プロピレン系樹脂成形体
【課題】射出成形により微細構造パターンが表面に転写された成形品であって、微細凹凸の転写性に優れ、また寸法精度に優れた精密成形体を提供する。
【解決手段】下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲが０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下。
【解決手段】下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲが０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロピレン系樹脂成形体に関し、詳しくは、直線状のスリットを有するダイから溶融樹脂を押出し、その溶融樹脂を表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細構造パターンが表面に転写された成形品であって、微細凹凸の転写性に優れ、また寸法精度に優れた精密成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物工学、生化学、医療、医薬、微生物検査、食品等の分野においては、分析対象となる生体分子を高精度に検査・分析・解析する技術として、バイオチップを用いる方法が使われてきつつある。
バイオチップとは、バイオ分子（ＤＮＡ、たんぱく質、糖鎖等）を基板上に多数固定したもので、バイオチップ上のバイオ分子と特異的に相互作用する標的分子や化合物などを、大量かつ同時並行的に検出し、主に生体分子の機能解析、操作の集積化、センシングなどに利用されるデバイスの総称である。具体的には例えば、支持体基板上にＤＮＡ断片等を高度に集積化したＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）、タンパク質を固定化したタンパク質チップ（プロテインチップ、プロテインアレイ）、糖鎖や糖タンパク質、糖脂質などの複合糖質を固定化した糖鎖チップ、細胞や微生物を固定化した細胞チップ、マイクロ流路を用いた分析システムのラボオンチップ等が知られている。
【０００３】
バイオチップの形態としては、平板状の基板上に各種生理活性物質がスポットされ固定化されている形態であり、検査・操作の効率の点、および微少量のサンプルを迅速分析できるため高度に集積化されてきており、近年、微細加工技術を利用したバイオチップが注目されている。
【０００４】
このバイオチップは、従来、ガラス製のものが主流であり、ガラス基板でチップを作成するためには、たとえば、ガラス基板に金属、フォトレジスト樹脂をコートし、微細構造パターン（又はチャンネル等）を焼いた後にエッチング処理を行う方法がある。しかしガラスは大量生産に向かず非常に高コストであるため、プラスチック化が望まれている。
プラスチック製のバイオチップは、種々のプラスチックを用いて射出成形等の各種の成形方法で製造することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来、このような精密成形に用いる樹脂としてポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）に代表される（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられている。
しかしながら、アクリル樹脂は高い寸法精度と剛性を示すものの、成形時には予備乾燥（例えば、８０℃、２〜６時間程度）が必要であり、ポリカーボネート樹脂は高い寸法精度と剛性と耐衝撃性を有するものの、高い成形温度（シリンダー温度２５０〜３２０℃程度）が必要で二酸化炭素が発生しやすく、また予備乾燥（例えば、８０℃、２〜６時間程度）が同じく必要である。また、環状ポリオレフィン樹脂は、高い寸法精度と剛性を有し、予備乾燥を要しない特長を有するものの、成形温度（シリンダー温度２２０〜３００℃程度）が必要で二酸化炭素が発生しやすく、また何しろこの樹脂は高価である。
【０００６】
特許文献２には、ポリプロピレン系樹脂と、ポリプロピレンに非相溶ポリマーと共役ジエンエラストマーからなるブロック共重合体の水素添加物からなる樹脂組成物がマイクロ部品の射出成形に好適であることを提案している。しかしながら、この樹脂組成物は、高価な水添エラストマーを必須とするものであり、またエラストマーの添加は、添加量によって成形品の収縮率が変化するため、寸法安定性は不十分である。また、使用するプロピレン系樹脂についての開示はなく、市販のホモポリプロピレンとランダムポリプロピレンを使用した実施例があるのみであり、その転写性は十分なものであるとはいい難い。特に、近年、その型表面が、高度に微細化している状況下において、良好な転写性は大きな課題である。
また、前記した特許文献１にあるような射出成形では大面積への均一な転写性は困難である。直線状のスリットダイから押しだされた溶融樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有するロール、あるいは金属ベルト等の連続冷却装置で冷却、固化させながら連続的に転写を行えば、大面積に均一な微細構造パターンを転写することが可能となり、効率よく経済的にチップ基板を製造でき、大量生産に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２００５−１７８０６９号公報
【特許文献２】特開平２００６−１８３０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そして、バイオチップに限らず、光学用途（拡散板、導光板等）等においても、上記したような微細構造パターンが高度に微細化する状況下において、微細凹凸の転写性、さらに寸法精度に優れた精密成形体を提供することが必要となってきており、これを、予備乾燥が不要で軽量（比重０．９１）で低コストなプロピレン系樹脂で、しかもこれを大面積での転写が可能な押出成形により提供することができれば、このような精密成形品の普及やその分野での利用が急速に高まることが期待され、これらの性能をバランスよく向上させたプロピレン系樹脂の精密成形品を開発することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のプロピレン系樹脂材料を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより、特定の高度に微細化された微細構造パターンが表面に転写されたプロピレン系樹脂成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のプロピレン系樹脂成形体を提供する。
【００１０】
［１］下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
［２］前記プロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒によって製造されたものであることを特徴とする上記［１］に記載のプロピレン系樹脂成形体。
［３］前記プロピレン系樹脂は、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のプロピレン系樹脂成形体。
［４］前記微細構造パターンが、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数の混合パターンであることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体
［５］成形体が、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体である上記［１］〜［４］のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、押出成形により微細構造パターンが表面に転写された成形品であって、１００μｍ以下の幅、及び高さ又は深さが５００μｍ以下という高度の微細構造パターンの転写が確実に行われ、また寸法精度に優れた精密成形体を達成することができる。
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、一般に転写性が悪いとされてきたプロピレン系樹脂として、特定のエチレン共重合量を有し、その結晶化温度が特定温度以下で、曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下のプロピレン・エチレン共重合体を用いることにより、精密成形時の結晶化開始が遅くなり、流動性を失うまでの時間が長くなることによって固化に至る間の、微細凹凸構造終端部への樹脂の滲入が向上して転写率が向上する。また、特にプロピレン系樹脂として、メタロセン系触媒によって製造された樹脂を使用すると、これらの特徴に加えて、アウトガス量が減少して、連続冷却装置である転写ロールや冷却ベルト等の汚染が低減されて表面外観が優れるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とする。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１０℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
［１］プロピレン系樹脂
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体であって、（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１０℃以下、（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が１５〜１００ｇ／１０分であり、さらに（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下である。
このようなプロピレン系樹脂は、優れた転写率を発現し、優れた精密成形体を得ることができる。
【００１４】
プロピレン系樹脂のエチレン含量が０．８重量％未満であると、プロピレン系樹脂の結晶性が高まり、転写性が低下する。一方、１０重量％を超えると、物性バランス（剛性など）が低下する。好ましいエチレン含量は、１．５〜９．０重量％、より好ましくは２．５〜８．０重量％、特に好ましくは３．０〜６．０重量％である。
プロピレン・エチレン共重合体は、プロピレン・エチレンランダム共重合体であってもよく、またプロピレン・エチレンブロック共重合体であってもよい。
【００１５】
なお、ここでいうブロック共重合体とは、プロピレン、エチレンがブロック共重合したいわゆるリアルブロック共重合体あるいはグラフト共重合体を含むだけでなく、当ポリオレフィン業界でいうところのブロック共重合体、すなわち、逐次重合（多段重合）により得られるプロピレン・エチレン系樹脂組成物も特に好ましい態様として包含される。
また、エチレン含量は赤外分光分析法（ＩＲ）あるいはＮＭＲにて測定する値である。
【００１６】
プロピレン系樹脂は、結晶化開始温度が１１１℃以下であり、好ましくは１００℃以下であり、通常下限は９０℃以上であることが重要である。結晶化開始温度が１１１℃を超える場合は、溶融樹脂の固化時間が早くなるため、転写率が悪化する。
結晶化開始温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２１に準じ、冷却速度毎分１０℃で測定した値であり、具体的には実施例に記載の方法で行った。
結晶化開始温度の調節は、周知であり、共重合するエチレン量の調整及び結晶化核剤の添加、低融点の重合体添加により行われる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００１７】
また、融解ピーク温度は、１２５℃以上であることが好ましい。融解ピーク温度がこのような範囲にあると、１２１℃の滅菌工程等における耐熱性が良くなる傾向にある。
【００１８】
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、ＭＦＲ（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が０．１〜３０ｇ／１０分である。０．１ｇ／１０分未満であると、押出時の吐出が低下し生産性が下がり、さらに転写性が悪化する。一方、３０ｇ／１０分を超えると、溶融張力が低下し安定して連続冷却装置に引き込むことが困難となる。ＭＦＲは、好ましくは０．１〜２０ｇ／１０分、より好ましくは０．１〜１５ｇ／１０分、とりわけ好ましくは０．１〜５ｇ／１０分である。
なお、プロピレン系樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９８２に準拠して測定する値である。
ＭＦＲの調整は周知であり、重合条件である温度や圧力を調節したり、重合時において水素等の連鎖移動剤の添加量を制御したりすることにより、容易に行うことができる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００１９】
本発明で使用されるプロピレン系樹脂の曲げ弾性率（ＦＭ）は、１１００ＭＰａ以下である必要があり、好ましくは１０００ＭＰａ未満、より好ましくは９５０ＭＰａ以下、更には９００ＭＰａ以下、特には８５０ＭＰａ以下であるのが好ましく、その下限は通常３００ＭＰａ以上である。曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下であると転写性が良好であり、１１００ＭＰａを超えると、転写性が悪く、また転写された成形品が損なわれる等の不具合の可能性が高い。
なお、曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠して、測定される。
曲げ弾性率は、プロピレン・エチレン共重合体のエチレン共重合量の調整や重合条件の調整により、容易に調整することができる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００２０】
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、好ましくは、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００（質量）ｐｐｍ以下であることが好ましい。アウトガス量を１００ｐｐｍ以下とすることで、転写ロール等の表面汚染が低減されが優れ、転写ロールや冷却ベルト等の速度がアップし、生産性が向上するので、好ましい。アウトガス量は、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であり、さらには３０ｐｐｍ以下であり、特には１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明に使用するプロピレン系樹脂の製造方法としては、各種公知の触媒、例えば、チタン化合物と有機アルミニウムを組み合わせたチーグラー・ナッタ触媒、あるいはメタロセン化合物と助触媒の組み合わせからなるメタロセン触媒を使用した方法が挙げられる。
一般に、チーグラー・ナッタ触媒により製造されるプロピレン・エチレン共重合体は、アウトガスの発生量が多くなりやすく、メタロセン触媒を使用して得られるプロピレン・エチレン共重合体の使用が好ましい。
なお、プロピレン系樹脂は、２種以上併用してもよい。
【００２２】
ここでいうメタロセン触媒とは、（ｉ）シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期表第４族の遷移金属化合物（いわゆるメタロセン化合物）と、（ｉｉ）アルミニウムオキシ化合物、上記遷移金属化合物と反応してカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸、固体酸微粒子、およびイオン交換性層状珪酸塩から成る化合物群の中から選ばれる少なくとも一種の助触媒と、必要により、（ｉｉｉ）有機アルミニウム化合物とからなる触媒であり、本発明に係る成分（Ａ）のプロピレン・エチレン共重合体の製造が可能である公知の触媒は、いずれも使用できる。
【００２３】
メタロセン化合物は、プロピレンの立体規則性重合が可能な架橋型のメタロセン化合物が好ましく、特に好ましくはプロピレンのアイソ規則性重合が可能なメタロセン化合物であり、例えば、特開平２−１３１４８８号公報、特開平２−７６８８７号公報、特開平４−２１１６９４号公報、特開平４−３００８８７号公報、特開平５−４３６１６号公報、特開平６−１００５７８号公報、特開平５−２０９０１３号公報、特開平６−２３９９１４号公報、特開平１１−２４０９０９号公報、特開平６−１８４１７９号公報、特表２００３−５３３５５０号公報などに開示されたものが挙げられる。
【００２４】
具体的には、好ましい例示として、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−（１−ナフチル）−インデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４，５−ベンゾインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン［１−（２−メチル−４−（４−ｔ−ブチルフェニル）インデニル）］［１−（２−ｉ−プロピル−４−（４−ｔ−ブチルフェニル）インデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−フェニル−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−（４−クロロフェニル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−（２−フルオロビフェニリル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス［１−（２−エチル−４−（４−クロロフェニル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス［１−（２−エチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリドなどの珪素あるいはゲルミル基で架橋したインデニル系またはアズレニル系ジルコニウム錯体化合物を挙げることできる。
また、上記において、ジルコニウムをハフニウムに置き換えた化合物も同様に好ましく使用できる。また、２種以上の錯体を使用することもできる。また、クロリドは、他のハロゲン化合物、メチル、ベンジル等の炭化水素基、ジメチルアミド、ジエチルアミド等のアミド基、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシド基、ヒドリド基等に置き換えることができる。
これらの内、２位と４位に置換基を有し、珪素あるいはゲルミル基で架橋したビスインデニル基あるいはアズレニル基を配位子とするメタロセン化合物が好ましい。
【００２５】
助触媒については、アルミニウムオキシ化合物としてメチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサンなどが、また、上記遷移金属化合物と反応してカチオンに変換することが可能なイオン性化合物としては、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、トリフェニルカルビルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートなどが挙げられる。また、ルイス酸としては、トリスペンタフェニルボレートが、また、固体酸微粒子としては、アルミナ、シリカ−アルミナなどが、さらに、イオン交換性層状珪酸塩としては、２：１型構造を有する珪酸塩、例えば、化学処理をしてもよいモンモリロナイト、ベントナイト、雲母などが挙げられる。
これら化合物が溶媒などに可溶である場合、多孔質の微粒子状無機あるいは有機担体に担持して使用することが可能であり、好ましい。上記助触媒の中で、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩である。
【００２６】
有機アルミニウム化合物としては、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などのトリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、有機アルミニウムアルコキサイドなどが挙げられる。
【００２７】
重合法としては、前記触媒の存在下に、不活性溶媒を用いたスラリー法、溶液法、実質的に溶媒を用いない気相法や、あるいは重合モノマーを溶媒とするバルク重合法などが挙げられる。所望のＭＦＲやエチレン含量に制御するためには、例えば、重合温度、コモノマー量、水素添加量を調節することができる。
【００２８】
［２］添加剤
本発明に使用するプロピレン系樹脂には、プロピレン系重合体の安定剤などとして使用されている各種酸化防止剤、造核剤、中和剤、滑剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。
【００２９】
具体的には、酸化防止剤としては、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、ジ−ステアリル−ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレン−ジ−フォスフォナイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−４，４’−ビフェニレン−ジ−フォスフォナイト等のリン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、テトラキス［メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート）］メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ハイドロキシベンジル）ベンゼン、トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ハイドロキシベンジル）イソシアヌレート等のフェノール系酸化防止剤、ジ−ステアリル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート、ジ−ミリスチル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート、ジ−ラウリル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート等のチオ系酸化防止剤等が挙げられる。
【００３０】
結晶化核剤としては、公知の造核剤が使用でき、その具体例としては、例えばソルビトール系透明化核剤、アミン／アミド系透明性核剤、有機リン酸塩系透明化核剤および芳香族リン酸エステル類、タルクなど既知の造核剤を挙げることができる。
【００３１】
中和剤の具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの金属脂肪酸塩、ハイドロタルサイト（商品名、協和化学工業製、マグネシウムアルミニウム複合水酸化物塩）、ミズカラック（商品名、水澤化学工業製、リチウムアルミニウム複合水酸化物塩）などが挙げられる。
【００３２】
滑剤としては、既知の滑剤が使用できるが、好ましいその具体例としては、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸ブチル、シリコーンオイル等が挙げられる。
【００３３】
また、本発明のプロピレン系樹脂成形体は、この組成物の特性を最大限維持しながら、他の特性または機能を付与する為に、それ以外の重合体、共重合体、エラストマーを任意にブレンドすることができる。具体的には、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリロニトリル共重合体、天然ゴム、ジエン系ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、多糖類、天然樹脂などの、各種樹脂またはエラストマーを該プロピレン径樹脂組成物１００重量部に対して、１〜３０重量部程度任意にブレンドすることが可能である。
【００３４】
同様に、フィラーとして、アルミナ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ、石膏、タルク、マイカ、カオリン、クレー、酸化チタン、アルミナのような各種無機質フィラーを１〜３０重量部、好ましくは、１〜１０重量部を任意にブレンドすることが可能である。
【００３５】
［３］プロピレン系成形体
本発明の成形体は、幅が０．０１〜１００μｍの範囲、好ましくは０．０１〜１０μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲、好ましくは１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されている微細構造パターンを表面に有する。
このような微細構造パターンの好ましい例示としては、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数が複合した混合パターンが挙げられる。また、微細構造パターンは、連続した繰り返しパターンであっても、不連続なものであってもよい。
【００３６】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、押出成形によりプロピレン系樹脂を溶融押し出しし、直線状のスリットダイから押しだされた溶融樹脂を、少なくとも一方の表面に微細凹凸構造パターンを有するロール、あるいは金属ベルトと、もう一つのロールまたは金属ベルトとで余裕樹脂を夾みながら冷却、固化させることで、成形体表面に微細構造パターンが転写される。
押し出し成形条件としては、ダイから押し出される際の樹脂の温度が、通常１５０〜２８０℃、好ましくは１６０〜２６０℃の成形温度、冷却装置の温度は通常０〜１２０℃、好ましくは１０〜１００℃が採用される。
【００３７】
［４］成形体の用途
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、高度の、また高集積度の微細構造パターン表面を有するので、形状・寸法精度、反りや平面度等の要求レベルが厳しい分野向けの製品として有用である。
その例を挙げると、導光板、拡散板、偏光板等のフラットパネルディスプレイ用部材、回折格子、フレネルレンズ、プリズムシート、光ディスク等の光学分野；バイオチップ、キャピラリー電気泳動用チップ、マイクロ分析チップ等の（バイオ）分析用チップ；光（磁気）記録ディスク用のスタンパー；回路基板や記憶基板、ファインピッチコネクタ等の電気電子分野；超撥水性基板やモスアイ（無反射）構造体等の高機能表面材等が挙げられ、特に、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体に好適である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの記載により何ら限定されるものではない。
なお、各実施例および比較例において、プロピレン系樹脂および他の成分としては以下のものを使用し、プロピレン系樹脂の物性測定は以下の方法で行った。
【００３９】
１．物性測定法
（１）エチレン含有量
１３Ｃ−ＮＭＲにより組成を検定したエチレン・プロピレンコポリマーを基準物質として７３３ｃｍ−１の特性吸収体を用いる赤外分光法により、コポリマー中のエチレン含量を測定した。ペレットをプレス成形により約５００ミクロンの厚さのフィルムとしたものを用いた。
【００４０】
（２）示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）
セイコーインスツルメンツ社製ＤＳＣ６２００を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠し、成分（Ａ）のサンプル５ｍｇを採り、２００℃で１０分間保持した後、４０℃まで１０℃／分の冷却速度で結晶化させ、このときのＤＳＣ曲線から結晶化開始温度及び結晶化ピーク温度、結晶化エンタルピーを測定・算出した。続いて、１０℃／分の昇温速度で融解させたときのＤＳＣ曲線から融解ピーク温度、融解終了温度、融解エンタルピーを測定・算出した。
【００４１】
（３）ＭＦＲ
ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準じ、加熱温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎにて測定した。
【００４２】
（４）曲げ弾性率
東芝機械製ＥＣ１００射出成形機により、成形温度２００℃、金型温度４０℃で、９０×１０×４ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠して、試験速度２ｍｍ／分、支点間距離６４ｍｍ、試験温度２３℃、８０℃で測定した。
【００４３】
２．使用材料
［プロピレン系樹脂］
以下の製造例１〜５により製造したＰＰ２〜ＰＰ６、及び、市販のプロピレン系樹脂ＰＰ１、ＰＰ７を使用した。このうちＰＰ５〜ＰＰ７は、それ単独では本発明で規定する（ｉ）〜（ｉｖ）の条件を満たさない樹脂である。
【００４４】
（製造例１：ＰＰ２の製造）
プロピレン−エチレンランダム共重合体の製造
内容積２７０Ｌの攪拌装置付き液相重合槽、内容積４００Ｌの失活槽、スラリー循環ポンプ、循環ライン液力分級器、濃縮器、向流ポンプおよび洗浄液受け槽からなる失活洗浄システム、二重管式熱交換器と流動フラッシュ槽からなる高圧脱ガスシステム、さらに低圧脱ガス槽および乾燥器などを含む後処理系を組み込んだプロセスにより、プロピレン・エチレン共重合体の連続製造を実施した。上記で製造した予備重合触媒を流動パラフィン（東燃社製：ホワイトレックス３３５）に濃度１５重量％で分散させて、触媒成分として０．３５ｇ／ｈｒで液相重合槽に導入した。さらにこの重合槽に液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ、エチレンを１．９ｋｇ／ｈｒ、水素を０．０２ｇ／ｈｒ、トリイソブチルアルミニウムを１８ｇ／ｈｒで連続的に供給し、内温を７０℃に保持し、重合を行った。液相重合槽からポリマーと液状プロピレンの混合スラリーをポリマーとして１２．０ｋｇ／ｈｒとなるように失活洗浄槽に抜き出した。このとき重合槽の触媒の平均滞留時間は、１．３時間であった。失活洗浄槽には、失活剤としてエタノールを２１．０ｇ／ｈｒで供給した。さらに液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ供給し、ジャケットによる加熱で内温を５０℃に保った。ポリマーは分級器の下部から高圧脱ガス槽へ抜き出し、さらに低圧脱ガス槽を経て、乾燥器で乾燥を行った。乾燥器の内温８０℃、滞留時間が１時間となるように調整し、さらに室温の乾燥窒素をパウダーの流れの向流方向に１２ｍ３／ｈｒの流量で流した。乾燥後のポリマーは、ホッパーから取り出した。一方、分級器、濃縮器を経て、ポリマーと分離された液状プロピレンは、４０ｋｇ／ｈｒで洗浄液受け槽に抜き出した。得られた重合体のエチレン含量＝３．４ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１２６℃であった。
【００４５】
（製造例２：ＰＰ３の製造）
製造例１において、エチレンの供給量を１．３５ｋｇに減少し、その他は製造例２に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝２．３ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１３３℃であった。
【００４６】
（製造例３：ＰＰ４の製造）
・触媒の製造
攪拌翼、温度計、ジャケット、冷却コイルを備えた１００Ｌの反応器に、Ｍｇ（ＯＥｔ）２：３０ｍｏｌを仕込み、次いで、Ｔｉ（ＯＢｕ）４を、仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、Ｔｉ（ＯＢｕ）４／Ｍｇのモル比が０．６０となるように仕込んだ。さらに、トルエンを１９．２ｋｇ仕込み、攪拌しながら昇温した。１３９℃で３時間反応させた後、１３０℃に降温して、ＭｅＳｉ（ＯＰｈ）３のトルエン溶液を、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＭｅＳｉ（ＯＰｈ）３／Ｍｇのモル比が０．６７になるように添加した。なお、ここで用いたトルエン量は、７．８ｋｇであった。添加終了後、１３０℃で２時間反応させ、その後、室温に降温し、Ｓｉ（ＯＥｔ）４を添加した。Ｓｉ（ＯＥｔ）４の添加量は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、Ｓｉ（ＯＥｔ）４／Ｍｇのモル比が０．０５６となるようにした。
次に、得られた反応混合物に対して、マグネシウム濃度が、０．５７（ｍｏｌ／Ｌ・ＴＯＬ）になるように、トルエンを添加した。さらに、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）を、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＤＥＰ／Ｍｇのモル比が０．１０になるように添加した。得られた混合物を、引き続き攪拌しながら−１０℃に冷却し、ＴｉＣｌ４を２時間かけて滴下して均一溶液を得た。なお、ＴｉＣｌ４は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＴｉＣｌ４／Ｍｇのモル比が４．０になるようにした。ＴｉＣｌ４添加終了後、攪拌しながら０．５℃／ｍｉｎで１５℃まで昇温し、同温度で１時間保持した。次いで、再び０．５℃／ｍｉｎで５０℃まで昇温し、同温度で１時間保持した。さらに、１℃／ｍｉｎで１１８℃まで昇温し、同温度で１時間処理を行った。処理終了後、攪拌を停止し、上澄み液を除去した後、トルエンで、残液率＝１／７３になるように洗浄し、スラリーを得た。
【００４７】
次に、ここで得られたスラリーに、室温で、トルエンとＴｉＣｌ４を添加した。なお、ＴｉＣｌ４は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＴｉＣｌ４／Ｍｇ（ＯＥｔ）２のモル比が５．０となるようにした。また、トルエンは、ＴｉＣｌ４濃度が、２．０（ｍｏｌ／Ｌ・ＴＯＬ）になるように調製した。このスラリーを攪拌しながら昇温し、１１８℃で１時間反応を行った。反応終了後、攪拌を停止し、上澄み液を除去した後、トルエンで、残液率＝１／１５０となるように洗浄し、固体成分のスラリーを得た。さらに上記で得られた固体成分のうち、４００ｇを、攪拌翼、温度計、冷却ジャケットを有する別の反応器に移送し、ノルマルヘキサンを加えて、固体成分の濃度として５．０（ｇ／ｌ）になるように希釈した。得られたスラリーを攪拌しながら、１５℃で、トリメチルビニルシラン、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）およびｔ−ブチルメチルジエトキシシラン（ＴＢＭＤＥＳ）を添加した。なお、ＴＥＡ、トリメチルビニルシラン、ＴＢＭＤＥＳの添加量は、それぞれ、上記固体成分中の固体成分１ｇに対して、３．１（ｍｍｏｌ）、０．２（ｍｌ）、０．２（ｍｌ）となるようにした。添加終了後、引き続き攪拌しながら、１５℃で１時間保持し、さらに、３０℃に昇温して、同温度で２時間攪拌した。
【００４８】
・予備重合
次に、再び１５℃に降温し、同温度を保持しながら、反応器の気相部に、１．２ｋｇのプロピレンガスを７２分かけて定速でフィードして予備重合を行った。フィード終了後、攪拌を停止して上澄み液を除去した後、ノルマルヘキサンで洗浄を行い、予備重合触媒成分のスラリーを得た。なお、残液率は、１／１２とした。得られた予備重合触媒成分は、上記固体成分１ｇあたり、３．１ｇのプロピレン重合体を有していた。
【００４９】
・重合
重合は製造例１で用いたのと同じ反応器システムを用いて行った。上記で得られた予備重合触媒成分を流動パラフィン（東燃社製：ホワイトレックス３３５）に濃度２重量％で分散させて、触媒成分として０．２ｇ／ｈｒで導入した。この反応器に液状プロピレンを３２．８ｋｇ／ｈｒ、エチレンを０．２１ｋｇ／ｈｒ、水素を０．３ｇ／ｈｒ、トリエチルアルミニウムを６．６ｇ／ｈｒ、ＴＢＥＤＭＳを０．０１１ｇ／ｈｒで連続的に供給し、内温を７０℃に保持し重合を行った。液相重合槽からポリマーと液状プロピレンの混合スラリーをポリマーとして１３．８ｋｇ／ｈｒとなるように失活洗浄槽に抜き出した。このとき重合槽の触媒の平均滞留時間は、１．３時間であった。失活洗浄槽には、失活剤としてエタノールを２１．０ｇ／ｈｒで供給した。さらに液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ供給し、ジャケットによる加熱で内温を５０℃に保った。ポリマーは分級器の下部から高圧脱ガス槽へ抜き出し、さらに低圧脱ガス槽を経て、乾燥器で乾燥を行った。乾燥器の内温８０℃、滞留時間が１時間となるように調整し、さらに室温の乾燥窒素をパウダーの流れの向流方向に１２ｍ３／ｈｒの流量で流した。乾燥後のポリマーは、ホッパーから取り出した。一方、分級器、濃縮器を経て、ポリマーと分離された液状プロピレンは、４０ｋｇ／ｈｒで洗浄液受け槽に抜き出した。得られた重合体の固体触媒１ｇ当たりの収量は６９．０ｋｇ、エチレン含量＝３．４ｗｔ．％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４１℃であった。
【００５０】
（製造例４：ＰＰ５の製造）
製造例１において、エチレンの供給量を０．４０ｋｇに減少し、その他は製造例２に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝０．９ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４１℃であった。
【００５１】
（製造例５：ＰＰ６の製造）
製造例３において、エチレンの供給量を０．１５ｋｇに減少し、その他は製造例４に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝２．４ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４８℃であった。
【００５２】
プロピレン系樹脂として、以下の市販品を使用した。
（ＰＰ１）プロピレン・エチレンブロック共重合体：
「ウェルネクスＲＦＧ４ＶＡ」（商品名、日本ポリプロ社製）
メタロセン触媒、エチレン濃度５．５重量％、ＭＦＲ５ｇ／１０分
（ＰＰ７）プロピレン単独重合体：
「ノバテックＭＡ１Ｂ」（商品名、日本ポリプロ社製）
チーグラー・ナッタ触媒、エチレン濃度０重量％、ＭＦＲ２１ｇ／１０分 以上のＰＰ１〜ＰＰ７のエチレン含量、ＭＦＲ、結晶化開始温度、曲げ弾性率は表１及び表２に示される。
【００５３】
［添加剤］
（ｉ）リン系酸化防止剤：
トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）フォスファイト
イルガフォス１６８（Ｉｒｇａｆｏｓ１６８、商品名、チバ社製）、
（ｉｉ）ヒンダードフェノール系酸化防止剤：
テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシルフェニル）プロピオネート］メタン
イルガノックス１０１０（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０、商品名、チバ社製）
（ｉｉｉ）中和剤：
ステアリン酸カルシウム
ＣａＳｔ（商品名、日東化成社製）
【００５４】
（実施例１〜６、比較例１〜９）
上記した各プロピレン系樹脂（ＰＰ１）〜（ＰＰ８９）に上記添加剤を下記表１及び表２に記載の配合割合（重量％）で準備し、スーパーミキサーでドライブレンドした後、３５ミリ径の２軸押出機を用いて溶融混練し、ダイ出口部温度２００℃でダイから押し出してペレット化した。
得られたペレットにつき、下記の評価を行った。
また得られたペレットを用い、以下の条件にしたがって下記の微細パターン表面を有する成形品を成形し、転写率の評価を行った。
【００５５】
各種の評価方法は以下の通りである。
（１）転写性：
下記の押出成形機を用い、下記の波板状のパターン内表面を有する冷却ロールを使用し、下記の成形条件にて微細パターンを有する成型品を得た。作製した成形品を、３Ｄレーザー式画像解析装置（キーエンス社ＶＫ−９５００）を用いて、粗さＲａを測定し、金型と成形品の波板表面の頂点の高さの差が１０μｍ以下を、転写性良好とした。
＜成形条件＞
・押出機：ＩＫＧ製「ＰＭＳ３０−３２」
・ダイのスリット幅：１００ｍｍ
・冷却装置：中空・通水金属ロ−ル（３本が縦一列に並び、１本目と３本目が上下に動き、高さが固定された２本目のロールとの間でそれぞれクリアランスと接圧の調整が可能。２本目には下記の微細パターン加工がなされ、溶融樹脂は最初に１〜２本目の間に導かれ、ここで転写が行われる。）
・ロールクリアランス：０．５ｍｍ
・シート厚み：０．５ｍｍ
・ライン速度：２ｍ／ｍｉｎ
・溶融樹脂温度：２１０℃
・ロール通水温度：２０℃
上記各評価の結果を表１および表２に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
（実施例７〜８、比較例４）
実施例１と同様にして、下記表３に記載のプロピレン系樹脂と添加剤を使用して、ペレットを製造した。得られたペレットにつき、下記の評価を行った。
【００５９】
・アウトガス量：
１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した（単位：質量ｐｐｍ）。
【００６０】
・金型汚染試験：
東芝機械製ＩＳ１００ＧＮ射出成形機と、１００×１００×２ｍｍの平板成形品の金型とを用いて評価を行った。評価に先立って金型を十分に清掃して汚れや曇りを十分に除去した後、金型に約８割充填される程度のショートショットの条件で、５０ショット連続して成形した。成形条件は、樹脂温度２４０℃、金型温度４０℃とした。その後、充填末端付近の金型表面の汚染状況を目視で確認し、以下の基準で判定した。
○：目視では汚れが確認できない
×：目視で汚れが認められる
【００６１】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、微細凹凸の転写性に優れ、また寸法精度に優れ、高度のまた高集積度の微細構造パターン表面を有するので、形状・寸法精度、反りや平面度等の要求レベルが厳しい分野向けの製品として有用であり、産業上の利用性は非常に高いものがある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロピレン系樹脂成形体に関し、詳しくは、直線状のスリットを有するダイから溶融樹脂を押出し、その溶融樹脂を表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細構造パターンが表面に転写された成形品であって、微細凹凸の転写性に優れ、また寸法精度に優れた精密成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物工学、生化学、医療、医薬、微生物検査、食品等の分野においては、分析対象となる生体分子を高精度に検査・分析・解析する技術として、バイオチップを用いる方法が使われてきつつある。
バイオチップとは、バイオ分子（ＤＮＡ、たんぱく質、糖鎖等）を基板上に多数固定したもので、バイオチップ上のバイオ分子と特異的に相互作用する標的分子や化合物などを、大量かつ同時並行的に検出し、主に生体分子の機能解析、操作の集積化、センシングなどに利用されるデバイスの総称である。具体的には例えば、支持体基板上にＤＮＡ断片等を高度に集積化したＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）、タンパク質を固定化したタンパク質チップ（プロテインチップ、プロテインアレイ）、糖鎖や糖タンパク質、糖脂質などの複合糖質を固定化した糖鎖チップ、細胞や微生物を固定化した細胞チップ、マイクロ流路を用いた分析システムのラボオンチップ等が知られている。
【０００３】
バイオチップの形態としては、平板状の基板上に各種生理活性物質がスポットされ固定化されている形態であり、検査・操作の効率の点、および微少量のサンプルを迅速分析できるため高度に集積化されてきており、近年、微細加工技術を利用したバイオチップが注目されている。
【０００４】
このバイオチップは、従来、ガラス製のものが主流であり、ガラス基板でチップを作成するためには、たとえば、ガラス基板に金属、フォトレジスト樹脂をコートし、微細構造パターン（又はチャンネル等）を焼いた後にエッチング処理を行う方法がある。しかしガラスは大量生産に向かず非常に高コストであるため、プラスチック化が望まれている。
プラスチック製のバイオチップは、種々のプラスチックを用いて射出成形等の各種の成形方法で製造することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来、このような精密成形に用いる樹脂としてポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）に代表される（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられている。
しかしながら、アクリル樹脂は高い寸法精度と剛性を示すものの、成形時には予備乾燥（例えば、８０℃、２〜６時間程度）が必要であり、ポリカーボネート樹脂は高い寸法精度と剛性と耐衝撃性を有するものの、高い成形温度（シリンダー温度２５０〜３２０℃程度）が必要で二酸化炭素が発生しやすく、また予備乾燥（例えば、８０℃、２〜６時間程度）が同じく必要である。また、環状ポリオレフィン樹脂は、高い寸法精度と剛性を有し、予備乾燥を要しない特長を有するものの、成形温度（シリンダー温度２２０〜３００℃程度）が必要で二酸化炭素が発生しやすく、また何しろこの樹脂は高価である。
【０００６】
特許文献２には、ポリプロピレン系樹脂と、ポリプロピレンに非相溶ポリマーと共役ジエンエラストマーからなるブロック共重合体の水素添加物からなる樹脂組成物がマイクロ部品の射出成形に好適であることを提案している。しかしながら、この樹脂組成物は、高価な水添エラストマーを必須とするものであり、またエラストマーの添加は、添加量によって成形品の収縮率が変化するため、寸法安定性は不十分である。また、使用するプロピレン系樹脂についての開示はなく、市販のホモポリプロピレンとランダムポリプロピレンを使用した実施例があるのみであり、その転写性は十分なものであるとはいい難い。特に、近年、その型表面が、高度に微細化している状況下において、良好な転写性は大きな課題である。
また、前記した特許文献１にあるような射出成形では大面積への均一な転写性は困難である。直線状のスリットダイから押しだされた溶融樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有するロール、あるいは金属ベルト等の連続冷却装置で冷却、固化させながら連続的に転写を行えば、大面積に均一な微細構造パターンを転写することが可能となり、効率よく経済的にチップ基板を製造でき、大量生産に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２００５−１７８０６９号公報
【特許文献２】特開平２００６−１８３０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そして、バイオチップに限らず、光学用途（拡散板、導光板等）等においても、上記したような微細構造パターンが高度に微細化する状況下において、微細凹凸の転写性、さらに寸法精度に優れた精密成形体を提供することが必要となってきており、これを、予備乾燥が不要で軽量（比重０．９１）で低コストなプロピレン系樹脂で、しかもこれを大面積での転写が可能な押出成形により提供することができれば、このような精密成形品の普及やその分野での利用が急速に高まることが期待され、これらの性能をバランスよく向上させたプロピレン系樹脂の精密成形品を開発することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のプロピレン系樹脂材料を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより、特定の高度に微細化された微細構造パターンが表面に転写されたプロピレン系樹脂成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のプロピレン系樹脂成形体を提供する。
【００１０】
［１］下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
［２］前記プロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒によって製造されたものであることを特徴とする上記［１］に記載のプロピレン系樹脂成形体。
［３］前記プロピレン系樹脂は、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のプロピレン系樹脂成形体。
［４］前記微細構造パターンが、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数の混合パターンであることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体
［５］成形体が、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体である上記［１］〜［４］のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、押出成形により微細構造パターンが表面に転写された成形品であって、１００μｍ以下の幅、及び高さ又は深さが５００μｍ以下という高度の微細構造パターンの転写が確実に行われ、また寸法精度に優れた精密成形体を達成することができる。
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、一般に転写性が悪いとされてきたプロピレン系樹脂として、特定のエチレン共重合量を有し、その結晶化温度が特定温度以下で、曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下のプロピレン・エチレン共重合体を用いることにより、精密成形時の結晶化開始が遅くなり、流動性を失うまでの時間が長くなることによって固化に至る間の、微細凹凸構造終端部への樹脂の滲入が向上して転写率が向上する。また、特にプロピレン系樹脂として、メタロセン系触媒によって製造された樹脂を使用すると、これらの特徴に加えて、アウトガス量が減少して、連続冷却装置である転写ロールや冷却ベルト等の汚染が低減されて表面外観が優れるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とする。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１０℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
［１］プロピレン系樹脂
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体であって、（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１０℃以下、（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が１５〜１００ｇ／１０分であり、さらに（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下である。
このようなプロピレン系樹脂は、優れた転写率を発現し、優れた精密成形体を得ることができる。
【００１４】
プロピレン系樹脂のエチレン含量が０．８重量％未満であると、プロピレン系樹脂の結晶性が高まり、転写性が低下する。一方、１０重量％を超えると、物性バランス（剛性など）が低下する。好ましいエチレン含量は、１．５〜９．０重量％、より好ましくは２．５〜８．０重量％、特に好ましくは３．０〜６．０重量％である。
プロピレン・エチレン共重合体は、プロピレン・エチレンランダム共重合体であってもよく、またプロピレン・エチレンブロック共重合体であってもよい。
【００１５】
なお、ここでいうブロック共重合体とは、プロピレン、エチレンがブロック共重合したいわゆるリアルブロック共重合体あるいはグラフト共重合体を含むだけでなく、当ポリオレフィン業界でいうところのブロック共重合体、すなわち、逐次重合（多段重合）により得られるプロピレン・エチレン系樹脂組成物も特に好ましい態様として包含される。
また、エチレン含量は赤外分光分析法（ＩＲ）あるいはＮＭＲにて測定する値である。
【００１６】
プロピレン系樹脂は、結晶化開始温度が１１１℃以下であり、好ましくは１００℃以下であり、通常下限は９０℃以上であることが重要である。結晶化開始温度が１１１℃を超える場合は、溶融樹脂の固化時間が早くなるため、転写率が悪化する。
結晶化開始温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２１に準じ、冷却速度毎分１０℃で測定した値であり、具体的には実施例に記載の方法で行った。
結晶化開始温度の調節は、周知であり、共重合するエチレン量の調整及び結晶化核剤の添加、低融点の重合体添加により行われる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００１７】
また、融解ピーク温度は、１２５℃以上であることが好ましい。融解ピーク温度がこのような範囲にあると、１２１℃の滅菌工程等における耐熱性が良くなる傾向にある。
【００１８】
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、ＭＦＲ（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が０．１〜３０ｇ／１０分である。０．１ｇ／１０分未満であると、押出時の吐出が低下し生産性が下がり、さらに転写性が悪化する。一方、３０ｇ／１０分を超えると、溶融張力が低下し安定して連続冷却装置に引き込むことが困難となる。ＭＦＲは、好ましくは０．１〜２０ｇ／１０分、より好ましくは０．１〜１５ｇ／１０分、とりわけ好ましくは０．１〜５ｇ／１０分である。
なお、プロピレン系樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９８２に準拠して測定する値である。
ＭＦＲの調整は周知であり、重合条件である温度や圧力を調節したり、重合時において水素等の連鎖移動剤の添加量を制御したりすることにより、容易に行うことができる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００１９】
本発明で使用されるプロピレン系樹脂の曲げ弾性率（ＦＭ）は、１１００ＭＰａ以下である必要があり、好ましくは１０００ＭＰａ未満、より好ましくは９５０ＭＰａ以下、更には９００ＭＰａ以下、特には８５０ＭＰａ以下であるのが好ましく、その下限は通常３００ＭＰａ以上である。曲げ弾性率が１１００ＭＰａ以下であると転写性が良好であり、１１００ＭＰａを超えると、転写性が悪く、また転写された成形品が損なわれる等の不具合の可能性が高い。
なお、曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠して、測定される。
曲げ弾性率は、プロピレン・エチレン共重合体のエチレン共重合量の調整や重合条件の調整により、容易に調整することができる。また、市販品より選択することでも可能である。
【００２０】
本発明に使用するプロピレン系樹脂は、好ましくは、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００（質量）ｐｐｍ以下であることが好ましい。アウトガス量を１００ｐｐｍ以下とすることで、転写ロール等の表面汚染が低減されが優れ、転写ロールや冷却ベルト等の速度がアップし、生産性が向上するので、好ましい。アウトガス量は、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であり、さらには３０ｐｐｍ以下であり、特には１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明に使用するプロピレン系樹脂の製造方法としては、各種公知の触媒、例えば、チタン化合物と有機アルミニウムを組み合わせたチーグラー・ナッタ触媒、あるいはメタロセン化合物と助触媒の組み合わせからなるメタロセン触媒を使用した方法が挙げられる。
一般に、チーグラー・ナッタ触媒により製造されるプロピレン・エチレン共重合体は、アウトガスの発生量が多くなりやすく、メタロセン触媒を使用して得られるプロピレン・エチレン共重合体の使用が好ましい。
なお、プロピレン系樹脂は、２種以上併用してもよい。
【００２２】
ここでいうメタロセン触媒とは、（ｉ）シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期表第４族の遷移金属化合物（いわゆるメタロセン化合物）と、（ｉｉ）アルミニウムオキシ化合物、上記遷移金属化合物と反応してカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸、固体酸微粒子、およびイオン交換性層状珪酸塩から成る化合物群の中から選ばれる少なくとも一種の助触媒と、必要により、（ｉｉｉ）有機アルミニウム化合物とからなる触媒であり、本発明に係る成分（Ａ）のプロピレン・エチレン共重合体の製造が可能である公知の触媒は、いずれも使用できる。
【００２３】
メタロセン化合物は、プロピレンの立体規則性重合が可能な架橋型のメタロセン化合物が好ましく、特に好ましくはプロピレンのアイソ規則性重合が可能なメタロセン化合物であり、例えば、特開平２−１３１４８８号公報、特開平２−７６８８７号公報、特開平４−２１１６９４号公報、特開平４−３００８８７号公報、特開平５−４３６１６号公報、特開平６−１００５７８号公報、特開平５−２０９０１３号公報、特開平６−２３９９１４号公報、特開平１１−２４０９０９号公報、特開平６−１８４１７９号公報、特表２００３−５３３５５０号公報などに開示されたものが挙げられる。
【００２４】
具体的には、好ましい例示として、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−（１−ナフチル）−インデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４，５−ベンゾインデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン［１−（２−メチル−４−（４−ｔ−ブチルフェニル）インデニル）］［１−（２−ｉ−プロピル−４−（４−ｔ−ブチルフェニル）インデニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−メチル−４−フェニル−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−（４−クロロフェニル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス［１−（２−エチル−４−（２−フルオロビフェニリル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス［１−（２−エチル−４−（４−クロロフェニル）−４Ｈ−アズレニル）］ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス［１−（２−エチル−４−フェニルインデニル）］ジルコニウムジクロリドなどの珪素あるいはゲルミル基で架橋したインデニル系またはアズレニル系ジルコニウム錯体化合物を挙げることできる。
また、上記において、ジルコニウムをハフニウムに置き換えた化合物も同様に好ましく使用できる。また、２種以上の錯体を使用することもできる。また、クロリドは、他のハロゲン化合物、メチル、ベンジル等の炭化水素基、ジメチルアミド、ジエチルアミド等のアミド基、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシド基、ヒドリド基等に置き換えることができる。
これらの内、２位と４位に置換基を有し、珪素あるいはゲルミル基で架橋したビスインデニル基あるいはアズレニル基を配位子とするメタロセン化合物が好ましい。
【００２５】
助触媒については、アルミニウムオキシ化合物としてメチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサンなどが、また、上記遷移金属化合物と反応してカチオンに変換することが可能なイオン性化合物としては、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、トリフェニルカルビルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートなどが挙げられる。また、ルイス酸としては、トリスペンタフェニルボレートが、また、固体酸微粒子としては、アルミナ、シリカ−アルミナなどが、さらに、イオン交換性層状珪酸塩としては、２：１型構造を有する珪酸塩、例えば、化学処理をしてもよいモンモリロナイト、ベントナイト、雲母などが挙げられる。
これら化合物が溶媒などに可溶である場合、多孔質の微粒子状無機あるいは有機担体に担持して使用することが可能であり、好ましい。上記助触媒の中で、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩である。
【００２６】
有機アルミニウム化合物としては、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などのトリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、有機アルミニウムアルコキサイドなどが挙げられる。
【００２７】
重合法としては、前記触媒の存在下に、不活性溶媒を用いたスラリー法、溶液法、実質的に溶媒を用いない気相法や、あるいは重合モノマーを溶媒とするバルク重合法などが挙げられる。所望のＭＦＲやエチレン含量に制御するためには、例えば、重合温度、コモノマー量、水素添加量を調節することができる。
【００２８】
［２］添加剤
本発明に使用するプロピレン系樹脂には、プロピレン系重合体の安定剤などとして使用されている各種酸化防止剤、造核剤、中和剤、滑剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。
【００２９】
具体的には、酸化防止剤としては、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、ジ−ステアリル−ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレン−ジ−フォスフォナイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−４，４’−ビフェニレン−ジ−フォスフォナイト等のリン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、テトラキス［メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート）］メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ハイドロキシベンジル）ベンゼン、トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ハイドロキシベンジル）イソシアヌレート等のフェノール系酸化防止剤、ジ−ステアリル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート、ジ−ミリスチル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート、ジ−ラウリル−β，β’−チオ−ジ−プロピオネート等のチオ系酸化防止剤等が挙げられる。
【００３０】
結晶化核剤としては、公知の造核剤が使用でき、その具体例としては、例えばソルビトール系透明化核剤、アミン／アミド系透明性核剤、有機リン酸塩系透明化核剤および芳香族リン酸エステル類、タルクなど既知の造核剤を挙げることができる。
【００３１】
中和剤の具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの金属脂肪酸塩、ハイドロタルサイト（商品名、協和化学工業製、マグネシウムアルミニウム複合水酸化物塩）、ミズカラック（商品名、水澤化学工業製、リチウムアルミニウム複合水酸化物塩）などが挙げられる。
【００３２】
滑剤としては、既知の滑剤が使用できるが、好ましいその具体例としては、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸ブチル、シリコーンオイル等が挙げられる。
【００３３】
また、本発明のプロピレン系樹脂成形体は、この組成物の特性を最大限維持しながら、他の特性または機能を付与する為に、それ以外の重合体、共重合体、エラストマーを任意にブレンドすることができる。具体的には、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリロニトリル共重合体、天然ゴム、ジエン系ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、多糖類、天然樹脂などの、各種樹脂またはエラストマーを該プロピレン径樹脂組成物１００重量部に対して、１〜３０重量部程度任意にブレンドすることが可能である。
【００３４】
同様に、フィラーとして、アルミナ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ、石膏、タルク、マイカ、カオリン、クレー、酸化チタン、アルミナのような各種無機質フィラーを１〜３０重量部、好ましくは、１〜１０重量部を任意にブレンドすることが可能である。
【００３５】
［３］プロピレン系成形体
本発明の成形体は、幅が０．０１〜１００μｍの範囲、好ましくは０．０１〜１０μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲、好ましくは１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されている微細構造パターンを表面に有する。
このような微細構造パターンの好ましい例示としては、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数が複合した混合パターンが挙げられる。また、微細構造パターンは、連続した繰り返しパターンであっても、不連続なものであってもよい。
【００３６】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、押出成形によりプロピレン系樹脂を溶融押し出しし、直線状のスリットダイから押しだされた溶融樹脂を、少なくとも一方の表面に微細凹凸構造パターンを有するロール、あるいは金属ベルトと、もう一つのロールまたは金属ベルトとで余裕樹脂を夾みながら冷却、固化させることで、成形体表面に微細構造パターンが転写される。
押し出し成形条件としては、ダイから押し出される際の樹脂の温度が、通常１５０〜２８０℃、好ましくは１６０〜２６０℃の成形温度、冷却装置の温度は通常０〜１２０℃、好ましくは１０〜１００℃が採用される。
【００３７】
［４］成形体の用途
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、高度の、また高集積度の微細構造パターン表面を有するので、形状・寸法精度、反りや平面度等の要求レベルが厳しい分野向けの製品として有用である。
その例を挙げると、導光板、拡散板、偏光板等のフラットパネルディスプレイ用部材、回折格子、フレネルレンズ、プリズムシート、光ディスク等の光学分野；バイオチップ、キャピラリー電気泳動用チップ、マイクロ分析チップ等の（バイオ）分析用チップ；光（磁気）記録ディスク用のスタンパー；回路基板や記憶基板、ファインピッチコネクタ等の電気電子分野；超撥水性基板やモスアイ（無反射）構造体等の高機能表面材等が挙げられ、特に、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体に好適である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの記載により何ら限定されるものではない。
なお、各実施例および比較例において、プロピレン系樹脂および他の成分としては以下のものを使用し、プロピレン系樹脂の物性測定は以下の方法で行った。
【００３９】
１．物性測定法
（１）エチレン含有量
１３Ｃ−ＮＭＲにより組成を検定したエチレン・プロピレンコポリマーを基準物質として７３３ｃｍ−１の特性吸収体を用いる赤外分光法により、コポリマー中のエチレン含量を測定した。ペレットをプレス成形により約５００ミクロンの厚さのフィルムとしたものを用いた。
【００４０】
（２）示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）
セイコーインスツルメンツ社製ＤＳＣ６２００を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠し、成分（Ａ）のサンプル５ｍｇを採り、２００℃で１０分間保持した後、４０℃まで１０℃／分の冷却速度で結晶化させ、このときのＤＳＣ曲線から結晶化開始温度及び結晶化ピーク温度、結晶化エンタルピーを測定・算出した。続いて、１０℃／分の昇温速度で融解させたときのＤＳＣ曲線から融解ピーク温度、融解終了温度、融解エンタルピーを測定・算出した。
【００４１】
（３）ＭＦＲ
ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準じ、加熱温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎにて測定した。
【００４２】
（４）曲げ弾性率
東芝機械製ＥＣ１００射出成形機により、成形温度２００℃、金型温度４０℃で、９０×１０×４ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠して、試験速度２ｍｍ／分、支点間距離６４ｍｍ、試験温度２３℃、８０℃で測定した。
【００４３】
２．使用材料
［プロピレン系樹脂］
以下の製造例１〜５により製造したＰＰ２〜ＰＰ６、及び、市販のプロピレン系樹脂ＰＰ１、ＰＰ７を使用した。このうちＰＰ５〜ＰＰ７は、それ単独では本発明で規定する（ｉ）〜（ｉｖ）の条件を満たさない樹脂である。
【００４４】
（製造例１：ＰＰ２の製造）
プロピレン−エチレンランダム共重合体の製造
内容積２７０Ｌの攪拌装置付き液相重合槽、内容積４００Ｌの失活槽、スラリー循環ポンプ、循環ライン液力分級器、濃縮器、向流ポンプおよび洗浄液受け槽からなる失活洗浄システム、二重管式熱交換器と流動フラッシュ槽からなる高圧脱ガスシステム、さらに低圧脱ガス槽および乾燥器などを含む後処理系を組み込んだプロセスにより、プロピレン・エチレン共重合体の連続製造を実施した。上記で製造した予備重合触媒を流動パラフィン（東燃社製：ホワイトレックス３３５）に濃度１５重量％で分散させて、触媒成分として０．３５ｇ／ｈｒで液相重合槽に導入した。さらにこの重合槽に液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ、エチレンを１．９ｋｇ／ｈｒ、水素を０．０２ｇ／ｈｒ、トリイソブチルアルミニウムを１８ｇ／ｈｒで連続的に供給し、内温を７０℃に保持し、重合を行った。液相重合槽からポリマーと液状プロピレンの混合スラリーをポリマーとして１２．０ｋｇ／ｈｒとなるように失活洗浄槽に抜き出した。このとき重合槽の触媒の平均滞留時間は、１．３時間であった。失活洗浄槽には、失活剤としてエタノールを２１．０ｇ／ｈｒで供給した。さらに液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ供給し、ジャケットによる加熱で内温を５０℃に保った。ポリマーは分級器の下部から高圧脱ガス槽へ抜き出し、さらに低圧脱ガス槽を経て、乾燥器で乾燥を行った。乾燥器の内温８０℃、滞留時間が１時間となるように調整し、さらに室温の乾燥窒素をパウダーの流れの向流方向に１２ｍ３／ｈｒの流量で流した。乾燥後のポリマーは、ホッパーから取り出した。一方、分級器、濃縮器を経て、ポリマーと分離された液状プロピレンは、４０ｋｇ／ｈｒで洗浄液受け槽に抜き出した。得られた重合体のエチレン含量＝３．４ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１２６℃であった。
【００４５】
（製造例２：ＰＰ３の製造）
製造例１において、エチレンの供給量を１．３５ｋｇに減少し、その他は製造例２に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝２．３ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１３３℃であった。
【００４６】
（製造例３：ＰＰ４の製造）
・触媒の製造
攪拌翼、温度計、ジャケット、冷却コイルを備えた１００Ｌの反応器に、Ｍｇ（ＯＥｔ）２：３０ｍｏｌを仕込み、次いで、Ｔｉ（ＯＢｕ）４を、仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、Ｔｉ（ＯＢｕ）４／Ｍｇのモル比が０．６０となるように仕込んだ。さらに、トルエンを１９．２ｋｇ仕込み、攪拌しながら昇温した。１３９℃で３時間反応させた後、１３０℃に降温して、ＭｅＳｉ（ＯＰｈ）３のトルエン溶液を、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＭｅＳｉ（ＯＰｈ）３／Ｍｇのモル比が０．６７になるように添加した。なお、ここで用いたトルエン量は、７．８ｋｇであった。添加終了後、１３０℃で２時間反応させ、その後、室温に降温し、Ｓｉ（ＯＥｔ）４を添加した。Ｓｉ（ＯＥｔ）４の添加量は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、Ｓｉ（ＯＥｔ）４／Ｍｇのモル比が０．０５６となるようにした。
次に、得られた反応混合物に対して、マグネシウム濃度が、０．５７（ｍｏｌ／Ｌ・ＴＯＬ）になるように、トルエンを添加した。さらに、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）を、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＤＥＰ／Ｍｇのモル比が０．１０になるように添加した。得られた混合物を、引き続き攪拌しながら−１０℃に冷却し、ＴｉＣｌ４を２時間かけて滴下して均一溶液を得た。なお、ＴｉＣｌ４は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＴｉＣｌ４／Ｍｇのモル比が４．０になるようにした。ＴｉＣｌ４添加終了後、攪拌しながら０．５℃／ｍｉｎで１５℃まで昇温し、同温度で１時間保持した。次いで、再び０．５℃／ｍｉｎで５０℃まで昇温し、同温度で１時間保持した。さらに、１℃／ｍｉｎで１１８℃まで昇温し、同温度で１時間処理を行った。処理終了後、攪拌を停止し、上澄み液を除去した後、トルエンで、残液率＝１／７３になるように洗浄し、スラリーを得た。
【００４７】
次に、ここで得られたスラリーに、室温で、トルエンとＴｉＣｌ４を添加した。なお、ＴｉＣｌ４は、先に仕込んだＭｇ（ＯＥｔ）２中のマグネシウムに対して、ＴｉＣｌ４／Ｍｇ（ＯＥｔ）２のモル比が５．０となるようにした。また、トルエンは、ＴｉＣｌ４濃度が、２．０（ｍｏｌ／Ｌ・ＴＯＬ）になるように調製した。このスラリーを攪拌しながら昇温し、１１８℃で１時間反応を行った。反応終了後、攪拌を停止し、上澄み液を除去した後、トルエンで、残液率＝１／１５０となるように洗浄し、固体成分のスラリーを得た。さらに上記で得られた固体成分のうち、４００ｇを、攪拌翼、温度計、冷却ジャケットを有する別の反応器に移送し、ノルマルヘキサンを加えて、固体成分の濃度として５．０（ｇ／ｌ）になるように希釈した。得られたスラリーを攪拌しながら、１５℃で、トリメチルビニルシラン、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）およびｔ−ブチルメチルジエトキシシラン（ＴＢＭＤＥＳ）を添加した。なお、ＴＥＡ、トリメチルビニルシラン、ＴＢＭＤＥＳの添加量は、それぞれ、上記固体成分中の固体成分１ｇに対して、３．１（ｍｍｏｌ）、０．２（ｍｌ）、０．２（ｍｌ）となるようにした。添加終了後、引き続き攪拌しながら、１５℃で１時間保持し、さらに、３０℃に昇温して、同温度で２時間攪拌した。
【００４８】
・予備重合
次に、再び１５℃に降温し、同温度を保持しながら、反応器の気相部に、１．２ｋｇのプロピレンガスを７２分かけて定速でフィードして予備重合を行った。フィード終了後、攪拌を停止して上澄み液を除去した後、ノルマルヘキサンで洗浄を行い、予備重合触媒成分のスラリーを得た。なお、残液率は、１／１２とした。得られた予備重合触媒成分は、上記固体成分１ｇあたり、３．１ｇのプロピレン重合体を有していた。
【００４９】
・重合
重合は製造例１で用いたのと同じ反応器システムを用いて行った。上記で得られた予備重合触媒成分を流動パラフィン（東燃社製：ホワイトレックス３３５）に濃度２重量％で分散させて、触媒成分として０．２ｇ／ｈｒで導入した。この反応器に液状プロピレンを３２．８ｋｇ／ｈｒ、エチレンを０．２１ｋｇ／ｈｒ、水素を０．３ｇ／ｈｒ、トリエチルアルミニウムを６．６ｇ／ｈｒ、ＴＢＥＤＭＳを０．０１１ｇ／ｈｒで連続的に供給し、内温を７０℃に保持し重合を行った。液相重合槽からポリマーと液状プロピレンの混合スラリーをポリマーとして１３．８ｋｇ／ｈｒとなるように失活洗浄槽に抜き出した。このとき重合槽の触媒の平均滞留時間は、１．３時間であった。失活洗浄槽には、失活剤としてエタノールを２１．０ｇ／ｈｒで供給した。さらに液状プロピレンを４０ｋｇ／ｈｒ供給し、ジャケットによる加熱で内温を５０℃に保った。ポリマーは分級器の下部から高圧脱ガス槽へ抜き出し、さらに低圧脱ガス槽を経て、乾燥器で乾燥を行った。乾燥器の内温８０℃、滞留時間が１時間となるように調整し、さらに室温の乾燥窒素をパウダーの流れの向流方向に１２ｍ３／ｈｒの流量で流した。乾燥後のポリマーは、ホッパーから取り出した。一方、分級器、濃縮器を経て、ポリマーと分離された液状プロピレンは、４０ｋｇ／ｈｒで洗浄液受け槽に抜き出した。得られた重合体の固体触媒１ｇ当たりの収量は６９．０ｋｇ、エチレン含量＝３．４ｗｔ．％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４１℃であった。
【００５０】
（製造例４：ＰＰ５の製造）
製造例１において、エチレンの供給量を０．４０ｋｇに減少し、その他は製造例２に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝０．９ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４１℃であった。
【００５１】
（製造例５：ＰＰ６の製造）
製造例３において、エチレンの供給量を０．１５ｋｇに減少し、その他は製造例４に準拠してプロピレン・エチレンの共重合を行った。得られた重合体のエチレン含量＝２．４ｗｔ％、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分、Ｔｍ＝１４８℃であった。
【００５２】
プロピレン系樹脂として、以下の市販品を使用した。
（ＰＰ１）プロピレン・エチレンブロック共重合体：
「ウェルネクスＲＦＧ４ＶＡ」（商品名、日本ポリプロ社製）
メタロセン触媒、エチレン濃度５．５重量％、ＭＦＲ５ｇ／１０分
（ＰＰ７）プロピレン単独重合体：
「ノバテックＭＡ１Ｂ」（商品名、日本ポリプロ社製）
チーグラー・ナッタ触媒、エチレン濃度０重量％、ＭＦＲ２１ｇ／１０分 以上のＰＰ１〜ＰＰ７のエチレン含量、ＭＦＲ、結晶化開始温度、曲げ弾性率は表１及び表２に示される。
【００５３】
［添加剤］
（ｉ）リン系酸化防止剤：
トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）フォスファイト
イルガフォス１６８（Ｉｒｇａｆｏｓ１６８、商品名、チバ社製）、
（ｉｉ）ヒンダードフェノール系酸化防止剤：
テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシルフェニル）プロピオネート］メタン
イルガノックス１０１０（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０、商品名、チバ社製）
（ｉｉｉ）中和剤：
ステアリン酸カルシウム
ＣａＳｔ（商品名、日東化成社製）
【００５４】
（実施例１〜６、比較例１〜９）
上記した各プロピレン系樹脂（ＰＰ１）〜（ＰＰ８９）に上記添加剤を下記表１及び表２に記載の配合割合（重量％）で準備し、スーパーミキサーでドライブレンドした後、３５ミリ径の２軸押出機を用いて溶融混練し、ダイ出口部温度２００℃でダイから押し出してペレット化した。
得られたペレットにつき、下記の評価を行った。
また得られたペレットを用い、以下の条件にしたがって下記の微細パターン表面を有する成形品を成形し、転写率の評価を行った。
【００５５】
各種の評価方法は以下の通りである。
（１）転写性：
下記の押出成形機を用い、下記の波板状のパターン内表面を有する冷却ロールを使用し、下記の成形条件にて微細パターンを有する成型品を得た。作製した成形品を、３Ｄレーザー式画像解析装置（キーエンス社ＶＫ−９５００）を用いて、粗さＲａを測定し、金型と成形品の波板表面の頂点の高さの差が１０μｍ以下を、転写性良好とした。
＜成形条件＞
・押出機：ＩＫＧ製「ＰＭＳ３０−３２」
・ダイのスリット幅：１００ｍｍ
・冷却装置：中空・通水金属ロ−ル（３本が縦一列に並び、１本目と３本目が上下に動き、高さが固定された２本目のロールとの間でそれぞれクリアランスと接圧の調整が可能。２本目には下記の微細パターン加工がなされ、溶融樹脂は最初に１〜２本目の間に導かれ、ここで転写が行われる。）
・ロールクリアランス：０．５ｍｍ
・シート厚み：０．５ｍｍ
・ライン速度：２ｍ／ｍｉｎ
・溶融樹脂温度：２１０℃
・ロール通水温度：２０℃
上記各評価の結果を表１および表２に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
（実施例７〜８、比較例４）
実施例１と同様にして、下記表３に記載のプロピレン系樹脂と添加剤を使用して、ペレットを製造した。得られたペレットにつき、下記の評価を行った。
【００５９】
・アウトガス量：
１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した（単位：質量ｐｐｍ）。
【００６０】
・金型汚染試験：
東芝機械製ＩＳ１００ＧＮ射出成形機と、１００×１００×２ｍｍの平板成形品の金型とを用いて評価を行った。評価に先立って金型を十分に清掃して汚れや曇りを十分に除去した後、金型に約８割充填される程度のショートショットの条件で、５０ショット連続して成形した。成形条件は、樹脂温度２４０℃、金型温度４０℃とした。その後、充填末端付近の金型表面の汚染状況を目視で確認し、以下の基準で判定した。
○：目視では汚れが確認できない
×：目視で汚れが認められる
【００６１】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のプロピレン系樹脂成形体は、微細凹凸の転写性に優れ、また寸法精度に優れ、高度のまた高集積度の微細構造パターン表面を有するので、形状・寸法精度、反りや平面度等の要求レベルが厳しい分野向けの製品として有用であり、産業上の利用性は非常に高いものがある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
【請求項２】
前記プロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒によって製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項３】
前記プロピレン系樹脂は、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項４】
前記微細構造パターンが、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数の混合パターンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項５】
成形体が、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体である請求項１〜４のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項１】
下記（ｉ）〜（ｉｖ）を満たすプロピレン系樹脂を溶融して押出し、押出された樹脂を、表面に微細凹凸構造パターンを有する連続冷却装置を用いて固化させることにより微細凹凸構造パターンが表面に転写された成形体であって、前記微細凹凸構造パターンは、幅が０．０１〜１００μｍの範囲にあり、高さ又は深さが０．１〜５００μｍの範囲にある凸部及び／又は凹部から構成されていることを特徴とするプロピレン系樹脂成形体。
（ｉ）プロピレンと０．８〜１０重量％のエチレンとの共重合体である。
（ｉｉ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による結晶化開始温度が１１１℃以下。
（ｉｉｉ）ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９に準拠、２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．１〜３０ｇ／１０分。
（ｉｖ）曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３：１９８２に準拠）が１１００ＭＰａ以下。
【請求項２】
前記プロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒によって製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項３】
前記プロピレン系樹脂は、１００℃、３０分の保持時間で発生するガス成分をガスクロマトグラフで分析した際に検出されるアウトガス総量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項４】
前記微細構造パターンが、溝状、突起状、錐状、穴状、壁状、格子状、ハニカム状、鋸歯状のパターンあるいはこれらの複数の混合パターンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【請求項５】
成形体が、バイオチップ、分析用チップ、導光板、拡散板、記憶基板、超撥水性基板又はモスアイ構造体である請求項１〜４のいずれかに記載のプロピレン系樹脂成形体。
【公開番号】特開２０１３−６０５１６（Ｐ２０１３−６０５１６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９１９８（Ｐ２０１１−１９９１９８）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５９６１３３４８５）日本ポリプロ株式会社 (577)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（５９６１３３４８５）日本ポリプロ株式会社 (577)
【Ｆターム（参考）】
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