JP2011515524A - 樹脂のブレンド物を含む組成物 - Google Patents

Abstract

フェノール−ホルムアルデヒド樹脂とフェノール−グリオキシレート樹脂のブレンド物を含み、ブレンド物のｐＨが７〜１０である組成物。本樹脂は、鉱物ウール断熱材用の結合剤として、又は鋳造用途に使用され得る。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、フェノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ）樹脂とフェノール−グリオキシレート（ＰＧ）樹脂のブレンド物に関する。

フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は既知である。例えば、Ａ．Ｋｎｏｐ，Ｌ．Ａ．Ｐｉｌａｔｏ，Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ １９９０を参照されたい。これらの樹脂には既知の多くの用途があり、例えば、これらの樹脂は、パーティクルボードを調製するための接着剤や鉱物ウール断熱製品用の結合剤などに使用される。これらの樹脂の欠点は、それらの使用が、樹脂調製中や樹脂硬化中の、および最終製品におけるホルムアルデヒドの放出に関連して起こり得る健康リスクと関連付けられることである。現在、幾つかの国では、このような樹脂から放出され得るホルムアルデヒドの量を制限する法律が制定されている。

フェノール−グリオキシレート樹脂は、ＰＦ樹脂の代替物として提案されてきた。ＰＧ樹脂は、製品からホルムアルデヒドを減少させるか、又は無くす。例えば、国際公開第２００６／０５９９０３号パンフレット、国際公開第２００７／１４０９４０号パンフレット、および国際公開第２００７／１４０９４１号パンフレットを参照されたい。ＰＧ樹脂は、樹脂から発散し得るホルムアルデヒドの量を減少させるが、それらは、製造コストが比較的高い可能性があり、且つ硬化に低い樹脂ｐＨを必要とする可能性があるという欠点を有し得る。低ｐＨは、これらの樹脂と接触する材料に望ましくない影響を及ぼすことがあり、例えば、木材をベースにするパネルの木材若しくは木製ストランドを変色させたり、又はこれらの樹脂と接触する製鋼設備の腐食を促進する。

特開平５−１９７１５１号公報（日本合成ゴム株式会社）には、カルボン酸部分と芳香族部分を含む繰り返し単位（例えば、段落８７の式５で表される）を有する光硬化性ポリマーが記載されている。しかし、式５の意味は、この文献の全テキストの文脈において解釈され理解されなければならず、それには、フェノール化合物（フェノールなど）がグリオキシル酸と（２：１の比で）結合し、式４（段落８４）に示されるようなビスフェノール化合物を生成することが教示されている（段落８３）。次の工程（段落８６）は、式５（段落８７）の樹脂を製造するために記載されている最終重縮合工程である。しかし、この工程は、式４のビスフェノール化合物だけを単独で使用するのではない。その代わりに、式４の化合物をまたレゾール樹脂（フェノールとホルムアルデヒドを反応物質とする）と反応させて、ビスフェノール構造を比較的大きいポリマーにする。ホルムアルデヒドは、ポリマー構造を作るため、補助アルデヒドとして必要である。従って、当業者はこの文献を読んで、式５が、絶対的な意味で、式５の繰り返し単位のみ（又は更には実質的に式５の繰り返し単位）から構成されているポリマーを表すものと理解しないであろう。当業者は、記載されたポリマー網目構造を生じさせるのは、２−オキソエタン酸とフェノール化合物ではなく、ホルムアルデヒド（レゾール樹脂からの）の使用によるものであることを認識するであろう。従って、式５の繰り返し単位は、ポリマー網目構造内に他の繰り返し単位と共に生じるに違いないということが暗示されている。この方法には、また、ホルムアルデヒドを使用するという欠点もある。

欧州特許第０７７９３５５号明細書（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ）には、任意にヒドロカルビルで置換されたグリオキシル酸とヒドロキシル芳香族化合物を反応させることによって生成する塩添加物を含有する潤滑剤が記載されている。記載されている出発物質は、２つのフェノール化合物と１つのアルデヒド分子との間で生成する分子付加物（ビスフェノールＡ：生成物に匹敵する）である。この物質は、硬化樹脂網目構造を形成できる反応性ポリマーの意味において、樹脂ではない。記載されている最終化合物は、２つの付加物が１つのジオールによって結合した分子を含む液体であり、それらはポリマー網目構造ではない。

本発明は、ＰＧ樹脂とＰＦ樹脂の両方を含むブレンド物で、従来技術の欠陥に少なくとも部分的に対処し得るという意外な発見に関する。特に、２種類の樹脂のブレンド物では、ホルムアルデヒドの含有量とホルムアルデヒドの放出が減少し、また、反応性も改善されて硬化時間が比較的短くなる。

本明細書で使用する場合、「フェノール−ホルムアルデヒド樹脂」とは、モノマーとしてフェノールおよび／又はフェノール化合物およびホルムアルデヒドを含む樹脂を指す。この用語は、モノマーとしてフェノールおよび／又はフェノール化合物、尿素又は尿素化合物、およびホルムアルデヒドを含む樹脂であるフェノール−尿素−ホルムアルデヒド樹脂、又は、「フェノール−ホルムアルデヒド樹脂」と「尿素−ホルムアルデヒド樹脂」のブレンド物を包含する。本明細書で使用する場合、「尿素−ホルムアルデヒド樹脂」とは、モノマーとして尿素および／又は尿素化合物およびホルムアルデヒドを含む樹脂を指す。フェノール化合物は、例えば、レゾルシノール、クレゾール、天然リグニンおよびタンニン、並びにビスフェノールＡである。尿素化合物は、例えば、グリコールウリル、グアナミン、ベンゾグアナミン、およびメラミンである。

本明細書で使用する場合、「フェノール−グリオキシレート樹脂」とは、モノマーとしてフェノールおよび／又はフェノール化合物、およびグリオキシル酸および／又はグリオキシル酸化合物を含む樹脂を指す。グリオキシル酸化合物としては、グリオキシル酸エステル又はグリオキシル酸アミド、およびグリオキシル酸エステルヘミアセタールが挙げられる。

本明細書で使用する場合、「硬化性樹脂」とは、硬化樹脂網目構造を形成できる反応性ポリマーを意味する。本明細書で使用する場合、「熱硬化性樹脂」とは、他の化合物を添加しなくても、加熱するとひとりでに不溶性で固体のポリマー網目構造を形成する樹脂を意味する。

本明細書の任意のパラメータの全ての上限および下限に関して、境界値は含まれるものとし、境界値のあらゆる組み合わせを使用して、様々な好ましい範囲を規定することができる。

本明細書で使用される好ましいＰＧ樹脂は、フェノール繰り返し単位とグリオキシル酸繰り返し単位を相当量含む、より好ましくはそれらからなる。最も好ましくは、本明細書で使用されるＰＧ樹脂および／又は本発明の組成物は、フェノール化合物および／又はグリオキシル酸化合物にアルデヒドおよび／又はレゾールを全く添加することなく得られる。

本明細書で使用する場合、「含む」の用語は、その直後の列記が網羅的ではないことを意味し、他の任意の追加の適した用語、例えば、他の１つ以上の特徴、構成成分、成分および／又は置換基を適宜含んでもよく、又は含まなくてもよい。本明細書で使用する場合、「相当量含む」とは、所与の材料中に１つの成分又は複数の成分が、所与の材料の総量の約９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上、より好ましくは９８重量％以上の量で存在することを意味する。本明細書で使用する場合、「からなる」の用語は、その次の列記が網羅的であり、追加の品目を含まないことを意味する。

本明細書に記載の任意のパラメータの全ての上限と下限に関して、境界値は、各パラメータに対する各範囲に含まれるものとする。本明細書に記載のパラメータの最小値と最大値の全ての組み合わせを使用して、本発明の様々な実施形態に対するパラメータ範囲を規定することができる。

本明細書においてパーセンテージとして表される各パラメータの合計は１００％となり、例えば、本発明の組成物（又はその一部）を構成する全ての成分の量は、組成物（又は同じその一部）のパーセンテージとして表されるとき、合計１００％となることが分かるであろう。

好ましい組成物は、ＰＦ樹脂を組成物の１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上、最も好ましくは５０重量％以上含む。

好ましい組成物は、ＰＦ樹脂を組成物の１重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、最も好ましくは２０重量％以上含む。

好ましくは、ＰＧ樹脂対ＰＦ樹脂の各重量比は、１対１００の比〜１対１の比、より好ましくは１対５０の比〜１対２の比、最も好ましくは１対４０の比〜１対５の比である。

ブレンド組成物（硬化前）のｐＨは、７〜１０、好ましくは８〜９．５、より好ましくは８．５〜９．５である。

理論に拘束されることを望むものではないが、ブレンド物のＰＧ成分はＰＦ成分と反応する方が、ＰＧ成分の間で反応するよりも容易であり、ＰＦ成分のホルムアルデヒドから誘導された反応基はＰＧ成分のフェノール基およびグリオキシル酸基と反応すると考えられる。典型的には、ＰＧ樹脂は、ｐＨ１〜４であり、５より高いｐＨでは硬化しない（即ち、それら同士で反応しない）ため、それらを比較的高いｐＨで成功裏に配合することができ、このようにして前述の低ｐＨ樹脂組成物に関連する問題を回避できるということは以外である。ある一定の実施形態では、本ブレンド物は、また、比較的迅速に硬化し、ホルムアルデヒド放出の驚くべき減少を示す。

本明細書では任意の適したＰＦ樹脂を使用することができる。適したＰＦ樹脂は、例えば、Ａ．Ｋｎｏｐ、Ｌ．Ａ．Ｐｉｌａｔｏ、Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ １９９０に記載されている。適したＰＦ樹脂としては、例えば、レゾール樹脂（ホルムアルデヒドのモル比が１より大きい）、ノボラック樹脂（ホルムアルデヒドのモル比が１より小さく、これにはヘキサメチレンテトラミンなどの架橋剤が添加されてきた）、および変性フェノール樹脂が挙げられる。好ましいＰＦ樹脂としては、尿素変性フェノール樹脂、より好ましくは尿素含有量が３０〜４０％である尿素変性フェノール樹脂が挙げられる。好ましいＰＦ樹脂の例としては、ベークライト（ＢＡＫＥＬＩＴＥ）（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍがあり、これは鉱物ウール断熱材料の製造に使用される。

本明細書では、任意の適したＰＧ樹脂を使用することができる。好ましいＰＧ樹脂は、国際公開第２００６／０５９９０３号パンフレット、国際公開第２００７／１４０９４０号パンフレットおよび国際公開第２００７／１４０９４１号パンフレットに開示されているものから選択される。

本明細書における好ましいＰＧ化合物としては、フェノールモノマーとグリオキシル酸モノマーおよび／又はグリオキシル酸エステルモノマーから得られるおよび／又は得ることができる樹脂が挙げられる。好都合には、グリオキシル（酸／エステル）対フェノールの各モル比は、０．５対１の比〜３対１の比、より好都合には、０．６対１の比〜２対１の比、最も好都合には１対１の比〜１．５対１の比である。有用には、本発明のＰＧ化合物は、グリオキシル酸モノマーとフェノールモノマーから得られる樹脂であり、モノマーの各モル比は１対１の比〜１．５対１の比である。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、ＰＧ樹脂は、また、ポリオール成分から得られるか又は得ることができ、この場合、ポリオール成分は、ポリオールのＯＨ基対ＰＧ樹脂のＣＯＯＨ基の各モル比が０．０１対１の比から１対１の比、より好ましくは０．１対１の比から０．８対１の比となるような量で存在する。好ましいポリオールは、ペンタエリスリトール、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および／又はグリセロールである。

好ましくは、ＰＧ樹脂は、式（Ｉ）：

［式中、
Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の少なくとも１つは式（ＩＩ）の基であり、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の残りのいずれか１つ又は２つはＨ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基又はオリゴマー系若しくはポリマー系であり、
Ｒ_２およびＲ_４は、Ｈ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、又はオリゴマー系若しくはポリマー系であり、
式（ＩＩ）は、次の基：

（式中、ＥＷＧは電子求引基である）
である］
のヒドロキシ芳香族化合物から調製される。

ヒドロキシ芳香族化学で既知のように、芳香環上におけるヒドロキシ基に隣接する位置およびヒドロキシ基の反対側の位置（即ち、オルトおよびパラ）は、残りの２つのメタ位とは異なる反応性を有する。従って、式（Ｉ）では、Ｒ_１基、Ｒ_３基およびＲ_５基は、類似の文脈では組と見なすことができ、本明細書では組と称される。

本ＰＧ化合物では、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の基の少なくとも１つは式（ＩＩ）の基であり、前記組の３つ全てが必ずしも式（ＩＩ）の基ではない場合、前記組の他の１つ又は２つの基は、Ｈ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、好ましくはＨ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_９アルキル基、又はオリゴマー系若しくはポリマー系である。式（ＩＩ）のものではない２つの基が存在する場合、それらは同じであっても又は異なってもよい。オリゴマー系又はポリマー系は、レゾール型若しくはノボラック型のどちらかのヒドロキシ芳香族樹脂、好ましくはノボラック型のヒドロキシ芳香族樹脂であってもよく、又は、それは異なるタイプの熱硬化性系若しくは熱可塑性系であってもよい。例えば、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５の組は、以下からなる：Ｒ_１は式（ＩＩ）の基であり、Ｒ_３はＨであり、Ｒ_５はＨである；Ｒ_１は式（ＩＩ）の基であり、Ｒ_３はＨであり、Ｒ_５はＣＨ_３である；Ｒ_１はＨであり、Ｒ_３は式（ＩＩ）の基であり、Ｒ_５はＨである；Ｒ_１およびＲ_３は式（ＩＩ）の基であり、Ｒ_５はＨである；Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５は全て式（ＩＩ）の基である。

本ＰＧ化合物では、Ｒ_２およびＲ_４はＨ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、又はオリゴマー系若しくはポリマー系であり、好ましくはＲ_２およびＲ_４はＨ、ＯＨ、又はＣ_１〜Ｃ_９アルキル基である。Ｒ_２およびＲ_４は同じであっても、又は異なってもよい。Ｒ_２およびＲ_４の幾つかの好ましい実施形態は次の通りである：Ｒ_２はＯＨであり、Ｒ_４はＨである；Ｒ_２はＣＨ_３であり、Ｒ_４はＨである；Ｒ_２はＣＨ_３であり、Ｒ_４はＣＨ_３である；Ｒ_２はＨであり、Ｒ_４はＣ_４Ｈ_９である。Ｒ_１およびＲ_２は、多環式化合物の一部であってもよく、Ｒ_２およびＲ_３、Ｒ_３およびＲ_４、又は、Ｒ_４およびＲ_５に関しても、必要な変更を加えて、同じことが当てはまる。

式（ＩＩ）の基は化合物の不可欠な部分であり、それは、式（Ｉ）中のＲ_１、Ｒ_３若しくはＲ_５のいずれかであるか、又はこれらのうちの２つであるか、又は３つ全てである。式（ＩＩ）では、ＥＷＧは電子求引基である。ＥＷＧは、それ自体、当業者に既知である。ＥＷＧの例は、酸基、エステル基、シアノ基、ジアルキルアセタール基、アルデヒド基、置換フェニル基、又はトリハロメチル基である。ハロゲンは、ＥＷＧではない。好ましい実施形態では、式（ＩＩ）の基は、式（ＩＩＩ）：

（式中、Ｒ_６はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、アリール基、アラールキル基、又はシクロアルキル基である）
の基である。好ましくは、Ｒ_６はＨ又はＣ_１〜Ｃ_１２アルキル基であり、この例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルがあり、より好ましくは、Ｒ_６はＨ、メチル基、又はエチル基である。

本ＰＧ化合物の好ましい実施形態では、Ｒ_１、Ｒ_３若しくはＲ_５からなる組の少なくとも１つはＨである。これには、ヒドロキシ芳香族化合物が樹脂に典型的なオリゴマー構造又はポリマー構造を作るのに、より適しているという利点がある。別の好ましい実施形態では、Ｒ_１、Ｒ_３若しくはＲ_５からなる組の２つはＨである。これには、このような化合物を使用して三次元網目構造を作り出すことができる、即ち、このような化合物は樹脂に所望されることが多い能力を有するという利点がある。Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５の全てがＨ又は式（ＩＩ）の基のどちらかである実施形態でも、化合物は同様に三次元網目構造を作り出すことができる。

式（ＩＶ）の化合物を式（Ｖ）の化合物と任意に触媒の存在下で接触させ、それらを反応させることによって前述の化合物を調製してもよく、ここで、式（ＩＶ）は：

（式中、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０およびＲ_１１はＨ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、又はオリゴマー系若しくはポリマー系であり、ここで、Ｒ_７、Ｒ_９、およびＲ_１１からなる組の少なくとも１つ、好ましくは２つ又は更には３つがＨである）
であり、式（Ｖ）は：

（式中、ＥＷＧは電子求引基であり、Ｒ_１２はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、アリール基、アラールキル基、又はシクロアルキル基である）
である。

別の好ましい実施形態では、式（Ｖ）の化合物は、式（ＶＩ）：

（式中、Ｒ_６はＨ又はＣ_１〜Ｃ_１２アルキル基、アリール基、アラールキル基又はシクロアルキル基であり、Ｒ_１２はＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、アリール基、アラールキル基又はシクロアルキル基である）
のアルカノールヘミアセタールである。好ましくは、Ｒ_６およびＲ_１２は、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基である。これらの例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシルおよびヘプチルがある。Ｒ_６およびＲ_１２は、特にメチル基又はエチル基である。

式（ＩＶ）の好ましい化合物の例としては、フェノール、（２、３、又は４−）クレゾール、レゾルシノール、（２、３、又は４−）ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、（２、３、又は４−）ノニルフェノール、（２，３−、２，４−、２，５−、２，６−、又は３，４−）ジメチルフェノール、（２、３、又は４−）エチルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、およびヒドロキノンがある。式（Ｖ）の化合物、特に式（ＶＩ）の好ましいアルカノールヘミアセタールの例としては、メチルグリオキシレートメタノールヘミアセタール（ＧＭＨＡ（商標）、ＤＳＭファインケミカルズ（ＤＳＭ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、リンツ（Ｌｉｎｚ））；エチルグリオキシレートエタノールヘミアセタール（ＧＥＨＡ（商標）、ＤＳＭファインケミカルズ、リンツ）；エチルグリオキシレートメタノールヘミアセタール；ブチルグリオキシレートブタノールヘミアセタール；ブチルグリオキシレートメタノールヘミアセタール；ブチルグリオキシレートエタノールヘミアセタール；イソプロピルグリオキシレートイソプロパノールヘミアセタール；プロピルグリオキシレートプロパノールヘミアセタール；シクロヘキシルグリオキシレートメタノールヘミアセタール、２−エチルへキシルグリオキシレートメタノールヘミアセタール、およびこれらの組み合わせがある。

式（Ｉ）の化合物との反応に適した化合物の他の例としては、オキソエタン酸（グリオキシル酸水和物）、メチルグリオキシレート水和物、エチルグリオキシレート水和物、およびこれらの組み合わせがある。

式（Ｉ）の化合物との反応に好ましい化合物としては、オキソエタン酸、メチルグリオキシレートメタノールヘミアセタール、エチルグリオキシレートエタノールヘミアセタール、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

本発明の反応工程を溶媒中又は分散剤中で実施することが有利な場合がある。溶媒としては、反応を起こすほど十分に反応物質を溶解させる化合物が適している。このような溶媒の例としては、水および様々な有機溶媒がある。式（ＩＶ）および（Ｖ）の特定の１種類の化合物又は複数種類の化合物に応じて、反応物質のうちの１つ以上を溶媒として使用することが十分可能な場合があり；このような場合、本質的に反応物質ではない溶媒の使用より優先され、反応工程を塊状で実施することが可能となり得る。特に、式（Ｖ）の、特に式（ＶＩ）の化合物の多くは、１０℃〜１００℃の温度で液体であり、反応物質の役割をするだけではなく分散剤／溶媒の役割もすることができる。

各化合物を合わせた後、反応工程は自発的に進行し得るが、反応を促進するために触媒の存在下で化合物を合わせることが有用な場合がある。触媒として、好ましくは酸又は塩基が使用され、特にルイス（Ｌｅｗｉｓ）又はブレンステッド（Ｂｒｏｎｓｔｅｄ）型の酸（例えば、硫酸など）が好ましく、それによってｐＨは０〜５、好ましくは１〜４、特に２〜３に低下する。適した酸触媒の例としては、硫酸、メタンスルホン酸、硝酸、塩酸、リン酸、ホウ酸、テトラフルオロホウ酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ギ酸、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムがある。適した塩基性触媒の例としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ＤＡＢＣＯ（ジアザビシクロオクタン）、ＤＢＵ（ジアザビシクロウンデセン）、ＤＭＡＰ（４−ジメチルアミノピリジン）、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがある。

本方法の反応工程の温度は広範囲にわたり得るが、好ましくは１０℃〜１００℃である。より好ましくは、本方法は、４０℃〜９０℃で実施される。本方法における圧力は、好ましくは０．００５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．０２ＭＰａ〜０．２ＭＰａであり、最も好ましくは、圧力は大気圧である。

反応工程の結果として、式（Ｉ）の化合物が生成し、更に、他の化合物が副生成物として放出されることがある。式（Ｉ）のこのような化合物を単離することが望ましい場合があり、これは、例えば、ｐＨ変化、溶媒交換、蒸発および／又は沈殿の組み合わせなどのそれ自体既知の方法で達成され得る。式（Ｉ）の化合物が単離されない場合、依然としてＲ_１２ＯＨを除去することが望ましいことがあり、これは、例えば、蒸留などのそれ自体既知の方法で達成され得る。しかし、また、式（Ｉ）の化合物の存在下でＲ_１２ＯＨを残存させることが許容される又は更には望ましいこともある。

本発明のヒドロキシ芳香族化合物を調製する方法では、式（Ｖ）のＥＷＧ含有化合物（Ｅ）と式（ＩＶ）のヒドロキシ芳香族化合物（Ｈ）のモル比は、本明細書ではＥ／Ｈ比と称され、広範囲にわたり得る。好ましくは、Ｅ／Ｈ比は、約０．１〜約１０であり、より好ましくは約０．５〜約３である。Ｅ／Ｈ比が約０．５以下の場合、得られる本発明のヒドロキシ芳香族化合物は、式（Ｉ）（式中、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の１つは式（ＩＩ）の基である）の化合物をかなりの量有する混合物となり得る。Ｅ／Ｈ比が約３以上の場合、得られる本発明のヒドロキシ芳香族化合物は、式（Ｉ）（式中、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の３つ全てが式（ＩＩ）の基である）の化合物をかなりの量有する混合物となり得る。Ｅ／Ｈ比が約１又は２である場合、得られる本発明のヒドロキシ芳香族化合物は、式（Ｉ）（式中、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の１つ、２つ又は３つ全てが式（ＩＩ）の基である）の化合物が全て明確に表される混合物となり得る。

反応工程を前述のように実施する場合、別の反応も、即ち、式ＶＩＩ：

の化合物の生成も起こり得ることが分かった。

ＥＷＧが式（ＶＩ）のものである場合、（ＶＩＩ）の化合物は式（ＶＩＩＩ）：

のようになる。

本発明の反応工程を実施する場合、多くのヒドロキシ芳香族化合物は、オルト位で反応が起こる前に、まず芳香族部分のパラ位で反応が起こる傾向があり；従って、式（ＶＩＩ）又は（ＶＩＩＩ）の化合物が生成することが分かった。従って、本発明は、また、式（ＶＩＩ）の化合物、特に式（ＶＩＩＩ）の化合物に関し、最も好ましくはＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_４およびＲ_５が全てＨであり、Ｒ_６がメチルであるものに関する。

式（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）の化合物は、典型的には、式（Ｉ）の化合物を調製するための前述の反応工程を長時間実施することによって製造することができ、ここで、Ｅ／Ｈモル比は好ましくは０．３〜０．７、より好ましくは０．４〜０．６である。

或いは、式Ｖの好ましい化合物としてオキソエタン酸、および０．８〜２．０、好ましくは１．０〜１．５のＥ／Ｈモル比を使用すると、長い反応時間の後に典型的には式ＩＸおよび式Ｘの化合物が生成する。

本明細書のＰＧ樹脂は、ヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒドなどの化合物との縮合反応によって、典型的にはまた次の縮合反応によって調製されてもよく、このような方法の一例としては、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製方法がある。本発明の方法では、式（Ｉ）の化合物を（次の）縮合反応に使用する。（次の）縮合反応を、式（Ｉ）、（ＶＩＩ）、（ＶＩＩＩ）、（ＩＸ）および（Ｘ）の化合物の調製に関して前述したのと同様に、且つ類似の条件で実施してもよいが、典型的には、更に長時間実施する。式（Ｖ）および特に式（ＶＩ）の範囲に入る化合物は、式（Ｉ）のヒドロキシ芳香族化合物および／又は既に形成されたオリゴマー構造若しくはポリマー構造の他に、樹脂中の縮合反応に関与する他の単独の化合物であってもよく；また、ホルムアルデヒド又はフルフラール（Ｃ_５Ｈ_４Ｏ_２）のようなアルデヒドなどの他の化合物を式（Ｖ）の化合物と組み合わせて使用することも可能な場合がある。しかし、好ましくは、樹脂中のヒドロキシ芳香族部分との縮合反応に関与する化合物の少なくとも５又は１０モル％は、式（Ｖ）の１種類以上の化合物であり、より好ましくは、これは少なくとも２０又は３０％であり、特に、これは少なくとも４０又は５０％であり、樹脂中のヒドロキシ芳香族部分と反応する化合物の少なくとも６０又は７０モル％が、式（Ｖ）の１種類以上の化合物であることが非常に好ましく、最も好ましくは、これは少なくとも８０又は９０％、又は更には実質的に１００％である。

ＰＧ樹脂は、出発物質として使用されるヒドロキシ芳香族化合物から誘導されるヒドロキシ芳香族部分（Ｈ）を含む。樹脂は、また、ＥＷＧから誘導される部分と、場合によってはアルデヒドから誘導される部分も含み、これらは一緒にＡと称される。従って、樹脂はモルＡ／Ｈ比を有する。樹脂中のモルＡ／Ｈ比は、好ましくは０．５〜３、より好ましくは０．７５〜２である。モルＡ／Ｈ比が１より大きい場合、レゾール型の樹脂が生成する可能性があり、それによって「Ａ」から誘導された反応性ヒドロキシ基が得られる。モルＡ／Ｈ比が１未満の場合、「Ａ」から誘導されたヒドロキシル官能基が実質的に全て反応してＣ−ＣおよびＣ−Ｏエーテル結合を形成したノボラック型の樹脂が生成する可能性がある。

本発明の一実施形態によれば、ヒドロキシ芳香族樹脂は、ヒドロキシ芳香族化合物として式（ＩＶ）の化合物と、式（Ｖ）の化合物を含む原材料から直接調製することができる。これを達成する条件は、式（Ｉ）の化合物を調製する方法に関して前述したものに類似しており、簡単な通常の実験により、またフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製の知識を使用して、当業者によって確立され得る。

本発明のブレンド物の調製は、周囲温度でＰＦ樹脂とＰＧ樹脂を混合し、ｐＨを７〜１０に連続的に調整することによって行ってもよい。ｐＨの調整は、例えば、塩基を添加することによって行ってもよい。適した塩基の例としては、金属水酸化物、金属炭酸塩、およびアミンが挙げられる。適した水酸化物の例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムがある。適したアミンの例としては、アンモニア、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−ジメチルアミノ−エタノール、トリエチルアミンがある。好ましい塩基は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムである。

本発明は、更に、コーティング、接着剤、又は、木材ベースのパネル（パーティクルボード、ストランドボード、合板および積層材等）などの成形された物品、又は鉱物ウール（ロックウール又はグラスウールなど）、又は成形されたテキスタイル物品（自動車の内装部品など）を調製するための、又は、鋳造業における本ＰＧ／ＰＦブレンド物の使用に関する。この目的のために、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂に関してそれ自体既知のものに類似の方法および条件で樹脂を使用してもよい。

最終用途における処理のため、樹脂を使用する前に、樹脂に触媒および他の添加剤を添加してもよい。通常の添加剤の例としては、離型剤、帯電防止剤、接着促進剤、可塑剤、呈色増強剤、難燃剤、充填剤、流動促進剤、着色剤、希釈剤、重合開始剤、紫外線安定剤、熱安定剤、およびこれらの組み合わせが挙げられる。充填剤の例としては、ガラス繊維、マイカ、炭素繊維、金属繊維、粘土、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

本発明の樹脂をそのまま使用してもよいが、樹脂が変性工程を経ることも可能であり、これは、その官能性を特殊な方法で変化又は向上させるように設計された反応工程である。官能性の変化の一例としては、水に対する樹脂の溶解度がある。官能性の向上の一例としては、反応基の付加がある。変性工程の一例は、−ＯＨ基と反応する化合物と樹脂を接触させることであり、このような化合物の一例としてはエピクロロヒドリンがある。変性工程の別の例は、エステル基を加水分解する化合物と樹脂を接触させることであり、このような化合物の一例としては水があり、エステル基を−ＣＯＯＨ基に加水分解すると、水に対する樹脂の溶解度が大きくなる。また、変性工程は、−ＯＲ_６基とアミンなどの適した化合物とのエステル交換反応によって達成されてもよい。

本発明およびその好ましい特徴の他の態様は、特許請求の範囲に記載されている。

本発明を以下の実施例に関して説明するが、それらは本発明を限定するものではない。

［実施例１］
フェノール１０４ｇ（Ｈ_２Ｏ中９０重量％；１ｍｏｌ）およびグリオキシル酸２５２ｇ（Ｈ_２Ｏ中４０重量％；１．４ｍｏｌ）を、凝縮器を備えた５００ｍｌの三口丸底フラスコに入れた。８０℃の温度で、メタンスルホン酸４ｇを反応混合物にゆっくりと添加した。温度は上昇し、約１００℃に維持される（還流）。８時間の反応時間の後、反応混合物を室温に冷却することによって反応を停止させた。冷却後、ｐＨ１．５の低粘度の樹脂が得られる。

砂試験片（ｓａｎｄｂａｒｓ）を作製し、３点曲げ強度を求めることによって樹脂の強度を評価した。

０．２５〜０．６ｍｍのサイズの砂を使用して、１４０ｍｍ^＊２５ｍｍ^＊１０ｍｍの寸法を有する砂試験片を作製した。８本の砂試験片を作製するための手順は以下の通りである：砂５００ｇを水中１５重量％の樹脂混合物１００ｍｌと混合した。この混合物を型に注ぐ。砂試験片を約１６０℃で２時間硬化させる。

支点間距離１００ｍｍ、０．２Ｎの予荷重を加えた後に圧縮速度１０ｍｍ／分とした測定装置で試験片を破壊することによって曲げ強度を求めた。

この樹脂１５．６にＨ_２Ｏ３４．４ｇを添加し、攪拌して均質な混合物（ｐＨ２．０）にする。この混合物に砂２５０ｇ（４本の砂試験片に十分である）を添加し、砂試験片の試験で評価する。砂試験片の平均重量は５４．２ｇであり、平均曲げ強度は０．３Ｎ／ｍｍ^２である。

１３０℃でゲル化時間を測定することによって、この樹脂の反応性を評価する。ＰＧ樹脂のゲル化時間は４分である。

ＰＦ樹脂、ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍを同様に試験した。砂試験片の平均重量は５８．３ｇであり、平均曲げ強度は２．９Ｎ／ｍｍ^２である。このＰＦ樹脂のゲル化時間は６分である。硬化樹脂粉末のホルムアルデヒド放出レベルは、粉末を、デシケータ内の水を入れた容器上の開放したペトリ皿に入れ、定量ＨＰＬＣで、室温で２４時間の暴露時間後に水に吸収されたホルムアルデヒドの量を測定することによって求めてもよい。

上記のように調製されたＰＧ樹脂１．５ｇ、ＰＦ樹脂１５ｇ、およびＮａＯＨ（Ｈ_２Ｏ中２０重量％）１．０ｇを、ｐＨ９．４の均質な混合物が得られるまで攪拌した。この混合物８．７ｇにＨ_２Ｏ１６．３ｇを添加し、均質な混合物が得られるまで攪拌した（混合物２）。混合物２に砂１２５ｇ（２本の砂試験片に十分である）を添加し、前述のように評価した。砂試験片の平均重量は５２．３ｇであり、平均曲げ強度は２．３Ｎ／ｍｍ^２であった。このブレンド物のゲル化時間は５分であったが、これは、ゲル生成の前の水の蒸発が約３分かかることを考慮すると、典型的なＰＵＦ樹脂のゲル化時間より著しく短い。硬化樹脂ブレンド粉末のホルムアルデヒド放出は、典型的なＰＵＦ樹脂と比較して減少し得る。

［実施例２］
実施例１に記載のＰＧ樹脂３ｇ、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１５ｇ、およびＮａＯＨ（Ｈ_２Ｏ中２０重量％）２．５ｇを、均質な混合物が得られるまで攪拌した（ｐＨ９．３）。この混合物８．７ｇにＨ_２Ｏ１６．３ｇを添加し、均質になるまで攪拌した。この混合物に砂１２５ｇ（２本の砂試験片に十分である）を添加し、実施例１に記載のように評価した。砂試験片の平均重量は５２．８ｇであり、平均曲げ強度は２．０Ｎ／ｍｍ^２であった。この樹脂ブレンド物について求めたゲル化時間は５分であったが、これは、典型的なＰＵＦ樹脂のゲル化時間より著しく短い。硬化樹脂ブレンド粉末のホルムアルデヒド放出は、典型的なＰＵＦ樹脂と比較して減少し得る。

［実施例３］
フェノール１０４ｇ（Ｈ_２Ｏ中９０重量％；１ｍｏｌ）およびグリオキシル酸２５２ｇ（Ｈ_２Ｏ中４０重量％；１．４ｍｏｌ）を、凝縮器を備えた５００ｍｌの三口丸底フラスコに入れた。８０℃の温度で、メタンスルホン酸４ｇを反応混合物にゆっくりと添加する。温度は上昇し、約１００℃に維持された（還流）。２時間の反応時間の後、この混合物にペンタエリスリトール５７ｇを添加し、溶解させた。ペンタエリスリトールを反応混合物に溶解させた後、室温に冷却することによって反応を停止させた。冷却後、低粘度の樹脂が得られた（ｐＨ１．５）。

この樹脂１４．４ｇにＨ_２Ｏ３５．６ｇを添加し、均質な混合物が得られるまで攪拌した。この混合物に砂２５０ｇ（４本の砂試験片に十分である）を添加し、実施例１に記載のように評価した。砂試験片の平均重量は、５３．３ｇであり、平均曲げ強度は２．３Ｎ／ｍｍ^２であった。

この樹脂のゲル化時間は４分であった。

前述の樹脂４．５ｇ、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１５ｇ、およびＮａＯＨ（Ｈ_２Ｏ中２０重量％）２．５ｇを、均質な混合物が得られるまで攪拌した。ｐＨは９．３であった。この混合物８．８ｇにＨ_２Ｏ１６．２ｇを添加し、均質になるまで攪拌した。この混合物に砂１２５ｇ（２本の砂試験片に十分である）を添加し、実施例１に記載のように評価した。砂試験片の平均重量は５４．５ｇであり、平均曲げ強度は２．０Ｎ／ｍｍ^２であった。

［実施例４］
フェノール５２ｇ（Ｈ_２Ｏ中９０重量％；０．５ｍｏｌ）およびグリオキシル酸９２．５ｇ（Ｈ_２Ｏ中４０重量％；０．５ｍｏｌ）を、凝縮器を備えた２５０ｍｌの三口丸底フラスコに入れた。濃Ｈ_２ＳＯ_４１ｍｌを反応混合物にゆっくりと添加した。温度は上昇し、約１００℃に維持された（還流）。９時間の反応時間の後、この反応混合物を室温に冷却することによって反応を停止させた。冷却後、低粘度の樹脂が得られた。

実施例４に記載のような樹脂４．５ｇ、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１５ｇ、およびＮａＯＨ（Ｈ_２Ｏ中２０重量％）３．８ｇを、均質な混合物が得られるまで攪拌した。ｐＨは９．４であった。この混合物８．９ｇにＨ_２Ｏ１６．１ｇを添加し、均質な混合物が得られるまで攪拌した。この樹脂ブレンド物から調製された砂試験片の平均重量は５４．２ｇであり、平均曲げ強度は１．９Ｎ／ｍｍ^２であった。このブレンド物のゲル化時間は５分であった。

［比較例］
実施例３で調製したＰＧ樹脂１ｇを、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１０ｇと共に、均質な混合物が得られるまで攪拌した。ｐＨを求めると４．９であった。ｐＨの調整を行わずに、この混合物７．５ｇにＨ_２Ｏ１７．５ｇを添加し、均質な混合物が得られるまで攪拌した。凝集強度（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有する砂試験片を調製することはできず、砂試験片は型から取り出す時、容易に全体的に破壊した。

実施例１で調製したＰＧ樹脂３ｇを、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１０ｇと共に、均質な混合物が得られるまで攪拌した。ｐＨを求めると４．０であった。ｐＨの調整を行わずに、この混合物７．５ｇにＨ_２Ｏ１７．５ｇを添加し、均質な混合物が得られるまで攪拌した。凝集強度を有する砂試験片を調製することはできず、砂試験片は型から取り出す時、容易に全体的に破壊した。

実施例１で調製したＰＧ樹脂３ｇを、ＰＦ樹脂（ベークライト（登録商標）ＰＦ１７６４Ｍ）１０ｇと共に、均質な混合物が得られるまで攪拌した。ｐＨを求めると４．０であった。メタンスルホン酸を使用してｐＨを２．０に調整した後、樹脂は室温で安定でなくなり、数分内に黄色っぽい不透明な分散体が生じ、凝集強度を有する砂試験片を調製することはできなかった。

Claims (11)

1. フェノール−ホルムアルデヒド樹脂とフェノール−グリオキシレート樹脂のブレンド物を含む組成物であって、前記ブレンド物のｐＨが７〜１０である、組成物。
2. 前記ｐＨが８〜９．５である、請求項１に記載の組成物。
3. 前記ブレンド物中のフェノール−グリオキシレート樹脂対フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の比が、１対１００の比〜１対１の比である、請求項１に記載の組成物。
4. 前記ブレンド物中のフェノール−グリオキシレート樹脂対フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の比が、１対４０の比〜１対５の比である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
5. 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、尿素変性フェノール樹脂から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
6. フェノール−グリオキシレート樹脂が、式（Ｉ）：
   

   

   
   
   ［式中、Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の少なくとも１つは式（ＩＩ）の基であり、
   Ｒ_１、Ｒ_３およびＲ_５からなる組の残りのいずれか１つ又は２つは、Ｈ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基又はオリゴマー系若しくはポリマー系であり、
   Ｒ_２およびＲ_４は、Ｈ、ＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル基、又はオリゴマー系若しくはポリマー系である］
   のヒドロキシ芳香族化合物と、式（ＩＩ）：
   

   

   
   
   （式中、ＥＷＧは電子求引基である）
   の化合物の反応生成物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
7. 前記式（ＩＩ）の化合物が、オキソエタン酸、メチルグリオキシレートメタノールヘミアセタール、エチルグリオキシレートエタノールヘミアセタール、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項５に記載の組成物。
8. 前記フェノール−グリオキシレート樹脂が、フェノールとオキソエタン酸の反応生成物を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の組成物。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物を含む物品。
10. 鉱物ウールを製造するための、請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物の使用。
11. 鋳造用途における請求項１〜１９のいずれか１項に記載の組成物の使用。