JP2003137949A - 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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JP2003137949A
JP2003137949A JP2001338111A JP2001338111A JP2003137949A JP 2003137949 A JP2003137949 A JP 2003137949A JP 2001338111 A JP2001338111 A JP 2001338111A JP 2001338111 A JP2001338111 A JP 2001338111A JP 2003137949 A JP2003137949 A JP 2003137949A
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novolak resin
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resin
phenol
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Katsuyuki Sakata
Hiroyuki Kuroki
勝幸 坂田
洋行 黒木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フェノール類二量体の含有量が少ないノボラッ
ク樹脂の製造方法を提供する。 【解決手段】触媒の存在下にフェノール類とアルデヒド
類とを反応させた後、得られたノボラック樹脂を薄膜式
蒸発器に供給し、厚さ5mm以下の薄膜となし、減圧か
つ180℃以上の条件下で処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノボラック樹脂
(ノボラック型フェノール樹脂)の製造方法に関し、詳
しくは、フェノール類二量体の含有量の少ないノボラッ
ク樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ノボラック樹脂はフェノール類とアルデ
ヒド類との反応で得られる。具体的には、先ず、付加反
応(メチロール化反応)において、フェノール類にアル
デヒド類が付加してメチロール体が生成し、次いで、縮
合反応(メチレン化反応)において、メチロール体が脱
水縮合して樹脂化する。
【0003】ところで、ノボラック樹脂の耐熱性は、含
有される原料フェノール類や生成するフェノール類二量
体などの低分子化合物に依存する。ノボラック樹脂から
低分子化合物を除去する手段としては蒸発手段が考えら
れる。この際、使用する装置を含めた条件が重要であ
る。何故ならば、例えば、高温かつ長時間の蒸発条件で
はノボラック樹脂の分子量が変化し、その結果、使用の
際、溶融時の樹脂粘度や硬化時間が一定しない等の問題
を惹起するからである。
【0004】ところで、特公昭61−7210号公報に
は、「フェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在下
で、遊離アルデヒド量が6重量%以下になるまで還流温
度以下で反応せしめてノボラック型初期縮合物を得、該
縮合物は減圧下又は静置分離によって水分を2重量%以
下にし、次いで溶媒を加えてから薄膜蒸発機で処理して
なるノボラック型フェノール樹脂の製造法」が開示され
ている。
【0005】しかしながら、上記の製造法は、遊離フェ
ノールが極めて少なく、分子量分布が狭い樹脂の製造を
目的とした方法であり、フェノール類二量体の除去を狙
った方法ではなく、実際、上記の特許公報に記載されて
いる様な条件(例えば薄膜式蒸発器のジャケット温度1
20〜150℃)ではフェノール類二量体を除去するこ
とは出来ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、フェノール類二
量体の含有量が少ないノボラック樹脂の製造方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、薄膜式蒸発器による特定の条件下の処理
により、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得、
本発明の完成に至った。
【0008】すなわち、本発明の要旨は、触媒の存在下
にフェノール類とアルデヒド類とを反応させた後、得ら
れたノボラック樹脂を薄膜式蒸発器に供給し、厚さ5m
m以下の薄膜となし、減圧かつ180℃以上の条件下で
処理することを特徴とするノボラック樹脂の製造方法に
存する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明においては、触媒の存在下にフェノール類
とアルデヒド類とを反応させる。斯かる反応(付加縮
合)は、前述の特公昭61−7210号公報などに記載
の公知の方法に従って行なうことが出来る。
【0010】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
等が挙げられる。これらのフェノール類は、混合して使
用することも出来る。また、上記の他、2,5−キシレ
ノールも混合使用することが出来る。
【0011】アルデヒド類としては、通常、反応性の点
から炭素数5以下の脂肪族アルデヒドが好適に使用され
る。その中では、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒ
ドが好ましく、特にホルムアルデヒドが好ましい。ま
た、ベンズアルデヒド、p−トルアルデヒド、4−ヒド
ロキシベンズアルデヒド等の炭素数8以下の芳香族アル
デヒドも単独で又は前述の脂肪族アルデヒドと混合して
使用することが出来る。芳香族アルデヒドを混合使用す
る場合、芳香族アルデヒドとしては4−ヒドロキシベン
ズアルデヒドが好ましい。芳香族アルデヒドの使用割合
は、ホルムアルデヒド及び/又はアセトアルデヒド10
0重量部に対し、通常10〜70重量部、好ましくは2
0〜60重量部である。
【0012】触媒としては、各種のブレンステッド酸性
を示す化合物が使用される。斯かる化合物としては、ギ
酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、安息香酸、サリチ
ル酸などのカルボン酸類、メタンスルホン酸、ベンゼン
スルホン酸、p−トルエンスルホン酸などのスルホン酸
類、塩酸、硝酸、燐酸、硫酸等の無機酸類、硫酸アンモ
ニウム、硫酸アルミニウム、酢酸亜鉛などのブレンステ
ッド酸性を示す塩類などが挙げられる。
【0013】フェノール類とアルデヒド類との使用割合
(モル比)は、通常3:1〜1:2、好ましくは2:1
〜1:1であり、触媒の使用量は、フェノール類に対
し、通常0.01〜5重量%である。
【0014】フェノール類とアルデヒド類との反応は、
付加反応を主体とする前段反応と縮合反応を主体とする
後段反応とに分けられる。前段反応の温度は、通常、原
料の還流温度付近であり、反応時間は通常1〜5時間で
ある。後段反応は、通常、減圧下に水を留去しながら行
われ、温度は、通常、還流温度以上250℃以下、減圧
度は、通常10〜200Torr(到達値)、反応時間
は通常1〜5時間である。アルデヒド類に対して過剰モ
ル量で使用されたフェノール類は、後段反応の減圧作用
によって留去される。
【0015】原料フェノール類の濃度が2重量%以下に
減少させたノボラック樹脂は、それなりの耐熱性を有
し、所定の用途に供することが出来る。ノボラック樹脂
中の原料フェノール類の濃度を2重量%以下に減少させ
る方法としては、上記の後段反応による減圧作用を利用
する方法の他、前述の特公昭61−7210号公報に記
載の方法に従い、溶媒の存在下に薄膜蒸発機で処理する
方法を採用することも出来る。この様にして、後述のフ
ェノール類二量体とは別個に回収されたフェノール類は
反応工程にリサイクルすることも出来る。
【0016】次いで、本発明においては、上記の様にし
て得られたノボラック樹脂を薄膜式蒸発器に供給して処
理することにより、フェノール二量体を蒸去させる。薄
膜式蒸発器は、被処理物質を加熱管内で薄くして蒸発処
理する装置であり、本発明においては、如何なる構造の
薄膜式蒸発器であってもよい。前述の特公昭61−72
10号公報に記載の装置も好適に使用し得る。
【0017】本発明の最大の特徴は、薄膜式蒸発器内に
おいて、厚さ5mm以下の薄膜となし、減圧かつ180
℃以上の条件下で処理する点にある。
【0018】薄膜の厚さは、好ましくは4.5mm以
下、更に好ましくは4mm以下である。薄膜の厚さの下
限は、特に制限されないが、余りに薄すぎる場合は、生
産性が低下するため、通常0.1mm、好ましくは0.
2mmである。薄膜の厚さは、薄膜式蒸発器の回転数の
制御によって調節される。処理温度は、好ましくは20
0℃以上、更に好ましくは240℃以上である。処理温
度の下限は、特に制限されないが、余りに高すぎる場合
は、樹脂が変質(重合および分解)する場合があるた
め、通常350℃、好ましくは300℃である。処理温
度は、薄膜式蒸発器のジャケットに供給する熱媒体温度
の制御によって調節される。減圧度は、通常0.1〜2
0Torr、好ましくは0.3〜2Torrである。減
圧度は、薄膜式蒸発器に連結された真空ポンプの排気能
力の制御により調節される。
【0019】本発明は、上記の条件の採用により、分子
量の変化を低く抑えた上でフェノール類二量体の含有量
が少ないノボラック樹脂を得ることが出来る。フェノー
ル類二量体は、縮合反応(メチレン化反応)で生成し、
2分子のメチロール体の脱水縮合による二量化の段階で
反応が停止して生成した低分子化合物である。
【0020】本発明において、ノボラック樹脂中のフェ
ノール類二量体の含有量は、通常5重量%以下、好まし
くは3重量%以下である。ノボラック樹脂の耐熱性の観
点から、フェノール類二量体の含有量は可及的に少ない
ほど好ましい。しかしながら、余りに低い含有量の達成
は、長時間の処理を必要とし、経済的でないばかりか、
樹脂の変質を惹起する。従って、斯かる観点から、フェ
ノール類二量体の含有量の下限は、通常4重量%、好ま
しくは2重量%である。
【0021】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の緒例にお
いて、平均分子量はGPC測定によって求めた。この
際、試料溶液は、50mlのメスフラスコに試料0.1
gを精秤し、テトラヒドロフランでメスアップして調製
した。
【0022】実施例1 m−クレゾール153.6g、p−クレゾール230.
4g、蓚酸12.12g、35重量%ホルマリン水溶液
168.99gを混合し、温度95〜105℃で還流さ
せながら5時間反応した。その後、2時間要し、115
〜185℃まで温度を高めて水留去を行なった。その
後、1時間要し、200℃まで昇温すると共に徐々に減
圧にして最終的に30Torrとして原料フェノール類
を留去した。得られたノボラック樹脂(A)の性状は次
の表1に示す通りであった。
【0023】溶融押出機で上記のノボラック樹脂(A)
を240℃に加熱・溶融し、薄膜式蒸発器に12kg/
hr(滞留時間0.6分)で導入した。そして、0.5
mmの膜厚とし、240℃、2Torrの減圧下で処理
してフェノール類二量体を留去した。得られたノボラッ
ク樹脂(B)の性状は表1に示す通りであった。
【0024】実施例2及び3 実施例1において、薄膜式蒸発器での処理条件を表1に
示す様に変更した以外は、実施例1と同様に操作してノ
ボラック樹脂を得た。ノボラック樹脂の性状は表1に示
す通りであった。
【0025】
【表1】
【0026】比較例1 実施例1において、薄膜式蒸発器による処理に代えて、
丸底フラスコを使用した単蒸留処理に変更して次の条件
を採用した以外は、実施例1と同様に操作してノボラッ
ク樹脂を得た。すなわち、1リットル丸底フラスコにノ
ボラック樹脂(A)160gを仕込み(液深は約20m
m)、260℃に加熱・溶融し、0.6Torrの減圧
下で120分攪拌処理した。得られたノボラック樹脂の
性状は表2に示す通りであった。
【0027】比較例2 実施例1において、薄膜式蒸発器による処理に代えて、
丸底フラスコを使用した単蒸留処理に変更して次の条件
を採用した以外は、実施例1と同様に操作してノボラッ
ク樹脂を得た。すなわち、1リットル丸底フラスコにノ
ボラック樹脂(A)160gを仕込み(液深は約20m
m)、240℃に加熱・溶融し、1.0Torrの減圧
下で120分攪拌処理した。得られたノボラック樹脂の
性状は表2に示す通りであった。
【0028】比較例3 実施例1において、薄膜式蒸発器での処理条件を表2に
示す様に変更した以外は、実施例1と同様に操作してノ
ボラック樹脂を得た。ノボラック樹脂の性状は表2に示
す通りであった。
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】上記の実施例および比較例に示される様
に、本発明の製造方法によれば、極めて短時間でノボラ
ック樹脂からフェノール類二量体を除去することが出
来、しかも、除去の際に起こるノボラック樹脂の分子量
の変化を低く抑えることが出来る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒の存在下にフェノール類とアルデヒ
    ド類とを反応させた後、得られたノボラック樹脂を薄膜
    式蒸発器に供給し、厚さ5mm以下の薄膜となし、減圧
    かつ180℃以上の条件下で処理することを特徴とする
    ノボラック樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 薄膜式蒸発器で処理する前のノボラック
    樹脂中の原料フェノール類の濃度を2重量%以下に減少
    させる請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 薄膜式蒸発器で処理する際の圧力が5t
    orr以下である請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 薄膜式蒸発器による処理後のノボラック
    樹脂中のフェノール類二量体の含有量が5重量%以下で
    ある請求項1〜3の何れかに記載の製造方法。
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