−ブテン連鎖分率)=c/(a+b+c)×100(モル%)
[共重合比(モル%)]
プロピレン単位共重合比=d+e/2
1−ブテン単位共重合比=f+e/2
また、上記13C−NMRスペクトルの測定結果より、メソダイアッド分率(m)は以下に示す式より算出できる。
メソダイアッド分率(m)=(40.4〜39.9ppmの積分値)/(40.4−39.9ppmの積分値+40.7〜40.4ppmの積分値)
(a2)1,3−結合分率及び1,4−結合分率
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が好ましくは0.3モル%未満であり、より好ましくは0.1モル%未満であり、更に好ましくは0モル%である。上記範囲内であると、低温での流動性が良好となり、低温接着性が改善し、また、粘着性付与材との相溶性が良好となる。
上記「1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計」とは、本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンが、プロピレン単独重合体である場合には1,3−結合分率を意味し、1−ブテン単独重合体である場合には1,4−結合分率を意味し、プロピレン−1−ブテン共重合体である場合には1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を意味する。
1,3−結合分率及び1,4−結合分率の制御は、後述の2,1−結合分率の制御と同様にして、主触媒の構造や重合条件によって行われる。
(a3)2,1−結合分率
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、2,1−結合分率が好ましくは0.3モル%未満であり、より好ましくは0.1モル%未満であり、更に好ましくは0モル%である。上記範囲内であると、低温での流動性が良好となり、低温接着性が改善し、また、粘着性付与材との相溶性が良好となる。
2,1−結合分率の制御は、主触媒の構造や重合条件によって行われる。具体的には、主触媒の構造が大きく影響し、主触媒の中心金属周辺のモノマーの挿入場を狭くすることで2,1−結合を制御することができ、逆に挿入場を広くすることで2,1−結合を増やすことができる。例えばハーフメタロセン型と呼ばれる触媒は中心金属周辺の挿入場が広いため、2,1−結合や長鎖分岐などの構造が生成しやすく、ラセミ型のメタロセン触媒であれば、2,1−結合を抑制することが期待できるが、ラセミ型の場合は立体規則性が高くなり、本発明で示しているような非晶質ポリマーを得ることは困難である。例えば後述するようなラセミ型でも2重架橋したメタロセン触媒で3位に置換基を導入し、中心金属の挿入場を制御することで非晶かつ2,1−結合の非常に少ない重合体を得ることができる。
(a4)分子量分布(Mw/Mn)
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、GPC法により測定した分子量分布(Mw/Mn)が好ましくは4以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは3.0以下である。分子量分布(Mw/Mn)が4以下であると、粘接着剤原料に用いた場合に糊残りが低減される。
(a5)重量平均分子量(Mw)
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンは、GPC法により測定した重量平均分子量(Mw)が好ましくは5,000〜1,000,000、より好ましくは9,000〜200,000、更に好ましくは20,000〜100,000である。Mwが5,000以上であると、べたつきが低減される。またMwが1,000,000以下であると、流動性が向上し、成形性(塗工性)が良好となる。
なお、上記重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、下記の装置及び条件で測定したポリスチレン換算のものであり、上記分子量分布(Mw/Mn)は、これらの重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)より算出した値である。
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<測定条件>
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ミリリットル/分
試料濃度 :2.2mg/ミリリットル
注入量 :160マイクロリットル
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
(非晶質ポリオレフィンの製造方法)
本発明に用いられる非晶質ポリオレフィンの製造方法としては、上述した結晶性ポリオレフィンの製造方法と同様に、メタロセン触媒を用いて、プロピレン又は1−ブテンを単独重合してプロピレン単独重合体又は1−ブテン単独重合体を製造する方法や、1−ブテンとプロピレン(さらに必要に応じて用いられる炭素数5〜20のα−オレフィン)とを共重合して1−ブテン−プロピレン共重合体を製造する方法が挙げられる。
メタロセン系触媒としては、特開昭58−19309号公報、特開昭61−130314号公報、特開平3−163088号公報、特開平4−300887号公報、特開平4−211694号公報、特表平1−502036号公報等に記載されるようなシクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基等を1又は2個配位子とする遷移金属化合物、及び該配位子が幾何学的に制御された遷移金属化合物と助触媒を組み合わせて得られる触媒が挙げられる。
[粘着性付与材]
また、本発明の粘接着剤組成物は、本発明の結晶性ポリオレフィンと、粘着性付与材とを含有するものであってもよい。
粘着性付与材としては、例えば、ロジン誘導体樹脂、ポリテルペン樹脂、石油樹脂、油溶性フェノール樹脂などからなる常温で固体、半固体あるいは液状のもの等を挙げることができる。これらは単独で又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明では、ブテン系重合体との相溶性を考慮して、水素添加物を用いることが好ましい。中でも、熱安定性に優れる石油樹脂の水素化物がより好ましい。
粘着性付与材の市販品としては、アイマーブP−125、P−100、P−90(以上、出光興産(株)製)、ユーメックス1001(三洋化成工業(株)製)、ハイレッツT1115(三井化学(株)製)、クリアロンK100(ヤスハラケミカル(株)製)、ECR227、エスコレッツ2101(以上、トーネックス(株)製)、アルコンP100(荒川化学(株)製)、Regalrez 1078(ハーキュレス(Hercules)社製)等を挙げることができる(いずれも商品名)。
本発明の粘接着剤組成物における粘着性付与材の含有量は、粘着性向上と糊残りとのバランスの観点から、好ましくは0質量%以上50質量%以下、より好ましくは5質量%以上50質量%以下、更に好ましくは10質量%以上30質量%以下である。
[その他の成分]
(溶媒)
本発明の粘接着剤組成物は溶媒を含有していてもよい。その具体例としては、酢酸エチル、アセトン、tert−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルアセタート、エチルセルソルブ、エチルセルソルブアセタート、ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブアセタート等や、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ペンタンなどの芳香族炭化水素類などの有機溶媒を挙げることができる。
(添加剤)
本発明の粘接着剤組成物は、添加剤を含有してもよい。
添加剤としては、従来公知の添加剤を本発明の効果を阻害しない範囲で配合することができ、例えば、発泡剤、耐侯安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、難燃剤、合成油、ワックス、電気的性質改良剤、オイル(プロセスオイル)、粘度調製剤、着色防止剤、防曇剤、顔料、染料、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、塩素捕捉剤、酸化防止剤等が挙げられる。
(熱可塑性エラストマー)
本発明の粘接着剤組成物は、熱可塑性エラストマーを含有してもよい。本発明の粘接着剤組成物における熱可塑性エラストマーの含有量は、熱可塑性エラストマーは粘度が高いものが多いため、塗工性の観点から、好ましくは0質量%以上50質量%以下、より好ましくは0質量%以上45質量%以下、更に好ましくは0質量%以上40質量%以下である。熱可塑性エラストマーのガラス転移温度は、保持力向上の観点から、好ましくは50℃以上150℃以下、より好ましくは80℃以上150℃以下である。
熱可塑性エラストマーの具体例としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリルゴム、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム(EPM,EPDM)、ポリイソブチレン、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体(NBR)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、ポリビニルアルキルエーテル(例えば、ポリビニルイソブチルエーテル)等を挙げることができる。熱可塑性エラストマーは単独で又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
[粘接着剤組成物の物性]
(25℃における貯蔵弾性率)
本発明の粘接着剤組成物は、該組成物の固体粘弾性測定から得られる25℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa以上200MPa以下である。弾性率が高いほど固い材料であることを示す。25℃(室温付近)での貯蔵弾性率E’が低すぎると、保持力が不足するとともに糊残りが発生する一方、高すぎると粘着力やタックが不足する。ここで、25℃は、粘着テープとして使用する際の温度であり、この温度において固すぎると接着しないので、本発明では貯蔵弾性率E’が200MPa以下の柔らかい材料であることが求められる。一方、柔らかすぎると糊残りが出るので、本発明では貯蔵弾性率E’が1MPa以上の適度に柔らかい材料であることが求められる。
このような観点から、25℃における貯蔵弾性率は、好ましくは3MPa以上100MPa以下、より好ましくは5MPa以上80MPa以下である。
(50℃における貯蔵弾性率)
本発明の粘接着剤組成物は、該組成物の固体粘弾性測定から得られる50℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa以上100MPa以下である。50℃(高温)での貯蔵弾性率E’が低すぎると、高温での保持力が不足するとともに糊残りが発生する一方、高すぎると粘着力やタックが不足する。ここで、50℃は、粘着テープとして耐えるべき温度であり、この温度において適度に柔らかいことが求められる。
このような観点から、50℃における貯蔵弾性率は、好ましくは1MPa以上80MPa以下、より好ましくは3MPa以上60MPa以下である。
理想的には、25℃における貯蔵弾性率と50℃における貯蔵弾性率とが同程度で、どのような温度領域においても貯蔵弾性率が変動しないことが好ましい。
本発明における固体粘弾性測定は、以下の方法で行う。
粘弾性測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、商品名:DMS 6100(EXSTAR6000))を用いて、窒素雰囲気下で以下の条件で測定を行う。
(測定条件)
測定モード:引張モード
測定温度:−150℃〜230℃のうち、25℃及び50℃の2点を観測する。
昇温速度:5℃/min
測定周波数:1Hz
試料サイズ:長さ10mm、幅4mm、厚さ1mm(プレス成形品)
(用途)
本発明の粘接着剤組成物は、粘着テープやプロテクトフィルムに好適に使用することができる。
<粘着テープ>
本発明の粘着テープは、上記粘接着剤組成物を粘接着層に用いたものであり、粘接着剤組成物は、支持体上に直接塗布してもよく、または補助支持体上に塗着し、それから最終的な支持体上に転写してもよい。支持体の材料は特に限定されないが、例えば、織物、ニット、スクリム、不織布、ラミネート、ネット、フィルム、紙、ティシュー、発泡体、発泡フィルム等を使用することができる。フィルムとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、配向ポリエステル、硬質PVCおよび軟質PVC、ポリオレフィン発泡体、ポリウレタン発泡体、EPDM、クロロプレン発泡体等が挙げられる。
支持体は、粘接着剤組成物と突き合わせる前に、下塗りによって化学的に、またはコロナなどの物理的前処理によって、準備することができる。支持体の背面には、抗接着性の物理的処理またはコーティングを施すことができる。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
合成例1
[錯体A((1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライド)の製造]
500ミリリットル2口フラスコにマグネシウム(12グラム,500ミリモル)及びテトラヒドロフラン(30ミリリットル)を投入し、1,2−ジブロモエタン(0.2ミリリットル)を滴下することでマグネシウムを活性化した。ここへテトラヒドロフラン(150ミリリットル)に溶解させた2−ブロモインデン(20グラム,103ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌した。その後、1,2−ジクロロテトラメチルジシラン(9.4ミリリットル,5.1ミリモル)を0℃で滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、溶媒を留去し、残渣をヘキサン(150ミリリットル×2回)で抽出し、1,2−ジ(1H−インデン−2−イル)−1,1,2,2−テトラメチルジシランを白色固体として得た(15.4グラム,44.4ミリモル,収率86%)。
これをジエチルエーテル(100ミリリットル)に溶解し、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,38ミリリットル,98ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(80ミリリットル)で洗浄して、リチウム塩を白色粉末状固体として得た(14.6グラム,33.8ミリモル,76%)。
これをテトラヒドロフラン(120ミリリットル)に溶解させ、−30℃で1,2‐ジブロモエタン(2.88ミリリットル,33.8ミリモル)を滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、乾固し、残渣をヘキサン(150ミリリットル)で抽出することにより2架橋配位子を無色オイル状液体として得た(14.2グラム,37.9ミリモル)。
これをジエチルエーテル(120ミリリットル)に溶解させ、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,32ミリリットル,84ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(70ミリリットル)で洗浄することにより2架橋配位子のリチウム塩を白色粉末として得た(14.0グラム,31ミリモル,収率81%)。
得られた2架橋配位子のリチウム塩(3.00グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液に、−78℃で四塩化ジルコニウム(1.52グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液をキャヌラーにより滴下した。反応混合物を室温で2時間撹拌した後、上澄み液を分離し、さらに残渣をトルエンで抽出した。
減圧下、上澄み液及び抽出液の溶媒を留去して乾固することにより黄色固体として下記式(1)に示す(1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライドを得た(2.5グラム,4.7ミリモル,収率72%)。
Figure 0006307435
1H−NMRの測定結果を以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ0.617(s,6H,−SiMe2−),0.623(s,6H,−SiMe2−),3.65−3.74,4.05−4.15(m,4H,CH2CH2),6.79(s,2H,CpH),7.0−7.5(m,8H,Aromatic−H)
合成例2
[錯体B(ジメチルシリレンビス(2−メチルベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド)]
文献(Organometallics,1994,13,954)の記載に従って下記(ジメチルシリレンビス(2−メチルベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド)を合成した。
Figure 0006307435
合成例3
[錯体C((1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド)]
特許第4053993号公報の参考例1の記載に従って、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド)を合成した。
合成例4
[錯体D((1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(3−ネオペンチルインデニル)ジルコニウムジクロリド)]
シュレンク瓶に(1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(インデン)5.0g(14.5mmol)とエーテル40mLを入れ、0℃でn−BuLi(ヘキサン溶液,2.69M)12.0mLを滴下した後、そのまま室温まで上げて8時間撹拌した。沈殿部をろ別し、ヘキサン30mLで洗浄、減圧乾燥してリチウム塩の白色固体を得た。これをTHF40mLに溶解し、1−ヨード−2,2−ジメチルプロパン4.9mL(36.6mmol)を滴下し、4時間加熱還流した。水20mLによる加水分解後、分液し有機層を乾燥、溶媒を留去することにより(1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(3−ネオペンチルインデン)を明橙色油状物として7.1g(14.7mmol)得た。
次に、窒素気流下で、シュレンク瓶に(1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(3−ネオペンチルインデン)7.1g(14.7mmol)とエーテル40mLを添加した。0℃に冷却し、n−BuLi(ヘキサン溶液,2.69M)を12.0mL(32.3mmol)加えた後、室温で2時間撹拌した。上澄みをろ別し、得られた固体をヘキサン40mLで洗浄、乾燥することによりリチウム塩を得た。
このリチウム塩にトルエン50mLを加え、−78℃に冷却し、ここへ予め−78℃に冷却しておいた四塩化ジルコニウム3.4g(14.7mmol)のトルエン懸濁液を添加する。室温で8時間撹拌後、上澄み液をろ別し黄色沈殿物をジクロロメタン65mLで抽出、ろ過後溶媒留去することにより(1,2’−ジメチルシリレン)(2’,1−ジメチルシリレン)ビス(3−ネオペンチルインデニル)ジルコニウムジクロリドを0.7g(1.1mmol)得た。
1H NMR(CDCl3):δ0.99(6H,SiMe2),1.06(6H,SiMe2),0.85(18H,C(CH33),2.50,3.02(4H,CH2),7.1−7.5(8H,Aromatic−H)
合成例5
[錯体E((1,2’−Ph2Si)(2’,1−Ph2Si)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド)]
文献(SYNTHESIS,2006,9,1408)に記載の方法に基づき、ビス(2−インデニル)ジフェニルシランを合成した。
ビス(2−インデニル)ジフェニルシラン7.64g(18.5mmol)にエーテル100mLを加え0℃に冷却し、ここへn−BuLi(ヘキサン溶液,2.69M)を13.8mL滴下した。室温で4時間撹拌した後白色沈殿をろ別し乾燥した。この白色固体をTHF70mLに溶解させ、氷浴で冷却した。ここへジフェニルジクロロシラン3.6mL(17.3mmol)を、シリンジを用いて滴下した。反応混合物を室温に戻し、反応容器にジムロート冷却管を取り付け、7時間加熱還流を行なう。室温に戻し、生成した白色沈殿をろ別後、乾燥することにより(1,2’−Ph2Si)−(2’,1−Ph2Si)ビス(インデン)3.26g(5.5mmol)を得た。
ここへ、エーテル20mL,THF20mLを加え−78℃に冷却した。n−BuLi(ヘキサン溶液,2.69M)4.1mLを滴下後室温で2時間撹拌した。生成した白色固体をろ別し、減圧乾燥した。この白色固体にトルエン25mLを添加し−78℃に冷却し、ここへ、別に−78℃に冷却した四塩化ジルコニウム1.3g(5.5mmol)のトルエン15mL懸濁液を添加した。室温で8時間撹拌後上澄み液をろ別し、黄色沈殿をジクロロメタン30mLで抽出した。抽出液を濃縮することにより黄色固体として(1,2’−Ph2Si)(2’,1−Ph2Si)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドを得た。
1H NMR(CDCl3):δ6.74−7.82(30H,Aromatic−H)
製造例1
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(400mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.5mmol)、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(0.8μmol)、錯体D(0.2μmol)を加え、更に、水素0.05MPaを導入し、プロピレン導入して全圧を0.8MPaとして、70℃で30分間重合した。重合反応終了後、反応物を減圧下で乾燥させることにより、結晶性プロピレン単独重合体90gを得た(重合体a)。
13C−NMR測定]
上記重合体aについて、下記の装置及び条件にて13C−NMRスペクトルの測定を行い、メソペンタッド分率(mmmm)、メソダイアッド分率(m)、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求めた。結果を表1に示す。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
1−ブテン−プロピレン共重合体における、各構造単位は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記のように算出した。
[ダイアッド連鎖強度]
a(プロピレン−プロピレン連鎖):48.0〜46.2ppmの積分値
b(プロピレン−ブテン連鎖):44.4〜43.0ppmの積分値
c(ブテン−ブテン連鎖):40.8〜39.8ppmの積分値
[ダイアッド連鎖分率(モル%)]
d(プロピレン−プロピレン連鎖分率)=a/(a+b+c)×100(モル%)
e(プロピレン−ブテン連鎖分率)=b/(a+b+c)×100(モル%)
f(ブテン−ブテン連鎖分率)=c/(a+b+c)×100(モル%)
[共重合比(モル%)]
プロピレン単位共重合比=d+e/2
1−ブテン単位共重合比=f+e/2
また、上記13C−NMRスペクトルの測定結果から、下記式にてメソダイアッド分率(m)を算出した。
メソダイアッド分率(m)=(40.4〜39.9ppmの積分値)/(40.4−39.9ppmの積分値+40.7〜40.4ppmの積分値)
さらに、上記の13C−NMRスペクトルの測定結果から、下記式にて1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を算出した。
<プロピレン系重合体の場合>
1,3−結合分率=(D/2)/(A+B+C+D)×100(モル%)
2,1−結合分率=[(A+B)/2]/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:15〜15.5ppmの積分値
B:17〜18ppmの積分値
C:19.5〜22.5ppmの積分値
D:27.6〜27.8ppmの積分値
<1−ブテン系重合体の場合>
1,4−結合分率=E/(A+B+C+D+E)×100(モル%)
2,1−結合分率={(A+B+D)/3}/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:29.0〜28.2ppmの積分値
B:35.4〜34.6ppmの積分値
C:38.3〜36.5ppmの積分値
D:43.6〜42.8ppmの積分値
E:31.1ppmの積分値
[DSC測定]
上記重合体aについて、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、商品名:DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下にて−10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱量をΔH(J/g)として求めた。また、このとき得られる融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップを融点Tm(℃)として求めた。結果を表1に示す。
[GPC測定]
上記重合体aについて、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。測定には、下記の装置及び条件を使用し、ポリスチレン換算の重量平均分子量を得た。結果を表1に示す。
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<測定条件>
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
[極限粘度(η)]
上記重合体aについて、粘度計((株)離合社製、商品名:「VMR−053U−PC・F01」)、ウベローデ型粘度管(測時球容積:2〜3ml、毛細管直径:0.44〜0.48mm)、溶媒としてテトラリンを用いて、0.02〜0.16g/dLの溶液を135℃にて測定した。結果を表1に示す。
製造例2
製造例1において、重合温度を65℃に変更したこと以外は製造例1と同様にして、結晶性プロピレン単独重合体85gを得た(重合体b)。重合体bの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例3
製造例1において、錯体Dに代えて錯体Eを用いたこと以外は製造例1と同様にして、結晶性プロピレン単独重合体84gを得た(重合体c)。重合体cの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例4
製造例3において、重合温度を65℃に変更したこと以外は製造例3と同様にして、結晶性プロピレン単独重合体80gを得た(重合体d)。重合体dの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例5
(非晶質1−ブテン単独重合体の製造)
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(200mL)、トリイソブチルアルミニム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(200mL)、錯体Aのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.20mL、2.0μmol)、東ソーファインケム社製MAO(2000μmol)を加え、さらに水素0.1MPa導入した。撹絆しながら温度を70℃にした後、30分間重合した。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、非晶質1−ブテン単独重合体82gを得た(重合体e)。重合体eの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例6
(非晶質1−ブテン−プロピレン共重合体の製造)
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(300mL)、トリイソブチルアルミニム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(60mL)、錯体Cのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.02mL、0.2μmol)、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.06mL、0.6μmol)を加え、さらに水素0.05MPa導入した。撹絆しながら温度を60℃にすると同時にプロピレンを導入することにより、全圧を0.8MPaとした。その後、20分間重合した後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、非晶質1−ブテン−プロピレン共重合体57gを得た(重合体f)。重合体fの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例7
(非晶質プロピレン単独重合体の製造)
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(400mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.2mL、0.4mmol)、錯体A(10μmol/mL、0.20mL、2.0μmol)、東ソーファインケム社製MAO(2000μmol)を加え、更に水素0.1MPa導入した。撹拌しながらプロピレンを張り込み、全圧0.7MPaまで昇圧し、温度50℃で60分重合した。重合反応終了後、プロピレン、水素を脱圧し、重合液を加熱、減圧下にて乾燥することにより、非晶質プロピレン単独重合体105gを得た(重合体g)。重合体gの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
製造例8
(1)固体触媒成分の調製
内容積0.5リットルの撹拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン20ミリリットル、ジエトキシマグネシウム4g、及びフタル酸ジブチル1.6gを加え、系内を90℃に保ち、撹拌下、四塩化チタン4ミリリットルを滴下した。さらに、四塩化チタン111ミリリットルを滴下投入して110℃に昇温した。得られた固相部に四塩化チタン115ミリリットルを加え、110℃でさらに2時間反応させた。反応終了後、生成物を精製ヘプタン100ミリリットルで数回洗浄して固体触媒成分を得た。
(2)予備重合触媒成分の調製
内容積0.5リットルの撹拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン300ミリリットル、及び上記(1)で調製した固体触媒成分10gを加えた。系内を15℃にした後、トリエチルアルミニウム4.2ミリモル、及びシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CHMDS)1.1ミリモルを加え、撹拌しながらプロピレンを導入した。2時間後、撹拌を停止し、結果的に固体触媒成分1g当たり2gのプロピレンが重合した予備重合触媒成分を得た。
(3)プロピレン重合体の合成
内容積10リットルの撹拌機付ステンレス製オートクレーブを十分乾燥し、窒素置換した後、プロピレン2kg、トリエチルアルミニウム6ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDS)3.0ミリモルを加え、65℃に昇温した。次いで、上記(2)で調製した予備重合触媒成分0.12gを投入し、70℃で3時間重合した。その結果、結晶性プロピレン単独重合体パウダー960gを得た(重合体h)。重合体hの物性について、製造例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
Figure 0006307435
実施例1
(粘接着剤組成物及び粘着テープの作製)
製造例5で製造した重合体e 7.0g及び製造例1で製造した重合体a 3.0gを、50mLのサンプル瓶に入れ、180℃で30分加熱して溶融させた後、金属スプーンで十分に混合・撹拌し、粘接着剤組成物を作製した。
得られた粘着組成物を基材用PETフィルム(東レ(株)製、商品名:ルミラーS10、厚み50μm)と離型用PETフィルムとで挟み、110℃に加熱されたホットロールコーターにて、粘着層厚みが30μm程度になるように、塗布した後、離型用PETフィルムを剥がし、室温で一日状態安定させ、粘着テープの試験片を得た。
[固体粘弾性の測定]
粘弾性測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、商品名:DMS 6100(EXSTAR6000))を用いて、窒素雰囲気下で以下の条件で測定を行った。
<測定条件>
測定モード:引張モード
測定温度:−150℃〜230℃のうち、25℃及び50℃の2点を観測した。
昇温速度:5℃/min
測定周波数:1Hz
試料サイズ:長さ10mm、幅4mm、厚さ1mm(プレス成形品)
[粘着力及び糊残りの評価]
粘着力の評価はJIS Z 0237に準拠して行った。粘着層が形成されている粘着テープを、被着体用のPETフィルム(東レ(株)製、商品名:ルミラーS10、厚み50μm)に貼り合わせ、幅25mm、長さ200mmのサイズに切削した後、張り合わせ部を2.0kg/25mmの力で2回ゴムローラーにて力を加え、粘着させた。測定温度0℃及び23℃において、引張試験機((株)島津製作所製、商品名:オートグラフAG−I)を用いて、初期長L0を120mmに設定し、速度300mm/minで引張り、T字剥離試験を行った。剥離試験の際の、平均的な荷重を5点取り、その平均を粘着力とした。また、剥離試験の際、スリップスティックやジッピングが起きた場合は、応力値のバラつきが大きくなるため、最大値及び最小値のそれぞれ4番目の数値の平均値を粘着力とした。結果を表2に示す。
また、粘着力評価後の被着体への糊残りの有無を目視観察した。結果を表2に示す。
[保持力の測定]
保持力の測定はJIS Z 0237に準拠して行った。粘着層が形成されている粘着テープを、接着面積が25mm×25mmになるように、被着体用のPETフィルム(東レ(株)製、商品名:ルミラーS10、厚み50μm)に貼り合わせ、張り合わせ部を2.0kg/25mmの力で2回ゴムローラーにて力を加え、粘着させた。得られた試験片を、温度50℃、湿度30%の環境下で、1kgの重りをかけ、重りが被着体から落下する時間を測定した。結果を表2に示す。
実施例2
実施例1において、重合体eの代わりに製造例6で製造した重合体fを用いたこと以外は実施例1と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例3
製造例5で製造した重合体e 1.5g、製造例1で製造した重合体a 7.0g及びプロセスオイル(出光興産(株)製、商品名:ダイアナプロセスオイルPW−90)1.5gを、50mLのサンプル瓶に入れ、180℃で30分加熱して溶融させた後、金属スプーンで十分に混合・撹拌し、粘接着剤組成物を作製した。試験片の評価結果を表2に示す。
得られた粘着組成物を用いたこと以外は実施例1と同様にして、粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例4
実施例2において、重合体fの代わりに製造例7で製造した重合体gを用いたこと以外は実施例2と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例5
実施例4において、重合体aの代わりに製造例2で製造した重合体bを用いたこと以外は実施例4と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例6
実施例4において、重合体aの代わりに製造例3で製造した重合体cを用いたこと以外は実施例4と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例7
実施例4において、重合体aの代わりに製造例4で製造した重合体dを用いたこと以外は実施例4と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
実施例8
製造例1で製造した重合体a 9.0g、粘着性付与材(出光興産(株)製、商品名:アイマーブP−100)3.0g及びプロセスオイル(出光興産(株)製、商品名:ダイアナプロセスオイルPW−90)1.5gを、50mLのサンプル瓶に入れ、180℃で30分加熱して溶融させた後、金属スプーンで十分に混合・撹拌し、粘接着剤組成物を作製した。試験片の評価結果を表2に示す。
得られた粘着組成物を用いたこと以外は実施例1と同様にして、粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
比較例1
実施例1において、重合体eの配合量を10.0gとし、重合体aを用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
比較例2
実施例1において、重合体aの代わりに粘着性付与材(出光興産(株)製、商品名:アイマーブP−100)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
比較例3
比較例1において、重合体eの代わりに製造例7で製造した重合体gを用いたこと以外は比較例1と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
比較例4
実施例4において、重合体aの代わりに製造例8で製造した重合体hを用いたこと以外は実施例4と同様にして、粘接着剤組成物及び粘着テープ試験片を得た。試験片の評価結果を表2に示す。
Figure 0006307435
非晶質ポリオレフィンのみを粘接着剤に用いた比較例1及び3、並びに非晶質ポリオレフィンと粘着性付与材とからなる組成物を粘接着剤に用いた比較例2では、25℃及び50℃における貯蔵弾性率が低く、保持力が低く、また、糊残りが発生した。
また、メソペンタッド分率mmmmが60モル%を超え、極限粘度と立体規則性との関係が前記式(i)を満たさない結晶性ポリプロピレン(重合体h)を用いた比較例4では、塗工性が大きく損なわれ、110℃に加熱されたホットロールコーターでは塗工できなかった。なお、ホットロールコーターの温度を200℃程度まで上げれば、塗工することはできるが、基材に用いるPETフィルムやOPPフィルムも変形したり、溶けたりしてしまう。また、トルエン等の溶剤に粘着剤を溶解させて塗工する方法もあるが、前記結晶性ポリプロピレンは溶剤溶解性も悪く、当方法でも塗工性は悪い。
これに対し、本発明の結晶性ポリオレフィンを含む組成物を粘接着剤に用いた実施例1〜8では、保持力に優れ、糊残りのない粘着基材を提供することができた。
本発明の粘接着剤組成物は、粘着テープの分野等に利用できる。

Claims (4)

  1. 下記(a−1)、(b1)及び(b2)の要件を満たし、融点が20℃以上160℃以下であり、かつ、ΔHが5J/g以上100J/g以下であるポリオレフィン95〜5質量%と、
    示差走査型熱量計(DSC)による融点が観測されないか又は融点が20℃未満であり、かつ、ΔHが5J/g未満であるポリオレフィン5〜95質量%と
    を含む粘接着剤組成物であって、
    該組成物の固体粘弾性測定から得られる25℃における貯蔵弾性率が1MPa以上200MPa以下であり、50℃における貯蔵弾性率が1MPa以上100MPa以下である、粘接着剤組成物。
    (a−1)極限粘度と立体規則性との関係が式(i)で示される。
    −20×η+56≦mmmm≦−20×η+64 ・・・式(i)
    (式中、ηはテトラリン中135℃にて測定した極限粘度を示し、mmmmはメソペンタッド分率(モル%)を示す。)
    (b1)メソペンタッド分率(mmmm)が20〜60モル%である。
    (b2)テトラリン中135℃にて測定した極限粘度[η]が0.01〜2.0デシリットル/gである。
  2. 前記(a−1)、(b1)及び(b2)の要件を満たすポリオレフィンがプロピレン単独重合体である、請求項に記載の粘接着剤組成物。
  3. 粘着性付与材を更に含む、請求項1又は2に記載の粘接着剤組成物。
  4. 請求項1〜のいずれかに記載の粘接着剤組成物を粘接着層に用いた粘着テープ。
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