JP2001131253A - 水溶性フェノール樹脂の製造方法 - Google Patents

水溶性フェノール樹脂の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機繊維製品等のバインダーとして有用な、
作業性に優れる水溶性フェノール樹脂の製造方法を提供
する。 【解決手段】 フェノール類(P)とアルデヒド類
(A)を、モル比A/Pが2.0−4.5となるように
配合して、水酸化バリウム存在下で反応させ、反応終了
後に中和剤として硫酸と有機酸を用いて25℃における
pHを6.0−8.0に調整することを特徴とする水溶
性フェノール樹脂の製造方法であり、有機酸としては、
その有機酸と水酸化バリウムからなる中和塩の水への溶
解度が5g/水100g(0℃)以上であるものが好ま
しく、中和後に、使用したアルデヒド類(A)に対し
て、5−90重量%の尿素、ジシアンジアミド、及びメ
ラミンから選ばれた1種又は2種以上を添加し、次いで
反応せしめることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はグラスウール、ロッ
クウールやセラミック繊維等のミネラル繊維からなる断
熱材、防音材、成型品(自動車の屋根およびボンネット
のライナーなど)および未硬化グラスウールなどの無機
繊維製品の製造におけるバインダーとして有用な、作業
性に優れる水溶性フェノール樹脂の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より、グラスウール、ロックウール
等の無機繊維製品は、製造時にバインダーとして水溶性
フェノール樹脂を主成分とした混合液が用いてられてき
た。使用される水溶性フェノール樹脂としては、フェノ
ール類とアルデヒド類を付加縮合反応させる為の触媒と
して主に水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、トリエチ
ルアミン等を用いた樹脂が使用されている。その中で
も、触媒として水酸化バリウムを用い、中和剤として硫
酸を用いた樹脂が、加熱処理後の硬化物の吸湿性が低い
という利点と触媒のコストも比較的安価であることより
特に多く使用されている。しかし、このタイプの樹脂は
触媒中和塩である硫酸バリウムが樹脂中に溶解しない。
このため、この硫酸バリウム粒子が凝集等によりフェノ
ール樹脂を保管するタンクの底に沈降し、定期的なタン
ク清掃が必要になったり、バインダー液調合後に製造ラ
インでフィルター詰まりを起こす危険性があり、他の反
応触媒を用いた樹脂に比べ頻繁なフィルターの清掃・交
換が必要であるという作業性上の問題を抱えている。フ
ィルターは、バインダー調合液が無機繊維にスプレーさ
れる製造工程を経る為、スプレーの詰まり防止のために
も必要不可欠な装置であり、フィルターの清掃・交換頻
度が高いことは作業性の低下に直結するものである。
【0003】また、水溶性フェノール樹脂には未反応の
フェノール類とアルデヒド類が含まれているが、両者と
も人体に有害で且つ臭気を伴う物質である為、近年それ
らの低減が強く要求されている。両者を同時に低減し、
且つ良好な水溶性を維持したフェノール樹脂を合成する
には、触媒量を増やし、反応温度を低くする方法が一般
的である。しかし、触媒が水酸化バリウムで中和剤が硫
酸の場合、触媒量を増やすと触媒中和塩である硫酸バリ
ウム量が増加し、硫酸バリウムの沈降・フィルターの交
換など前述した作業性を更に低下させてしまう傾向にあ
る。従って、従来の反応触媒が水酸化バリウムで中和剤
が硫酸である無機繊維結合用の水溶性フェノール樹脂と
比較し、水溶性や硬化性や機械的強度、樹脂硬化物の吸
湿性などの特性は同等以上で、且つ樹脂に不溶な中和塩
である硫酸バリウムの量を低減した無機繊維結合用とし
て好適な水溶性フェノール樹脂の開発が長年求められて
来た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の水溶性フェノ
ール樹脂の製造方法は、フェノール類とアルデヒド類の
反応触媒が水酸化バリウムで中和剤が硫酸である水溶性
フェノール樹脂の硬化性や無機繊維製品等のバインダー
として使用したときの機械的強度、樹脂硬化物の吸湿性
などの従来からの特性を維持しつつ、樹脂に不溶な中和
塩である硫酸バリウムの量を低減した水溶性フェノール
樹脂を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、フェノール類
(P)とアルデヒド類(A)を、モル比A/Pが2.0
−4.5となるように配合して、水酸化バリウム存在下
で反応させ、反応終了後に中和剤として硫酸と有機酸を
用いて25℃におけるpHを6.0−8.0に調整する
ことを特徴とする水溶性フェノール樹脂の製造方法であ
る。
【0006】以下、本発明で使用する各成分について説
明する。本発明におけるフェノール類(P)とアルデヒ
ド類(A)の反応モル比(A/P)は2.0−4.5で
ある。A/Pが2.0より低くなると未反応のフェノー
ル量が増加し臭気が問題となり、また水溶性が低下して
しまう。また、A/Pが4.5より高くなると未反応の
ホルムアルデヒド量が増加し臭気が問題となる。使用す
るフェノール類の種類としては、フェノール、カテコー
ル、レゾルシン、ハイドロキノン、オルソクレゾール、
メタクレゾール、パラクレゾール、エチルフェノール、
キシレノール、プロピルフェノール、ブチルフェノー
ル、オクチルフェノール、ノニルフェノール、フェニル
フェノール、クミルフェノール、ビスフェノールAなど
から選ばれた1種又は2種以上である。次にアルデヒド
類の種類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアル
デヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、ベンズアル
デヒドなどから選ばれた1種又は2種以上である。
【0007】本発明で使用される触媒は、水酸化バリウ
ムに限定される。これ以外の触媒では、樹脂硬化物の吸
湿性が低下してしまう。次に中和剤としては、硫酸と有
機酸を併用する。硫酸単独では中和塩である硫酸バリウ
ムの量が多くなり、無機繊維製品等の製造時バインダー
としての作業性が低下する。有機酸単独では樹脂硬化物
としての吸湿性が大きく、無機繊維製品等の品質を低下
させてしまう。両触媒を併用することにより、硫酸バリ
ウムの生成量が少なく、かつ樹脂硬化物の吸湿性が小さ
い。これらの割合は、硫酸1重量部に対して有機酸0.
2〜1.0重量部であることが好ましい。有機酸の量が
0.2重量部未満であると硫酸バリウムの生成量が多く
なり、1.0重量部を越えると樹脂硬化物の吸湿性が大
きくなる。使用する有機酸は、有機酸と水酸化バリウム
からなる中和塩の水への溶解度が5g/水100g(0
℃)以上となる有機酸が好ましい。該当する有機酸とし
ては、乳酸、酢酸、ギ酸などが挙げられる。中和塩の溶
解度が5g/水100g(0℃)を下回る有機酸を使用
した場合、樹脂の水溶性が低下してしまう。また、中和
後のフェノール樹脂のpH(25℃)は6.0−8.0
が望ましい。これ以外のpHでは、保管時の安定性が低
下してしまう。
【0008】中和後に未反応のアルデヒド類の低減を目
的に、使用したアルデヒド類の重量に対し5−90%の
尿素、ジシアンジアミド、メラミンから選ばれた1種又
は2種以上を添加し、反応せしめてもよい。この時、5
%未満の添加量ではアルデヒド類の低減効果が少なく、
90%を越える添加量では樹脂の低温貯蔵性が低下した
り、バインダーとしての強度が低下してしまう。
【0009】本発明の水溶性フェノール樹脂の製造方法
の実施の態様について詳しく説明する。攪拌機、温度計
及び熱交換器を備えた反応装置にフェノール類(P)と
アルデヒド類(A)とをモル比A/Pが2.0−4.5
となるように仕込み、更に反応触媒として水酸化バリウ
ムを添加して所定の温度で所定の時間反応させる。この
時、急激な反応熱の発生を抑えることを目的に、水酸化
バリウム、アルデヒド類(A)を分割して添加しても良
い。その後、触媒中和剤として硫酸と有機酸を使用して
中和し、25℃におけるpHを6.0−8.0に調整す
る。この後、必要に応じ中和後に尿素、ジシアンジアミ
ド、メラミン等を添加し、所定の温度で所定の時間反応
させてもよい。以上の方法により、本発明の水溶性フェ
ノール樹脂が得られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
るが、本発明は実施例によって限定されるものではな
い。なお、この実施例及び比較例に記載している「部」
及び「%」はすべて「重量部」及び「重量%」を示す。
【0011】〔実施例1〕攪拌機、温度計及び熱交換器
を備えた反応装置にフェノール(P)500部、37%
ホルマリン(A)1639部(モル比A/P=3.
8)、水酸化バリウム90部をそれぞれ仕込んだ。徐々
に加熱昇温させて液温を65℃に保ち180分間反応さ
せた。その後冷却し、液温を30℃以下にした。冷却
後、中和剤として25%硫酸74部、50%乳酸20部
を添加した。中和剤添加後、反応混合物の25℃におけ
るpHは7.1であった。次に尿素70部を添加し、再
度加熱して液温を50℃に保ち30分間反応させた。そ
の後、10℃以下まで冷却し、水溶性フェノール樹脂を
得た。
【0012】〔比較例1〕実施例1と同型の反応装置に
フェノール(P)500部、37%ホルマリン(A)1
639部(モル比A/P=3.8)、水酸化バリウム9
0部をそれぞれ仕込んだ。徐々に加熱昇温させて液温を
65℃に保ち180分間反応させた。その後冷却し、液
温を30℃以下にした。冷却後、中和剤として25%硫
酸94部を添加した。中和剤添加後、反応混合物の25
℃におけるpHは7.1であった。次に尿素70部を添
加し、再度加熱して液温を50℃に保ち30分間反応さ
せた。その後、10℃以下まで冷却し、水溶性フェノー
ル樹脂を得た。
【0013】〔実施例2〕実施例1と同型の反応装置に
フェノール(P)500部、37%ホルマリン(A)1
466部(モル比A/P=3.4)、水酸化バリウム9
0部をそれぞれ仕込んだ。徐々に加熱昇温させて液温を
65℃にて160分間反応させた。その後冷却し、液温
を30℃以下にした。冷却後、中和剤として25%硫酸
58部、酢酸13部を添加した。中和剤添加後、反応混
合物の25℃におけるpHは7.1であった。その後1
0℃以下まで冷却して水溶性フェノール樹脂を得た。
【0014】〔比較例2〕実施例1と同型の反応装置に
フェノール(P)500部、37%ホルマリン(A)1
466部(モル比A/P=3.4)、水酸化バリウム9
0部をそれぞれ仕込んだ。徐々に加熱昇温させて液温を
65℃にて160分間反応させた。その後冷却し、液温
を30℃以下にした。冷却後、中和剤として酢酸28部
を添加した。中和剤添加後、反応混合物の25℃におけ
るpHは7.1であった。その後10℃以下まで冷却し
て水溶性フェノール樹脂を得た。
【0015】実施例1、2及び比較例1、2で得られた
フェノール樹脂について、合成時の反応モル比A/P、
中和剤種、また、得られた樹脂の特性として不揮発分
(固形分)、ゲル化時間、pH、未反応フェノールと未
反応ホルムアルデヒド、灰分、水溶性を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】(測定方法) 1.不揮発分:JIS−K−6909−1997に準ず
る。 2.ゲル化時間:JIS−K−6910−1997に準
ずる。 3.未反応フェノール:ガスクロマトグラフィーにより
測定。 4.未反応ホルムアルデヒド:塩酸ヒドロキシルアミン
法による測定。 5.灰分:磁性るつぼに試料を入れて800℃の電気炉
にて6時間の熱処理を行う。熱処理後の試料重量を熱処
理前の試料重量で除して重量%に換算する。
【0018】6.水溶性 ガラス製メスシリンダーに試料10mlを入れ、純水を
少しずつ添加する。純水の添加は液温を25℃に調整し
ながら行い、沈殿、凝集物が発生するまで純水を添加す
る。目視にて、沈殿、凝集物の発生が確認された時点の
液量を読みとり、下式に従い計算する。 水溶性(倍)=[沈殿、凝集物の発生した時点の液量(m
l)−10(ml)]/10(ml)
【0019】7.透視度 得られた樹脂:純水=10:200の割合で混合した液
を用い、「上水道試験方法1970年版」(日本水道協
会発行)に記載の透視度法の測定方法に基づき測定を実
施した。これにより、樹脂と水に不溶な中和塩量の比較
を行った。
【0020】8.曲げ強度 径100μmのガラスビーズ1000部に固形樹脂分が
50部に相当する樹脂を添加混練し、金型に充填して2
30℃で30分間加熱硬化させて試験片を作製した。試
験片をそのまま曲げ強度測定したものを常態曲げ強度と
した。また、試験片を60℃の温水に2時間浸漬する処
理を行った後の曲げ強度を湿態曲げ強度とした。湿態曲
げ強度保持率は(湿態曲げ強度/常態曲げ強度)×10
0より算出した。 9.吸水率:前記浸漬処理前後の試験片の重量増加率を
求める。
【0021】
【発明の効果】表1の結果から明らかな様に、本発明に
より得られた水溶性フェノール樹脂は、反応触媒が水酸
化バリウムであり、中和剤が硫酸である従来の水溶性フ
ェノール樹脂と同等の水溶解性(水溶性)、硬化性(ゲ
ル化時間)や機械的強度(曲げ強度)、樹脂硬化物の吸
湿性(湿態曲げ強度保持率、吸水率)を維持しつつ、無
機繊維製品等の製品製造時の作業性低下の原因となる樹
脂に不溶な中和塩量を低減するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール類(P)とアルデヒド類
    (A)を、モル比A/Pが2.0−4.5となるように
    配合して、水酸化バリウム存在下で反応させ、反応終了
    後に中和剤として硫酸と有機酸を用いて25℃における
    pHを6.0−8.0に調整することを特徴とする水溶
    性フェノール樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 有機酸が、その有機酸と水酸化バリウム
    からなる中和塩の水への溶解度が5g/水100g(0
    ℃)以上である有機酸から選ばれた1種又は2種以上で
    ある請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 中和後に、使用したアルデヒド類(A)
    に対して5−90重量%の尿素、ジシアンジアミド、及
    びメラミンから選ばれた1種又は2種以上を添加し、次
    いで反応せしめる請求項1または2記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2392163A (en) * 2002-08-20 2004-02-25 Univ Sheffield Soluble phenol-aldehyde condensate
KR100472610B1 (ko) * 2001-07-25 2005-03-07 세원화성 주식회사 페놀 수지의 상온 경화체
CN104977382A (zh) * 2015-06-13 2015-10-14 西南科技大学 同时测定水环境中6种痕量酚类环境内分泌干扰物的分析方法
JP2018150464A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 住友ベークライト株式会社 フェノール樹脂の製造方法
PL422010A1 (pl) * 2017-06-24 2019-01-02 Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej BLACHOWNIA Sposób otrzymywania żywicy fenolowej

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