JP2000103828A - ノボラック樹脂の製造方法 - Google Patents

ノボラック樹脂の製造方法

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JP2000103828A
JP2000103828A JP10277939A JP27793998A JP2000103828A JP 2000103828 A JP2000103828 A JP 2000103828A JP 10277939 A JP10277939 A JP 10277939A JP 27793998 A JP27793998 A JP 27793998A JP 2000103828 A JP2000103828 A JP 2000103828A
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novolak resin
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Hide Sakamoto
秀 坂本
Hisatoshi Higaki
久利 檜垣
Koichi Fukuda
幸一 福田
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ノボラック樹脂の製造時に発生する排水のCO
D濃度を低減することである。 【解決手段】メタノール含量が2〜3重量%である37
〜38重量%ホルマリンをフェノール類と反応させてノ
ボラック樹脂を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にエポキシ樹脂
の製造原料となるノボラック樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒
の存在下で反応させてノボラック樹脂を製造することは
よく知られている。とくに、o−クレゾールとホルマリ
ン(ホルムアルデヒドの水溶液)とを使用して製造され
るo−クレゾールノボラック樹脂はエポキシ樹脂の製造
原料として重要である。ホルマリンとしては、通常メタ
ノールが7〜12重量%程度添加された37重量%ホル
マリンが使用されている。ここで、メタノールは、パラ
ホルムアルデヒド等の重合物が生成するのを防止するた
めの重合禁止剤として作用する。すなわち、重合物の析
出は、ノボラック製造時の反応系内のホルムアルデヒド
濃度を変動させ、ノボラック樹脂の品質に悪影響を与え
る。また、重合物の析出を防止するために前記37重量
%ホルマリンに求められる最低貯蔵温度は6〜16℃で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】工業的にo−クレゾー
ルノボラック樹脂を製造する場合の問題点の一つに、製
造工程から発生する排水中のCOD(化学的酸素要求
量)が非常に高く、そのため排水処理のコストが高いこ
とが挙げられる。
【0004】排水中のCODの原因物質としては、未反
応のo−クレゾール、ホルマリンおよび酸触媒として使
用される有機酸のほかに、重合禁止剤としてホルマリン
に添加されているメタノールがある。排水処理の問題を
解決するために、ホルマリンに代えて固形のパラホルム
アルデヒドを使用する方法も検討されている。すなわ
ち、パラホルムアルデヒドは、排水に悪影響を及ぼすメ
タノールを含まないため排水処理の問題は低減される。
しかし、パラホルムアルデヒドは、過剰の反応性を有す
るため反応制御が困難であり、そのため安全対策上大が
かりな設備が必要となり実用的ではない。本発明の目的
は、ノボラック樹脂の製造時に発生する排水のCOD濃
度を低減することができるノボラック樹脂の製造方法を
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねる過程で、ホルマリンに含
有されているメタノールがその含有量以上に排水のCO
D負荷に大きく関係しているという知見を得た。すなわ
ち、ホルマリンに含有されているメタノール自体が排水
のCODを増加させると共に、該メタノールがノボラッ
ク化反応の反応温度を低下させるために、反応速度が低
下し、所定の反応時間では、投入されたホルムアルデヒ
ドのほぼ全量を反応させることができなくなり、結果的
に残留ホルムアルデヒド量を増大させており、これが排
水中のCOD濃度を増大させていた。
【0006】本発明者らは、上記知見に基づいてさらに
研究を重ねた結果、メタノール含量が2〜3重量%であ
る37〜38重量%ホルマリンを使用することにより、
反応温度および反応速度が殆ど低下せず、そのため反応
率が高まって残留ホルムアルデヒド量が低減されるた
め、排水のCOD濃度を大幅に低減でき、しかも低メタ
ノール含量であっても実用範囲内の最低貯蔵温度で重合
物の析出を充分に防止できるという新たな事実を見出
し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明のノ
ボラック樹脂の製造方法は、メタノール含量が2〜3重
量%である37〜38重量%ホルマリンをフェノール類
と反応させてノボラック樹脂を得ることを特徴とする。
【0007】本発明では、前記のようにホルマリン中の
メタノール含量を低減することにより反応速度の低下が
抑制されるため、排水のCOD濃度の削減のみならず、
生産性の向上をも図ることができ、さらに反応率の向上
により、目的とする品質(軟化点、重合度、平均分子量
等)のノボラック樹脂を容易に製造できるようになる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、ホルマリ
ンとして、メタノール含量が2〜3重量%である37〜
38重量%ホルマリンが使用される。このホルマリンの
最低貯蔵温度、すなわち重合物の析出を防止するのに最
低限必要な温度は約25〜30℃である。このように本
発明で使用されるホルマリンは、通常使用される37重
量%ホルマリン(メタノール含量約7〜12重量%で最
低貯蔵温度6〜16℃)に比べてメタノール含量が少な
い分、最低貯蔵温度は高いが、上記のような温度範囲で
あれば簡単な加温装置で充分でありかつホルムアルデヒ
ド蒸気対策も不要である。ちなみに、ホルムアルデヒド
濃度が45重量%および50重量%といった高濃度なホ
ルマリンでは、重合物の析出を防止するための最低貯蔵
温度は55℃および65℃とされるため、常時加温を必
要とし、さらにホルムアルデヒド蒸気を大気に放出させ
ないための設備が必要になり、実用的ではない。
【0009】前記ホルマリンのメタノール含量が2〜3
重量%よりも少ないときは、重合物が析出しやすくなる
ため好ましくない。また、メタノール含量が2〜3重量
%よりも多いときは、ノボラック製造時に排出される排
水中のCODを低減させることが困難であり、かつ反応
温度の低下による反応速度の低下を起こすおそれがあ
る。本発明で使用されるホルマリンは、通常の37重量
%ホルマリンの製造時にメタノールの添加量を調整する
ことによって製造することができる。
【0010】ところで、メタノールの添加なしで、パラ
ホルムアルデヒド等の重合物の析出を防止するために
は、ホルムアルデヒド濃度を低くすればよく、ホルムア
ルデヒド濃度が30重量%以下ではメタノールの添加な
しでも殆ど重合物は析出しない。しかし、ホルムアルデ
ヒド濃度が低すぎると、ノボラック樹脂を生成する反応
速度が低下し、生産性の低下やコストの上昇等の問題が
生じるため、好ましくない。ホルマリンと反応するフェ
ノール類としては、例えばフェノール、o−クレゾー
ル、m−クレゾール、p−クレゾール、レゾルシノー
ル、臭素化フェノール、臭素化クレゾール、臭素化レゾ
ルシノールなどがあげられる。
【0011】ノボラック樹脂を製造するには、上記フェ
ノール類および酸触媒を反応槽内に仕込み、所定温度に
加熱して攪拌しながらホルマリンを滴下して重合反応を
行わせる。酸触媒としては、例えばp−トルエンスルホ
ン酸、蓚酸、硫酸、塩酸等があげられる。製造されるノ
ボラック樹脂の分子構造は、ホルムアルデヒド/フェノ
ール類の仕込み比率(モル比)、ホルマリンの滴下速
度、反応時間、反応温度、触媒量等の反応条件を調節す
ることによってコントロールすることができる。ノボラ
ック樹脂の分子構造(重合度、平均分子量)を示す指標
として、一般的には軟化点が用いられるので、上記した
製造条件を調節することによって軟化点が異なる種々の
ノボラック樹脂を製造することができる。
【0012】ホルムアルデヒド/フェノール類のモル比
は、0.5以上1未満の範囲内から選択するのがよく、
理論上は前記モル比に対応する分子量と重合度を有する
ノボラック樹脂が得られる。本発明では、ホルマリンの
メタノール含量を削減することにより反応速度の低下が
抑制され反応率が向上しているため、所定のモル比で、
該モル比での理論値に近い分子量および重合度を有する
ノボラック樹脂が得られる。そのため、前記モル比を変
えることにより、広範囲な軟化点(分子量、重合度)を
有するノボラック樹脂を容易に製造できるようになる。
【0013】また、ノボラック化反応は、反応液の沸騰
還流下で行われるのが好ましい。本発明では、メタノー
ル含量の低いホルマリンを使用することにより反応温度
の低下が抑制されているので、反応を沸点近くで行わせ
ることができる。従って、反応速度の低下がないので、
所定の反応時間で、仕込まれたホルムアルデヒドのほぼ
全量を反応させることができるようになる。このように
して製造されたノボラック樹脂を含む反応液は脱水濃縮
され、得られたノボラック樹脂はエポキシ樹脂の製造等
に好適に使用される。
【0014】
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明の
ノボラック樹脂の製造方法をより詳細に説明する。な
お、以下の実施例および比較例において、軟化点、排水
中の残留ホルムアルデヒド濃度およびCOD濃度は以下
の方法により測定した値である。 (1) 軟化点 JIS K−2531(環球法)に準拠して測定した。 (2) 残留ホルムアルデヒド濃度 試料1〜2gをメタノール50mlに溶解し、pHを
4.6に調整し、1N−塩酸ヒドロキシルアミンのメタ
ノール溶液10mlを加えて10分間反応させ、遊離し
た塩酸を1/10N−KOH標準液で中和滴定し、ブラ
ンクとの差からホルムアルデヒド量を重量%で算出し
た。 (3) 排水中のCOD濃度 JIS K−0102(過マンガン酸カリウム法)に準
拠して測定した。
【0015】実施例1 還流冷却器、温度計、攪拌器および滴下ロートを備えた
反応容器に、精製o−クレゾール216.3g(2モ
ル)、パラトルエンスルフォン酸3.8gおよび水2
2.8gを仕込み、窒素気流下、攪拌しながら温度を9
5℃まで上げた。ついで、メタノール含量が2.2重量
%の37.2重量%ホルマリン137.1g(1.7モ
ル)を120分間にわたって滴下した。ホルマリン滴下
開始直後より温度は上昇し、沸騰・還流状態が継続され
た。温度は、一旦104〜105℃まで上昇した後、9
7℃まで降下した。ホルマリン滴下終了後、加熱還流を
120分間継続し反応完了とした。この間の温度は98
〜99℃で還流が継続的に行われていた。反応完了直後
の反応液を採取し、水層の残留ホルムアルデヒド濃度を
測定したところ、0.02重量%であり、これは反応率
で99.9%に相当する。反応終了後、10重量%の水
酸化ナトリウム水溶液8.4gおよび温水240gを加
え、約90℃で30分間中和を行った。中和後、静置し
て上層の水を排出し、大気圧で160℃まで、ついで6
0mmHgで160℃まで蒸留濃縮を行い、ノボラック
樹脂233.5gを得た。得られたノボラック樹脂の軟
化点は113.8℃であった。また、中和後、分液され
た排水のCOD濃度を測定したところ、9800ppm
であった。
【0016】比較例1 実施例1においてホルマリンを、メタノール含量が8.
0重量%の37.4重量%ホルマリン136.4gに変
更し、パラトルエンスルフォン酸の添加量を5.7g、
中和用の10重量%水酸化ナトリウム水溶液の添加量を
12.6gに増量したほかは、実施例1と同様にして軟
化点107.2℃のノボラック樹脂233.0gを得
た。ホルマリン滴下中の還流温度は、最高で103℃ま
で上昇したが、その後97℃まで低下し、加熱還流中の
温度は97〜94℃であり、実施例1と比較して加熱還
流温度は約5℃低下していた。また、加熱還流開始から
120分後の反応液の水層中の残留ホルムアルデヒド濃
度を測定したところ、0.59重量%で、これは反応率
で97.0%に相当する。実施例1と比較して、触媒量
を増加したにもかかわらず、反応速度が低下した原因
は、反応液中のメタノール濃度が高く、そのため上記の
ごとく加熱還流温度が約5℃低下したことが影響してい
るものと推測される。その結果、実施例1より軟化点の
低いノボラック樹脂しか得られなかったものと考えられ
る。また、実施例1と同様に、中和後、分液された排水
のCOD濃度を測定したところ、22710ppmとC
OD濃度が大きく増加していた。
【0017】実施例2 実施例1において、ホルマリン滴下量を121.6g
(1.5モル)に変更した他は、実施例1と同様にして
ノボラック樹脂229.9gを得た。樹脂の軟化点は9
3.6℃であった。中和後、分液された排水のCOD濃
度を測定したところ、9500ppmであった。
【0018】実施例3 実施例1において、ホルマリン滴下量を113.6g
(1.4モル)に変更した他は、実施例1と同様にして
ノボラック樹脂220.9gを得た。樹脂の軟化点は8
2.8℃であった。中和後、分液された排水のCOD濃
度を測定したところ、8700ppmであった。
【0019】比較例2 実施例1において、ホルマリンを、メタノール含量が
8.0重量%の37.4重量%ホルマリン120.3g
(1.5モル)に変更し、パラトルエンスルフォン酸の
添加量を5.7g、中和用の10重量%水酸化ナトリウ
ム水溶液の添加量を12.6gに増量したほかは、実施
例1と同様にして軟化点84.0℃のノボラック樹脂2
36.0gを得た。ホルマリン滴下中および加熱還流中
の温度変化は、比較例1とほぼ同様の傾向を示し、加熱
還流温度は約5℃低く、97〜94℃であった。また、
中和後、分液された排水のCOD濃度は、20830p
pmと大きく増加していた。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、ホルマリン中のメタノ
ール含量を低減することにより、反応速度が増大して反
応率が高まり、未反応ホルムアルデヒド量が殆ど無視で
きる程度に低減するので、メタノール量の低減と相まっ
て、ノボラック樹脂の製造時に発生する排水のCOD濃
度を大幅に低減することができると共に、反応速度の増
大による効率のよいノボラック樹脂の製造が可能になる
という効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 幸一 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 Fターム(参考) 4J033 CA02 CA11 CA12 CA13 CA14 CA26 CB03 CC03 CC08 CC09 HA12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メタノール含量が2〜3重量%である37
    〜38重量%ホルマリンをフェノール類と反応させてノ
    ボラック樹脂を得ることを特徴とするノボラック樹脂の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009221488A (ja) * 2004-03-02 2009-10-01 Sumitomo Chemical Co Ltd レゾルシン/ホルムアルデヒド/脂肪族ケトン樹脂の製造方法
JP2014503667A (ja) * 2011-01-26 2014-02-13 コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハー 重縮合生成物の製造方法

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