JP2006199808A - Phenol resin composition for compounding into rubber and rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノボラック型フェノール樹脂とポリアセタール樹脂を必須成分として含有するゴム配合用フェノール樹脂組成物、およびこれを配合したゴム組成物に関するものである。 The present invention relates to a rubber compounding phenol resin composition containing a novolac type phenol resin and a polyacetal resin as essential components, and a rubber composition containing the compound.
フェノール樹脂は、自動車や航空機用のタイヤへの配合をはじめ、土木・建築用材料、各種工業製品材料、汎用日用品など様々な用途に用いられている。これらの中で、自動車用タイヤなどに用いられるゴム材料は、原料ゴムに様々な添加剤を加えた複合材料が使用され、要求される耐摩耗性、耐クラック性、耐外傷性、低発熱性など種々の特性向上が試みられている。
例えば、タイヤの主原料であるゴムには、BR(ブタジエンゴム)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)などの合成ゴムや天然ゴムが用いられるが、これらのゴム材料に、タイヤ用途に適した耐摩耗性能や機械的強度を与えるためには、フェノール樹脂のような弾性率の高い熱硬化性樹脂を配合したり、硫黄、ヘキサメチレンテトラミン、加硫促進剤、カーボンブラック等の配合剤を多量に配合する方法などが実施されている。
Phenolic resins are used in various applications such as blending into tires for automobiles and aircraft, civil engineering and construction materials, various industrial product materials, and general daily necessities. Among these, rubber materials used for automobile tires, etc. are composite materials made by adding various additives to raw rubber, and required wear resistance, crack resistance, trauma resistance, low heat generation Various characteristics have been improved.
For example, rubber, which is the main raw material of tires, is made of synthetic rubber such as BR (butadiene rubber) and SBR (styrene-butadiene rubber) and natural rubber, and these rubber materials have wear resistance suitable for tire applications. In order to give performance and mechanical strength, a high-modulus thermosetting resin such as phenol resin is blended, or a large amount of blending agents such as sulfur, hexamethylenetetramine, vulcanization accelerator, and carbon black are blended. The method to do is carried out.
ゴム材料などの各種材料にフェノール樹脂を配合する場合、通常はノボラック型フェノール樹脂を硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンとともに用いる(例えば、特許文献1参照)が、このヘキサメチレンテトラミンは変異原性物質である旨の報告もあり、低減や廃止が強く求められている。 When a phenol resin is blended with various materials such as rubber materials, a novolac type phenol resin is usually used together with hexamethylenetetramine as a curing agent (see, for example, Patent Document 1). This hexamethylenetetramine is a mutagenic substance. There are reports to that effect, and there is a strong demand for reduction or abolition.
一方でヘキサメチレンテトラミンの代替として、ヘキサメトキシメチロールメラミン、エポキシ樹脂、レゾール型フェノール樹脂等が用いられる(例えば、特許文献2参照)が、ヘキサメトキシメチロールメラミンは硬化性が遅く、液状であり取り扱いづらく、また、当量あたりの分子量もヘキサメチレンテトラミンに比べて大きいため配合量が多く、価格も高価なため実用上問題であった。
また、エポキシ樹脂やレゾール型フェノール樹脂も硬化剤として使用されるが、ノボラック型フェノール樹脂の配合量に対して、おおよそ同量、もしくはそれ以上配合しないと、十分な硬化性が得られないばかりでなく、樹脂自体の保存性等にも配慮する必要があった。
On the other hand, hexamethoxymethylol melamine, epoxy resin, resol-type phenol resin, etc. are used as an alternative to hexamethylenetetramine (see, for example, Patent Document 2), but hexamethoxymethylol melamine is slow in curable and liquid and difficult to handle. In addition, since the molecular weight per equivalent is larger than that of hexamethylenetetramine, the blending amount is large and the price is expensive, which is a practical problem.
Epoxy resins and resol type phenol resins are also used as curing agents. However, if the amount is not the same as or greater than the amount of novolac type phenol resin, sufficient curability cannot be obtained. In addition, it was necessary to consider the preservability of the resin itself.
このほか、ノボラック型フェノール樹脂とポリアセタール樹脂とを、酸性化合物とともに用いる技術がある(例えば、特許文献3参照)。これは、酸性化合物の作用によりポリアセタール樹脂を分解させてホルムアルデヒドを発生させ、これをノボラック型フェノール樹脂と反応させて硬化させるものである。
しかし、この方法では酸性化合物の添加によりポリアセタール樹脂の分解が急速に進行するため、硬化速度の制御が困難である。また、酸性化合物は腐食性や刺激性を有するため、樹脂組成物の使用方法によっては装置の腐食や環境衛生面においても悪影響を生ずるという問題があった。
In addition, there is a technique that uses a novolac-type phenol resin and a polyacetal resin together with an acidic compound (see, for example, Patent Document 3). In this method, the polyacetal resin is decomposed by the action of an acidic compound to generate formaldehyde, which is reacted with a novolac type phenol resin to be cured.
However, in this method, since the decomposition of the polyacetal resin proceeds rapidly by the addition of an acidic compound, it is difficult to control the curing rate. In addition, since acidic compounds have corrosiveness and irritation, there is a problem that depending on the method of using the resin composition, the corrosion of the apparatus and the environmental hygiene are adversely affected.
本発明は、製品にゴム成分にノボラック型フェノール樹脂を製品に配合した場合、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用せずに、十分な硬化速度と、硬度、弾性率を向上することができるゴム組成物を提供するものである。製品に The present invention is a rubber composition capable of improving a sufficient curing speed, hardness, and elastic modulus without using hexamethylenetetramine as a curing agent when a novolak type phenol resin is blended with a rubber component in the product. It provides things. Product
このような目的は、下記の本発明(1)〜(5)により達成される。
(1) 脂肪族二重結合を含む変性剤ノボラック型フェノール樹脂(a)、ポリアセタール樹脂(b)を必須成分として含有することを特徴とするゴム配合用フェノール樹脂組成物。
(2) 前記ノボラック型フェノール樹脂(a)は、該樹脂の反応触媒である酸性物質が残存しているものである前記(1)に記載のゴム配合用フェノール樹脂組成物。
(3) 前記ノボラック型フェノール樹脂(a)は、カシューオイル類で変性したものである前記(1)または(2)に記載のゴム配合用フェノール樹脂組成物。
(4) 前記ノボラック型フェノール樹脂(a)は、反応触媒が硫酸である前記(2)または(3)に記載のゴム配合用フェノール樹脂組成物
(5) ゴム成分とともに、前記(1)ないし(4)のいずれかに記載のノボラック型フェノール樹脂(a)およびポリアセタール樹脂(b)を必須成分として含有することを変性剤特徴とするゴム組成物。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (5).
(1) A phenolic resin composition for rubber compounding, comprising a modifier novolak type phenolic resin (a) containing an aliphatic double bond and a polyacetal resin (b) as essential components.
(2) The phenolic resin composition for rubber blending according to (1), wherein the novolac type phenol resin (a) is one in which an acidic substance that is a reaction catalyst of the resin remains.
(3) The phenol resin composition for rubber blending according to (1) or (2), wherein the novolac type phenol resin (a) is modified with cashew oils.
(4) The novolac type phenol resin (a) is a phenol resin composition for rubber compounding according to (2) or (3), wherein the reaction catalyst is sulfuric acid (5) together with the rubber component (1) to ( 4) A rubber composition characterized by containing a novolac-type phenol resin (a) and a polyacetal resin (b) according to any one of 4) as essential components.
本発明のゴム配合用フェノール樹脂組成物は、ノボラック型フェノール樹脂と、その硬化剤としてポリアセタール樹脂を存在させることにより、ヘキサメチレンテトラミンを使用せずにノボラック型フェノール樹脂を硬化させるものであり、ゴムに配合することによりゴム組成物の弾性率、耐磨耗性、耐クラック性など種々の特性を向上させることができる。特に、前記ノボラック型フェノール樹脂がカシューオイル変性である場合、上記の特性向上効果が優れている。
本発明の組成物において、ポリアセタール樹脂によりノボラック型フェノール樹脂の硬化が行われる機構は明らかではないが、反応触媒としての酸性物質、とりわけ硫酸の存在下で得られたノボラック型フェノール樹脂においては、樹脂内に硫酸等の酸性物質を含み、加熱時、この酸性物質によりポリアセタール樹脂が分解し、ホルムアルデヒドが発生し、これによりノボラック型フェノール樹脂が硬化するとものと考えられる。
The phenolic resin composition for rubber compounding of the present invention cures a novolac type phenolic resin without using hexamethylenetetramine by causing a novolak type phenolic resin and a polyacetal resin as its curing agent to exist. By blending into the rubber composition, various properties such as the elastic modulus, abrasion resistance, and crack resistance of the rubber composition can be improved. In particular, when the novolac-type phenol resin is cashew oil-modified, the above-described property improving effect is excellent.
In the composition of the present invention, the mechanism by which the novolak type phenol resin is cured by the polyacetal resin is not clear, but in the novolak type phenol resin obtained in the presence of an acidic substance as a reaction catalyst, particularly sulfuric acid, the resin It contains an acidic substance such as sulfuric acid, and when heated, the acidic substance decomposes the polyacetal resin to generate formaldehyde, which is considered to cure the novolac phenolic resin.
本発明は、脂肪族二重結合を含む変性剤ノボラック型フェノール樹脂(a)、ポリアセタール樹脂(b)を必須成分として含有するゴム配合用フェノール樹脂組成物に関するものであり、特に、前記ノボラック型フェノール樹脂(a)は、該樹脂の反応触媒である酸性物質が残存しているものであるゴム配合用フェノール樹脂組成物に関するものである。
さらに、本発明は、前記ノボラック型フェノール樹脂(a)が、カシューオイルで変性したものであるゴム配合用フェノール樹脂組成物に関するものである。
The present invention relates to a phenol resin composition for rubber compounding containing a modifier novolak-type phenol resin (a) and polyacetal resin (b) containing an aliphatic double bond as essential components, and in particular, the novolak-type phenol. Resin (a) relates to a rubber compounding phenol resin composition in which an acidic substance that is a reaction catalyst of the resin remains.
Furthermore, the present invention relates to a phenol resin composition for rubber compounding, wherein the novolac type phenol resin (a) is modified with cashew oil.
まず、本発明の組成物で用いられるノボラック型フェノール樹脂(a)(以下、単に「ノボラック樹脂」ということがある)について説明する。
本発明のノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、酸性触媒の存在下で反応させて得られたものである。
First, the novolak-type phenol resin (a) (hereinafter sometimes simply referred to as “novolak resin”) used in the composition of the present invention will be described.
The novolak resin of the present invention is obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acidic catalyst.
上記ノボラック樹脂を得るために用いられるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール、イソプロピルフェノール、p−イソブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体、および1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール類が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。 Although it does not specifically limit as phenols used in order to obtain the said novolak resin, For example, cresol, such as phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2 , 5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, xylenol such as 3,5-xylenol, ethylphenol such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, isopropylphenol, p- Isobutylphenol, butylphenol such as p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, alkylphenols such as p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromophenol Halogenated phenols such as diol and iodophenol, monohydric phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, and monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol And polyphenols such as resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene. These can be used alone or in combination of two or more.
また、アルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、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、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、ホルムアルデヒドおよびパラホルムアルデヒドから選ばれた1種以上のアルデヒド類を用いることが好ましい。これにより、ノボラック型フェノール樹脂を収率よく得ることができる。 The aldehydes are not particularly limited, but examples include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde. Benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use one or more aldehydes selected from formaldehyde and paraformaldehyde. Thereby, a novolac-type phenol resin can be obtained with a good yield.
本発明において、ノボラック樹脂(a)は、カシューオイル類で変性されたノボラック樹脂(以下、カシュー変性ノボラック樹脂という)であることが好ましい。特に限定されないが、カシューオイルが好ましい。カシューオイル類は、長鎖のアルケニル基を有するフェノール化合物であるカルダノールやカルドールを含むので、フェノール樹脂の変性剤として使用したときに長鎖のアルキル基またはアルケニル基が存在するフェノール樹脂を得ることができる。そのため、ゴムに配合した場合、ゴムとの相溶性に優れており、アルケニル基が存在する場合ゴムの二重結合と反応し弾性率を向上する等の効果がある。 In the present invention, the novolak resin (a) is preferably a novolak resin modified with cashew oils (hereinafter referred to as cashew-modified novolak resin). Although not particularly limited, cashew oil is preferred. Since cashew oils contain cardanol and cardol, which are phenolic compounds having a long-chain alkenyl group, it is possible to obtain a phenol resin having a long-chain alkyl group or alkenyl group when used as a phenol resin modifier. it can. Therefore, when blended with rubber, it is excellent in compatibility with rubber, and when an alkenyl group is present, it has an effect of reacting with a double bond of rubber to improve the elastic modulus.
また、カシュー変性ノボラック樹脂は、ポリアセタール樹脂との相溶性に優れているので、組成物の硬化速度を高め、硬化性を向上させることができる。さらに、カシューオイル類は価格も比較的安価で入手が容易である。
また、カシューオイルとして、カシューオイルを蒸留して得られるカルダノール、カルドール、あるいはこれらの成分を単独または組み合わせて用いることもでき、この場合も本発明に含まれるものである。
Moreover, since the cashew modified novolak resin is excellent in compatibility with the polyacetal resin, the curing rate of the composition can be increased and the curability can be improved. Furthermore, cashew oils are relatively inexpensive and easily available.
Moreover, cardanol, cardol obtained by distilling cashew oil, or these components can also be used individually or in combination as cashew oil, and this case is also contained in this invention.
次に、本発明の組成物で用いられるノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂の製造方法について説明する。
上記ノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒の存在下で、例えば還流条件下で反応させて得ることができる。
ノボラック樹脂を合成する際のフェノール類(P)とアルデヒド類(F)との反応モル比(F/P)としては特に限定されないが、0.5〜1.0が好ましく、特に0.6〜0.9が好ましい。反応モル比が上記下限値未満であると固形ノボラック樹脂が得られない場合があり、上記上限値を超えると、反応条件によってはゲル化することがある。
Next, a method for producing a novolak resin or cashew-modified novolak resin used in the composition of the present invention will be described.
The novolak resin can be obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acidic catalyst, for example, under reflux conditions.
Although it does not specifically limit as reaction molar ratio (F / P) of phenols (P) and aldehydes (F) at the time of synthesize | combining a novolak resin, 0.5-1.0 are preferable, Especially 0.6- 0.9 is preferred. If the reaction molar ratio is less than the lower limit, a solid novolak resin may not be obtained. If the reaction molar ratio exceeds the upper limit, gelation may occur depending on the reaction conditions.
また、上記カシュー変性ノボラック樹脂を合成する方法としては特に限定されないが、例えば、反応装置にフェノール類、カシューオイル類、酸性触媒を仕込み、還流条件下でアルデヒド類を逐次添加しながら反応させる方法、あるいは、反応装置に未変性のノボラック樹脂、酸性触媒を仕込み、還流条件下でカシューオイル類を逐次添加しながら反応させる方法、などが挙げられる。
カシュー変性ノボラック樹脂を合成する際のフェノール類(P)とアルデヒド類(F)との反応モル比(F/P)としては特に限定されないが、0.5〜1.0が好ましく、特に0.6〜0.9が好ましい。反応モル比が上記下限値未満であると固形樹脂が得られない場合があり、上記上限値を超えると反応条件によってはゲル化することがある。
The method for synthesizing the cashew-modified novolak resin is not particularly limited.For example, a method in which phenols, cashew oils, and an acidic catalyst are charged in a reaction apparatus and the aldehydes are sequentially added under reflux conditions and reacted. Alternatively, there may be mentioned a method in which an unmodified novolak resin and an acidic catalyst are charged in a reaction apparatus and reacted while adding cashew oils under reflux conditions.
The reaction molar ratio (F / P) between the phenols (P) and the aldehydes (F) when synthesizing the cashew-modified novolak resin is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.0, particularly preferably 0.8. 6-0.9 is preferable. When the reaction molar ratio is less than the above lower limit value, a solid resin may not be obtained, and when the reaction upper limit value is exceeded, gelation may occur depending on the reaction conditions.
上記カシュー変性ノボラック樹脂において、カシューオイル類による変性率としては特に限定されないが、カシュー変性ノボラック樹脂全体に対して、カシューオイル類20〜50重量%を用いたものであることが好ましく、さらに好ましくは30〜45重量部%である。
変性率が上記下限値より少ないと、カシューオイル類による変性の効果が充分に発現しないことがある。一方、上記上限値を越えると、カシュー変性ノボラック樹脂が固形化しにくく、取扱いが難しくなったり、反応が制御しにくくなりゲル化物を生成したりすることがある。
In the cashew-modified novolak resin, the rate of modification with the cashew oils is not particularly limited, but it is preferably 20 to 50% by weight of the cashew oil-modified novolak resin, more preferably 30 to 45 parts by weight.
If the modification rate is less than the lower limit, the effect of modification by cashew oils may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the cashew-modified novolak resin is difficult to solidify, and handling becomes difficult, and the reaction is difficult to control and a gelled product may be generated.
上記ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂を合成する際に用いられる酸性触媒としては特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸等の無機酸類、蓚酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸、有機ホスホン酸等の有機酸類、酢酸亜鉛等の金属塩類等が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、硫酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸などの硫酸またはスルホン酸系物質、リン酸、亜リン酸などのリン酸系物質が好ましく、これらの中でも硫酸またはスルホン酸系物質、特に硫酸が好ましい。
The acidic catalyst used when synthesizing the above novolak resin or cashew modified novolak resin is not particularly limited. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, oxalic acid, diethyl sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid And organic acids such as organic phosphonic acid and metal salts such as zinc acetate. These can be used alone or in combination of two or more.
Among these, sulfuric acid such as sulfuric acid, diethyl sulfuric acid, and paratoluenesulfonic acid or sulfonic acid-based materials, and phosphoric acid-based materials such as phosphoric acid and phosphorous acid are preferable. Among these, sulfuric acid or sulfonic acid-based materials, particularly sulfuric acid is preferable. preferable.
上記酸性触媒の添加量は特に限定されないが、フェノール類100重量部に対して、0.05〜5重量部の範囲内が好ましく、特に0.1〜2重量部が好ましい。
酸性触媒の添加量が上記下限値より少ないと、反応が十分に進行しないことがある。一方、上記上限値を越えると、反応モル比が高い場合と同様、反応条件によってはゲル化物を生成することがある。
The addition amount of the acidic catalyst is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 5 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of phenols.
If the addition amount of the acidic catalyst is less than the lower limit, the reaction may not proceed sufficiently. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, a gelled product may be produced depending on the reaction conditions, as in the case where the reaction molar ratio is high.
上記ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂を合成する際には、反応溶媒を用いることができる。この反応溶媒としては特に限定されず、水、有機溶媒などを用いることができるが、通常は水が用いられる。また、アルデヒド類としてパラホルムアルデヒドを用いて反応溶媒を用いずに行ってもよい。有機溶媒としては例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類、1,4−ジオキサン等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族類などが挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。 When synthesizing the novolak resin or the cashew-modified novolak resin, a reaction solvent can be used. The reaction solvent is not particularly limited, and water, an organic solvent, or the like can be used, but water is usually used. Moreover, you may carry out without using a reaction solvent, using paraformaldehyde as aldehydes. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and amyl alcohol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and glycerin; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene Examples include glycol ethers such as glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether and triethylene glycol monomethyl ether, ethers such as 1,4-dioxane, and aromatics such as toluene and xylene. These can be used alone or in combination of two or more.
上記ノボラック樹脂またはカシュー変性ノボラック樹脂の分子量としては特に限定されないが、数平均分子量で400〜1100であることが好ましく、より好ましくは500〜1000である。数平均分子量が上記範囲内であると、樹脂の取扱い性が良好である。数平均分子量が上記下限値を下回ると高粘度な粘凋の物質になったり、固形化しても夏期貯蔵時に固結する物質になったりすることがあり、取扱い性が低下することがある。また、上記上限値を上回ると溶剤類に溶解しにくくなったり、配合物との相溶性が低下したりすることがある。 The molecular weight of the novolak resin or cashew-modified novolak resin is not particularly limited, but is preferably 400 to 1100 in terms of number average molecular weight, and more preferably 500 to 1000. When the number average molecular weight is within the above range, the handleability of the resin is good. If the number average molecular weight is below the lower limit, it may become a highly viscous material, or it may become a solidified substance during summer storage even if it is solidified, which may reduce the handleability. Moreover, when it exceeds the said upper limit, it may become difficult to melt | dissolve in solvents, or compatibility with a formulation may fall.
なお、上記数平均分子量は、GPC法(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定されたものである。GPC法は、テトラヒドロフランを溶出溶媒として使用し、流量1.0ml/分、カラム温度40℃の条件で、示差屈折計を検出器として測定し、分子量は標準ポリスチレンにより換算した。使用した装置は以下のものである。
・本体:TOSOH社製・「HLC−8120」
・分析用カラム:TOSOH社製・「G1000HXL」1本、「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本
The number average molecular weight is measured by the GPC method (gel permeation chromatography). In the GPC method, tetrahydrofuran was used as an elution solvent, a differential refractometer was measured as a detector under the conditions of a flow rate of 1.0 ml / min and a column temperature of 40 ° C., and the molecular weight was converted by standard polystyrene. The equipment used is as follows.
-Body: manufactured by TOSOH-"HLC-8120"
・ Analytical column: manufactured by TOSOH ・ One "G1000HXL", two "G2000HXL", one "G3000HXL"
本発明の組成物で用いられるノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂の形態としては特に限定されないが、微粉末状であるものを用いることが好ましい。これにより、ポリアセタール樹脂との混合分散性を良好なものとすることができ、組成物の硬化性を高めることができる。さらには、ゴムとの相溶性をより高めることができる。 The form of the novolak resin or cashew-modified novolak resin used in the composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use a fine powder form. Thereby, mixing dispersibility with a polyacetal resin can be made favorable, and the sclerosis | hardenability of a composition can be improved. Furthermore, compatibility with rubber can be further increased.
次に、本発明の組成物において、ノボラック樹脂の硬化剤として用いられるポリアセタール樹脂(b)について説明する。
本発明で用いられるポリアセタール樹脂は、熱可塑性樹脂の一種で、オキシメチレン基を主たる構成単位とする高分子化合物である。ポリアセタール樹脂としては、オキシメチレン基のみで主鎖が構成されているホモポリマー型ポリアセタール樹脂と、オキシエチレン基などオキシメチレン基以外の構成単位を、例えば50重量%未満含有するコポリマー型ポリアセタール樹脂とがある。また、離型剤、酸化防止剤等を含有しているものを用いることもできる。
Next, the polyacetal resin (b) used as a novolak resin curing agent in the composition of the present invention will be described.
The polyacetal resin used in the present invention is a kind of thermoplastic resin and is a polymer compound having an oxymethylene group as a main structural unit. Examples of the polyacetal resin include a homopolymer type polyacetal resin whose main chain is composed only of oxymethylene groups, and a copolymer type polyacetal resin containing a structural unit other than oxymethylene groups such as oxyethylene groups, for example, less than 50% by weight. is there. Moreover, what contains a mold release agent, antioxidant, etc. can also be used.
本発明で用いられるポリアセタール樹脂としては、このように調製された市販品を用いることができる。ホモポリマー型ポリアセタール樹脂としては、例えば、デュポン社製「デルリン500NC010」、旭化成(株)製「テナック4010」等が挙げられる。また、コポリマー型ポリアセタール樹脂としては、例えば、ポリプラスチックス(株)製「ジュラコンM90S」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「F30−01」、旭化成(株)製「テナックC7520」等が挙げられる。 As the polyacetal resin used in the present invention, a commercially available product thus prepared can be used. Examples of the homopolymer type polyacetal resin include “Derlin 500NC010” manufactured by DuPont and “Tenac 4010” manufactured by Asahi Kasei Corporation. Examples of the copolymer type polyacetal resin include “Duracon M90S” manufactured by Polyplastics Co., Ltd., “F30-01” manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd., and “Tenac C7520” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd. .
本発明の組成物で用いられるポリアセタール樹脂の形態としては特に限定されないが、微粉末状であるものを用いることが好ましい。これにより、上記ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂との混合分散性を良好なものとすることができ、組成物の硬化性を高めることができる。さらには、ゴムとの相溶性をより高めることができる。 Although it does not specifically limit as a form of the polyacetal resin used with the composition of this invention, It is preferable to use what is a fine powder form. Thereby, the mixing and dispersibility with the said novolak resin or cashew modified | denatured novolak resin can be made favorable, and the sclerosis | hardenability of a composition can be improved. Furthermore, compatibility with rubber can be further increased.
本発明の組成物において、上記ポリアセタール樹脂(b)の配合量としては、特に限定されないが、ノボラック樹脂100重量部に対して、10〜30重量部とすることが好ましい。これにより、組成物の硬化性や硬化物の外観を良好なものとすることができる。ポリアセタール樹脂の配合量が上記下限値未満では、組成物の硬化速度が充分でないことがある。一方、上記上限値を超えると、硬化時のガス発生量が多くなって硬化物の外観が悪くなることがある。 In the composition of the present invention, the blending amount of the polyacetal resin (b) is not particularly limited, but is preferably 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the novolak resin. Thereby, the sclerosis | hardenability of a composition and the external appearance of hardened | cured material can be made favorable. When the blending amount of the polyacetal resin is less than the lower limit, the curing rate of the composition may not be sufficient. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the amount of gas generated during curing increases and the appearance of the cured product may deteriorate.
本発明の組成物において、ポリアセタール樹脂によりノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂の硬化が進行する機構は明確ではないが、以下のように推測される。
ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂を製造する際に用いられる酸性触媒は、特に、硫酸系物質、リン酸系物質を触媒として用いた場合は、硫酸イオン、リン酸イオンなどが樹脂中に含有されている。これらのイオン性物質は、120℃〜150℃より高温になった段階でポリアセタール樹脂の分解、ホルムアルデヒドの生成を促進するものと考えられる。
In the composition of the present invention, the mechanism of the curing of the novolak resin or cashew-modified novolak resin by the polyacetal resin is not clear, but is presumed as follows.
The acidic catalyst used in the production of the novolak resin or cashew-modified novolak resin includes sulfate ion, phosphate ion, etc. contained in the resin, particularly when a sulfate-based material or a phosphate-based material is used as the catalyst. Yes. These ionic substances are considered to promote the decomposition of the polyacetal resin and the formation of formaldehyde at a stage where the temperature becomes higher than 120 ° C to 150 ° C.
このように、本発明の組成物においては、樹脂中に存在している上記酸性物質が所定の温度域においてポリアセタール樹脂を分解し、樹脂の硬化剤であるホルムアルデヒドの生成を促進すると考えられる。
このため、本発明の組成物は保管時、取扱い時など、比較的低い温度域では硬化が進行しないため、取扱い作業性に優れ、かつ、所定の高温度域ではポリアセタール樹脂の分解によりホルムアルデヒドを速やかに生成するため、硬化速度が速く、良好な硬化性を有する。
本発明の組成物においては、ポリアセタール樹脂の分解促進のために、例えば酸性化合物の添加などを行う必要がないため、作業性、環境面における問題などを容易に回避することができる。
Thus, in the composition of this invention, it is thought that the said acidic substance which exists in resin decomposes | disassembles a polyacetal resin in a predetermined temperature range, and accelerates | stimulates the production | generation of formaldehyde which is a hardening agent of resin.
For this reason, since the composition of the present invention does not proceed at a relatively low temperature range such as during storage and handling, it is excellent in handling workability, and formaldehyde is rapidly decomposed by decomposition of the polyacetal resin at a predetermined high temperature range. Therefore, the curing speed is high and the curability is good.
In the composition of the present invention, it is not necessary to add, for example, an acidic compound in order to accelerate the decomposition of the polyacetal resin, and therefore, workability and environmental problems can be easily avoided.
本発明の組成物の形態としては特に限定されないが、例えば、ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂とポリアセタール樹脂とを、混練ロールなどの混練装置で均一混合した後に微粉砕したもの、予めともに微粉砕したものを乾式混合したもののほか、例えば他の材料に混合する場合には、ノボラック樹脂あるいはカシュー変性ノボラック樹脂とポリアセタール樹脂とを混合せずに別々に用いることもできる。 The form of the composition of the present invention is not particularly limited. For example, a novolak resin or a cashew-modified novolak resin and a polyacetal resin are uniformly mixed with a kneading apparatus such as a kneading roll and then finely pulverized together. In addition to those obtained by dry mixing, for example, when mixing with other materials, the novolak resin or cashew-modified novolak resin and polyacetal resin can be used separately without mixing.
本発明の組成物は、例えば、ゴム配合用としてゴムなどのエラストマーに配合して硬化させることで、弾性率などの機械的特性に優れたゴム組成物とすることができる。
具体的には、例えば、各種ゴム、カーボンブラック、カシュー変性ノボラック樹脂等を、バンバリーミキサー等で予め150℃前後で混練しておき、次いで、100℃前後で、ポリアセタール樹脂、硫黄、硬化促進剤等を加えて混練する方法、あるいは、上記の配合物を全て混合後、混練ロール、加圧ニーダー、コニーダー、二軸押出し機等の混練装置を用いて100℃前後で混練する方法、などが挙げられる。
The composition of the present invention can be made into a rubber composition having excellent mechanical properties such as elastic modulus by, for example, blending with an elastomer such as rubber and curing for rubber blending.
Specifically, for example, various rubbers, carbon black, cashew-modified novolak resin, and the like are previously kneaded at about 150 ° C. with a Banbury mixer or the like, and then polyacetal resin, sulfur, curing accelerator, etc. at about 100 ° C. And a method of kneading at about 100 ° C. using a kneading apparatus such as a kneading roll, a pressure kneader, a kneader, or a twin screw extruder after mixing all the above-mentioned compounds. .
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明は実施例に限定されるものではない。また本文中に記載されている「部」及び「%」はすべて「重量部」及び「重量%」を示す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the examples. Further, “parts” and “%” described in the text all indicate “parts by weight” and “% by weight”.
<製造例1>
3Lの三口フラスコに、フェノール1000部、カシューオイル500部、37%ホルマリン690部(反応モル比0.8)、硫酸10部とを仕込み、100℃還流下で、1時間反応した。続いて、5000Paで減圧蒸留しながら、230℃に昇温し、カシュー変性ノボラック樹脂(A)1140部を得た。この樹脂の数平均分子量は1040であり、軟化点は98℃であった。
<Production Example 1>
A 3 L three-necked flask was charged with 1000 parts of phenol, 500 parts of cashew oil, 690 parts of 37% formalin (reaction molar ratio 0.8) and 10 parts of sulfuric acid, and reacted at 100 ° C. under reflux for 1 hour. Then, it heated up at 230 degreeC, distilling under reduced pressure at 5000 Pa, and obtained 1140 parts of cashew modified | denatured novolak resins (A). The number average molecular weight of this resin was 1040, and the softening point was 98 ° C.
<製造例2>
3Lの三口フラスコに、住友ベークライト(株)製ノボラック樹脂「PR−53194」(軟化点90℃)1000部と硫酸10部とを仕込み、100℃で還流下、カシューオイル400部を1時間かけて逐添した。100℃で1時間反応後、5000Paで減圧蒸留下、200℃に昇温、2時間反応させ、カシュー変性ノボラック樹脂(B)1250部を得た。この樹脂の数平均分子量は870であり、軟化点は92℃であった。
<Production Example 2>
A 3 L three-necked flask was charged with 1000 parts of a novolak resin “PR-53194” (softening point 90 ° C.) manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. and 10 parts of sulfuric acid, and 400 parts of cashew oil was refluxed at 100 ° C. for 1 hour. I added it. After reacting at 100 ° C. for 1 hour, the mixture was heated to 200 ° C. under reduced pressure distillation at 5000 Pa and reacted for 2 hours to obtain 1250 parts of cashew-modified novolak resin (B). The number average molecular weight of this resin was 870, and the softening point was 92 ° C.
カシュー変性ノボラック樹脂とポリアセタール樹脂との硬化性をみるために、両樹脂を混合し、硬化速度の指標であるゲル化時間を測定した。
ゲル化時間の測定方法は以下のとおりである。即ち、165℃に保った熱板上に1gの試料をのせ溶融し、スパチュラで、常時、かき混ぜながら、スパチュラを持ち上げても、樹脂組成物が糸を引かなくなるまでの時間を測定した。この時間が短いほど、硬化速度が速いことを示す。
In order to examine the curability of the cashew-modified novolak resin and the polyacetal resin, both resins were mixed and the gelation time, which is an index of the curing rate, was measured.
The measuring method of gelation time is as follows. That is, 1 g of a sample was melted on a hot plate maintained at 165 ° C., and the time until the resin composition did not pull the yarn even when the spatula was lifted while stirring with a spatula was measured. The shorter this time, the faster the curing rate.
<実施例1>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂A10部を、乳鉢を用いて粉砕し、コポリマー型ポリアセタール樹脂(旭化成(株)製テナックC4520、以下(C)とする)1部とドライブレンドした。
<Example 1>
10 parts of the cashew-modified novolak resin A obtained in Production Example 1 was pulverized using a mortar and dry blended with 1 part of a copolymer type polyacetal resin (Tenac C4520 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., hereinafter referred to as (C)).
<実施例2>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂A10部を、乳鉢を用いて粉砕し、ホモポリマー型ポリアセタール樹脂(デュポン社製デルリン500NC010、以下(D)とする)1部とドライブレンドした。
<Example 2>
10 parts of cashew-modified novolak resin A obtained in Production Example 1 was pulverized using a mortar, and dry blended with 1 part of a homopolymer type polyacetal resin (Delin 500NC010, hereinafter referred to as (D)) manufactured by DuPont.
<実施例3>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂10部を、乳鉢を用いて粉砕し、コポリマー型ポリアセタール樹脂(C)1部とドライブレンドした。
<Example 3>
10 parts of the cashew-modified novolak resin obtained in Production Example 2 was pulverized using a mortar and dry blended with 1 part of the copolymer type polyacetal resin (C).
<実施例4>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂10部を、乳鉢を用いて粉砕し、ホモポリマー型ポリアセタール樹脂(D)1部とドライブレンドした。
<Example 4>
10 parts of the cashew-modified novolak resin obtained in Production Example 2 was pulverized using a mortar and dry blended with 1 part of a homopolymer type polyacetal resin (D).
ゲルタイムの測定結果を表1に示す。
次に、表2に示す配合組成(重量部)を用い、ゴム組成物を調製し、ゴム物性を測定した。硬化剤として、実施例5〜8においてはポリアセタール樹脂を用い、比較例1〜4においてはヘキサメトキシメチロールメラミンを用いた。 Next, using the compounding composition (parts by weight) shown in Table 2, a rubber composition was prepared, and rubber physical properties were measured. As the curing agent, polyacetal resin was used in Examples 5 to 8, and hexamethoxymethylol melamine was used in Comparative Examples 1 to 4.
<実施例5>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂(A)10部、コポリマー型ポリアセタール樹脂(C)1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Example 5>
10 parts of the cashew-modified novolak resin (A) obtained in Production Example 1, 1 part of the copolymer type polyacetal resin (C), and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<実施例6>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂(A)10部、ホモポリマー型ポリアセタール樹脂(D)1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Example 6>
10 parts of the cashew-modified novolak resin (A) obtained in Production Example 1, 1 part of the homopolymer type polyacetal resin (D), and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<実施例7>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂(B)10部、コポリマー型ポリアセタール樹脂(C)1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Example 7>
10 parts of the cashew-modified novolak resin (B) obtained in Production Example 2, 1 part of the copolymer type polyacetal resin (C), and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<実施例8>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂(B)10部、ホモポリマー型ポリアセタール樹脂(D)1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Example 8>
10 parts of the cashew modified novolak resin (B) obtained in Production Example 2, 1 part of the homopolymer type polyacetal resin (D), and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<比較例1>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂(A)10部、ヘキサメトキシメチロールメラミン1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Comparative Example 1>
10 parts of the cashew-modified novolak resin (A) obtained in Production Example 1, 1 part of hexamethoxymethylolmelamine, and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<比較例2>
製造例1で得たカシュー変性ノボラック樹脂(A)10部、ヘキサメトキシメチロールメラミン3部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Comparative example 2>
10 parts of the cashew-modified novolak resin (A) obtained in Production Example 1, 3 parts of hexamethoxymethylolmelamine, and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<比較例3>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂(B)10部、ヘキサメトキシメチロールメラミン1部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Comparative Example 3>
10 parts of cashew-modified novolak resin (B) obtained in Production Example 2, 1 part of hexamethoxymethylolmelamine, and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
<比較例4>
製造例2で得たカシュー変性ノボラック樹脂(B)10部、ヘキサメトキシメチロールメラミン3部、およびその他の成分を100℃の加熱ロールにより混練した。
<Comparative example 4>
10 parts of cashew-modified novolak resin (B) obtained in Production Example 2, 3 parts of hexamethoxymethylolmelamine, and other components were kneaded with a heating roll at 100 ° C.
(1)天然ゴム:東知(株)製
(2)カーボンブラック:三菱化学(株)製、HAF
(3)亜鉛華:堺化学(株)製、酸化亜鉛
(4)加硫促進剤:N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド
(1) Natural rubber: Tochi Co., Ltd. (2) Carbon black: Mitsubishi Chemical Co., Ltd., HAF
(3) Zinc flower: manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., zinc oxide (4) Vulcanization accelerator: N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide
〔ゴム物性の測定〕
各種ゴム組成物を油圧プレスにて180℃で5分間加硫して、厚さ2mmの加硫ゴムシートを作製した。このゴムシートを用いて、硬度(JIS、ショアA)、25%引張りモジュラス、弾性率を測定した。なお、硬度は東洋精機(株)製デュロメーターにて測定した。25%引張りモジュラスは東洋精機(株)製ストログラフを用い、引張り速度50mm/分で測定した。また、弾性率はセイコーインスツルメント社製DMS6100を用い、測定条件は引張りで、60℃、10Hzで測定した。
[Measurement of rubber properties]
Various rubber compositions were vulcanized with a hydraulic press at 180 ° C. for 5 minutes to produce a vulcanized rubber sheet having a thickness of 2 mm. Using this rubber sheet, hardness (JIS, Shore A), 25% tensile modulus, and elastic modulus were measured. The hardness was measured with a durometer manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. The 25% tensile modulus was measured using a strograph manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. at a tensile speed of 50 mm / min. In addition, the elastic modulus was measured by using a DMS6100 manufactured by Seiko Instruments Inc. under the tensile conditions of 60 ° C. and 10 Hz.
測定結果を表3に示す。
表3から明らかなように、実施例5〜8のカシュー変性ノボラック樹脂とポリアセタール樹脂を配合したゴム組成物は、比較例1〜4のヘキサメトキシメチロールメラミンを硬化剤として配合したゴム組成物に比較して、硬度、25%引張りモジュラス、弾性率が向上した。 As is clear from Table 3, the rubber composition containing the cashew-modified novolak resin of Examples 5 to 8 and the polyacetal resin was compared with the rubber composition containing hexamethoxymethylol melamine of Comparative Examples 1 to 4 as a curing agent. Thus, the hardness, 25% tensile modulus, and elastic modulus were improved.
また、実施例5と比較例2において得られたゴム組成物について、180℃加硫時の硬化挙動を東洋精機(株)製ムーニービスコメーターAM−3により測定した。これらの結果のグラフを図1に示す。これらのグラフを比較すると、ポリアセタール樹脂を硬化剤とした実施例5の硬化挙動は、硬化剤としてヘキサメトキシメチロールメラミンをポリアセタール樹脂の3倍量(重量比)配合した比較例2よりも速く最終トルクに達することが観察された。 Moreover, about the rubber composition obtained in Example 5 and the comparative example 2, the hardening behavior at the time of 180 degreeC vulcanization | cure was measured with Toyo Seiki Co., Ltd. Mooney viscometer AM-3. A graph of these results is shown in FIG. Comparing these graphs, the curing behavior of Example 5 using a polyacetal resin as a curing agent was faster than that of Comparative Example 2 in which hexamethoxymethylol melamine was added as a curing agent in an amount three times (weight ratio) of the polyacetal resin. It was observed to reach
本発明のゴム配合用フェノール樹脂組成物は、カシュー変性ノボラック樹脂とポリアセタール樹脂とを必須成分として含有することにより、ヘキサメチレンテトラミンなどの硬化剤を含まないゴム組成物を実現できる。このゴム配合用フェノール樹脂組成物を配合したゴム組成物は、十分な加硫速度が確保でき、硬度、弾性率等が優れているので、タイヤ、パッキン、ガスケット等に使用することができる。 The phenol resin composition for rubber compounding of the present invention can realize a rubber composition that does not contain a curing agent such as hexamethylenetetramine by containing cashew-modified novolak resin and polyacetal resin as essential components. A rubber composition in which this phenol resin composition for compounding rubber is blended can ensure a sufficient vulcanization speed and is excellent in hardness, elastic modulus and the like, and can be used for tires, packings, gaskets and the like.
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- 2005-01-20 JP JP2005012596A patent/JP2006199808A/en active Pending
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