JP2000044642A - フェノール樹脂及びフェノール樹脂組成物 - Google Patents

フェノール樹脂及びフェノール樹脂組成物

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JP2000044642A
JP2000044642A JP10215032A JP21503298A JP2000044642A JP 2000044642 A JP2000044642 A JP 2000044642A JP 10215032 A JP10215032 A JP 10215032A JP 21503298 A JP21503298 A JP 21503298A JP 2000044642 A JP2000044642 A JP 2000044642A
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phenol resin
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phenol
oil
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Shinichi Ozeki
真一 大関
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 靭性、振動吸収性に優れ、且つ成形品等の製
造過程における成形、焼成を短時間で行うことを可能に
するフェノール樹脂及びフェノール樹脂組成物を提供す
る。 【解決手段】 フェノール類とアルデヒド類との重縮合
物であり、樹脂中のメチレン結合においてオルソ結合対
パラ結合の比(o/p比)が0.7以上1.44未満で
あり、不飽和オイルで変性されてなるフェノール樹脂、
及びこのフェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンを
必須成分として含有するフェノール樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、靭性に優れる成形
品や鳴き特性、振動吸収性に優れる摩擦材等を得るため
に用いられるバインダーであって、靭性、振動吸収性に
優れ、且つ成形品等の製造過程における成形、焼成を短
時間で行うことを可能にするフェノール樹脂及びフェノ
ール樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フェノール樹脂は、優れた機械的特性、
電気特性、耐熱性及び接着性などを有するバインダーで
ある反面、その成形品は靭性、振動吸収性において欠点
を持っている。このような特長を生かしつつ上記の欠点
を改善するため変性フェノール樹脂の研究が盛んに行わ
れている。特に、ゴム変性フェノール樹脂、エポキシ変
性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂などが
検討され、一部実用に供されている。しかし、これらの
変性フェノール樹脂では、靭性、振動吸収性の面で未だ
十分でない。柔軟性、振動吸収性には比較的優れる不飽
和オイルで変性したフェノール樹脂が検討されている
が、これらの不飽和オイル変性フェノール樹脂は硬化が
遅く、成形、焼成にかかる時間が長いという問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、フェノール
樹脂のこのような問題点を解決するために種々検討の結
果完成したもので、その目的とするところは靱性、振動
吸収性に優れ、且つ成形品等の製造過程における成形、
焼成を短時間で行うことを可能にするフェノール樹脂及
びフェノール樹脂組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、フェノール樹
脂を合成する際、樹脂中のメチレン結合においてオルソ
結合対パラ結合の比(以下、o/p比という)を制御
し、更に不飽和オイルで変性することにより、靱性、振
動吸収性に優れ、且つ成形品等の製造過程における成
形、焼成を短時間で行うことを可能にするフェノール樹
脂を鋭意検討した結果、完成するに至ったものである。
即ち、本発明は、フェノール類とアルデヒド類との重縮
合物であり、樹脂中のメチレン結合においてオルソ結合
対パラ結合の比(o/p比)が0.7以上1.44未満
であり、不飽和オイルで変性されてなるフェノール樹
脂、及びこのフェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミ
ンとを必須成分として含有することを特徴とするフェノ
ール樹脂組成物に関するものである。
【0005】以下、本発明について具体的に説明する。
本発明に用いるフェノール樹脂について説明する。この
フェノール樹脂を製造するために使用するフェノール類
は、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフ
ェノール、プロピルフェノール、カテコール、レゾルシ
ン、ハイドロキノン、ビスフェノールA等であり、これ
らを単独または2種類以上組合わせて使用してもよい。
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルム
アルデヒド、ベンズアルデヒド等であり、これらを単独
または2種類以上組合わせて使用してもよい。
【0006】アルデヒド類とフェノール類の反応モル比
は、好ましくは0.40〜0.90である。0.40 未満
では、樹脂の分子量が低く、固形化した樹脂を得ること
ができない。また、0.90 を越えると樹脂化反応の
際、樹脂の高分子化による増粘、あるいはゲル化のた
め、反応を適切に終結させることが不可能となる。良好
な固形の樹脂を得るために更に好ましい反応モル比の範
囲としては、0.60〜0.87である。フェノール類
とアルデヒド類とを反応する際の触媒としては、酢酸亜
鉛等の金属塩類、蓚酸、塩酸、硫酸、ジエチル硫酸、パ
ラトルエンスルホン酸等の酸類を単独または2種類以上
併用して使用できる。
【0007】樹脂中のメチレン結合において、o/p比
は0.7以上1.44未満で、好ましくは0.7〜1.
35である。o/p比が0.7未満では硬化が遅く、成
形性に優れた樹脂を得ることができない。また、1.4
4以上では得られた樹脂は成形時、成形表面の硬化が速
すぎるためガスの抜けが悪く、ふくれが生じやすいため
成形が困難である。
【0008】また、予めo/p比を高めに(例えば、o
/p比1.5以上)合成した未変性のフェノール樹脂と
不飽和オイルで変性したo/p比の低い(例えば、o/
p比0.5〜0.8)フェノール樹脂をブレンドして、
全フェノール樹脂の平均のo/p比を上記範囲内に入る
ようにすることもできる。不飽和オイルは、カシューオ
イル、トールオイル、アマニ油、又は桐油であり、これ
らを単独または2種類以上組み合わせて使用する。樹脂
中に残留する遊離フェノール類の量としては、8.0重
量%以下が好ましく、更に好ましくは5.0重量%以下
である。8.0重量%を越えると、成形品を成形する
際、遊離フェノール類の揮発により、ガス膨れ等を生
じ、良好な成形品を得ることができない。
【0009】フェノール樹脂の硬化剤はヘキサメチレン
テトラミンを用いる。ヘキサメチレンテトラミンの添加
量は変性フェノール樹脂100重量部に対して3〜20
重量部であり、好ましくは7〜17重量部である。3重
量部未満では樹脂の硬化が不十分になり、また、20重
量部を越えるとヘキサメチレンテトラミンの分解ガスが
成形品にふくれ、亀裂などを発生させる。本発明におい
ては、フェノール樹脂のo/p比を0.7以上1.44
未満に制御することにより、成形時の硬化速度が適度に
速くなり、ガス抜けが良好になされるために、不飽和オ
イルで変性しているにもかかわらず、ふくれ、亀裂など
がない良質な成形品を短時間で得ることができる。更
に、不飽和オイルで変性していることから靱性、振動吸
収性に優れる成形品が得られる。
【0010】本発明のフェノール樹脂又はフェノール樹
脂組成物の用途としては、成形材料用素材、有機繊維粘
結剤、ゴム配合剤、研磨剤用粘結剤、摩擦材用粘結剤、
無機繊維粘結剤、電子電気部品被覆剤、摺動部材粘結
剤、エポキシ樹脂原料及びエポキシ樹脂硬化剤などが挙
げられるが、摩擦材用粘結剤が特に好ましい用途であ
る。
【0011】
【実施例】本発明を実施例により説明する。しかし本発
明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
また、実施例及び比較例に記載されている「部」及び
「%」は、すべて「重量部」及び「重量%」を示す。
【0011】(実施例1)撹拌装置、還流冷却器及び温
度計を備えた反応装置にフェノール1000部、37%
ホルマリン630部及び酢酸亜鉛5部を仕込後、徐々に
昇温し温度が100℃に達してから120分間還流反応
を行った。次いで常圧脱水を行いながら、内温が110
℃になったところで、カシューオイル300部及び硫酸
10部を添加し、30分攪拌を行った後、真空脱水を行
い、系内の温度が180℃まで昇温したところで、内容
物を反応器より取出して常温で固形のフェノール樹脂1
300部を得た。次いで得られた固形のフェノール樹脂
1000部にヘキサメチレンテトラミン100部を加
え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物を1089部
を得た。
【0012】(実施例2)カシューオイルをトールオイ
ルとした以外は実施例1と同様に反応させ常温で固形の
フェノール樹脂1300部を得た。次いで得られた固形
のフェノール樹脂1000部にヘキサメチレンテトラミ
ン100部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成
物を1089部を得た。
【0013】(実施例3)カシューオイルをアマニ油と
した以外は実施例1と同様に反応させ常温で固形のフェ
ノール樹脂1300部を得た。次いで得られた固形のフ
ェノール樹脂1000部にヘキサメチレンテトラミン1
00部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物を
1089部を得た。
【0014】(実施例4)カシューオイルを桐油とした
以外は実施例1と同様に反応させ常温で固形のフェノー
ル樹脂1300部を得た。次いで得られた固形のフェノ
ール樹脂1000部にヘキサメチレンテトラミン100
部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物を10
89部を得た。
【0015】(実施例5)実施例1と同様の反応装置に
フェノール1000部、蓚酸10部を仕込後、徐々に昇
温し温度が100℃に達してから37%ホルマリン63
0部を60分かけ分割添加し、次いで120分間還流反
応を行った。常圧脱水を行いながら、内温が110℃に
なったところで、カシューオイル300部及び硫酸10
部を添加し、30分攪拌を行った後、真空脱水を行い、
系内の温度が180℃まで昇温したところで、内容物を
反応器より取出して常温で固形のフェノール樹脂135
0部を得た。(フェノール樹脂A、o/p比=1.7
8) 更に、実施例1と同様の反応装置にフェノール1000
部、37%ホルマリン630部及び酢酸亜鉛10部を仕
込後、徐々に昇温し温度が100℃に達してから120
分間還流反応を行った。内温が110℃に達するまで常
圧脱水を行い、次いで真空脱水を行い、系内の温度が1
60℃まで昇温したところで、内容物を反応器より取出
して常温で固形のフェノール樹脂1000部を得た。
(フェノール樹脂B、o/p比=0.54) 次いで得られた固形のフェノール樹脂A500部、及び
フェノール樹脂B500部にヘキサメチレンテトラミン
100部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物
を1089部を得た。
【0016】(比較例1)実施例1と同様の反応装置に
フェノール1000部、37%ホルマリン630部及び
酢酸亜鉛5部を仕込後、徐々に昇温し温度が100℃に
達してから120分間還流反応を行った。内温が110
℃に達するまで常圧脱水を行い、次いで真空脱水を行
い、系内の温度が160℃まで昇温したところで、内容
物を反応器より取出して常温で固形のフェノール樹脂1
000部を得た。次いで得られた固形のフェノール樹脂
1000部にヘキサメチレンテトラミン100部を加
え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物を1089部
を得た。
【0017】(比較例2)実施例1と同様の反応装置に
フェノール1000部、蓚酸10部を仕込後、徐々に昇
温し温度が100℃に達してから37%ホルマリン63
0部を60分かけ分割添加し、次いで120分間還流反
応を行った。内温が110℃に達するまで常圧脱水を行
い、次いで真空脱水を行い、系内の温度が160℃まで
昇温したところで、内容物を反応器より取出して常温で
固形のフェノール樹脂1050部を得た。次いで得られ
た固形のフェノール樹脂1000部にヘキサメチレンテ
トラミン100部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹
脂組成物を1089部を得た。
【0018】(比較例3)実施例1と同様の反応装置に
フェノール1000部、蓚酸10部を仕込後、徐々に昇
温し温度が100℃に達してから37%ホルマリン63
0部を60分かけ分割添加し、次いで120分間還流反
応を行った。常圧脱水を行いながら、内温が110℃に
なったところで、カシューオイル300部及び硫酸10
部を添加し、30分攪拌を行った後、真空脱水を行い、
系内の温度が180℃まで昇温したところで、内容物を
反応器より取出して常温で固形のフェノール樹脂135
0部を得た。次いで得られた固形のフェノール樹脂10
00部にヘキサメチレンテトラミン100部を加え、粉
砕し、粉末のフェノール樹脂組成物を1089部を得
た。
【0019】(比較例4)酢酸亜鉛の仕込量を10部と
した以外は実施例1と同様に反応させ常温で固形のフェ
ノール樹脂組成物1300部を得た。次いで得られた固
形のフェノール樹脂1000部にヘキサメチレンテトラ
ミン100部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組
成物を1089部を得た。
【0020】実施例1〜5、比較例1〜4で得られた9
種類のフェノール樹脂組成物についてフェノール樹脂の
硬化特性であるゲル化時間、及びo/p比を測定した。
o/p比の測定は赤外吸収スペクトルを用い、730〜
770cm-1に現れるオルソ結合の吸光度、800〜8
40cm-1に現れるパラ結合の吸光度の比率により行っ
た。
【0021】次いでこれらの9種のフェノール樹脂組成
物を各々別々に以下に示す配合割合で仕込み混合した。 (配合割合) 配合物 配合量(重量%) 樹脂組成物 10 ガラス繊維 20 炭酸カルシウム 70
【0022】この配合物を温度160℃、圧力200k
g/cm2 で10分間成形した後180℃で3時間焼成
してテストピースを作成した。比較例4の樹脂を用いた
テストピースは、成形時にガスぶくれが生じたため、成
形時の特性の測定は行わなかった。得られた8種のフェ
ノール樹脂組成物のテストピースについて、ロックウェ
ル硬度、動的粘弾性のtanδの値による柔軟性を評価
し、その結果を前記ゲル化時間、o/p比測定結果とと
もに表1及び表2に示す。
【0023】 表 1 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 ロックウェル硬度(HRS) 94 93 92 94 93 動的粘弾性 tanδ(100℃) 0.085 0.074 0.073 0.081 0.078 tanδ(200℃) 0.087 0.081 0.080 0.082 0.083 tanδ(300℃) 0.093 0.095 0.092 0.090 0.091 o/p比 1.00 1.01 1.02 1.06 1.16 ゲル化時間(秒) 31 32 29 27 26
【0024】 表 2 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 ロックウェル硬度(HRS) 110 112 94 − 動的粘弾性 tanδ(100℃) 0.053 0.052 0.081 − tanδ(200℃) 0.057 0.059 0.082 − tanδ(300℃) 0.062 0.063 0.086 − o/p比 1.01 0.55 0.56 1.78 ゲル化時間(秒) 30 51 58 15
【0025】(測定方法) 1.ロックウェル硬度:JIS D 4421により測定
した。 2.動的粘弾性:テストピースを所定の大きさに切断
後、東洋精機製動的粘弾性測定装置 PHERO GRAPH PIEZO
により測定した。 3.o/p比:赤外線吸収スペクトルを測定し、730
〜770cm-1に現れるオルソ結合の吸光度と、800〜
840cm-1に現れるパラ結合の吸光度との比率により求
めた。 4.ゲル化時間:JIS K 6909(測定温度165
℃)により測定した。
【0026】表1より明らかなように、比較例1はo/
p比が高いため、ゲル化時間が短く硬化が速いが、不飽
和オイルによる変性を行っていないため、硬度が高く、
tanδの値が低いことから柔軟性に欠けることが分か
る。比較例2はo/p比が低く、不飽和オイルで変性し
ていないため、硬化性、柔軟性が不十分である。比較例
3については不飽和オイルで変性したものの、o/p比
が低いため、硬化性が不十分である。これらに対して、
実施例1〜5については硬度が低く、tan δ の値が
高いことから柔軟性に優れることが分かる。また、o/
p比が高いため、ゲル化時間が短く、硬化が速いことが
分かる。
【0027】
【発明の効果】本発明のフェノール樹脂、及びフェノー
ル樹脂組成物は、柔軟性、及び硬化性に優れている。従
って、振動吸収性に優れる摩擦材等を短時間に得るため
のバインダーとして特に好適である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール類とアルデヒド類との重縮合
    物であり、樹脂中のメチレン結合においてオルソ結合対
    パラ結合の比(o/p比)が0.7以上1.44未満で
    あり、不飽和オイルで変性されてなるフェノール樹脂。
  2. 【請求項2】 不飽和オイルが、カシューオイル、トー
    ルオイル、アマニ油及び桐油から選ばれた1種以上であ
    る請求項1記載のフェノール樹脂。
  3. 【請求項3】 フェノール樹脂が、不飽和オイルの変性
    率2〜50重量%のものである請求項1記載のフェノー
    ル樹脂。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載のフェノール樹
    脂とヘキサメチレンテトラミンとを必須成分として含有
    することを特徴とするフェノール樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 ヘキサメチレンテトラミンの含有量がフ
    ェノール樹脂に対して3〜20重量%である請求項4記
    載のフェノール樹脂組成物。
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