JP2003003329A - Phenol resin fiber and method of producing the same - Google Patents

Phenol resin fiber and method of producing the same

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JP2003003329A
JP2003003329A JP2001181375A JP2001181375A JP2003003329A JP 2003003329 A JP2003003329 A JP 2003003329A JP 2001181375 A JP2001181375 A JP 2001181375A JP 2001181375 A JP2001181375 A JP 2001181375A JP 2003003329 A JP2003003329 A JP 2003003329A
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phenol resin
fiber
resin
reaction
phenol
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Takuya Tochimoto
卓哉 栃本
Masakatsu Asami
昌克 浅見
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phenol resin fiber that comprises unreacting phenols and a novolak type phenol resin of reduced content of binuclear phenol compounds, shows excellent melt extrusion spinnability and high drawability and can shorten the times of insolubilization and infusibilization and provide the method of producing the same. SOLUTION: Phenols and aldehydes are allowed to react with each other by using an organic phosphonic acid and the resultant novolak type phenol resin is converted into fibers whereby the objective phenol resin fibers are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ノボラック型フェ
ノール樹脂を繊維化してなるフェノール樹脂繊維及びそ
の製造方法に関するものである。本発明のフェノール樹
脂繊維は例えば、難燃性を要求される作業服、安全保護
具等に好適に用いられるとともに、炭素化、賦活処理を
行うことにより、炭素繊維、繊維状活性炭としても用い
られる。また、本発明のフェノール樹脂繊維の製造方法
は、このような樹脂繊維を得るのに好適な方法を提供す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phenol resin fiber obtained by fiberizing a novolac type phenol resin and a method for producing the same. The phenol resin fiber of the present invention is suitably used, for example, in work clothes, safety protection equipment and the like that require flame retardancy, and is also used as carbon fiber and fibrous activated carbon by carbonization and activation treatment. . Moreover, the method for producing a phenol resin fiber of the present invention provides a method suitable for obtaining such a resin fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ノボラック型フェノール樹脂を繊
維化するためには、通常の方法でノボラック型フェノー
ル樹脂を合成し、樹脂中の未反応フェノール類を水洗、
溶剤分画、蒸留等の方法で取り除く処理が必要であっ
た。未反応フェノール類を残存させたままでも繊維化す
ることは可能であるが、得られた繊維は繊維中にボイド
等を含むことが多く、溶融紡糸等による繊維化の際に切
れやすくなる欠点を有している。また、樹脂繊維の不溶
不融化処理後も、遊離フェノール類のために耐熱性や強
度が低下するなどの欠点がある。さらに、ノボラック型
フェノール樹脂中に2核体成分が多く存在する場合も、
不溶不融化処理時に2核体成分が先に反応し、架橋密度
の低下および高分子量成分の未反応分の増加となり、耐
熱性や強度が低下するため、これを除去することが望ま
しいが、通常の減圧蒸留等では除去が困難であり、水蒸
気蒸留等の特殊な蒸留を行う必要があり、多大な工数を
必要とした。さらに、この様な方法で2核体を除去した
場合には、仕込み時のフェノール量に対して45〜55
%程度の収率でしか樹脂を得ることが出来なかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to fiberize a novolac type phenolic resin, a novolac type phenolic resin is synthesized by a usual method, and unreacted phenols in the resin are washed with water,
It was necessary to remove the solvent by a method such as solvent fractionation or distillation. Although it is possible to form fibers even with unreacted phenols remaining, the obtained fibers often contain voids in the fibers, which is a drawback that they tend to break during fiber formation by melt spinning or the like. Have Further, even after the insoluble and infusible treatment of the resin fiber, there are drawbacks such that heat resistance and strength are lowered due to the free phenols. Furthermore, when a large amount of binuclear components are present in the novolac type phenolic resin,
Since the binuclear component reacts first during insolubilization and insolubilization treatment, the crosslink density decreases and the unreacted component of the high molecular weight component increases, and heat resistance and strength decrease, so it is desirable to remove this. It is difficult to remove by vacuum distillation etc., and it is necessary to perform special distillation such as steam distillation, which requires a great number of steps. Further, when the binuclear body is removed by such a method, the amount is 45 to 55 relative to the amount of phenol at the time of charging.
The resin could be obtained only in a yield of about%.

【0003】ノボラック型フェノール樹脂繊維を不溶不
融化する方法としては、フェノール樹脂繊維をホルムア
ルデヒドと塩酸の水溶液中に浸し、繊維が溶融しない範
囲の温度で加熱し、架橋させる方法が一般的に用いられ
ている。この時、一般のフェノール樹脂繊維は、2核体
等の低分子量成分を多く含むため、軟化点が低く、樹脂
が溶融しない程度の低い温度で不溶不融化反応を行わね
ばならず、反応に長時間を有する欠点があった。例え
ば、特公昭48−11284号公報では、得られたノボ
ラック型フェノール樹脂繊維を不溶不融化させるため
に、水溶液の温度を40℃から60℃まで3時間かけて
徐々に昇温させて、更に、60℃から100℃まで1時
間掛けて昇温させている。このような低温で長時間反応
する欠点を改良するために、例えば、特開平2−289
117号公報では加圧下での反応を行っているが、高圧
を使用するため装置面での規制が問題となってくる。さ
らに、特開昭64−68517号公報では紫外線による
不溶不融化を行っているが、光開始剤を添加する際に溶
剤を使用するため、後にこの溶剤を処理する工数が増加
することになってくる。
As a method for making the novolac type phenol resin fiber insoluble and infusible, a method of immersing the phenol resin fiber in an aqueous solution of formaldehyde and hydrochloric acid and heating at a temperature within a range where the fiber is not melted to crosslink is generally used. ing. At this time, since the general phenol resin fiber contains a large amount of low molecular weight components such as a binuclear body, it has a low softening point and must undergo an insolubilization / infusible reaction at a low temperature at which the resin does not melt. There was a drawback of having time. For example, in JP-B-48-11284, in order to insolubilize the obtained novolac type phenolic resin fiber, the temperature of the aqueous solution is gradually raised from 40 ° C. to 60 ° C. over 3 hours, and further, The temperature is raised from 60 ° C to 100 ° C over 1 hour. In order to improve such a defect that the reaction occurs at a low temperature for a long time, for example, JP-A-2-289
In JP-A-117, the reaction is carried out under pressure, but since high pressure is used, regulation on the device side becomes a problem. Further, in JP-A-64-68517, insolubilization and infusibilization by ultraviolet rays are carried out, but since a solvent is used when adding a photoinitiator, the number of steps for treating this solvent later increases. come.

【0004】このような不溶不融化処理時に、フェノー
ル樹脂繊維を低温で溶融させないために、ノボラック型
フェノール樹脂の軟化点を向上させる手段として分子量
を増加させる方法がある。しかしながら、3官能性のフ
ェノール類とアルデヒド類の反応から得られるノボラッ
ク型フェノール樹脂においては、分子量が増加するにつ
れ、一つのフェノール核に3つのメチレン基が付加した
分岐構造が増加していくことが知られている。フェノー
ル核に付加するメチレン基の数が2つの場合、樹脂は線
状構造であり熱可塑性を有するが、メチレン基の数が3
つになるとその部分が架橋点となり、不溶・不融の樹脂
を生成する。このために、ノボラック型フェノール樹脂
は、熱可塑性樹脂でありながら、高分子量化すると架橋
構造が形成されゲル化に至るという欠点を有しており、
充分に大きな分子量を持ち得ることが難しかった。ま
た、ゲル化が起こらない範囲で軟化点を向上させたとし
ても、溶融時の粘度が非常に高くなり、溶融紡糸には適
していなかった。
There is a method of increasing the molecular weight as a means for improving the softening point of the novolac type phenol resin in order to prevent the phenol resin fiber from being melted at a low temperature during the insolubilization treatment. However, in the novolac type phenolic resin obtained from the reaction of trifunctional phenols and aldehydes, the branched structure in which three methylene groups are added to one phenol nucleus increases as the molecular weight increases. Are known. When the number of methylene groups added to the phenol nucleus is two, the resin has a linear structure and thermoplasticity, but the number of methylene groups is three.
When they become one, that part becomes a cross-linking point, and an insoluble and infusible resin is produced. For this reason, the novolac type phenol resin has a drawback that a cross-linking structure is formed and gelation occurs when the molecular weight becomes high, although it is a thermoplastic resin.
It was difficult to have a sufficiently large molecular weight. Further, even if the softening point was improved in the range where gelation did not occur, the viscosity at the time of melting was extremely high, and it was not suitable for melt spinning.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、未反応フェ
ノール類および2核体の少ないノボラック型フェノール
樹脂を用い、溶融紡糸性と延伸性に優れかつ、繊維化後
のホルムアルデヒド等の架橋剤による不融不溶化処理を
短時間で行うことのできるフェノール樹脂繊維及びその
製造方法を提供するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention uses a novolak type phenol resin having a small amount of unreacted phenols and binuclear compounds, and is excellent in melt spinnability and drawability, and is formed by a cross-linking agent such as formaldehyde after fiberization. The present invention provides a phenol resin fiber capable of performing infusible insolubilization treatment in a short time, and a method for producing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、(1)フェノ
ール類とアルデヒド類とを、有機ホスホン酸を用いて反
応させて得られるノボラック型フェノール樹脂を繊維化
してなるフェノール樹脂繊維、(2)ノボラック型フェ
ノール樹脂が、(a)樹脂中の未反応フェノール類成分
が1%以下、(b)樹脂中の2核体成分が5%以下、
(c)分散度が8以下、である第(1)項記載のフェノ
ール樹脂繊維、(3)ノボラック型フェノール樹脂の軟
化点が90℃以上である第(1)項または第(2)項記
載のフェノール樹脂繊維、(4)有機ホスホン酸が、一
般式(I)で示されるものである第(1)項乃至第
(3)項いずれか記載のノボラック型フェノール樹脂繊
維、 R−PO(OH)2 (I) (Rは、炭素原子を含み、かつ、−COOH及び又は−
PO(OH)2 を含む基である) (5)第(1)項記載のフェノール樹脂繊維を製造する
方法であって、フェノール類とアルデヒド類とを、有機
ホスホン酸を用いて反応させる際の反応系中の水分量が
30重量%以下、反応温度が110〜200℃であるフ
ェノール樹脂繊維の製造方法、である。
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS The present invention provides (1) a phenol resin fiber obtained by reacting a phenol and an aldehyde with an organic phosphonic acid to form a novolak type phenol resin, (2) ) The novolac type phenol resin has an unreacted phenol component of 1% or less in the resin (a), and a binuclear component of 5% or less in the resin (b).
(C) The degree of dispersion is 8 or less, the phenol resin fiber according to the item (1), and (3) the softening point of the novolac-type phenol resin is 90 ° C. or higher. The phenol resin fiber of (4), the organic phosphonic acid (4) is represented by the general formula (I), and the novolac-type phenol resin fiber of any one of (1) to (3), R-PO (OH) ) 2 (I) (R contains a carbon atom, and -COOH and / or-
PO (OH) 2 -containing group) (5) A method for producing a phenol resin fiber according to item (1), which comprises reacting a phenol and an aldehyde with an organic phosphonic acid. A method for producing a phenol resin fiber, wherein the water content in the reaction system is 30% by weight or less and the reaction temperature is 110 to 200 ° C.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明で用いるノボラック型フェ
ノール樹脂の原料として使用するフェノール類としては
特に限定しないが、フェノール、メタクレゾール、3,
5−キシレノールなどフェノール性水酸基を有し、且つ
フェノール性水酸基に対して少なくともメタの位置以外
には置換基を持たない化合物の1種または2種以上を用
いる。炭素数の多いアルキル基、アリール基等を置換基
として持つ3官能性フェノール樹脂を用いることもでき
るが、硬化性を考慮するとフェノール及び/又はメタク
レゾールが好ましい。すなわち大きな置換基を持つフェ
ノール類では分子量は大きくなるものの、同一分子量に
おけるフェノール核の数は減少し、水酸基当量数等の低
下につながったり、大きな置換基立体障害のためにその
後の3次元架橋がしにくくなる場合がある。また、反応
時にゲル化を起こさない範囲でレゾルシンの併用も可能
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Phenols used as a raw material for the novolac type phenolic resin used in the present invention are not particularly limited, but phenol, metacresol, 3,
One or more compounds having a phenolic hydroxyl group such as 5-xylenol and having no substituent other than at least the meta position relative to the phenolic hydroxyl group are used. Although a trifunctional phenol resin having an alkyl group, an aryl group or the like having a large number of carbon atoms as a substituent can be used, phenol and / or metacresol are preferable in consideration of curability. That is, although the molecular weight of a phenol having a large substituent increases, the number of phenol nuclei in the same molecular weight decreases, leading to a decrease in the number of hydroxyl equivalents, and subsequent three-dimensional crosslinking due to a large steric hindrance of the substituent. It may be difficult to do. Further, resorcin may be used in combination within the range where gelation does not occur during the reaction.

【0008】また、本発明で用いるアルデヒド類として
は特に限定しないが、ホルムアルデヒド、パラホルムア
ルデヒド、クロトンアルデヒド、フルフラール、ブチル
アルデヒド、ポリアセタールおよびこれらの混合物等が
用いられるが、通常はホルムアルデヒドが用いられる。
The aldehydes used in the present invention are not particularly limited, and formaldehyde, paraformaldehyde, crotonaldehyde, furfural, butyraldehyde, polyacetal and mixtures thereof are used, but formaldehyde is usually used.

【0009】アルデヒド類(F)とフェノール類(P)
との反応モル比(F/P)は0.1〜3.0であること
が好ましく、さらに好ましくは、0.5〜1.0であ
る。特に好ましくは、0.75〜0.95である。反応
モル比が前記下限を下回る条件で反応を行ったものは、
歩留まりが低くなりやすく、ノボラック型フェノール樹
脂としても分子量が小さくなりすぎる傾向があり、充分
な高さの軟化点を有することが困難となる場合がある。
反対に、反応モル比が前記上限を越えると、分子量のコ
ントロールが難しく反応条件によってはゲル化もしくは
部分的なゲル化物の生成が促進されることがある。反応
の方法としては、反応の開始時に、フェノール類とアル
デヒド類を全量一括して仕込み、触媒を添加し反応させ
てもよく、また、反応初期の発熱を抑制するために、フ
ェノール類と触媒を仕込んだ後、アルデヒド類を逐次添
加して反応させてもよい。
Aldehydes (F) and phenols (P)
The reaction molar ratio (F / P) with is preferably 0.1 to 3.0, and more preferably 0.5 to 1.0. It is particularly preferably 0.75 to 0.95. What was reacted under the condition that the reaction molar ratio is below the lower limit,
The yield tends to be low, the molecular weight of the novolac type phenol resin tends to be too small, and it may be difficult to have a sufficiently high softening point.
On the other hand, when the reaction molar ratio exceeds the upper limit, it is difficult to control the molecular weight, and depending on the reaction conditions, gelation or partial gelation may be promoted. As the reaction method, at the start of the reaction, the phenols and the aldehydes may be charged all at once, and a catalyst may be added to cause the reaction, and in order to suppress heat generation at the initial stage of the reaction, the phenols and the catalyst are mixed. After charging, aldehydes may be sequentially added and reacted.

【0010】本発明で使用されるノボラック型フェノー
ル樹脂の分散度とは、ゲルパーミネーションクロマトグ
ラフィー(GPC)の様な液体クロマトグラフィーで測
定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)と重量
平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)で表した値であ
る。一般的に分子量分布を有する高分子量化合物では、
Mw>Mnであり、分散度は1よりも大きな値となり、
この値が小さいほど分散度は低く狭分散であると言え
る。Mw=Mnである場合は、単一の化合物である。本
発明で使用するノボラック型フェノール樹脂の分散度は
8以下であることが好ましい。さらに好ましくは5以下
である。分散度が8を越えると樹脂の流動性が低下する
傾向がみられ、繊維化が難しくなることがある。
The polydispersity of the novolac type phenolic resin used in the present invention means the polystyrene-reduced number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mn) measured by liquid chromatography such as gel permeation chromatography (GPC). It is a value represented by a ratio (Mw / Mn) of Mw). Generally, for high molecular weight compounds having a molecular weight distribution,
Mw> Mn, the dispersity is a value greater than 1,
It can be said that the smaller this value, the lower the degree of dispersion and the narrower the dispersion. When Mw = Mn, it means a single compound. The dispersity of the novolac type phenolic resin used in the present invention is preferably 8 or less. It is more preferably 5 or less. If the dispersity exceeds 8, the fluidity of the resin tends to decrease, and fiber formation may become difficult.

【0011】本発明で用いるノボラック型フェノール樹
脂中の未反応フェノール類成分及び2核体成分の含有量
は、未反応フェノール類成分で1%以下であることが好
ましく、さらに好ましくは0.5%以下、特に好ましく
は0.1%以下である。また、2核体成分の含有量は5
%以下であることが好ましく、さらに好ましくは3%以
下である。未反応フェノール類成分および2核体の含有
量が前記上限より多いときは、樹脂の取り扱い時におけ
る臭気等の環境衛生面はもちろんのこと、繊維化し不溶
不融化したときの機械的強度の低下、耐湿性の低下、寸
法安定性の低下、あるいは、炭化したときの炭素歩留ま
りの低下等の問題が生じることがあるので、出来る限り
小さいことが好ましい。なお、本発明における未反応フ
ェノール類成分は、JIS K0114に準じ、ガスク
ロマトグラフィー法を用い、2,5−キシレノールを内
部標準として内部標準法で測定した値である。また、2
核体成分は、液体クロマトグラフィー法を用いて測定
し、2核体成分の面積比率により求めたものである。
The content of the unreacted phenol component and the binuclear component in the novolac type phenol resin used in the present invention is preferably 1% or less, more preferably 0.5%, in the unreacted phenol component. It is particularly preferably 0.1% or less. The content of the binuclear component is 5
% Or less, and more preferably 3% or less. When the contents of the unreacted phenol component and the binuclear body are larger than the above upper limits, not only the environmental hygiene aspects such as odor during the handling of the resin but also the reduction of the mechanical strength when the fiber is made insoluble and infusible, Since problems such as a decrease in moisture resistance, a decrease in dimensional stability, and a decrease in carbon yield when carbonized may occur, it is preferably as small as possible. The unreacted phenol component in the present invention is a value measured by an internal standard method using 2,5-xylenol as an internal standard by using a gas chromatography method according to JIS K0114. Also, 2
The nuclear component is measured by a liquid chromatography method, and is obtained by the area ratio of the dinuclear component.

【0012】本発明で用いるノボラック型フェノール樹
脂の軟化点は、90℃以上であることが好ましい。軟化
点が90℃未満では、繊維を不溶不融化する際に低温で
反応を行わなければならなくなり、反応時間が長くな
る。また、軟化点が低いと分子量が充分に大きくなって
いないため、不溶不融化前の繊維の強度が低くなること
がある。軟化点の上限については特に規定するものでは
ないが、200℃以下が好ましい。さらに好ましくは1
80℃以下である。軟化点が前記上限を超えると紡糸す
る際の樹脂粘度が高くなり、紡糸が行いにくくなる傾向
がある。
The softening point of the novolac type phenolic resin used in the present invention is preferably 90 ° C. or higher. If the softening point is less than 90 ° C, the reaction must be performed at a low temperature when the fiber is made insoluble and infusible, and the reaction time becomes long. Further, if the softening point is low, the molecular weight is not sufficiently high, so the strength of the fiber before insolubilization may be lowered. The upper limit of the softening point is not particularly specified, but is preferably 200 ° C or lower. More preferably 1
It is 80 ° C or lower. If the softening point exceeds the above upper limit, the resin viscosity during spinning tends to be high, and spinning tends to be difficult.

【0013】本発明のノボラック型フェノール樹脂繊維
の製造方法において触媒として使用する有機ホスホン酸
は、ホスホン酸基−PO(OH)2を含む有機化合物で
あり、いかなるものも使用可能であるが、一般式(I)
で示されるホスホン酸が未反応フェノール類が少なく、
かつ、狭分散のノボラック型フェノール樹脂を高収率に
得るために好ましい。 R−PO(OH)2 (I) (Rは、炭素原子を含み、かつ、−COOH及び又は−
PO(OH)2を含む基である。) 一般式(I)で示される有機ホスホン酸としては、アミ
ノポリホスホン酸類であるエチレンジアミンテトラキス
メチレンホスホン酸、エチレンジアミンビスメチレンホ
スホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸、β−アミ
ノエチルホスホン酸−N,N−ジ酢酸、アミノメチルホ
スホン酸−N,N−ジ酢酸、1−ヒドロキシエチリデン
−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,
2,4−トリカルボン酸、等がある。これらの中でも本
発明の目的からみて工業的に大量生産され安価であるア
ミノトリスメチレンホスホン酸や、1−ヒドロキシエチ
リデン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン
−1,2,4−トリカルボン酸を用いるのが好ましい。
The organic phosphonic acid used as a catalyst in the method for producing a novolak type phenolic resin fiber of the present invention is an organic compound containing a phosphonic acid group —PO (OH) 2 , and any of them can be used. Formula (I)
Phosphonic acid represented by is less unreacted phenols,
In addition, it is preferable in order to obtain a narrowly-distributed novolac-type phenol resin in a high yield. R-PO (OH) 2 (I) (R contains a carbon atom, and-COOH and / or-
It is a group containing PO (OH) 2 . As the organic phosphonic acid represented by the general formula (I), there are aminopolyphosphonic acids such as ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid, ethylenediaminebismethylenephosphonic acid, aminotrismethylenephosphonic acid, β-aminoethylphosphonic acid-N, N-. Diacetic acid, aminomethylphosphonic acid-N, N-diacetic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1'-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,
2,4-tricarboxylic acid, etc. Among these, aminotrismethylenephosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, which are industrially mass-produced and inexpensive in view of the purpose of the present invention. Is preferably used.

【0014】有機ホスホン酸の添加量としては、フェノ
ール類1モルに対して、0.001〜4.0モルである
ことが好ましく、さらに好ましくは、0.01〜0.5
モルである。有機ホスホン酸の添加量が多いほど、未反
応フェノール類が少なく、かつ、狭分散のノボラック型
フェノール樹脂を高収率で得るという効果は大きいが、
触媒添加量が4.0モルを超えるとその効果は変わらな
くなり、0.001モル未満では、触媒としての効果が
充分に現れなくなる。また、触媒として上記ホスホン酸
とともに、蓚酸、硫酸、塩酸、p−トルエンスルホン酸
などの通常のノボラック型フェノール樹脂の製造で使用
する酸の併用も可能である。これらの酸の併用は特に4
核体以上の高分子領域での反応促進に有効である。
The amount of the organic phosphonic acid added is preferably 0.001 to 4.0 mol, and more preferably 0.01 to 0.5 mol, based on 1 mol of the phenol.
It is a mole. The greater the amount of organic phosphonic acid added, the less unreacted phenols, and the greater the effect of obtaining a narrowly-distributed novolac-type phenol resin in high yield,
If the amount of catalyst added exceeds 4.0 moles, the effect will not change, and if it is less than 0.001 moles, the effect as a catalyst will not sufficiently appear. In addition to the phosphonic acid as a catalyst, it is also possible to use an oxalic acid, a sulfuric acid, a hydrochloric acid, an acid such as p-toluenesulfonic acid, which is commonly used in the production of novolak type phenolic resins. The combination of these acids is especially 4
It is effective for accelerating the reaction in the polymer region above the nucleus.

【0015】本発明のフェノール樹脂繊維の製造方法に
おいて、反応系中の水分を30重量%以下、反応温度を
110〜200℃とする反応条件は、未反応フェノール
類のみならず、2核体や3核体といった低分子量成分の
ノボラック型フェノール樹脂が選択的に反応するのに有
効で、分子量分布を効果的に狭くすることができる条件
である。言い換えれば,未反応フェノール類の反応は、
上記反応条件から外れた条件、即ち、水分が多く、温度
が低い条件下でも充分行うことができるが、2核体、3
核体等の低分子量成分の選択的な反応は不充分であり、
分子量分布が広くなる傾向がある。
In the method for producing a phenol resin fiber of the present invention, the reaction conditions in which the water content in the reaction system is 30% by weight or less and the reaction temperature is 110 to 200 ° C. are not limited to unreacted phenols but also binuclear and This is a condition that is effective for the selective reaction of a low molecular weight novolak type phenolic resin such as a trinuclear compound, and can effectively narrow the molecular weight distribution. In other words, the reaction of unreacted phenols is
The reaction can be sufficiently performed under the conditions other than the above reaction conditions, that is, the conditions of high water content and low temperature.
Selective reaction of low molecular weight components such as nucleolus is insufficient,
The molecular weight distribution tends to be broad.

【0016】本発明において反応系中の水分量とは、仕
込み原料中の水分量と反応で生成する縮合水量との合計
量であり、また、水を蒸留して取り除きながら反応させ
る場合では、前記合計量から溜去した水分量を減じた水
分量となる。この反応系中の水分量は、反応系全体重量
に対して30重量%以下とすることが好ましい。水分量
は少ないほうが、原料類の樹脂への反応率を高くするこ
とによる未反応フェノール類の低減効果が高いが、過少
になると有機ホスホン酸が高粘度化若しくは固結し、触
媒作用が低下することがあるため、結晶水を含むことが
できる程度の水分量は存在したほうが好ましい。水分量
が30重量%を越えるとその効果がほとんど変わらなく
なる。より好ましくは、1〜20重量%である。
In the present invention, the amount of water in the reaction system is the total amount of the amount of water in the charged raw materials and the amount of condensed water produced by the reaction, and in the case of reacting while distilling and removing water, The water content is obtained by subtracting the distilled water content from the total amount. The amount of water in the reaction system is preferably 30% by weight or less based on the total weight of the reaction system. The smaller the water content, the higher the effect of reducing unreacted phenols by increasing the reaction rate of the raw materials with the resin, but when it is too small, the organic phosphonic acid becomes highly viscous or solidifies, and the catalytic action decreases. Therefore, it is preferable that the water content be such that water of crystallization can be contained. When the water content exceeds 30% by weight, the effect is almost unchanged. More preferably, it is 1 to 20% by weight.

【0017】また、反応温度は、110〜200℃が好
ましい。110℃より低いと、上記の様な水分の少ない
条件では、触媒である有機ホスホン酸が高粘度化もしく
は固結し、触媒作用が低下しやすくなる。反対に200
℃を超えると有機ホスホン酸の分解およびノボラック型
フェノール樹脂の分解が起こることがある。有機ホスホ
ン酸やノボラック型フェノール樹脂の分解は、低温であ
るほうがより起こりにくく好ましいが、反応系の水分量
を1〜20重量%とした場合に、有機ホスホン酸が高粘
度化もしくは固結せず触媒作用を充分に有した状態とな
るための温度範囲としては、より好ましくは130〜1
60℃である。
The reaction temperature is preferably 110 to 200 ° C. When the temperature is lower than 110 ° C., under the condition of low water content as described above, the organic phosphonic acid as the catalyst has a high viscosity or is solidified, and the catalytic action tends to be lowered. 200 on the contrary
If the temperature exceeds ℃, decomposition of organic phosphonic acid and decomposition of novolac type phenol resin may occur. Decomposition of an organic phosphonic acid or a novolac type phenol resin is more preferable because it is less likely to occur at a low temperature, but when the water content of the reaction system is set to 1 to 20% by weight, the organic phosphonic acid does not increase in viscosity or solidify. The temperature range for attaining a sufficient catalytic action is more preferably 130 to 1
It is 60 ° C.

【0018】本反応を常圧下で実施した場合、水分量が
30重量%以下の範囲で、還流温度は110〜200℃
にあたり、温度および水分のコントロール上、常圧反応
は好ましい条件である。この他にも反応条件としては、
ブタノール、イソプロパノール等非水溶剤を使用した溶
剤還流脱水反応、高圧反応等が考えられる。また、アル
デヒド類を添加しながら、生成する縮合水を蒸留等で取
り除く反応は、反応系中の水分量が一定となり好ましい
条件である。しかし、この時、未反応のフェノール類が
水分と一緒に取り除かれやすくなることがあるので、未
反応フェノール類が一定量以下となるまで、未反応のフ
ェノール類が蒸留されないようにして反応を行い、次い
で、蒸留により水分を取り除いた後、あるいは取り除き
ながら、反応系中の水分を30重量%以下、反応温度を
110〜200℃として反応を続けることができる。
When this reaction is carried out under normal pressure, the reflux temperature is 110 to 200 ° C. in the range of water content of 30% by weight or less.
At this time, the atmospheric pressure reaction is a preferable condition for controlling the temperature and the water content. Other reaction conditions include:
A solvent reflux dehydration reaction using a non-aqueous solvent such as butanol or isopropanol, a high pressure reaction and the like are considered. Further, the reaction of removing the condensed water formed by distillation or the like while adding the aldehyde is a preferable condition because the amount of water in the reaction system becomes constant. However, at this time, unreacted phenols may be easily removed together with water.Therefore, carry out the reaction without distilling unreacted phenols until the unreacted phenols fall below a certain amount. Then, after removing the water by distillation or while removing the water, the reaction can be continued by setting the water content in the reaction system to 30% by weight or less and the reaction temperature to 110 to 200 ° C.

【0019】反応終了後、触媒除去のために、中和や水
洗を行っても良い。また、必要により、水や有機溶剤、
さらには、未反応のフェノール類を除去するため、常圧
蒸留、減圧蒸留、水蒸気蒸留等を行うこともできる。
After completion of the reaction, neutralization or washing with water may be carried out to remove the catalyst. Also, if necessary, water or organic solvent,
Furthermore, in order to remove unreacted phenols, atmospheric distillation, reduced pressure distillation, steam distillation and the like can be performed.

【0020】本発明のフェノール樹脂繊維の製造方法に
おいては、触媒として有機ホスホン酸を用い、反応系中
の水分を30重量%以下、反応温度を110〜200℃
とする反応条件が好ましい。かかる反応条件により繊維
化に好適な分子量分布の狭いノボラック型フェノール樹
脂を高収率で得ることが出来る理由は、以下のように考
えられる。有機ホスホン酸は非常に水溶性が高く水和し
やすい化合物である。そして、フェノール類には溶解性
が小さく、ノボラック型フェノール樹脂には、分子量の
増大とともに溶解性が更に小さくなる性質を有してい
る。このため、反応時には、触媒である有機ホスホン酸
を多量に含んだ水相と、フェノール類、ノボラック型フ
ェノール樹脂からなる触媒がほとんど存在しない有機相
とに相分離した状態になる。フェノール類および2核体
等の低分子成分は比較的水相に溶出しやすく、溶出した
部分はアルデヒド類と反応するが、高分子成分では溶出
がほとんど無く反応が進行しない。また、水相に溶出し
たノボラック型フェノール樹脂はアルデヒドと反応して
高分子量化して速やかに有機相に抽出され、それ以上反
応は進行しない。この様にして、低分子成分と高分子成
分の反応速度差が生じるため、結果的に未反応フェノー
ル類が少なく、かつ、分子量分布が狭いノボラック型フ
ェノール樹脂を高収率に製造することが可能となる。
In the method for producing a phenol resin fiber of the present invention, an organic phosphonic acid is used as a catalyst, the water content in the reaction system is 30% by weight or less, and the reaction temperature is 110 to 200 ° C.
Is preferred. The reason why a novolak type phenol resin having a narrow molecular weight distribution suitable for fiberization can be obtained in high yield under such reaction conditions is considered as follows. Organic phosphonic acid is a compound that is extremely water-soluble and easily hydrated. And, it has a low solubility in phenols, and the novolac-type phenol resin has a property that the solubility becomes smaller as the molecular weight increases. Therefore, at the time of reaction, a phase is separated into an aqueous phase containing a large amount of an organic phosphonic acid as a catalyst and an organic phase in which a catalyst composed of phenols and novolac type phenol resin hardly exists. Low molecular weight components such as phenols and binuclear compounds are relatively easy to elute in the aqueous phase, and the eluted portion reacts with aldehydes, but high molecular weight components hardly elute and the reaction does not proceed. Further, the novolac type phenol resin eluted in the aqueous phase reacts with the aldehyde to have a high molecular weight and is rapidly extracted into the organic phase, and the reaction does not proceed any further. In this way, a reaction rate difference between the low molecular weight component and the high molecular weight component occurs, and as a result, it is possible to produce a high yield of novolac type phenol resin with a small amount of unreacted phenols and a narrow molecular weight distribution. Becomes

【0021】本発明のフェノール樹脂繊維の製造方法に
おいて、ノボラック型フェノール樹脂を繊維化する方法
としては、溶融紡糸が好ましいが、溶剤に溶解すること
によりゲル紡糸、溶液紡糸等による方法の何れを用いて
も行うことができる。溶融紡糸の方法としては、反応が
終了したノボラック型フェノール樹脂を容器底部に口金
を有する保温された容器へ移し、口金より流下する樹脂
を50〜2000m/分の速度で巻き取り繊維化する。
容器の保温温度は、使用する樹脂の分子量により異なる
が、150℃〜200℃が好ましい。ゲル紡糸の方法と
しては、アセトン、DMF等の溶剤に溶解したノボラッ
ク型フェノール樹脂をメタノール・水等の貧溶媒を添加
することにより析出させ、それを延伸させ、樹脂が溶融
しない範囲の温度で溶剤を除去することにより繊維を得
ることができる。溶液紡糸の方法としては、アセトン、
DMF等の溶剤に溶解したノボラック型フェノール樹脂
を口金よりメタノール・水等の貧溶媒中に流下すること
により析出させた後、樹脂が溶融しない範囲の温度で溶
剤を除去することにより繊維を得ることができる。フェ
ノール樹脂繊維の直径は、好ましくは200μm以下で
あり、さらに好ましくは100μm以下、最も好ましく
は10μm以下である。繊維径が200μmを越える
と、しなやかさが小さく繊維として使用しにくくなる傾
向がある。
In the method for producing a phenolic resin fiber of the present invention, melt spinning is preferable as a method for forming a novolac type phenolic resin, but any method such as gel spinning or solution spinning by dissolving in a solvent is used. Can also be done. As the method of melt spinning, the novolac type phenol resin after the reaction is transferred to a heat-insulated container having a spinneret at the bottom of the container, and the resin flowing down from the spinneret is wound into fibers at a speed of 50 to 2000 m / min.
The keeping temperature of the container varies depending on the molecular weight of the resin used, but is preferably 150 ° C to 200 ° C. As a method of gel spinning, a novolac type phenol resin dissolved in a solvent such as acetone or DMF is precipitated by adding a poor solvent such as methanol and water, and is stretched, and the solvent is heated at a temperature in a range where the resin does not melt. A fiber can be obtained by removing. As the solution spinning method, acetone,
Obtaining fibers by removing a novolak type phenolic resin dissolved in a solvent such as DMF from a spinneret into a poor solvent such as methanol or water, and then removing the solvent at a temperature within a range in which the resin does not melt You can The diameter of the phenol resin fiber is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less, and most preferably 10 μm or less. If the fiber diameter exceeds 200 μm, it tends to be less flexible and difficult to use as a fiber.

【0022】上記方法で得られたフェノール樹脂繊維
は、そのままでは溶剤溶解性、熱可塑性を有し、強度的
にも充分でない。そのためホルムアルデヒド等の架橋剤
を用いて不溶不融化処理を行う必要がある。フェノール
樹脂繊維を不溶不融化する方法としては、特に規定する
ものではないが、一般的な方法としては、例えば、ホル
ムアルデヒドと塩酸の水溶液中に前記フェノール樹脂繊
維を浸し、繊維が溶解しない範囲の温度で加熱する。こ
の時、通常のノボラック型フェノール樹脂を使用した繊
維を不溶不融化する場合、60℃程度の低温で3時間程
度の長時間反応を行うことが普通であるが、本発明のノ
ボラック型フェノール樹脂を用いることにより80〜9
0℃の溶液で1〜2時間反応を行うことで不溶不融化を
達成することができる。その後、アンモニア水等で中和
し、さらに水洗処理、乾燥することにより不溶不融化し
たノボラック型フェノール樹脂の繊維が得られる。
The phenol resin fiber obtained by the above method has solvent solubility and thermoplasticity as it is, and is insufficient in strength. Therefore, it is necessary to perform insolubilization treatment using a cross-linking agent such as formaldehyde. The method of making the phenol resin fiber insoluble and infusible is not particularly specified, but as a general method, for example, the phenol resin fiber is dipped in an aqueous solution of formaldehyde and hydrochloric acid, and the temperature in the range where the fiber is not dissolved. Heat with. At this time, in the case of insolubilizing and infusibilizing a fiber using a normal novolac type phenol resin, it is common to carry out a reaction at a low temperature of about 60 ° C. for a long time of about 3 hours. 80-9 by using
Insolubilization can be achieved by carrying out the reaction in a solution at 0 ° C for 1 to 2 hours. Then, by neutralizing with ammonia water or the like, further washing with water, and drying, insoluble and infusible novolac-type phenol resin fibers are obtained.

【0023】さらに、本繊維はフェノール樹脂繊維であ
るため不溶不融化した繊維を炭化処理することにより高
い残炭率を有する炭素繊維を得ることができる。これ
は、本発明で用いられるフェノール樹脂の分子量分布が
狭いために、不溶不融化時の架橋反応が均一に進行し、
架橋密度の高い不溶不融化繊維にすることができ、かつ
未変成であるために揮発成分が少ないことに由来する。
炭素繊維を賦活処理することにより繊維状活性炭として
使用することもできる。
Further, since the present fiber is a phenol resin fiber, a carbon fiber having a high residual carbon rate can be obtained by carbonizing the insoluble and infusible fiber. This is because the phenol resin used in the present invention has a narrow molecular weight distribution, so that the crosslinking reaction during insolubilization progresses uniformly,
This is because the infusible and infusible fiber having a high cross-linking density can be obtained, and since it is unmodified, it has less volatile components.
It can also be used as fibrous activated carbon by activating the carbon fiber.

【0024】以上の説明のように、本発明のノボラック
型フェノール樹脂を繊維化してなるフェノール樹脂繊維
及びその製造方法を用いることで、溶融時にボイドの発
生が極めて少なく、溶融紡糸性に優れ、溶融紡糸時に繊
維径を充分な細さまで延伸することが可能であり、さら
に、繊維化後の不溶不融化処理を短時間で行うことので
きるフェノール樹脂繊維を得ることができる。また、本
発明の樹脂繊維の製造方法は、中間原料である狭分散の
ノボラック型フェノール樹脂を高収率で合成出来るた
め、フェノール樹脂繊維を安価に生産することができ
る。
As described above, by using the phenolic resin fiber obtained by fiberizing the novolac type phenolic resin of the present invention and the method for producing the same, voids are extremely generated during melting, and the melt spinnability is excellent, It is possible to obtain a phenol resin fiber which can be stretched to have a sufficiently small fiber diameter during spinning and which can be subjected to insolubilization treatment after fiberization in a short time. Further, according to the method for producing a resin fiber of the present invention, since the narrowly-dispersed novolac-type phenol resin as an intermediate raw material can be synthesized in a high yield, the phenol resin fiber can be produced at a low cost.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。しか
し、本発明は実施例により限定されるものではない。ま
た、実施例、比較例で示される「部」及び「%」は全て
「重量部」及び「重量%」を表す。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples. Moreover, all "parts" and "%" shown in the examples and comparative examples represent "parts by weight" and "% by weight".

【0026】<実施例1> ノボラック型フェノール樹脂Aの製造 攪拌装置、冷却管および温度計を備えた10Lの反応装
置に、フェノール1000部、1−ヒドロキシエチリデ
ン−1,1’−ジホスホン酸(1−1−ヒドロキシエチ
リデン−1,1’−ジホスホン酸(1水和物)95%以
上、キシダ化学株製)600部を添加し、内温を120
℃まで昇温した後、92%パラホルムアルデヒド285
部を30分掛けて逐添した後、1時間還流反応を行っ
た。その後、水500部を加え、内温100〜103℃
で30分攪拌した。内温を60℃まで冷却し、30分静
置した。静置後反応装置底部より1−ヒドロキシエチリ
デン−1,1’−ジホスホン酸水溶液を分離除去した。
分離終了後、水1000部を添加し、残留する触媒を洗
浄した。30分の静置後、反応装置上部より洗浄水を除
去した。再度脱水配管へ切り替え内温130℃まで常圧
脱水を行い、続けて内温150℃まで5000Paで減
圧脱水を行い、系中の水分等を除去した。得られた樹脂
を反応装置よりバットに取り出し、ノボラック型フェノ
ール樹脂A1081部を得た。得られた樹脂のGPCに
よるMn=1300、Mw=5000であり、分散度M
w/Mn=3.85であった。また、未反応のフェノー
ル成分は、測定検出限界以下であり、2核体量=2%で
あった。軟化点は130℃であった。
<Example 1> Production of novolac type phenol resin A In a 10 L reactor equipped with a stirrer, a cooling pipe and a thermometer, 1000 parts of phenol, 1-hydroxyethylidene-1,1'-diphosphonic acid (1 -1 -Hydroxyethylidene-1,1'-diphosphonic acid (monohydrate) 95% or more, 600 parts of Kishida Chemical Co., Ltd.) was added, and the internal temperature was 120.
After heating up to ℃, 92% paraformaldehyde 285
Parts were added over 30 minutes and then refluxed for 1 hour. Then, add 500 parts of water, and the internal temperature is 100 to 103 ° C.
It was stirred for 30 minutes. The internal temperature was cooled to 60 ° C., and the mixture was left standing for 30 minutes. After standing, the 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid aqueous solution was separated and removed from the bottom of the reactor.
After the separation was completed, 1000 parts of water was added to wash the remaining catalyst. After standing for 30 minutes, the washing water was removed from the upper part of the reactor. The system was again switched to the dehydration pipe to carry out atmospheric pressure dehydration up to an internal temperature of 130 ° C., and then vacuum dehydration up to an internal temperature of 150 ° C. at 5000 Pa to remove water and the like in the system. The obtained resin was taken out from the reactor into a vat to obtain 1081 parts of novolac type phenol resin A. Mn of the obtained resin by GPC was 1300, Mw was 5000, and the degree of dispersion was M.
It was w / Mn = 3.85. Moreover, the unreacted phenol component was below the detection limit of measurement, and the amount of binuclear body was 2%. The softening point was 130 ° C.

【0027】フェノール樹脂繊維1の製造 ノボラック型フェノール樹脂Aを粗砕し、溶融紡糸装置
により繊維化を実施した。ホッパーに投入された樹脂
は、一軸スクリューに供給され、スクリュー移動中に加
熱溶解し、ダイスを経由し、先端の口金より押出した。
スクリューは、180℃に加熱調整した。また、アダプ
ター、及びダイス(2ヶ)も180℃に加熱調整した。
吐出の圧力は1軸スクリューの回転数でコントロールし
た。口金サイズは0.3mm×24ホールを使用した。
この時の押出し圧力は1.47MPaであった。口金よ
り流下する樹脂を1000m/分の巻き取り速度で引っ
張り、平均直径7μmの繊維を得た。得られた繊維を3
7%ホルマリン溶液500部と濃塩酸500部を混合し
た溶液の中へ浸し、90℃/2時間処理して不溶不融化
させた。不溶不融化終了後、繊維をアンモニア水で中和
した後、充分に水洗し、さらに150℃/2時間+18
0℃/3時間加熱しフェノール樹脂繊維1を得た。
Production of Phenolic Resin Fiber 1 Novolac type phenolic resin A was roughly crushed and fiberized by a melt spinning apparatus. The resin charged into the hopper was supplied to a single screw, was heated and melted while the screw was moving, and was extruded from a die at the tip through a die.
The screw was heated and adjusted to 180 ° C. Further, the adapter and the dice (2 pieces) were also heated and adjusted to 180 ° C.
The discharge pressure was controlled by the rotation speed of the single screw. The base size used was 0.3 mm × 24 holes.
The extrusion pressure at this time was 1.47 MPa. The resin flowing down from the die was pulled at a winding speed of 1000 m / min to obtain fibers having an average diameter of 7 μm. 3 fibers obtained
It was immersed in a solution obtained by mixing 500 parts of a 7% formalin solution and 500 parts of concentrated hydrochloric acid, and treated at 90 ° C. for 2 hours to make it insoluble and infusible. After completion of insolubilization and insolubilization, the fiber was neutralized with ammonia water, washed thoroughly with water, and further heated at 150 ° C / 2 hours +18.
Phenol resin fiber 1 was obtained by heating at 0 ° C. for 3 hours.

【0028】<実施例2> ノボラック型フェノール樹脂Bの製造 92%パラホルムの仕込量を304部にする以外は実施
例1と同様な方法で行い、ノボラック型フェノール樹脂
B1095部を得た。得られた樹脂のGPCによるMn
=1500、Mw=8500であり、分散度Mw/Mn
=5.67であった。また、未反応のフェノール成分
は、測定検出限界以下であり、2核体量=1.5%であ
った。軟化点は140℃であった。
Example 2 Production of Novolac Phenolic Resin B 1095 parts of novolak type phenolic resin B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 92% paraform was charged to 304 parts. Mn by GPC of the obtained resin
= 1500, Mw = 8500, and dispersity Mw / Mn
= 5.67. The unreacted phenol component was below the detection limit of measurement, and the amount of binuclear body was 1.5%. The softening point was 140 ° C.

【0029】フェノール樹脂繊維2の製造 ノボラック型フェノール樹脂Bを実施例1と同じ装置で
溶融紡糸による繊維化を実施した。スクリュー、アダプ
ターおよびダイスの加熱温度は190℃で調整した。口
金より流下する樹脂を1000m/分の巻き取り速度で
引っ張り、平均直径7μmの繊維を得た。得られた繊維
を実施例1と同様な方法で不溶不融化させ、フェノール
樹脂繊維2を得た。
Production of Phenolic Resin Fiber 2 The novolak type phenol resin B was fiberized by melt spinning in the same apparatus as in Example 1. The heating temperature of the screw, adapter and die was adjusted to 190 ° C. The resin flowing down from the die was pulled at a winding speed of 1000 m / min to obtain fibers having an average diameter of 7 μm. The obtained fiber was made insoluble and infusible in the same manner as in Example 1 to obtain a phenol resin fiber 2.

【0030】<比較例1> ノボラック型フェノール樹脂Cの製造 攪拌装置、冷却管および温度計を備えた10Lの反応装
置にフェノール1000部、蓚酸10部を仕込み、常圧
で内温95℃まで昇温した後、37%ホルマリン733
部を1時間かけて添加した。更に98〜100℃で1時
間還流反応を行った後、脱水配管に切り替え生成した水
を除去しながら140℃まで昇温した。次いで、釜内を
5000Paまで徐々に減圧にしながら内温を250℃
まで上げ、水分等を除去し、ノボラック型フェノール樹
脂C1030部を得た。得られた樹脂のGPCによるM
n=1200、Mw=15000であり、分散度Mw/
Mn=12.50であった。また、未反応のフェノール
成分=1.3%であり、2核体量=6.7%であった。
軟化点は121℃であった。
<Comparative Example 1> Production of novolac type phenol resin C A 1000-liter reactor and a 10-liter reactor equipped with a stirrer, a cooling pipe and a thermometer were charged with 1000 parts of phenol and 10 parts of oxalic acid, and the internal temperature was raised to 95 ° C. under normal pressure. After heating, 37% formalin 733
Parts were added over 1 hour. After performing a reflux reaction at 98 to 100 ° C. for 1 hour, the temperature was raised to 140 ° C. while removing water produced by switching to a dehydration pipe. Next, while gradually reducing the pressure in the pot to 5000 Pa, set the internal temperature to 250 ° C.
After that, water and the like were removed to obtain 1030 parts of novolac type phenol resin C. M of the obtained resin by GPC
n = 1200, Mw = 15000, and dispersity Mw /
It was Mn = 12.50. The unreacted phenol component was 1.3% and the amount of binuclear body was 6.7%.
The softening point was 121 ° C.

【0031】フェノール樹脂繊維3の製造 ノボラック型フェノール樹脂Cを実施例1と同じ装置で
溶融紡糸による繊維化を実施した。スクリュー、アダプ
ターおよびダイスの加熱温度は180℃で調整した。し
かしながら、口金部より未反応フェノールによるベーパ
ーが発生し、樹脂中にも気泡が存在し、繊維化すること
は不可能であった。
Production of Phenolic Resin Fiber 3 The novolak type phenol resin C was fiberized by melt spinning in the same apparatus as in Example 1. The heating temperature of the screw, adapter and die was adjusted to 180 ° C. However, vapor was generated due to unreacted phenol from the die part, and bubbles were present in the resin, and it was impossible to form fibers.

【0032】<比較例2> フェノール樹脂繊維4の製造 ノボラック型フェノール樹脂Cを実施例1と同じ装置で
溶融紡糸による繊維化を実施した。スクリュー、アダプ
ターおよびダイスの加熱温度は160℃で調整した。フ
ェノールベーパーの発生および樹脂中の気泡は無くなっ
たが、1000m/分で巻き取ることは出来ず、600
m/分で巻き取った。得られた繊維の直径は約30μm
であった。これを90℃に加熱した37%ホルマリン溶
液500部と濃塩酸500部を混合した溶液の中へ浸し
たところ、繊維同士が融着し繊維の形状を保てなかっ
た。
Comparative Example 2 Production of Phenolic Resin Fiber 4 The novolak type phenolic resin C was fiberized by melt spinning in the same apparatus as in Example 1. The heating temperature of the screw, adapter and die was adjusted at 160 ° C. Generation of phenol vapor and bubbles in the resin disappeared, but it could not be wound up at 1000 m / min,
It was wound up at m / min. The diameter of the obtained fiber is about 30 μm
Met. When this was immersed in a solution in which 500 parts of a 37% formalin solution heated to 90 ° C. and 500 parts of concentrated hydrochloric acid were mixed, the fibers were fused and the shape of the fibers could not be maintained.

【0033】<比較例3> フェノール樹脂繊維5の製造 比較例2で得られた繊維を37%ホルマリン溶液500
部と濃塩酸500部を混合した溶液の中へ浸し、40℃
から60℃まで2時間掛けて昇温した。さらに内温を9
0℃まで1時間掛けて昇温し、90℃/2時間処理して
不溶不融化させた。不溶不融化終了後、繊維をアンモニ
ア水で中和した後、充分に水洗し、さらに150℃/2
時間+180℃/3時間加熱し、フェノール樹脂繊維5
を得た。
<Comparative Example 3> Production of Phenolic Resin Fiber 5 The fiber obtained in Comparative Example 2 was treated with 37% formalin solution 500.
Part and 500 parts of concentrated hydrochloric acid, soak it in a mixed solution at 40 ℃
To 60 ° C. over 2 hours. Furthermore, the internal temperature is 9
The temperature was raised to 0 ° C. over 1 hour and treated at 90 ° C. for 2 hours to make it insoluble and infusible. After completion of insolubilization and infusibilization, the fiber was neutralized with ammonia water, washed thoroughly with water, and further heated at 150 ° C / 2.
Hours + 180 ℃ / 3 hours heating, phenol resin fiber 5
Got

【0034】以上、実施例、比較例で製造した樹脂につ
いての結果を表1に示す。また、各例において繊維化の
ための処理時間、及び繊維の引張試験を行った結果を表
2に示す。各物性値の測定方法は以下の通りである。 (測定方法) 1.数平均分子量、重量平均分子量、分散度:液体クロ
マトグラフィーで測定 ・液体クロマトグラフィー:東ソー製GPCカラム(G
1000HXL:1本、G2000HXL:2本、G3
000HXL:1本)を用い、流量1.0ml/分、溶
出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条
件で示差屈折計を検出器として用いてGPC測定し、分
子量は標準ポリスチレンにより換算。 2.未反応フェノール量:ガスクロマトグラフィーで測
定した。 ・ガスクロマトグラフィー:JIS K0114に準
じ、2,5−キシレノールを内部標準として内部標準法
で測定した。 3.2核体量:液体クロマトグラフィーでの2核体成分
の面積比率により求めた。 4.軟化点:JIS K2531にて測定した。 5.引張強度:JIS L1013に準じて行った。 6.伸び率:JIS L1013に準じて行った。
The results of the resins produced in the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. In addition, Table 2 shows the processing time for fiberization and the results of the fiber tensile test in each example. The measuring method of each physical property value is as follows. (Measurement method) 1. Number average molecular weight, weight average molecular weight, dispersity: measured by liquid chromatography Liquid chromatography: Tosoh GPC column (G
1000HXL: 1, G2000HXL: 2, G3
000HXL: 1 bottle), the flow rate is 1.0 ml / min, the elution solvent is tetrahydrofuran, and the column temperature is 40 ° C. The GPC measurement is performed using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions, and the molecular weight is converted to standard polystyrene. 2. Unreacted phenol amount: measured by gas chromatography. Gas chromatography: Measured by an internal standard method using 2,5-xylenol as an internal standard according to JIS K0114. 3.2 Amount of nuclei: It was determined by the area ratio of the binuclear components in liquid chromatography. 4. Softening point: Measured according to JIS K2531. 5. Tensile strength: Performed according to JIS L1013. 6. Elongation rate: Performed according to JIS L1013.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】実施例1,2では、フェノールとホルムア
ルデヒドとを有機ホスホン酸を用いて反応させてノボラ
ック型フェノール樹脂を合成したが、樹脂中の未反応フ
ェノール量、2核体成分量がともに少なく、分子量分布
の分散度が小さく、軟化点温度が130〜140℃であ
り、繊維化するのに好ましい範囲となった。これらを用
いて溶融紡糸により樹脂繊維を製造したところ、いずれ
も、引張強度、伸び率に優れた樹脂繊維を得ることがで
きた。一方、フェノールとホルムアルデヒドとの反応に
触媒として蓚酸を用いてノボラック型フェノール樹脂を
合成し、これを用いて実施例と同じ条件で繊維化を試み
た。しかし、比較例1では繊維化できず、比較例2では
繊維化はできたものの、繊維化の速度が低下し、得られ
た繊維径も太いものとなった。また、その後の不溶不融
化時に融着を起こしてしまった。比較例3では繊維の不
溶不融化を行い、フェノール樹脂繊維を得ることができ
たが、実施例と異なり低温で長時間処理が必要となっ
た。そして、得られた樹脂繊維は実施例と比較し、引張
強度、伸び率いずれにも劣るものとなった。
In Examples 1 and 2, phenol and formaldehyde were reacted using an organic phosphonic acid to synthesize a novolac type phenol resin, but the amount of unreacted phenol in the resin and the amount of dinuclear component were both small, The polydispersity of the molecular weight distribution was small, and the softening point temperature was 130 to 140 ° C., which was a preferable range for fiberization. When resin fibers were produced by melt spinning using these, it was possible to obtain resin fibers having excellent tensile strength and elongation. On the other hand, oxalic acid was used as a catalyst for the reaction between phenol and formaldehyde to synthesize a novolac type phenol resin, and using this, fiberization was attempted under the same conditions as in the examples. However, in Comparative Example 1, the fiber could not be formed, and in Comparative Example 2, although the fiber was formed, the speed of the fiber formation was decreased and the obtained fiber diameter was large. In addition, fusion occurred during the subsequent insolubilization and infusibility. In Comparative Example 3, the fiber was made insoluble and infusible, and the phenol resin fiber could be obtained. However, unlike Example, long-term treatment was required at low temperature. The resin fiber obtained was inferior in both tensile strength and elongation as compared with the examples.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は、フェノール類とアルデヒド類
とを、有機ホスホン酸を用いて反応させて得られるノボ
ラック型フェノール樹脂を繊維化してなるフェノール樹
脂繊維及びその製造方法であり、本発明のノボラック型
フェノール樹脂繊維は、従来よりも高温・短時間での不
溶不融化処理が可能である。これは、使用するノボラッ
ク樹脂中の未反応フェノール類及び2核体量が少なく、
軟化点が高いためである。また、分散度が小さく、架橋
が均一に起こるため、幅広い用途への適応が可能とな
り、工業的なノボラック型フェノール樹脂繊維として好
適である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a phenol resin fiber obtained by fiberizing a novolac type phenol resin obtained by reacting phenols and aldehydes with an organic phosphonic acid, and a method for producing the same. The novolac-type phenol resin fiber can be insolubilized and infusibilized at a higher temperature and in a shorter time than before. This is because the amount of unreacted phenols and binuclear compounds in the novolak resin used is small,
This is because the softening point is high. Further, since the degree of dispersion is small and the crosslinking occurs uniformly, it can be applied to a wide range of applications and is suitable as an industrial novolac type phenol resin fiber.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェノール類とアルデヒド類とを、有機
ホスホン酸を用いて反応させて得られるノボラック型フ
ェノール樹脂を繊維化してなるフェノール樹脂繊維。
1. A phenol resin fiber obtained by fiberizing a novolac type phenol resin obtained by reacting a phenol and an aldehyde with an organic phosphonic acid.
【請求項2】 ノボラック型フェノール樹脂が、(a)
樹脂中の未反応フェノール類成分が1%以下、(b)樹
脂中の2核体成分が5%以下、(c)分散度が8以下、
である請求項1記載のフェノール樹脂繊維。
2. The novolac type phenolic resin is (a).
The unreacted phenol component in the resin is 1% or less, (b) the binuclear component in the resin is 5% or less, (c) the dispersity is 8 or less,
The phenolic resin fiber according to claim 1.
【請求項3】 ノボラック型フェノール樹脂の軟化点が
90℃以上である請求項1又は2記載のフェノール樹脂
繊維。
3. The phenol resin fiber according to claim 1, wherein the novolac type phenol resin has a softening point of 90 ° C. or higher.
【請求項4】 有機ホスホン酸が、一般式(I)で示さ
れるものである請求項1乃至3いずれか記載のノボラッ
ク型フェノール樹脂繊維。 R−PO(OH)2 (I) (Rは、炭素原子を含み、かつ、−COOH及び又は−
PO(OH)2 を含む基である)
4. The novolac type phenolic resin fiber according to claim 1, wherein the organic phosphonic acid is represented by the general formula (I). R-PO (OH) 2 (I) (R contains a carbon atom, and-COOH and / or-
It is a group containing PO (OH) 2 )
【請求項5】 請求項1記載のフェノール樹脂繊維を製
造する方法であって、フェノール類とアルデヒド類と
を、有機ホスホン酸を用いて反応させる際の反応系中の
水分量が30重量%以下、反応温度が110〜200℃
であるフェノール樹脂繊維の製造方法。
5. The method for producing a phenol resin fiber according to claim 1, wherein the amount of water in the reaction system when the phenols and the aldehydes are reacted with an organic phosphonic acid is 30% by weight or less. , The reaction temperature is 110 ~ 200 ℃
And a method for producing a phenolic resin fiber.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011246841A (en) * 2010-05-26 2011-12-08 Gunei-Chemical Industry Co Ltd Producing method of phenol-based fiber, producing method of phenol-based carbon fiber, and producing method of phenol-based activated carbon fiber
JP2012052283A (en) * 2011-10-31 2012-03-15 Gun Ei Chem Ind Co Ltd Method for producing phenol-based carbon fiber and method for producing phenol-based active carbon fiber
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JP2019002096A (en) * 2017-06-16 2019-01-10 フタムラ化学株式会社 Manufacturing method of phenol resin fiber-derived active charcoal

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