JPH0848723A - ジシクロペンタジエンの熱重合 - Google Patents

ジシクロペンタジエンの熱重合

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JPH0848723A
JPH0848723A JP7008121A JP812195A JPH0848723A JP H0848723 A JPH0848723 A JP H0848723A JP 7008121 A JP7008121 A JP 7008121A JP 812195 A JP812195 A JP 812195A JP H0848723 A JPH0848723 A JP H0848723A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的狭い分子量分布を有するジシクロペン
タジエン基樹脂を製造する方法を提供すること。 【構成】 1種またはそれ以上の強酸の存在下にジシク
ロペンタジエンモノマーを、好ましくはオレフィン系変
性剤と共に熱重合させて、ジシクロペンタジエン・オリ
ゴマー樹脂を得る。任意には、有機硫黄化合物も、さら
なる分子量制御の目的で使用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱重合法でジシクロペ
ンタジエン(DCPD)モノマーから製造される樹脂類
の分子量、分子量分布及び色を制御するための方法に関
し、またそのような方法で製造される樹脂類及びそのよ
うな樹脂を含む製品にも関する。
【0002】
【従来の技術】接着剤、インキ及びコーティングは、高
分子量ポリマー、樹脂、油、ワックス、顔料、溶媒及び
その他の添加剤からなる典型的なブレンド配合物であ
る。これらの配合物のすべてにおいて、樹脂は配合物に
レオロジィ特性及び最終使用性能特性を与えるのに必要
とされる主要かつ決定的な成分であることは良く知られ
ている。また樹脂の分子量及び分子量分布は、樹脂の溶
解度特性と合せ考慮されるときに、そのような樹脂を配
合された製品の性質、及び樹脂自体の性能に影響を与え
ることも良く知られている。一般的には、良く受け入れ
られている理論によれば、低分子量の樹脂は、上記及び
その他の配合物に使用されるためには、より高い分子量
を有する樹脂と比較して良好な相溶性及び溶解性を有す
る。高分子量成分を含む樹脂が、接着剤配合物において
良く機能しないのは、上記の理由のためである。また、
インキ顔料のフラッシングのために使用される樹脂は、
もしそれらが低い平均分子量を有しそして高分子量成分
(フラクション)を含まないときには、より良好な顔料
のヌレ、従ってより良好なフラッシング性能を与える。
従って、分子量及び分子量分布の制御は、高樹脂製品の
要件において重要である。
【0003】実際には、樹脂またはポリマーの分子量を
指称する場合、それは平均分子量のことであることを明
記すべきである。なんとなれば、わずかの例外を除き、
ポリマーは種々の分子量を有する多数の分子の複雑な混
合物であるからである。種々の分子量の混合は多分散性
と称される。多分散性の理由は、重合方法及び原料物質
の純度に固有な統計的変数に関連している。以下の数学
的表現樹脂及びポリマーを特性化するのに日常的に用い
られる三種の分子量平均を定義している: Mn=数平均分子量=ΣNiWi/ΣNi Mw=重量平均分子量=ΣNiWi2 /ΣNiWi Mz=Z平均分子量=ΣNiWi3 /ΣNiWi2 ここにNiはWiの分子量を有する物質の個数またはモ
ル数である。
【0004】多分散指数(PDI)として定義されるM
w/Mnの比は、分子量に関してのポリマー試料の不均
質性の尺度である。FDIの値が大きければ大きいほ
ど、不均質性すなわち分子量分布の幅が大きくなる。真
のモノ分散系は、定義により、1.0のPDIを有す
る。所与のポリマーのPDIが1.0の理論的限界値に
接近すれば接近するほど、その分子量分布は狭くなる。
【0005】上記の諸式から明かなように、Z平均分子
量は、ポリマー試料の最も大き分子量成分(フラクショ
ン)を強調する。従って、比較的に低いZ平均分子量を
有する樹脂は、より良好な総合的配合物性能特性を発揮
すると考えられる。
【0006】平均分子量及び分子量分布のデータは、ゲ
ル透過クロマトグラフィ(GPC)によって典型的に測
定される。この方法は、一連の基本分子量標準について
測定された保持時間値に対して行なわれた計算値と組合
せられたときに、前記の諸平均分子量のすべてを決定す
る手段を与える。
【0007】ジシクロペンタジエン(DCPD)流及び
変性DCPDモノマー流の熱重合は一般的に実施されて
いる。これらの樹脂はインキ、接着剤及びコーティング
の製造において広く利用されているが、それらの比較的
低い総合性能によって、高性能用途から排除されてい
る。DCPD樹脂を使用する一番の動機は、低コスト及
び入手性である。多くの用途についてのそれら樹脂の欠
点は、変性剤を使用したとしても、得られる樹脂が可成
りの量の高分子量ポリマーをなおも含んでいることであ
る。この高分子量成分(フラクション)が溶解性及び相
溶性を制限し、終極的には樹脂の有用性を制限してしま
う。またこれらの樹脂は典型的には暗色である。
【0008】制限された溶解性及び相溶性は、現在の熱
重合DCPD基樹脂の多くの可能性のある応用での使用
を著しく限定する。高濃度のオレフィン系、ビニル芳香
族系及びその他の反応性の変性剤は、短い重合時間と組
合せて採用されるときに、樹脂中での望ましくない高分
子量物質の割合を制限する。しかし、この手法の固有な
欠点は、低い樹脂収率を与えることである。米国特許第
4650829号明細書に稀釈されたDCPD流の、そ
のような短い反応時間及び低い反応温度での重合を開示
している。それにより所望の低分子量樹脂が与えられた
としても、低い収率が予期される。DCPD、殊に、可
成りの割合のビニル芳香族系変性剤を含むことがありう
る市販のDCPD流を使用することについてのもう一つ
の欠点は、それらが暗色に着色した樹脂を与えることで
ある。約7よりも大きなガードナー色相を有する樹脂
は、接着剤及びコーティング用途には一般に受け容れら
れない。また米国特許第5,171,793号明細書
は、高濃度の反応性変性剤と組み合せた短い重合時間が
望ましい分子量をもつ樹脂をもたらす条件を開示してい
るけれども、残念なことにその収率は低く、また最終樹
脂は非常に濃い着色を持っている。この米国特許の樹脂
は一般的にガードナー16の色相を有し、接着剤のため
に要求される明色を生じさせるには水素添加処理が必要
である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的小さ
い分子量及び比較的狭い分子量分布を有する樹脂を製造
する方法を提供する。また本発明は広範囲の接着剤用途
での使用のために受け容れられる明色または薄色を有す
る樹脂を製造する方法も提供する。さらには、本発明は
ホット・メルト及び感圧接着剤類において良好な性能を
示す樹脂を提供する。本発明は、さらに、顔料フラッシ
ング用途及びリソグラフ・ゲル・ワニス印刷インキ用途
のための改善された樹脂を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般的には、
シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン
(DCPD)モノマーを含む反応原料を、好ましくは1
種またはそれ以上の強酸の存在下に約240℃ないし約
320℃の範囲内の温度で自己発生圧の下で、単独であ
るいはオレフィン系変性剤と組み合せて、約260ない
し約1000の重量平均分子量及び約2.3より小さい
多分散指数を示すジシクロペンタジエン・オリゴマー樹
脂を生成させるのに足りる時間にわたって、加熱するこ
とからなる熱重合ジシクロペンタジエン樹脂を製造する
方法に関している。好ましい方法においては、有機硫黄
化合物を分子量制御のために反応原料中に存在される。
本発明は、連続式またはバッチ式反応方式のいずれで
も、また不活性稀釈剤を存在させるか、存在させずに、
実施できる。反応時間の範囲は、約1〜約40時間、好
ましくは約4〜約20時間でありうる。
【0011】高温重合反応が完結した後、粗反応生成物
を精製する。精製は、反応温度よりも著しく低く設定さ
れた温度での標準的な物理的蒸留及びストリッピング操
作からなる。ストリッピング操作の目的は、不活性溶
媒、未反応モノマー、変性剤及び反応生成物油を分取す
ることである。
【0012】本発明における使用のための市販DCPD
成分(フラクション)は、40%ないし実質的に純粋な
モノマーの純度を示す石油精製品から得られる。本発明
の実施において、モノオレフィン、ジオレフィン、ビニ
ル芳香族系化合物、コダイマー及びその他の形で存在す
るオレフィン系物質は、非常に小さい多分散指数のジシ
クロペンタジエンポリマーを生じさせる分子量改変剤と
して強酸と相乗的に作用すると信じられる。これらのオ
レフィン類は低純度市販DCPD製品の一つを注意深く
選択することにより、及び/または意図的にDCPDを
オレフィン系変性剤とブレンドして重合原料流を生じさ
せるようにすることにより、導入することができる。
【0013】強鉱酸及び/または強有機酸は、約0.0
5ないし約0.5重量%の範囲で添加されうる。次亜リ
ン酸は改善された分子量特性を示す非常に明色の樹脂を
生じさせることが判明したので、本発明での使用のため
に好ましい酸である。
【0014】有機硫黄化合物は、典型的には0.1ない
し0.5重量%の範囲で添加させる。本発明の典型的な
使用において、有機硫黄化合物は、イソプロピルメルカ
プタン、チオフェノール、チオサリチル酸、2,6−t
−ブチルフェノール−4−チオール、フェニルジサルフ
ィド、ノニルフェノールジサルフィドオリゴマー、ジ−
(3,5−t−ブチルフェン−3−オール)ジサルフィ
ド、チオビス−β−ナフトール、テトラメチルチウラム
ジサルフィド;3,5−t−ブチルフェン−3−オール
サルフィド、ジ−(3,5−t−ブチルフェン−3−オ
ール)ジサルフィド、ジ−(3,5−t−ブチルフェン
−3−オール)トリサルフィド及びジ−(3,5−t−
ブチルフェン−3−オール)テトラサルフィドの混合
物;及び上記有機サルフィド類の混合物;からなる群よ
り選択されうる。
【0015】本発明のジシクロペンタジエン・オリゴマ
ーのための最終的な樹脂の色は、樹脂を所望の色を得る
ためにさらに処理する必要なく広範な応用のために使用
可能となす約3〜7の範囲内となるのが有利である。
【0016】本発明の樹脂の比較的狭い分子量分布及び
明るい色相は、接着剤、インキ、コーティング及び類縁
の応用において著しく有利である。殊に、本発明はホッ
ト・メルト及び感圧接着剤の配合において、ならびに顔
料フラッシング及びゲル化インキワニスとして有用であ
る。
【0017】本発明の種々の具体化例を添付図を参照し
つつ以下にさらに詳しく説明する。図1は、ジシクロペ
ンタジエンをオレフィン系モノマーまたはモノマー混合
物と共に熱重合するときに強酸を用いる本発明によって
製造されたジシクロペンタジエン樹脂についてのゲル透
過クロマトグラフィ(GPC)曲線を示すグラフ(図1
−A及びB)、そしてジシクロペンタジエンをオレフィ
ンモノマーと共に熱重合するときに強酸を用いないで製
造したジシクロペンタジエン樹脂についてのGPC曲線
(図1−C)である。
【0018】図2はジシクロペンタジエンをピペリレン
及びスチレンと共に熱重合するときに鉱酸を用いて本発
明によって製造されたジシクロペンタジエン樹脂につい
てのGPC曲線(図2−A)、及びジシクロペンタジエ
ンをピペリレン及びスチレンと共に熱重合するときに強
酸及び有機サルフィドを用いる本発明によって製造され
たジシクロペンタジエン樹脂についてのGPC曲線(図
2−B及びC)である。
【0019】本発明は、ジシクロペンタジエンの熱重合
を伴なう方法によって明色、狭分子量範囲の樹脂を製造
することに関する。最も有利には、強酸そして任意には
有機硫黄化合物を組み合せてオレフィン系変性剤を含む
ジシクロペンタジエンを使用する。強酸は、比較的低濃
度(典型的には約0.025〜約0.6重量%;ただし
これに限定されるものではない)で存在してよい。強酸
は、好ましくは、次亜リン酸、パラトルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸、塩酸、沃素、リン酸及び硫酸か
らなる群より選択される。理論に拘泥する意図はない
が、沃素は沃化水素酸の形で作用するものと信じられ
る。本発明においては、いずれのブレンステッド酸も使
用されうる。ブレンステッド酸とはプロトンを放出しう
る酸である。本明細書で用いられる酸成分に関しての
「強」とは、相対的に強いプロトン供与体であることを
意味する。
【0020】これらの酸のそれぞれは熱重合方法におい
て単独で有効に使用されうるが、これらの酸の混合物
も、良好な色相及び良好な分子量特性を有するDCPD
樹脂を製造するのに適当である。例えば次亜リン酸(約
0.1重量%の濃度)及びパラトルエンスルホン酸(約
0.05重量%の濃度)の混合物は、DCPD、ピペリ
レン及びスチレンからなる樹脂を製造するのに使用でき
る(図2−A)。
【0021】約0.025重量%より低い濃度では、強
酸は樹脂の分子量分布を制御するのに余り効果的ではな
いが、その効果は強酸が存在しないときに始めて完全に
消滅されるものである。約1.0重量%を超える濃度で
は生成物の分子量または分子量分布におけるさらなる改
善はほとんど認められない。
【0022】痕跡量の残留強酸が許容されえない最終用
途配合物やその他の場合に、樹脂中の残留強酸は適当な
塩基によって中和することにより除去されうる。中和さ
れた樹脂は、中和により生じた痕跡量の塩を除去するた
めに濾過またはその他の処理をされうる。
【0023】本発明の一態様によれば、有機硫黄化合物
を強酸と組み合せて用いることにより、重合生成物の分
子量特性をさらに改善することができる。使用しうる有
機硫黄化合物として有効なものの例には、置換フェノー
ルポリサルフィド、脂肪族メルカプタン、芳香族メルカ
プタン、脂肪族/芳香族または混合サルフィド等がある
が、ここに例示されたものに限定されるものではなくそ
の他の有機硫黄化合物も本発明において有用でありう
る。市販で好ましいものとしては、商標「ETHANO
X 323」(エシィル・コーポレーション)、「VU
LTAC 2」(ペンウオルト社)及び「SANTOW
HITE CRYSTALS」(モンサント社)で販売
されているフェノール系のポリまたはジサルフィド製品
がある。
【0024】本発明の出発原料は最低40重量%のジシ
クロペンタジエン(DCPD)モノマーを含むのが好ま
しい。安価な市販DCPDコンセントレートは、典型的
には約50重量%ないし約90重量%のDCPD純度で
あり、従って最も好ましいものであり、またオレフィン
系変性剤とブレンドされた非常に高純度のDCPDも良
好に使用できる。最も明るい最終樹脂色相を得るには、
DCPD流が実質的に透明で明るくかつ無色であるのが
好ましい。暗色の原料は一般的には明るい最終樹脂色相
を与えないが、本発明の分子量制御効果は一般には出発
原料の初期色相に影響されない。水素添加処理を用いて
暗色最終樹脂を脱色することができるが、本発明の特色
ある利点は水素添加処理の必要性が著しく軽減されある
いは除去されることである。
【0025】本発明の方法は、高純度DCPDモノマー
からの樹脂の分子量分布を制御するために、または約4
0重量%までのオレフィン系変性剤(反応性成分基準)
を含むDCPDから製造される樹脂のために有効であ
る。オレフィン系変性剤は、ある種の市販DCPD成分
(フラクション)中に元々含まれていてもよく、及び/
またはブレンドによって導入されてもよい。
【0026】本発明において、オレフィン系変性剤は、
使用される場合には、エチレン、プロピレン、1−ブテ
ン、イソブチレン、ブタジエン、1−ペンテン、1−ヘ
キセン、2−メチル−2−ブテン、イソプレン、1,3
−ペンタジエン(ピペリレン)、1−オクタン、リモネ
ン、α−ピネン、β−ピネン、スチレン、ビニルトルエ
ン、α−メチルスチレン、インデン、メチルメタクリレ
ート、アクリル酸、またはこれらのオレフィン類の混合
物からなる群より選択されるのが好ましいが、その他の
オレフィン類も使用されうる。オレフィン系変性剤は1
個またはそれ以上の炭素−炭素二重結合を含む化合物と
定義しうる。この定義は、ジシクロペンタジエンモノマ
ー自体を包含しないものである。
【0027】低価格の故に、好ましいオレフィン系変性
剤は、ある種の市販DCPD製品中に元々含まれている
ものである。変性剤の性能に関して、意図的に添加され
る、エチレン、プロピレン、ピペリレン、スチレン等の
変性剤は充分に許容されるものであり、そして若干の場
合には、より良好な変性効果を与えることがあることを
強調しておく。
【0028】オレフィン系化合物と一緒に強酸が存在す
ることによって、本発明の狭範囲、低分子量DCPDオ
リゴマーの生成における相乗効果に寄与する。
【0029】DCPDまたは混合DCPD原料流の重合
のための熱反応方法は、特許文献に充分に開示されてお
り、幾つかの業者によって実用化されてきている。米国
特許第4,010,130号明細書に記載されている如
き典型的バッチ式重合は、本発明の実施のために機械的
に完全に適当である。本発明における化学的な面は、重
合の方式に余り関係がないと考えられ、従ってバッチ式
でも連続式でも実施でき、また不活性稀釈剤を用いて
も、用いなくても実施できる。
【0030】一般に反応温度は約240℃ないし約32
0℃の範囲であるが、最も好ましくは、約250℃ない
し約270℃の範囲である。反応温度での滞留時間は約
40時間以下であるが最も好ましくは約4時間ないし約
20時間である。
【0031】粗反応生成物からの本発明の樹脂の単離
は、当業者に周知である技法及び物理的蒸留及びストリ
ッピング操作でなされる。通常は、設計によって精製温
度は、反応温度よりも可成り低い(普通少なくとも20
℃低い)。
【0032】好ましい樹脂の分子量分布(多分散指数P
DIで定義される)は、典型的には2.4よりも小さ
い。本発明により製造される好ましい樹脂は2.0より
も小さいPDI値を示す。
【0033】本発明の樹脂は約1000よりも小さい重
量平均分子量及び約2.3よりも好ましくは小さい多分
散指数を有するジシクロペンタジエン・オリゴマーとし
て一般に特徴付けられる。従って、ポリマーの構造は約
8個より少ないジシクロペンタジエン単位を含み、そし
て好ましい約250ないし約700の重量平均分子量範
囲において、2〜6個のジシクロペンタジエン単位を有
しうる。本発明により製造される樹脂は、約700より
小さいMw値を有利に示すことが了解されよう、しかし
ジシクロペンタジエンの熱重合において鉱酸(強酸)を
用いないで製造される樹脂は約1000よりも大きなM
w値を示す。本発明の樹脂についてのMz値は典型的に
は1500以下である。比較として、強酸及び/または
有機硫黄化合物を併用しないで製造される対照樹脂のM
z値は2,500のオーダーである。
【0034】ジシクロペンタジエンをオレフィン系化合
物と共に重合することを伴なう本発明の態様において、
そのオレフィン系化合物はペンタジエン単位の連鎖中に
入って、それによって、重量平均分子量が約1000以
下にとどまり、そして非常に狭い分子量分布が達成され
るものと信じられる。強酸及び、もし使用されるなら
ば、有機硫黄化合物はオリゴマーの形成において触媒的
に作用して重量平均分子量を制限しそして生成物質の多
分散性を制御するものと信じられる。
【0035】水性、溶媒性、反応性及びホット・メルト
型等の多くのタイプの接着剤が実用されている。本発明
の樹脂はこれらのすべての基本的系において有用である
と信じられる。特定の応用のために選択される接着剤の
タイプは、その応用の要件によって左右される。この明
細書に与えられている実施例は、最も重要な二つのタイ
プ、すなわち「ホット・メルト」及び「感圧」の接着剤
に関している。
【0036】ホット・メルト接着剤は、一般に、一種ま
たはそれ以上の樹脂(粘着付与剤)、ワックス及び/ま
たは油を配合されたエチレン及びエチレン系不飽和エス
テル基エラストマーからなる。このような実施例におい
て使用されるエラストマーの例としては、エチレン・酢
酸ビニル(EVA)共重合体及びエチレン・アクリレー
ト共重合体がある。明かに、多様な配合の接着剤が同一
の一般的成分に基いて作られうる。商業的には、エチレ
ン・酢酸ビニルポリマーが幅広い用途をもつ。これらの
アモルファスエラストマーと共にワックスが存在して、
溶融された接着剤の粘度を、取扱い容易のために制御
し、そして同時に接着剤が一旦冷えたときにはそれを固
定させる。ワックスは結晶化し、その結晶が物理的な補
強作用をなすと共に接着剤の接合を固化せしめる。
【0037】現存の標準的な粘着付与剤は、ロジンエス
テル、炭化水素樹脂及びテルペン樹脂族から入手できる
多数の樹脂である。従来の熱炭化水素樹脂及びその技術
は上記の樹脂族に包含されているが、それらの相溶性は
比較的劣っており、それらは低性能接着用途での使用に
限定されている。
【0038】感圧接着剤は、ポリマー、粘着付与剤樹脂
及び任意に鉱油成分を含むブレンドから典型的にはな
る。ポリマーは多様なエラストマーのうちのいずれでも
よいが、ブロックコポリマー熱可塑性エラストマーが使
用されることが多い。典型的には、このようなブロック
コポリマーは、ホモポリスチレン「ブロック」または
「セグメントA」と炭化水素セグメントBとからなり、
A−B−Aのブロック構造となっている。スチレン含量
は変動してよく、また炭化水素セグメントの位置も変動
してよい。典型的には、炭化水素セグメントはイソプレ
ン、ブタジエン、水添ブタジエンまたはこれらの組み合
せ、あるいはその他の炭化水素モノマーから誘導され
る。それらは前述の伝統的な線状構造の外に、分岐また
はラジアル(放射状)構造であってもよい。この場合に
も市販されている多くの製品があり、それらの特定の用
途は、応用における要件に大きく左右される。
【0039】油は接着剤系を可塑化するのに使用されう
る。一般に、可塑化作用によって、系のガラス転移温度
(Tg)が低下し、そしてポリマーの強度特性が低減す
る。粘着付与剤樹脂成分は、炭化水素樹脂、テルペン樹
脂、またはロジンエステルからなる広範囲の群から選択
される。かかる樹脂は接合形成過程に必要とされる粘着
性を付与する。この樹脂成分は典型的には良好な相溶性
を有して、所望の接着及び凝集性を発現させるべきであ
る。
【0040】本発明は、ホット・メルト接着剤のために
使用されるエチレン−不飽和エステルコポリマーと高度
に相溶性であり、そしてブロックコポリマーから誘導さ
れた感圧接着剤用途において有用である樹脂を提供す
る。
【0041】広義の印刷インキは、顔料、バインダー及
び溶媒の組み合せである。バインダーは靱性を与え、そ
して顔料を基板表面へ接着する作用をなす。溶媒は顔料
を適用塗布する手段として作用し、溶媒が揮発し、酸化
し、及び/または基板中へ滲入したときにインキが乾
く。
【0042】リソグラフ印刷は、三つの最も一般的に使
用される印刷法のうちの一つである。リソグラフ印刷の
ためには、高沸点脂肪族及び/または脂肪酸から誘導さ
れたエステルの溶媒がしばしば使用される。バインダー
樹脂系と溶媒との相溶性は重要な性能要件である。
【0043】顔料は、高剪断混合によりバインダー/溶
媒混合物中へ乾燥顔料を分散させることにより、あるい
は顔料「フラッシング」の好ましい手段によって、リソ
グラフインキ中へ導入されうる。インキ顔料は、最終的
に、「プレス・ケーキ」と称される水和顔料マスをもた
らす技法によって製造される。フラッシングは、典型的
には高溶解性樹脂とインキ溶媒とからなるワニスの存在
下での強力混合によって水を排除することからなる。こ
れは、実際には、顔料から水を「フラッシング・アウ
ト」して、ワニス中の顔料分散をもたらす。
【0044】市販リソグラフ印刷インキは典型的にはゲ
ル化されたワニス及びフラッシングされた顔料分散物か
ら構成される。印刷機での許容しうる性能を達成するに
は、インキ系は特定のレオロジィ特性を有しなければな
らない。望まれるレオロジィ特性は、ゲル化ワニスによ
って付与される。ゲル化ワニスのレオロジィ特性はワニ
ス系の樹脂と反応するアルミニウム系ゲル化剤の添加に
より達成されることが多い。
【0045】ゲル化しうるリソグラフワニスは、典型的
には、数種の樹脂(しばしば高分子量樹脂及び低分子量
樹脂)から構成される。高分子量ポリマーは、適切なレ
オロジィ特性を達成するためにゲル化剤と反応させられ
るものである。低分子量樹脂は、系を「可溶化」させ、
それにより均質混合物がもたらされる。典型的には、低
分子量樹脂は、稀釈によって適切なレオロジィ特性が達
成されるのを妨害し、従って引延効果をもつ。
【0046】本発明は顔料フラッシングのために有用な
樹脂、さらに詳しくは、改善された最終印刷インキ光沢
を与える樹脂を提供する。本発明による樹脂は、インキ
配合物中において例外的に良好な溶解性及び例外的に良
好なワニスゲル反応性を示す。
【0047】従って、本発明により製造された樹脂につ
いての商業的使用は、接着剤、インキ及びワニス配合物
を包含するが、これに限定されるものではない。例え
ば、本発明の樹脂は、加硫前のゴム材料の性質及び取扱
い特性を改善するためにごむ加工における「グリーン・
タック」促進剤としても使用されうる。
【0048】本発明を以下実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0049】(実施例I)外部加熱、冷却、攪拌及び加
圧手段を備えたオートクレーブに、1075グラムのD
CPDコンセントレート(83重量%のDCPD、15
重量%のコダイマー類)、375グラムのピペリレンコ
ンセントレート(70重量%シス−及びトランス−1,
3−ペンタジエン)、75グラムのスチレン、3グラム
の次亜リン酸(50%水溶液)及び0.75グラムのパ
ラトルエンスルホン酸を仕込んだ。
【0050】オートクレーブを密閉し、1時間にわたっ
て265℃に加熱した。温度が265℃に達したとき
に、オートクレーブを必要に応じて冷却して、265℃
の温度を4時間維持した。次いでオートクレーブを冷却
して120℃とし、反応生成物を不活性雰囲気下で排出
し、精製工程へ送った。反応生成物は淡黄色粘稠半固体
であった。
【0051】反応生成物の1375グラムを、窒素導入
口/温度計アダプター、攪拌装置、スチームパージライ
ン及び取り出し/コンデンサー系を備えた三口丸底フラ
スコに移した。反応生成物を窒素雰囲気下に240℃ま
で徐々に加熱した。240℃の温度に到達したときに、
反応生成物をスチームでスパージ(スチーム散布)し、
残留モノマー及び反応油を除去した。スパージングは、
樹脂の軟化点が約100℃に達するまで続けた。このよ
うに仕上げた樹脂を180℃に冷却し、適当な容器に入
れた。
【0052】最終樹脂は下記の性質を有した。 軟化点(R−B) 99℃ ガードナー色相(混ぜものなし) 5+ 樹脂収率% 83% 分子量1) Mn 339 Mw 620 Mz 1387 曇り点2) 73℃ 1) GPCによる分子量 2) 2:2:1 EVA Elvax250/微結晶
性ワックス/樹脂
【0053】(実施例II) 比較実施例 実施例Iで用いた同量の出発原料から強酸を除いたもの
を、実施例Iのようにオートクレーブに仕込み、反応さ
せた。反応生成物を、実施例Iの方法を用いて、スチー
ムで散布(スパージ)処理して、所望の100℃の軟化
点とした。
【0054】得られた仕上げ樹脂は、以下の性質を有し
た。 軟化点(R/B法) 99℃ ガードナー色相(混入物なし) 8+ 樹脂収率 87% 分子量 Mn 427 Mw 1028 Mz 2515 多分散指数(PDI) 2.4 曇り点 100℃
【0055】強酸を用いずに製造された樹脂は、色が一
層暗く(ガードナー尺度で3高い;本発明による実施例
Iの樹脂と比較)。実施例Iの樹脂の曇り点(相溶性の
相対的尺度)は、実施例IIの樹脂と比較して改善され
た相溶性を示す。実施例Iの樹脂はMw=620及びM
z=1389の最終樹脂をもたらしたが実施例IIの樹
脂についてはMw=1028そしてMz=2515であ
り、従って本発明は従来法による樹脂製造と比較して色
相及び分子量分布の改善を可能とする。
【0056】(実施例III〜XV)種々の量のDCP
D、オレフィンモノマー、強酸及び任意に有機硫黄化合
物を用いて熱重合ジシクロペンタジエン樹脂をいくつか
製造した。反応原料の量は表1及び2に示されている。
反応条件は実施例I及びIIと同様であった。反応条件
及び収率を表3及び4に示す。初期反応の後に反応混合
物を、窒素散布により230℃でストリッピングした。
最終樹脂の特性を表5及び6に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
【表4】
【0061】
【表5】
【0062】
【表6】
【0063】実施例III〜XVは、本発明により、軽
着色DCPD流(原料)からジシクロペンタジエン樹脂
を製造する場合の代表的なものである。得られた樹脂は
513〜640の範囲の重量平均分子量で3〜7の最終
色相(ガードナー尺度)を有した。Mw/Mn比は1.
5から1.7で変動していた。従って本発明により製造
された樹脂は比較狭い分子量分布、比較的小さい分子量
及び比較的薄い色相を有した。
【0064】(実施例XVI〜XX)実施例Iの方法で
重合された粗ジシクロペンタジエンコンセントレートか
ら作った一連の反応実施例の樹脂についてのデータを表
7に示す。反応結果/物理的性質を表8及び9に示す。
これらの結果は本発明の機構がDCPD源のいかに関係
ないことを示している。粗ジシクロペンタジエン原料は
ほぼ60重量%のDCPDを含み、反応性物質の合計は
約92重量%であった。この原料はそれ自体でガードナ
ー色相が7であるアンバー/緑色であった。
【0065】
【表7】
【0066】
【表8】
【0067】
【表9】
【0068】比較実施例XVIは対照実験である。実施
例XVII〜XXは、本発明により強酸を使用した。実
施例XVIIは、本発明による沃化水素酸の使用が、重
量平均分子量及び多分散指数の著しい低減によって示さ
れるように、分子量特性の実質的な改善をもたらすこと
を明かにしている。
【0069】実施例XVII、XIV及びXXは、DC
PDコンセントレート及びα−ピネンの共重合された系
が、1.4の多分散指数で示されるような非常に狭い分
子量をもたらすことを例示している。
【0070】さらに実施例XXは、本発明の分子量制御
効果に加えて、最終製品の色相が次亜リン酸の存在によ
って実質的に改善されうることを例示している。
【0071】(実施例XXI〜XXIV)25重量%の
スチレン−イソプレン−スチレンコポリマー熱可塑性エ
ラストマー(商標;SOL T 193B、エニケム・
コーポレーション)、20重量%及び55重量%の樹脂
を組み合せることにより一連の感圧接着剤を作った。実
施例XXIにおける樹脂は、触媒で重合された95℃の
軟化点を有する「C5」炭化水素樹脂(商標:WING
TACK 95、グッドイヤー・タイヤー・アンド・ラ
バー社)であり、実施例XXIIにおける樹脂は100
℃軟化点のロジン・ペンタエリスリトールエステル(商
標:SYLVATAC 2100,アリゾナ・ケミカル
社)であり、実施例XXIIIにおける樹脂は、実施例
VIの樹脂であり、そして実施例XXIVにおける樹脂
は実施例IVの樹脂であった。
【0072】それらの接着剤をマイラー(商標MYLA
R;E.I.デュポン社)フィルム上に塗布し、粘着、
180°剥離、剪断接着破損温度及び25℃剪断につい
て試験した。これらの試験の結果を表10に示す。
【0073】
【表10】
【0074】本発明の樹脂から作られた接着剤(実施例
XXIII及びXXIV)は、容認された化学特性の樹
脂から作られた接着剤と同様な性能を示した。従って本
発明の樹脂は感圧接着剤の製造のために大いに適してい
る。しかし、本発明による樹脂は、改善された色相及び
分子量特性を有するこのタイプの従来の樹脂よりもはる
かに経済的に製造できることに注目すべきである。
【0075】(実施例XXV〜XXVII)一連のEV
A基ホット・メルト接着剤を作り、それを表11にまと
めて示す。これらの系は、20重量%のEVA1(商
標:ELVAX 260、E.I.デュポン社)、10
重量%EVA2(商標ELAX 410、E.I.デュ
ポン社)30重量%のワックス(商標SHELLWAX
300、シェル・ケミカル社)及び40重量%の樹脂
から作られた。実施例XXV(比較例)における樹脂は
市販の触媒重合された脂肪族炭化水素樹脂(STA−T
AC B、アリゾナ・ケミカル社;商標)であり、実施
例XXVIの樹脂は実施例VIの樹脂であり、そして実
施例XXVIIにおける樹脂は実施例XVの樹脂であっ
た。系は窒素雰囲気下で175℃において2.5時間溶
融ブレンドされた。
【0076】曇り点測定結果は本発明の樹脂による一層
大きな相溶性を示している。また本発明の樹脂は望まし
く薄いホット・メルト色相を与えた。
【0077】
【表11】
【0078】(実施例XXVIII〜XXX)40重量
%の脂肪族インキ溶媒(商標:MAGIESOL47、
マギー・ブラザー・ケミカル社/ペンゾイル)に高温で
60重量%の樹脂を溶解させることによりいくつかの顔
料ワニスを作った。実施例XXVIIIにおける樹脂は
市販の触媒重合「C9」樹脂で軟化点140℃のもの
(商標:NEVCHEM 140、Nevilleケミ
カル社)であり、実施例XXIXにおける樹脂は市販の
約140℃の軟化点のDCPC基樹脂(商標:Beta
prene 255、アリゾナ・ケミカル社)であり、
実施例XXXの樹脂は142℃の軟化点をもつ実施例V
の樹脂であった。これらの樹脂ワニスの物理的性質を表
12に示す。これらのワニスを顔料フラッシング操作及
びインキ/印刷性能においてそれぞれ評価した。印刷性
能評価は30部の顔料分散物と70部のゲルワニスとを
ブレンドすることにより実施した。結果を表12に示
す。
【0079】
【表12】
【0080】本発明の樹脂を用いて作ったフラッシング
ワニスは良好な低い粘度を有し、フラッシング操作にお
いて市販慣用樹脂を用いて作ったワニスと同様な性能を
示した。本発明の樹脂によって与えられるより低い溶液
粘度は、取扱い及び混合の容易のために有利である。
【0081】本発明の樹脂のフラッシングされた顔料分
散物から作ったインキの印刷評価は、実質的に等しい印
刷特性をもつ市販品と比較して、改善された光沢を与え
た。
【0082】(実施例XXXI〜XXXII)175℃
で脂肪族インキ溶媒(商標:MAGIESOL 47)
に高粘度フェノール変性ロジン樹脂(商標:Becka
cite 6000、アリゾナ・ケミカル社)、アルキ
ッド及び可溶化剤樹脂を溶解させることにより、二つの
リソグラフ−ゲル・ワニスを作った。次いでこの溶液を
175℃に維持し、AIEM及びOAOゲル化剤(Ch
attem ケミカル社:商標)を添加した。系を17
5℃で1時間反応させた。実施例XXXIにおける可溶
化剤樹脂は140℃軟化点の市販のDCPD基樹脂(商
標:BETAPRENE 255、アリゾナ・ケミカル
社)であり、実施例XXXIIにおける可溶化剤樹脂は
実施例Vの樹脂(軟化点142℃)であった。ラレイ
(Laray)粘度計で測定したレオロジィ特性を表1
3に示す。
【0083】
【表13】
【図面の簡単な説明】
【図1】ゲル透過クロマトグラフィ曲線(横軸;時間,
縦軸;透過量)
【図2】ゲル透過クロマトグラフィ曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09J 123/08 JCB 145/00 JDG (72)発明者 シーアドア・ジェイ・ウィリアムズ アメリカ合衆国フロリダ州32401,パナ マ・シティ,ルイーズ・アベニュー 1607

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロペンタジエン及び/またはジシク
    ロペンタジエンモノマーを含む反応原料を強酸の存在下
    約240℃ないし約320℃の範囲内の温度において、
    約260ないし約1000の範囲内の重量平均分子量及
    び約2.3以下の多分散指数を示すジシクロペンタジエ
    ンオリゴマー樹脂を生成させるに足りる時間にわたり、
    加熱することからなる、ジシクロペンタジエン樹脂を製
    造する方法。
  2. 【請求項2】 重合を密封容器中で自己発生圧力下に実
    施する請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 強酸が次亜リン酸、パラ−トルエンスル
    ホン酸、塩酸、沃化水素、リン酸、メタンスルホン酸及
    びこれらの酸の混合物からなる群より選択されるブレン
    ステッド酸であり、かつ反応混合物の全重量に基き約
    0.05ないし約1.0重量%の範囲内の濃度で存在す
    る請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 反応原料が反応混合物の全重量に基き約
    0.2ないし0.4重量%の範囲内で存在する有機硫黄
    化合物をさらに含み、その有機硫黄化合物がサルフィド
    類、ジサルフィド類、ポリサルフィド類、メルカプタン
    類及びこれらの有機硫化物類の混合物からなる群より選
    択される請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 反応原料が約0ないし約35重量%の範
    囲で存在するオレフィン系化合物をさらに含み、そのオ
    レフィン系化合物がエチレン、プロピレン、スチレン、
    α−メチルスチレン、インデン、1,3−ペンタジエ
    ン、イソブチレン、イソプレン、1−ブテン、2−メチ
    ル−2−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オ
    クテン、イソプレン、リモネン、α−ピネン、β−ピネ
    ン、ビニルトルエン、メチルメタクリレート、アクリル
    酸、ブタジエン、及びこれらのオレフィン類の混合物か
    らなる群より選択される請求項1の方法。
  6. 【請求項6】 樹脂がガードナー・スケールで測定して
    約3ないし約7の範囲内の色を有する請求項1の方法。
  7. 【請求項7】 請求項1の方法によって製造された樹
    脂。
  8. 【請求項8】 樹脂の分子量分布が比較的狭いジシクロ
    ペンタジエンの熱重合樹脂を製造する方法であって: (a)密封及び加圧されうる反応容器に、ジシクロペン
    タジエン・コンセントレート及び強酸を含む出発原料を
    入れ; (b)反応容器内に出発原料を密封し; (c)出発物質の温度を、ジシクロペンタジエン・オリ
    ゴマーを含む反応生成物を形成するようにジシクロペン
    タジエンを重合させるのに足りる時間にわたって、高温
    に加熱し、維持し;そして (d)反応生成物から樹脂を回収する;ことからなり、
    この際に高分子樹脂の重量平均分子量が約1000より
    小さく、樹脂の多分散指数が約2.3より小さく、樹脂
    がガードナー・スケールで測定して約3ないし約7の範
    囲内の色を有し、そして樹脂が約80℃ないし約180
    ℃の範囲内の環球式軟化点を有することを特徴とする上
    記方法。
  9. 【請求項9】 樹脂を回収する工程が、(a)反応生成
    物の温度を下げ、(b)反応生成物を不活性ガス雰囲気
    下に置き、(c)反応生成物を反応容器からスチーム散
    布手段へ移し、(d)反応生成物を加熱し、そして反応
    生成物にスチームを散布して所望の樹脂軟化点に至らし
    め、そして(e)反応生成物から樹脂を回収する、こと
    からなる請求項8の方法。
  10. 【請求項10】 ジシクロペンタジエン・コンセントレ
    ートが約60ないし約90重量%のジシクロペンタジエ
    ンを含む請求項8の方法。
  11. 【請求項11】 強酸が次亜リン酸、パラ−トルエンス
    ルホン酸、塩酸、沃化水素、リン酸、メタンスルホン
    酸、及びこれらの酸の混合物からなる群より選択された
    ブレンステッド酸である請求項8の方法。
  12. 【請求項12】 出発原料が、サルフィド類、ジサルフ
    ィド類、ポリサルフィド類、メルカプタン類、及びこれ
    らの有機硫化物類の混合物からなる群より選択される有
    機硫黄化合物をさらに含み、その有機硫黄化合物が約
    0.2ないし約0.4重量%の範囲内で存在する請求項
    8の方法。
  13. 【請求項13】 出発原料が、エチレン、プロピレン、
    スチレン、α−メチルスチレン、インデン、1,3−ペ
    ンタジエン、イソブチレン、イソプレン、1−ブテン、
    2−メチル−2−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセ
    ン、1−オクテン、イソプレン、リモネン、α−ピネ
    ン、β−ピネン、ビニルトルエン、メチルメタクリレー
    ト、アクリル酸、ブタジエン、及びこれらのオレフィン
    類の混合物からなる群より選択されるオレフィン系化合
    物をさらに含み、そのオレフィン系化合物が約0ないし
    約40重量%の範囲内で存在する請求項8の方法。
  14. 【請求項14】 出発原料の温度を所要時間にわたり高
    温に加熱し、維持する工程における、その高温が約24
    0℃ないし約320℃の範囲内であり、そして出発原料
    がこの温度に約1時間ないし約40時間の間維持される
    請求項8の方法。
  15. 【請求項15】 反応生成物の温度を下げる工程におい
    て、反応生成物の温度を、出発物質が所要時間にわたっ
    て加熱され、維持されていた該高温よりも、約10℃な
    いし約50℃低い範囲内の温度に下げる請求項9の方
    法。
  16. 【請求項16】 所望の軟化点が約80℃ないし約18
    0℃の範囲内である請求項9の方法。
  17. 【請求項17】 請求項8の方法で製造された樹脂。
  18. 【請求項18】 樹脂の分子量分布が比較的狭いジシク
    ロペンタジエンの熱重合樹脂を製造する方法であって:
    (a)密封及び加圧されうる反応容器に、 (1)約60〜約100重量%のジシクロペンタジエン
    からなるジシクロペンタジエン・コンセントレート約6
    0ないし約100重量%、(2)オレフィン系化合物約
    0ないし約40重量%、及び(3)強酸約0.6ないし
    約0.6重量%、を含む出発原料を入れ、 (b)出発原料を反応容器内に密封し、 (c)出発原料の温度を約240℃ないし約320℃の
    範囲内に約45分ないし約75分間にわたって上昇さ
    せ、 (d)出発原料の温度を約240℃ないし320℃の範
    囲内に約1時間ないし約40時間維持し、これによって
    ジシクロペンタジエン・オリゴマーを含む反応生成物を
    形成し、 (e)反応生成物の温度を、出発原料が所定の時間維持
    されていた温度よりも約10℃ないし約50℃低い範囲
    内の温度にまで下げ、 (f)反応生成物を不活性ガス雰囲気下に置き、 (g)反応生成物を反応容器からスチーム散布手段へ移
    し、 (h)反応生成物にスチームを散布して、約80℃ない
    し約180℃の範囲内の樹脂軟化点に至らしめ、そして (i)工程(h)の完了時に反応生成物からジシクロペ
    ンタジエン樹脂を回収する、ことからなり、この際に樹
    脂の重量平均分子量が約1000より小さく、Z平均分
    子量が約2000より小さく、樹脂の多分散指数が約
    2.3より小さく、樹脂がガードナー・スケールで測定
    して約3ないし約7の色を有し、そして樹脂が約80℃
    ないし約180℃の範囲内の環球式軟化点を有すること
    を特徴とする上記方法。
  19. 【請求項19】 請求項18の方法で製造された樹脂。
  20. 【請求項20】 約260〜1000の範囲内の重量平
    均分子量約2.3より小さい多分散指数、及び約80℃
    ないし約180℃の範囲内の環球式軟化点を有するジシ
    クロペンタジエン・オリゴマー樹脂。
  21. 【請求項21】 樹脂がガードナー・スケールで約3な
    いし約7の範囲内の色を有する請求項20の樹脂。
  22. 【請求項22】 エラストマー;鉱物油;及び約260
    ないし1000の範囲内の重量平均分子量、約2.3よ
    り小さい多分散指数及び約80℃ないし約180℃の範
    囲内の環球式軟化点を有するジシクロペンタジエン・オ
    リゴマー樹脂;からなる感圧接着剤。
  23. 【請求項23】 エラストマーがブロックコポリマー熱
    可塑性エラストマー類及びラジアルコポリマー熱可塑性
    エラストマー類から選択される請求項22の感圧接着
    剤。
  24. 【請求項24】 エラストマーが、スチレン・ブタジエ
    ン・スチレンブロックコポリマー及びスチレン・イソプ
    レン・スチレンブロックコポリマーからなる群より選択
    され、そしてそのエラストマーが接着剤の約15ないし
    約50重量%をなし、鉱物油が接着剤の約0ないし約2
    5重量%をなし、そして樹脂が接着剤の約30ないし約
    75重量%をなす、請求項22の感圧接着剤。
  25. 【請求項25】 エラストマー;ワックス;及び約26
    0ないし1000の範囲内の重量平均分子量、約2.3
    より小さい多分散指数及び約80℃ないし約180℃の
    範囲内の環球式軟化点を有するジシクロペンタジエン・
    オリゴマー樹脂;からなるホット・メルト接着剤。
  26. 【請求項26】 エラストマーがエチレン/エチレン系
    不飽和エステルコポリマーである請求項25のホット・
    メルト接着剤。
  27. 【請求項27】 エステルコポリマーがエチレン・酢酸
    ビニルコポリマーである請求項26のホット・メルト接
    着剤。
  28. 【請求項28】 約20〜約50重量%のエラストマ
    ー、約10〜約40重量%のワックス、及び約30〜約
    60重量%のジシクロペンタジエン・オリゴマー樹脂か
    らなる請求項25のホット・メルト接着剤。
  29. 【請求項29】 ジシクロペンタジエン・オリゴマー樹
    脂がガードナー・スケールで約3ないし約7の範囲内の
    色を有する請求項25のホット・メルト接着剤。
  30. 【請求項30】 フラッシカラー分散物製造用の顔料フ
    ラッシングワニスであって:リソグラフインキ溶媒;及
    び約260ないし約1000の範囲内の重量平均分子
    量、約2.3より小さい多分散指数及び約80℃ないし
    約180℃の範囲内の環球式軟化点を有するジシクロペ
    ンタジエン・オリゴマー樹脂;からなる上記ワニス。
  31. 【請求項31】 リソグラフインキ溶媒が脂肪族炭化水
    素基溶媒及び脂肪酸エステル基溶媒からなる群より選択
    される請求項30の顔料フラッシングワニス。
  32. 【請求項32】 リソグラフインキ溶媒が約30ないし
    約60重量%の濃度で存在し、そしてジシクロペンタジ
    エン・オリゴマー樹脂が約70ないし約40重量%の濃
    度で存在する請求項30の顔料フラッシングワニス。
  33. 【請求項33】 ジシクロペンタジエン・オリゴマー樹
    脂が、ガードナー・スケールで約3ないし約7の範囲内
    の色を有する請求項30の顔料フラッシングワニス。
  34. 【請求項34】 リソグラフインキの製造に用いるため
    のゲル化されたリソグラフインキワニスであって:高分
    子量樹脂;リソグラフ溶媒;ゲル化剤;及び約260〜
    約1000の重量平均分子量、約2.3より小さい多分
    散指数、及び約80℃〜約180℃の環球式軟化点を有
    するジシクロペンタジエン・オリゴマー樹脂;からなる
    上記ワニス。
  35. 【請求項35】 ゲル化剤がアルミニウム化合物である
    請求項34のゲル化されたリソグラフインキワニス。
  36. 【請求項36】 高分子量樹脂が、フェノール変性ロジ
    ン樹脂、マレイン酸変性ロジン樹脂、及びロジン変性炭
    化水素樹脂からなる群より選択される請求項34のゲル
    化されたリソグラフインキワニス。
  37. 【請求項37】 高分子量樹脂が約20〜約40重量%
    の濃度で存在し、ゲル化剤が約1〜約5重量%の濃度で
    存在し、リソグラフ溶媒が約10〜約50重量%の濃度
    で存在し、そしてジシクロペンタジエン・オリゴマー樹
    脂が約10〜約40重量%の濃度で存在する請求項34
    のゲル化されたリソグラフインキワニス。
  38. 【請求項38】 アルキッドをさらに含む請求項34の
    ゲル化されたリソグラフインキワニス。
  39. 【請求項39】 ジシクロペンタジエン・オリゴマー樹
    脂がガードナー・スケールで約3〜約7の範囲内の色を
    有する請求項34のゲル化されたリソグラフインキワニ
    ス。
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