JP2018172488A - ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法 - Google Patents

ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018172488A
JP2018172488A JP2017070866A JP2017070866A JP2018172488A JP 2018172488 A JP2018172488 A JP 2018172488A JP 2017070866 A JP2017070866 A JP 2017070866A JP 2017070866 A JP2017070866 A JP 2017070866A JP 2018172488 A JP2018172488 A JP 2018172488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tert
mol
octylphenol
cresol
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017070866A
Other languages
English (en)
Inventor
文哉 尾崎
Fumiya Ozaki
文哉 尾崎
伸行 佐藤
Nobuyuki Sato
伸行 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taoka Chemical Co Ltd
Original Assignee
Taoka Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taoka Chemical Co Ltd filed Critical Taoka Chemical Co Ltd
Priority to JP2017070866A priority Critical patent/JP2018172488A/ja
Priority to PCT/JP2018/004806 priority patent/WO2018179919A1/ja
Priority to TW107107240A priority patent/TW201837073A/zh
Publication of JP2018172488A publication Critical patent/JP2018172488A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
    • C08G8/08Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ
    • C08G8/24Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ with mixtures of two or more phenols which are not covered by only one of the groups C08G8/10 - C08G8/20
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols

Abstract

【課題】ゴムの加工工程において使用される接着剤として用いられる、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物であって、接着剤としての性能及び軟化点が従来公知のノボラック型共縮合物と同程度かそれ以下であり、かつ残存p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールが低減された該共縮合物、及び該共縮合物の製造方法を提供すること。
【解決手段】p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールとホルムアルデヒドとを反応させレゾール型縮合物とする際、数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物となるまで反応を行い、該反応後、反応で使用した塩基を中和し、その後p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し0.2〜0.8モルのレゾルシンとを反応させることにより前記課題が解決可能であることを見出した。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴムの加工工程において使用される接着剤として用いられる、アルキルフェノール、レゾルシン及びホルムアルデヒドから得られるノボラック型共縮合物の改良された製法、該製法によって得られるノボラック型共縮合物、該ノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物、及び該ノボラック型共縮合物又は該樹脂組成物を含むゴム組成物に関する。
タイヤ、ベルト、ホース等、スチールコード類や有機繊維類等の補強材で補強する必要のあるゴム製品においては、ゴムと補強材との強固な接着が求められている。ゴムとの接着を行うため、補強材を種々の接着剤で処理する方法や、ゴムの加工工程において接着剤を他の各種配合剤とともに配合する方法が知られている。これらの方法の中でも、ゴムの加工工程において接着剤を配合する方法は、補強材の接着剤処理の有無に関わらず、強固に加硫接着することが可能であるため広く採用されている。
一方、ゴムの加工工程において使用される接着剤は、ゴム加工工程にて軟化することが必要である。ゴム加工工程の実施温度として例えば、該接着剤が好適に用いられるタイヤ用ゴム分野においては、通常170℃前後で実施されることが知られている(例えば非特許文献1)。従って、ゴムの加工工程において使用される接着剤は、その軟化点がゴム加工時の最高温度より十分低く、150℃以下であることが求められる。更には、該接着剤の使用時における分散性向上の観点から、接着剤が保存中にブロッキングしない程度に、その軟化点は出来るだけ低いことが好ましいとされる。また、混練中のレゾルシンの蒸散を抑制する場合、混練温度を更に低くする必要があることから、その軟化点を120℃以下とすることが求められる。このような、ゴムの加工工程において使用される接着剤として、p−tert−オクチルフェノール又はp−ノニルフェノール等のアルキルフェノールとホルマリン類とを反応させて縮合物を得、該縮合物にレゾルシンを反応させた共縮合物(例えば特許文献1)が広く用いられている。
ところが、従来公知の方法により前記共縮合物を製造すると、原料モノマー(p−tert−オクチルフェノール等のアルキルフェノール等)が大量に残存するといった問題が知られている。これら原料モノマーは、人体、生態系等に悪影響を及ぼす恐れがある物質とされており、共縮合物中の原料モノマーの残存量はできるだけ低減させることが好ましいとされる。
一般的な原料モノマーの低減法として、共縮合物を製造後、減圧蒸留にて残存した原料モノマーを除去する方法が考えられる。しかしながら、p−tert−オクチルフェノールのような高沸点のアルキルフェノールを共縮合物から除去するためには反応器内を極めて高減圧、高温とする必要があり、そのような蒸留を工業的規模で実施することは困難である。更にはp−tert−オクチルフェノールは常温で固体であり、蒸留中、配管内で結晶が析出し配管を閉塞させる恐れがあることから、配管を加熱する等の配管閉塞対策が必要となる。加えて、蒸留の際にかかる熱履歴により、得られる共縮合物の軟化点が大幅に上昇するといった問題もある。
特許文献2は残留アルキルフェノールの比率が2重量%以下のアルキルフェノールノボラック樹脂に係る発明であり、該樹脂を製造する方法として、p−tert−オクチルフェノール等のアルキルフェノールに対し、0.9モル以上のホルムアルデヒドと反応させ、残留アルキルフェノール含量の少ないアルキルフェノールノボラック樹脂とし、該樹脂と飽和または不飽和脂肪酸とを混合する、または飽和または不飽和脂肪酸存在下、アルデヒドとアルキルフェノールとの縮合を行うことで、残留アルキルフェノール含量が2重量%以下、軟化点85〜105℃のアルキルフェノールノボラック樹脂を得る方法が記載されている。
そこで本願発明者らが該文献の方法に基づきp−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物を製造すべく、ステアリン酸存在下、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール及びレゾルシンとホルムアルデヒドとを反応させたところ、前記フェノール類及びアルキルフェノールとの均一な共縮合物は得られず、不溶不融のレゾルシンホルムアルデヒド樹脂と考えられる樹脂が不均一に分散した樹脂が生成し、不溶不融の樹脂が配管の閉塞等を生じさせるため、工業的な製造が困難となる場合があることが判明した。
特開平06−234824号公報 特表2007−510004公報
日本ゴム協会紙 Vol.73(2000)、No.9、p488−493
本発明は、ゴムの加工工程において使用される接着剤として用いられるp−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物であって、接着剤としての性能及び軟化点が従来公知のノボラック型共縮合物と同程度かそれ以下であり、残存p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールが低減された該共縮合物、及び該共縮合物の効率的な工業的製造方法を提供することにある。
本発明者らが課題解決に向けて鋭意検討した結果、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールとホルムアルデヒドとを反応させる際、下記する特定条件にて反応を行いレゾール型縮合物を得、得られたレゾール型縮合物を中和し、更に該レゾール型縮合物と特定割合のレゾルシンとを反応させることにより前記課題が解決可能であることを見出した。具体的には以下の発明を含む。
〔1〕
下記する(1)(2)及び(3)の工程をこの順で含む、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含む、ノボラック型共縮合物の製造方法。
(1)p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.05モル以上0.45モル以下の塩基存在下、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール、並びにホルムアルデヒドとを80℃以上120℃以下で反応させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法における数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得る工程。
(2)工程(1)で用いた塩基を当量以上の酸で中和する工程。
(3)レゾール型縮合物と、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.2〜0.8モルのレゾルシンとを反応させる工程。
〔2〕
レゾール型縮合物及びレゾルシンの合計量100重量部に対し、15〜40重量部の炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸存在下、レゾール型縮合物とレゾルシンとを反応させる、〔1〕に記載のノボラック型共縮合物の製造方法。
〔3〕
レゾルシンの使用量がp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し0.2〜0.48モルである、〔1〕又は〔2〕に記載のノボラック型共縮合物の製造方法。
〔4〕
p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物であって、該縮合物中のp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計残存量が2重量%以下であり、軟化点が80〜120℃であるノボラック型共縮合物。
〔5〕
p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物、並びに炭素数8〜32である飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を15〜35重量%含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物中のp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計残存量が2重量%以下であり、レゾルシン残存量が5重量%以下であり、軟化点が80〜120℃である樹脂組成物。
〔6〕
飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸がステアリン酸である、〔5〕に記載の樹脂組成物。
〔7〕
〔4〕〜〔6〕いずれか1項に記載の、ノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物。
本発明によれば、ゴムの加工工程において使用される接着剤として十分な性能を有するp−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含む共縮合物であって、軟化点が従来公知のノボラック型共縮合物と同程度かそれ以下であり、残存p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール、或いは反応で使用した残存溶媒が低減され、これら未反応モノマー等に起因する臭気、或いは揮発性有機化合物の発生が抑制された該共縮合物が、汎用の製造装置を用いて工業的優位に製造可能となる。
特に、本発明の製造方法によれば、EU域内の規制であるREACH規則に定められるSVHC(高懸念物質)の候補物質とされ、EU域内においてそれらを含有する製品が今後制限される可能性が高くなっているp−tert−オクチルフェノールについて、その残存量を基準値である0.1重量%以下とすることも可能であると同時に、昇華性を有する残存レゾルシン量をも容易に低減可能であることから、環境に優しい共縮合物を必要に応じて製造可能となる。
更には、本発明の製造方法によって得られるノボラック型共縮合物は、レゾルシン由来の構成単位を有するにも拘わらず、ゴムの加工工程において加硫助剤として汎用されるステアリン酸との相溶性が認められることから、レゾルシン由来の構成単位を有する共縮合物であってもステアリン酸をはじめとする飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸が軟化剤として使用可能であることを見出した。すなわち、本発明のノボラック型共縮合物と軟化剤とを含む樹脂組成物の中でも、軟化剤としてステアリン酸をはじめとする飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸用いた樹脂組成物は、ゴムの加工工程で通常使用しない物質を軟化剤として新たに添加しなくともその軟化点が低減可能であることから、軟化剤として別途加える物質が問題となる用途(例えば軟化剤がゴムに含まれる他の成分と反応してしまうゴム)においても好適に用いることが可能となる。
<ノボラック型共縮合物の製造方法>
本発明のノボラック型共縮合物の製造方法について詳述する。本発明に係るノボラック型共縮合物の製造方法は、以下(1)、(2)及び(3)の工程をこの順で含むことを特徴とする。
(1)p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.05モル以上0.45モル以下の塩基存在下、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール、並びにホルムアルデヒドとを80℃以上120℃以下で反応させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法における数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得る工程。
(2)工程(1)で用いた塩基を当量以上の酸で中和する工程。
(3)レゾール型縮合物と、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.2〜0.8モルのレゾルシンとを反応させる工程。
本発明の製造方法を実施するに際し、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの使用割合として例えば、原料の入手性(価格)、及び得られるノボラック型共縮合物とステアリン酸との相溶性の点から、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、p−tert−オクチルフェノールが0.98〜0.40モルであることが好ましい。
工程(1)で用いられるホルムアルデヒドとしては、ガス状のホルムアルデヒドの他、ホルムアルデヒドの水溶液であるホルマリン、及びパラホルムアルデヒド並びにトリオキサン等、容易にホルムアルデヒドを発生する化合物を使用することができる。ホルムアルデヒドの使用量として例えば、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、1〜3モルであることが好ましく、1.5〜2.0モルであることが特に好ましい。1モル以上使用することにより、未反応モノマーをより効率的に低減することが可能となり、また、使用量を3モル以下とすることによって、得られる樹脂の軟化点を、より低下させることが可能となる。
工程(1)で用いる塩基としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩、アンモニア、アミン等、通常のレゾール型縮合物を製造する際に用いられる塩基を使用することができる。これら塩基の具体例として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。これら塩基の中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。これら塩基は1種、あるいは必要に応じ2種以上混合して使用してもよい。また、これら塩基は固体、あるいは水溶液が使用可能であるが、反応性、取扱いの面から水溶液が好ましい。水溶液を使用する場合、水溶液に含まれる塩基は通常、10重量%〜50重量%である。塩基の使用量は、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し0.05モル以上0.45モル以下で使用する必要があり、好ましくは0.08〜0.4モル、より好ましくは0.08〜0.2モルである。塩基の使用量が0.05モルより少ないと、未反応モノマーの残存量が多くなる場合、または、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法における数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得ることが困難となる場合がある。塩基の使用量が0.45モルより多いと、得られるレゾール型縮合物に臭気の付着や着色が生じ、後続の工程後に得られるノボラック型共縮合物に臭気や着色が残るため、接着剤としての品質の低下を起こす場合、または、レゾール型縮合物およびノボラック型共縮合物、又は溶剤への溶解度が低い固形物を生じ、ノボラック型共縮合物を溶融してフレークやペレットへの成形加工する際に、ストレーナーや配管を閉塞させる場合がある。
工程(1)を実施する際、有機溶媒を使用することも可能である。使用可能な有機溶媒として例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類が好適に用いられる。これら有機溶媒は1種、あるいは必要に応じ2種以上混合して使用してもよい。有機溶媒を使用する場合の使用量は通常、フェノール類1重量倍に対し0.4〜4.0重量倍使用する。有機溶媒を用いず反応を行う場合、水を有機溶媒の代わりとして使用することも可能である。
工程(1)を実施する方法として例えば、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールとホルムアルデヒド、必要に応じ有機溶媒を反応器に仕込んだ後、更に塩基を反応器に仕込み、塩基を溶解または懸濁させ、反応を実施する。該反応実施時、反応液を適宜ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて分析し、標準ポリスチレン換算分子量として、反応液中のレゾール型縮合物の数平均分子量(Mn)が600以上となるまで反応を実施する必要がある。工程(1)において該レゾール型縮合物の数平均分子量(Mn)が600より低いと、後述する、レゾルシンと反応させる工程(工程(3))において、反応液の流動性の低下や発泡、ゲル化といった、工業的な実施の障害となる問題の発生や、未反応モノマーの残存量が多くなる恐れがある。さらに、得られたノボラック型共縮合物と飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とを混合するに当たり、相溶性が低下し、均一な樹脂組成物とならない。なお、反応の際、有機溶媒を用いた場合は、反応液におけるレゾール型縮合物の数平均分子量(Mn)は有機溶媒に該当するピークを含めず算出する。
工程(1)を実施し数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得る為には反応温度を80℃以上、好ましくは85〜120℃とする必要がある。80℃未満で反応を実施した場合、数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得ることが困難となる。なお、工程(1)における反応を実施する際、常に80℃以上である必要はなく、該反応中のいずれかの時点で80℃以上となればよい。
上述した工程(1)で得られたレゾール型縮合物は、工程(2)において中和を行う必要がある。中和を実施しない場合、得られるノボラック型共縮合物をゴムに添加して使用する際に加硫ゴムの物性を悪化させるなど、ゴムの加工工程において使用される接着剤として不適となる場合や、工程(3)においてレゾルシンと反応させた後、未反応のアルキルフェノール、レゾルシン又は残存した塩基により、着色や得られるノボラック型共縮合物の分解が生じ、接着剤としての品質の低下を起こす場合がある。
本工程における中和とは、工程(1)で得られたレゾール型縮合物を含む反応液と、工程(1)で用いた塩基と当量以上の酸とを混合させる操作のことを示す。中和で用いる酸として例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられる。これら酸は1種、あるいは2種以上混合して使用してもよく、また、これら酸の水溶液を用いてもよい。酸の使用量は、工程(1)で使用した塩基の塩基分に対し当量以上であればよく、好ましくは塩基分1モルに対し1〜2モルである。中和は、工程(1)で得られたレゾール型縮合物を含む反応液と酸との混合を複数回に分け、使用した酸の合計量が工程(1)で用いた塩基と当量以上となる形で実施してもよい。
工程(2)実施後、未反応のホルムアルデヒドや中和で生成した無機塩類等を除去するために、必要に応じ、水と混和しない有機溶媒及び水を用いて、有機相にレゾール型縮合物を抽出し、水相に未反応のホルムアルデヒドや中和で生成した無機塩類を分離する、水洗工程を実施してもよい。
工程(3)で用いられるレゾルシンの使用量は、工程(1)で使用したp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し0.2〜0.8モルである必要があり、好ましくは0.23〜0.6モル、より好ましくは0.23〜0.48モルである。使用量が0.8モルより多い場合、未反応レゾルシンが多く残存し、残存レゾルシンに起因する揮発性(レゾルシンの昇華)が問題となる場合がある。また、後述する炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸と良好に相溶するノボラック型共縮合物とならない。使用量が0.2モルより少ない場合、ゴムの加工工程において使用される接着剤としての性能が発現されない場合や、得られるノボラック型共縮合物の分子量が高くなりすぎ、軟化点が120℃以下とならない場合がある。
工程(3)は、溶媒を用いずに実施することも可能であるが、工程(1)で使用したp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計1重量倍に対し0.2重量倍以上の溶媒存在下で実施することが好ましく、0.4〜2.0重量倍の溶媒存在下で実施することがより好ましい。0.2重量倍以上の溶媒を使用することによって、レゾール型縮合物とレゾルシンとの縮合反応により生じる水が容易に除去可能であり、得られるノボラック型共縮合物の高分子化を回避しながら、ノボラック型共縮合物中レゾルシン残存量を低減することが可能となる。また、溶媒の使用量を2.0重量倍以下とすることにより、ノボラック型共縮合物から反応で使用した溶媒を除去したい場合、溶媒をノボラック型共縮合物より効率よく除去可能となる。工程(3)で使用可能な溶媒として例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、メチルイソブチルケトン等の炭素数3〜7のケトン類、および酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸2−メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、ブタン酸エチル、ペンタン酸メチル等のエステル系有機溶媒が挙げられ、トルエン、キシレン、酢酸n−ブチルが好ましい。工程(3)で使用する溶媒は、工程(1)や、工程(2)の後に適宜実施される水洗工程で使用した溶媒をそのまま使用してもよいし、適宜新たな溶媒を加えてもよい。
工程(3)でレゾール型縮合物とレゾルシンとを反応させる際、炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸存在下に実施してもよい。炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸存在下に反応を行うことで、残存レゾルシン量が少なく、かつ軟化点が80〜120℃と比較的低い樹脂組成物を得ることが可能となる。炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を使用する場合の使用量は、レゾール型縮合物とレゾルシンの合計量100重量部に対し通常15〜40重量部、好ましくは15〜35重量部、より好ましくは18〜32重量部である。使用量を40重量部以下とすることにより、炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とノボラック型共縮合物とが十分に相溶し、長期保管を行ってもブリードが生じない安定な樹脂組成物が得られる。15重量部より多く使用することにより、炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を用いることによる軟化点低減効果が十分に発揮される。
本発明で使用可能な炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸として、例えば、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸等が挙げられる。これら炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸は1種、あるいは必要に応じ2種以上併用してもよい。また、これら飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸は塩、その他一般的に含まれる他の成分を含んでいてもよい。これら炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸のうち、安価かつ入手が容易なことからステアリン酸及びパルミチン酸が好ましい。
炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸の中でもステアリン酸はゴムへの添加剤として一般的に用いられていることから特に好ましい。本発明で用いられるステアリン酸の具体例として例えば、日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき(C18:63%, C16:32%)、ビーズ ステアリン酸 さくら(C18:66%, C16:31%)等が挙げられる。
工程(3)の反応は、通常、40〜150℃、好ましくは100〜150℃で実施する。また、レゾール型縮合物とレゾルシンとの反応の際、系内に水が存在すると反応速度が遅くなる場合があるので、反応で副生する水を系外へと除去しながら反応を実施することが好ましい。
工程(3)終了後、後述する特徴を有する本発明のノボラック型共縮合物が得られるが、該ノボラック型共縮合物に含まれる、反応で使用した溶媒、未反応のp−tert−オクチルフェノール、クレゾール及びレゾルシン等を低減させる必要がある場合、常法により濃縮除去することができる(以下、本工程を濃縮除去工程と称することもある。)。なお、濃縮除去工程を実施する際、内温が165℃を超える場合、得られるノボラック型共縮合物の軟化点が150℃以上となり、ゴムの加工工程において使用される接着剤として使用が困難となる場合や、ノボラック型共縮合物が着色、分解等する場合がある。
<本発明のノボラック型共縮合物>
本発明のノボラック型共縮合物は、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含む。p−tert−オクチルフェノール由来の構成単位は、原料の入手性(価格)、及びノボラック型共縮合物とステアリン酸、またはゴムとの相溶性の良さの観点から例えば、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール由来の構成単位の合計量1モルに対し0.98〜0.40モルが好ましく、0.98〜0.60モルがより好ましい。
ホルムアルデヒド由来の構成単位(メチレン基および/またはジメチレンエーテル基)は、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール由来の構成単位の合計量1モルに対し通常1〜2モル含む。
レゾルシン由来の構成単位は、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール由来の構成単位の合計量1モルに対し0.1〜0.8モル、好ましくは0.15〜0.65モル、より好ましくは0.2〜0.45モル含む。レゾルシン由来の構成単位を0.8倍以下とすることにより、ゴムの加工工程において接着剤として使用する際、ムーニー粘度の増大、低温からのスコーチ性悪化といった問題を回避することが容易となり、その結果、ゴムの成形加工が容易となる。また、0.1モル以上とすることにより、ノボラック型共縮合物の著しい高分子量化を回避し、不溶不融成分を低減することが可能であることから、フレークやペレットへの成形加工が容易となる。
これら構成単位の比率は上述した工程(1)、(2)及び(3)で用いられる各成分の使用比率および反応率によって決定され、また、例えば、ノボラック型共縮合物をH−NMRを用いて分析することにより確認することが可能である。具体的には、ノボラック型共縮合物約3mgを溶媒0.75mL(重水素置換ジメチルスルホキシド 0.03%(v/v)TMS アンプル入り)で溶解し、H−NMRにて分析し、得られた分析結果の内、各構成単位に由来するプロトン積分値からその比率を決定する方法が例示される。
本発明のノボラック型共縮合物は軟化点が80℃以上、好ましくは90℃以上であり、また120℃以下、好ましくは110℃以下である。ノボラック型共縮合物の軟化点が150℃以下であれば、ゴムの加工工程における接着剤として使用するに当たってゴム内での分散性を最低限確保できるものの、混練中のレゾルシンの蒸散を抑制する目的でより低温で混練する場合、軟化点を120℃以下とする必要がある。また、軟化点が80℃より低い場合、保存中にブロッキングが生じる。なお、後述する方法により軟化剤と混合し樹脂組成物とした後に、ゴムの加工工程における接着剤として使用する場合であっても、着色、分解等を避けるため、本発明のノボラック型共縮合物の軟化点は前記範囲であることが好ましい。
本発明のノボラック型共縮合物中に含まれるp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計残存量は2重量%以下であり、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより好ましく、0.1重量%以下が特に好ましい。p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの残存量を2重量%以下とすることで、臭気の低減、或いは人・生態系への有害影響の低減が可能となる。また、本発明のノボラック型共縮合物に含まれる、揮発性有機化合物(必要に応じ反応工程で使用した溶媒等)の残存量は、5重量%以下であることが好ましく、3重量%以下であることがさらに好ましい。揮発性有機化合物の残存量を5重量%以下とすることで臭気が低減可能であり、併せて環境上好ましい。なお、ここでいう揮発性有機化合物には、前述した残存p−tert−オクチルフェノール、クレゾール及びレゾルシンを含まない。
本発明のノボラック型共縮合物中に含まれるレゾルシンの残存量は、該ノボラック型共縮合物をそのままゴムの加工工程において接着剤として使用する場合、5重量%以下とすることで、ゴム混練時のレゾルシンの蒸散を抑えることが可能であり、作業環境上好ましい。また、2重量%以下とすることで、ゴム混練時のレゾルシンの蒸散及び溶融してフレークやペレットに成形加工する際のレゾルシンの昇華による設備や人への影響を低減することが可能になり、より好ましい。
本発明のノボラック型共縮合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法における数平均分子量(Mn)が、標準ポリスチレン換算分子量として650以上、好ましくは1000以上となる。数平均分子量が650より低い場合、保存中にブロッキングが生じる場合がある。なお、数平均分子量の算出に際し、ノボラック型共縮合物の製造時に有機溶媒を用いた場合は、ノボラック型共縮合物由来のピークのみを対象にし、有機溶媒に該当するピークを含めず算出する。
<樹脂組成物>
続いて、本発明のノボラック型共縮合物と飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とを含む樹脂組成物について説明する。(以下、本発明のノボラック型共縮合物と飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とを含む樹脂組成物を単に樹脂組成物と称することもある。)
本発明の製造方法によって得られるノボラック型共縮合物は、ゴムの加工工程において加硫助剤として汎用されるステアリン酸をはじめとした飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とも相溶性があることから、飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を軟化剤として使用可能である。軟化剤として飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を用いることにより、ゴムの加工工程で通常使用しない物質を軟化剤として新たに添加しなくとも軟化点が低減可能であることから、軟化剤として別途加える物質が問題となる用途(例えば軟化剤がゴムに含まれる他の成分と反応してしまうゴム)に対しても好適に用いることが可能となる。なお、本発明の製造方法に依らず従来公知の製法により得られたp−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物は、飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸とは相溶せず、樹脂層とオイル層の分離が生じる。
本発明で使用可能な炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸として、例えば、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸等が挙げられる。これら炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸は1種、あるいは必要に応じ2種以上併用してもよく、これらの混合物であってもよい。また、これら飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸は塩、その他一般的に含まれる他の成分を含んでいてもよい。これら炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸のうち、安価かつ入手が容易なことからステアリン酸及びパルミチン酸が好ましい。
炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸の中でもステアリン酸はゴムへの添加剤として一般的な有機酸であることから特に好ましい。本発明で用いられるステアリン酸の具体例として例えば、日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき(C18:63%, C16:32%)、ビーズ ステアリン酸 さくら(C18:66%, C16:31%)等が挙げられる。
樹脂組成物に含まれる炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸の含有量は、樹脂組成物の総量に対し15重量%以上、好ましくは18重量%以上であり、また40重量%以下、好ましくは30重量%以下である。含有量を40重量%以下とすることにより、樹脂組成物のブロッキングや、ゴム用接着剤としての性能の低下を低減することが可能となり、含有量を15重量%以上とすることにより、軟化点の低減効果が十分に発揮される
本発明の樹脂組成物を通常の混練温度である170℃程度でゴムへ混練する際、該樹脂組成物の軟化点は150℃以下であれば十分であるが、混練中のレゾルシンの蒸散を抑制する目的で100〜130℃の低温で混練を行う場合、軟化点を混練温度より低い120℃以下としなければ分散性不良の問題が発生することがあり、ゴムと補強材との接着剤としての性能が十分に発揮されない場合がある。また、80℃より低いと、保存中にブロッキングする場合があり好ましくない。
樹脂組成物中に含まれるレゾルシン残存量は5重量%以下であることが好ましい。5重量%以下とすることで、ゴム混練時のレゾルシンの蒸散を抑えることが可能であり、作業環境上好ましい。また、2重量%以下とすることで、ゴム混練時のレゾルシンの蒸散及び溶融してフレークやペレットに成形加工する際のレゾルシンの昇華による設備や人への影響を低減することが可能になり、より好ましい。また、樹脂組成物中に含まれるp−tert−オクチルフェノール、及びクレゾールの合計残存量は、2重量%以下であり、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより好ましく、0.1重量%以下が特に好ましい。p−tert−オクチルフェノール、及びクレゾールの合計残存量を2重量%以下とすることで、臭気の低減や、人・生態系への有害影響の低減が可能となる。また、本発明の樹脂組成物中に含まれる、揮発性有機化合物(必要に応じ反応工程で使用した溶媒等)の残存量は、5重量%以下であることが好ましく、3重量%以下であることがさらに好ましい。揮発性有機化合物の残存量を5重量%以下とすることで臭気が低減可能であり、併せて環境上好ましい。
<ゴム組成物>
次に、本発明に係るノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物について詳述する。
本発明のゴム組成物は、上述したノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物とゴム成分を含むものであり、典型的にはノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物とゴム成分と充填剤とイオウとホルムアルデヒド発生剤やメチレンドナー化合物とを混練して得ることができる。これらとともに加硫促進剤、酸化亜鉛、有機コバルト化合物を混練することもできる。
本発明のノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物は、例えば、ゴム成分100重量部あたり0.5〜10重量部の範囲で用いられる。中でも1〜5重量部の範囲が好ましい。0.5重量部より少ない場合、補強材とゴムとの接着剤として有用に作用せず、10重量部より多い場合、前記作用に問題はないが添加量に見合う作用が発現せず経済的に好ましくない。
ゴム成分としては、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、脱蛋白天然ゴム及びその他の変性天然ゴムの他、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン・ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム(NBR)、イソプレン・イソブチレン共重合ゴム(IIR)、エチレン・プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、ハロゲン化ブチルゴム(HR)等の各種の合成ゴムが例示されるが、天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム等の高不飽和性ゴムが好ましく用いられる。特に好ましくは天然ゴムである。また、天然ゴムとスチレン・ブタジエン共重合ゴムの併用、天然ゴムとポリブタジエンゴムの併用等、数種のゴム成分を組み合わせることも有効である。
天然ゴムの例としては、RSS#1、RSS#3、TSR20、SIR20等のグレードの天然ゴムを挙げることができる。エポキシ化天然ゴムとしては、エポキシ化度10〜60モル%のものが好ましく、例えばクンプーランガスリー社製ENR25やENR50が例示できる。脱蛋白天然ゴムとしては、総窒素含有率が0.3重量%以下である脱蛋白天然ゴムが好ましい。変性天然ゴムとしては、天然ゴムにあらかじめ4−ビニルピリジン、N,N−ジアルキルアミノエチルアクリレート(例えばN,N−ジエチルアミノエチルアクリレート)、2−ヒドロキシエチルアクリレート等を反応させた極性基を含有する変性天然ゴムが好ましく用いられる。
SBRの例としては、日本ゴム協会編「ゴム工業便覧<第四版>」の210〜211頁に記載されている乳化重合SBR及び溶液重合SBRを挙げることができる。とりわけ溶液重合SBRが好ましく用いられ、さらには日本ゼオン社製「ニッポール(登録商標)NS116」等の4,4’−ビス−(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノンを用いて分子末端を変性した溶液重合SBR、JSR社製「SL574」等のハロゲン化スズ化合物を用いて分子末端を変性した溶液重合SBR、旭化成社製「E10」、「E15」等シラン変性溶液重合SBRの市販品や、ラクタム化合物、アミド化合物、尿素系化合物、N,N−ジアルキルアクリルアミド化合物、イソシアネート化合物、イミド化合物、アルコキシ基を有するシラン化合物(トリアルコキシシラン化合物等)、アミノシラン化合物のいずれかを単独で用いて、または、スズ化合物とアルコキシ基を有するシラン化合物や、アルキルアクリルアミド化合物とアルコキシ基を有するシラン化合物等、前記記載の異なった複数の化合物を2種以上用いて、それぞれ分子末端を変性して得られる分子末端に窒素、スズ、ケイ素のいずれか、又はそれら複数の元素を有する溶液重合SBRが、特に好ましく用いられる。
BRの例としては、シス1,4結合が90%以上の高シスBRや、シス結合が35%前後の低シスBR等の溶液重合BRが例示され、高ビニル含量の低シスBRが好ましく用いられる。さらには日本ゼオン製「Nipol(登録商標)BR 1250H」等スズ変性BRや、4,4’−ビス−(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、ハロゲン化スズ化合物、ラクタム化合物、アミド化合物、尿素系化合物、N,N−ジアルキルアクリルアミド化合物、イソシアネート化合物、イミド化合物、アルコキシ基を有するシラン化合物(トリアルコキシシラン化合物等)、アミノシラン化合物のいずれかを単独で用いて、又は、スズ化合物とアルコキシ基を有するシラン化合物や、アルキルアクリルアミド化合物とアルコキシ基を有するシラン化合物等、前記記載の異なった複数の化合物を2種以上用いて、それぞれ分子末端を変性して得られる分子末端に窒素、スズ、ケイ素のいずれか、又はそれら複数の元素を有する溶液重合BRが、特に好ましく用いられる。これらBRは通常は天然ゴムとのブレンドで使用される。
ゴム成分は天然ゴムを含むことが好ましく、ゴム成分に占める天然ゴムの割合は70重量%以上であることが好ましい。
充填剤としては、ゴム分野で通常使用されているカーボンブラック、シリカ、タルク、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化チタン等が例示されるが、カーボンブラック及びシリカが好ましく用いられ、さらにはカーボンブラックが特に好ましく使用される。カーボンブラックとしては、例えば、日本ゴム協会編「ゴム工業便覧<第四版>」の494頁に記載されるものが挙げられ、HAF(High Abrasion Furnace)、SAF(Super Abrasion Furnace)、ISAF(Intermediate SAF)、FEF(Fast Extrusion Furnace)、MAF(Medium Abrasion Furnace)、GPF(General Purpose Furnace)、SRF(Semi−Reinforcing Furnace)等のカーボンブラックが好ましい。タイヤトレッド用ゴム組成物にはCTAB表面積40〜250m/g、窒素吸着比表面積20〜200m/g、粒子径10〜50nmのカーボンブラックが好ましく用いられ、CTAB表面積70〜180m/gであるカーボンブラックがさらに好ましく、その例としてはASTMの規格において、N110、N220、N234、N299、N326、N330、N330T、N339、N343、N351等である。またカーボンブラックの表面にシリカを0.1〜50重量%付着させた表面処理カーボンブラックも好ましい。さらには、カーボンブラックとシリカの併用等、数種の充填剤を組み合わせることも有効である。
シリカとしては、CTAB比表面積50〜180m/gや、窒素吸着比表面積50〜300m/gのシリカが例示され、東ソー・シリカ(株)社製「AQ」、「AQ−N」、デグッサ社製「ウルトラジル(登録商標)VN3」、「ウルトラジル(登録商標)360」、「ウルトラジル(登録商標)7000」、ローディア社製「ゼオシル(登録商標)115GR」、「ゼオシル(登録商標)1115MP」、「ゼオシル(登録商標)1205MP」、「ゼオシル(登録商標)Z85MP」、日本シリカ社製「ニップシール(登録商標)AQ」等の市販品が好ましく用いられる。また通常、充填剤としてシリカを用いる場合には、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(デグッサ社製「Si−69」)、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(デグッサ社製「Si−75」)、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)ジスルフィド、オクタンチオ酸S−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]エステル(ジェネラルエレクトロニックシリコンズ社製「NXTシラン」)からなる群から選択される1種以上のシランカップリング剤等、シリカと結合可能なケイ素等の元素またはアルコシキシラン等の官能基を有する化合物を添加することが好ましい。
水酸化アルミニウムとしては、窒素吸着比表面積5〜250m/g、DOP給油量50〜100ml/100gの水酸化アルミニウムが例示される。
かかる充填剤の使用量は特に限定されるものではないが、ゴム成分100重量部あたり10〜120重量部の範囲が好ましい。特に好ましいのは30〜70重量部である。
充填剤はカーボンブラックを含むことが好ましく、充填剤に占めるカーボンブラックの割合は70重量%以上であることが好ましい。
硫黄成分としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、及び高分散性硫黄等が挙げられる。通常は粉末硫黄が好ましく、タイヤのベルト用部材等の硫黄量が多いタイヤ部材に用いる場合には不溶性硫黄が好ましい。硫黄成分の使用量は特に限定されるものではないが、ゴム成分100重量部あたり1〜10重量部の範囲が好ましい。タイヤのベルト用部材等では5〜10重量部の範囲が好ましい。
加硫促進剤の例としては、ゴム工業便覧<第四版>(平成6年1月20日社団法人、日本ゴム協会発行)の412〜413頁に記載されているチアゾール系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が挙げられる。
具体的には、例えば、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(BBS)、N,N−ジシクロへキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)、2−メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)、ジフェニルグアニジン(DPG)が挙げられる。中でも、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(BBS)、N,N−ジシクロへキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)、又はジベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)とジフェニルグアニジン(DPG)とを併用することが好ましい。
加硫促進剤の使用量は特に限定されるものではないが、ゴム成分100重量部あたり0.5〜3重量部の範囲が好ましい。中でも0.5〜1.2重量部の範囲が特に好ましい。 酸化亜鉛の使用量は特に限定されるものではないが、ゴム成分100重量部あたり3〜15重量部の範囲が好ましい。中でも5〜10重量部の範囲が特に好ましい。
メチレンドナー化合物としては、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ペンタキス(メトキシメチル)メチロールメラミン、テトラキス(メトキシメチル)ジメチロールメラミン等のゴム工業において通常使用されているものを挙げることができる。中でもヘキサキス(メトキシメチル)メラミン単独又はそれを主成分とする混合物が好ましい。これらのホルムアルデヒド発生剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は前記ゴム成分100重量部に対し、0.5〜4重量部程度の範囲が好ましく、1〜3重量部程度の範囲がより好ましい。
有機コバルト化合物としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト等の酸コバルト塩や、脂肪酸コバルト・ホウ素錯体化合物(例えば、商品名「マノボンドC(登録商標)」:ローディア社製)等が挙げられる。有機コバルト化合物の使用量は、前記ゴム成分100重量部に対し、コバルト含量にして0.05〜0.4重量部の範囲が好ましい。
本発明のゴム組成物は従来よりゴム分野で用いられている各種の配合剤を配合し、混練することも可能である。かかる配合剤としては、例えば、老化防止剤、オイル、リターダー、しゃく解剤、ステアリン酸等が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば日本ゴム協会編「ゴム工業便覧<第四版>」の436〜443頁に記載されるものが挙げられる。中でもN−フェニル−N’−1,3−ジメチルブチル−p−フェニレンジアミン(6PPD)、アニリンとアセトンの反応生成物(TMDQ)、ポリ(2,2,4−トリメチル−1,2−)ジヒドロキノリン)(松原産業社製「アンチオキシダントFR」)、合成ワックス(パラフィンワックス等)、植物性ワックスが好ましく用いられる。
オイルとしては、プロセスオイル、植物油脂等が挙げられる。プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。
リターダーとしては、無水フタル酸、安息香酸、サリチル酸、N−ニトロソジフェニルアミン、N−(シクロヘキシルチオ)−フタルイミド(CTP)、スルホンアミド誘導体、ジフェニルウレア、ビス(トリデシル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト等が例示され、N−(シクロヘキシルチオ)−フタルイミド(CTP)が好ましく用いられる。
本発明のノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物は、例えば以下の方法により得ることが出来る。
(A)充填剤とゴム成分を混練する工程
充填剤とゴム成分の混練はバンバリーミキサー等の密閉式混練装置を用いて行うことが出来る。かかる混練は、通常、発熱を伴い、混練終了時の温度が140℃〜180℃の範囲であることが好ましく、150℃〜170℃の範囲であることがさらに好ましい。混練時間は5分〜10分程度である。
(B)Aの工程で得た混練物と硫黄成分と加硫促進剤を混練する工程
Aの工程で得た混練物と硫黄成分と加硫促進剤の混練は、例えばバンバリーミキサー等の密閉式混練装置やオープンロールを用いて行うことが出来る。混練終了時の混練物の温度が30℃〜100℃であることが好ましく、60℃〜90℃であることがより好ましい。混練時間は通常5〜10分程度である。
本発明のノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物は軟化点が低い為、(A)または(B)の工程で加えることが可能となるが、好ましくは(A)の工程で加える。
酸化亜鉛、老化防止剤、オイル、脂肪酸類、しゃく解剤を用いる場合、これらは(A)の工程で加えることが好ましい。
リターダーを用いる場合、(B)の工程で加えることが好ましい。
こうして得られた本発明のノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物は、特に補強材との加硫接着において有効である。かかる補強材としては、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミド等の有機繊維類、真鍮メッキしたスチールコード、亜鉛メッキしたスチールコード等のスチールコード類が例示される。中でも真鍮メッキしたスチールコードとの加硫接着において特に有効である。
本発明のノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物を補強材と共に成形し、加硫工程を経ることでゴムと補強材が強固に接着したゴム製品を得ることが出来る。加硫工程は120℃〜180℃で行うことが好ましい。加硫工程は常圧又は加圧下で行われる。
以下、実施例及び比較例等を示すことで本発明をより具体的に説明する。本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、以下実施例、比較例及び参考例(以下、実施例等と称することもある)に記載される各成分の含有量、残留溶媒量、残存モノマー量は、特に断りのない限り、得られた共縮合物又は軟化剤を含む樹脂組成物全量に対する当該物質の重量%である。また、各実施例等における各種測定値は下記の通り実施した。
〔1〕ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)分析条件
使用機器 :HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)
検出器 :RI(示差屈折)検出器
カラム :TSK ガードカラム SUPER HZ−L(東ソー株式会社製)
+TSK−GEL SUPER HZ1000(4.6mmφ×150mm)
+TSK−GEL SUPER HZ2500(4.6mmφ×150mm)
+TSK−GEL SUPER HZ4000(4.6mmφ×150mm)
カラム温度:40℃
注入量 :10μL
キャリアーおよび流速:テトラヒドロフラン 0.35mL/min
換算分子量を求める標準物質(GPC検量線の作成):TSK−GEL標準ポリスチレンキット(PS−オリゴマーキット)に、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(FW268)とフェノール(FW94)を加えて、検量線を作成した。
サンプル調製:測定対象のサンプル約0.02gをテトラヒドロフラン10mLに溶解
上記GPC分析によって得られた結果に基づき、レゾール型縮合物の平均分子量、ノボラック型共縮合物及び樹脂組成物の平均分子量を下記の通り算出した。
(a)レゾール型縮合物の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)
レゾール型縮合物の測定により得られた多峰性のピークをひとかたまりとして取扱い、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出した。また、有機溶媒を用いた場合は、反応液におけるレゾール型縮合物の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)算出において、有機溶媒に該当するピークを含めず算出した。
(b)ノボラック型共縮合物の平均分子量
ノボラック型共縮合物の測定によって得られた多峰性のピークをひとかたまりとして取扱い、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出した。製造時に有機溶媒を用いた場合は、ノボラック型共縮合物由来のピークのみを対象にし、有機溶媒に該当するピークを含めず算出した。
(c)樹脂組成物の平均分子量
樹脂組成物の測定によって得られた多峰性のピークをひとかたまりとして取扱い、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出した。また、製造時に有機溶媒を用いた場合は、樹脂組成物由来のピークのみを対象にし、有機溶媒に該当するピークを含めず算出した。
〔2〕残存モノマー、溶媒の測定
残存モノマー及び残存溶媒については、以下の条件に基づくガスクロマトグラフィーにより定量を行った。
使用機器:島津製作所社製 ガスクロマトグラフ GC−2014
カラム:ガラスカラム外径5mm×内径3.2mm×長さ3.1m
充填剤:充填剤 Silicone OV−17 10% Chromosorb WHP 80/100mesh, max.temp.340℃
カラム温度:80℃→280℃
気化室温度:250℃
検出器温度:280℃
検出器:FID
キャリアー:N(40ml/min)
燃焼ガス:水素(60kPa), 空気(60kPa)
注入量:2μL
定量法:内部標準法(GC−IS法)
サンプル調製条件:ノボラック型共縮合物、または樹脂組成物1gをアニソールのアセトン溶液(約1g/200mL)10mLに溶解させ上記条件にて分析した。
また、残存モノマー量が0.1%以下のノボラック型共縮合物、または樹脂組成物については、試料2gをアニソールのアセトン溶液(約1g/200mL)10mLに溶解させ上記条件にて追加で分析することにより、より詳細な残存量を確認した。
〔3〕軟化点の測定
JIS−K2207に準拠した方法により測定した。浴液は、シリコーンオイル(信越シリコーン KF−96−100CS)を使用した。
1.共縮合物及び樹脂組成物の製造、及び各種分析・評価結果
<実施例1>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度37%のホルマリン73.9g(0.91mol)、p−tert−オクチルフェノール118.7g(0.58mol)、p−クレゾール2.6g(0.024mol)を順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液40.0g(0.24mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、更に内温94℃まで昇温し同温度で5時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=1532、Mn=1016であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、トルエン95. 0g、30%硫酸35.3g(0.11mol)、シュウ酸二水和物1.51g(0.012mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、229.7g(純分59%)であった。
続いて、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、レゾルシン42.9g(0.39mol)を加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、褐色透明のノボラック型共縮合物173gを得た。得られたノボラック型共縮合物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):1789
・数平均分子量(Mn):703
・軟化点:107℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.602%
・残存p−クレゾール:0.007%
・残存レゾルシン:13.0%
・トルエン:1.1%
<実施例2>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム36.2g(1.11mol)、p−tert−オクチルフェノール118.7g(0.58mol)、p−クレゾール2.6g(0.024mol)、トルエン45gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液40.0g(0.24mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、更に内温88℃まで昇温し同温度で6時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=1578、Mn=978であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、トルエン30.0g、30%硫酸35.3g(0.11mol)、シュウ酸二水和物1.51g(0.012mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、226.3g(純分66%)であった。
続いて、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、レゾルシン29.7g(0.27mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)42.8gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、褐色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物214gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):3470
・数平均分子量(Mn):1634
・軟化点:99℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.198%
・残存p−クレゾール:0.010%
・残存レゾルシン:1.6%
・トルエン:1.1%
<実施例3>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム36.2g(1.11mol)、p−tert−オクチルフェノール118.7g(0.58mol)、p−クレゾール2.6g(0.024mol)、トルエン31gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液40.0g(0.24mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、更に内温92℃まで昇温し同温度で5時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=2401、Mn=1434であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、トルエン71.0g、30%硫酸35.3g(0.11mol)、シュウ酸二水和物1.51g(0.012mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、268.9g(純分62%)であった。
続いて、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、レゾルシン21.1g(0.19mol)を加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、褐色透明のノボラック型共縮合物161gを得た。
得られたノボラック型共縮合物161gの内、100.0gを還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに入れ、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)25.0gを加えた。その後、内温150℃まで昇温し、内温145〜155℃で保温しながら1時間撹拌したところ、それぞれ融解した。その後、金属製バット上に取り出し、常温まで冷却し、褐色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物124.1gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):4279
・数平均分子量(Mn):1364
・軟化点:110℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.279%
・残存p−クレゾール:0.008%
・残存レゾルシン:0.7%
・トルエン:0.8%
<実施例4>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム30.3g(0.93mol)、p−tert−オクチルフェノール118.7g(0.58mol)、p−クレゾール2.6g(0.024mol)、トルエン117gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、16.9%水酸化ナトリウム水溶液14.2g(0.06mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、内温110℃で5時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=2161、Mn=1165であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、水50g、30%硫酸8.9g(0.027mol)、シュウ酸二水和物0.38g(0.003mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、301.0g(純分61%)であった。
続いて、レゾルシン27.7g(0.25mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)41.2gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、黄色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物216gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):3333
・数平均分子量(Mn):1199
・軟化点:99℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:1.215%
・残存p−クレゾール:0.005%
・残存レゾルシン:1.3%
・トルエン:1.4%
<実施例5>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム166.3g(5.10mol)、p−tert−オクチルフェノール593.3g(2.88mol)、p−クレゾール13.0g(0.12mol)、トルエン468gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、16.9%水酸化ナトリウム水溶液71.0g(0.30mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、更に内温110℃で5時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=2928、Mn=1356であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、水200g、30%硫酸44.1g(0.135mol)、シュウ酸二水和物1.89g(0.015mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、1204.8g(純分61%)であった。
続いて、レゾルシン135.3g(1.23mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)260.8gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で2時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1.5時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、黄色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物1134gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):6919
・数平均分子量(Mn):1585
・軟化点:103℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.210%
・残存p−クレゾール:0.000%
・残存レゾルシン:0.3%
・トルエン:0.3%
<実施例6>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム166.3g(5.10mol)、p−tert−オクチルフェノール278.1g(1.35mol)、p−クレゾール178.2g(1.65mol)、トルエン467gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液45.0g(0.27mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、更に内温105℃で3時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=1651、Mn=989であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、水200g、30%硫酸39.8g(0.122mol)、シュウ酸二水和物1.70g(0.014mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、1027.7g(純分55%)であった。
続いて、レゾルシン82.5g(0.75mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)224.6gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で2時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、橙色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物808gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):3143
・数平均分子量(Mn):1097
・軟化点:104℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.006%
・残存p−クレゾール:0.003%
・残存レゾルシン:2.1%
・トルエン:0.7%
<実施例7>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム166.3g(5.10mol)、p−tert−オクチルフェノール593.3g(2.88mol)、p−クレゾール13.0g(0.12mol)、トルエン467gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液75.0g(0.45mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付け、更に内温105℃で2.5時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=2344、Mn=1509であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、水200g、30%硫酸66.3g(0.203mol)、シュウ酸二水和物2.83g(0.023mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、1189.2g(純分61%)であった。
続いて、レゾルシン135.3g(1.23mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)212.6gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で2時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、黄色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物1001gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):3862
・数平均分子量(Mn):1409
・軟化点:103℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.030%
・残存p−クレゾール:0.000%
・残存レゾルシン:1.4%
・トルエン:0.2%
<比較例1>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム33.3g(1.02mol)、p−tert−オクチルフェノール118.7g(0.58mol)、p−クレゾール2.6g(0.024mol)、トルエン91gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液10.0g(0.06mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて1時間反応した。その後、更に内温75℃まで昇温し同温度で2時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=324、Mn=295であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、30%硫酸8.8g(0.027mol)、シュウ酸二水和物0.38g(0.003mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、245.1g(純分63%)であった。
続いて、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付けた。レゾルシン92.4g(0.84mol)を加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とすることにより、トルエンをさらに留去し、橙色透明のノボラック型共縮合物232gを得た。得られた共縮合物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):1024
・数平均分子量(Mn):564
・軟化点:96℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:7.800%
・残存p−クレゾール:0.332%
・残存レゾルシン:8.1%
・トルエン:1.9%
<比較例2>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、純度92%のパラホルム33.3g(1.02mol)、p−tert−オクチルフェノール43.3g(0.21mol)、p−クレゾール42.1g(0.39mol)、トルエン112gを順に加えた。その後、内温40℃まで昇温し、24%水酸化ナトリウム水溶液10.0g(0.12mol)を添加し、発熱が収まるまで攪拌した。発熱が収まったのを確認した後、内温65℃まで昇温し、同温度にて2時間反応した。反応後のレゾール型縮合物の分子量はMw=248、Mn=206であった。
反応終了後、内温80℃に冷却し、30%硫酸17.64g(0.054mol)、シュウ酸二水和物0.76g(0.006mol)を加え0.2時間撹拌後静置し、下層の水層を除去した。四つ口セパラブルフラスコ内のレゾール型縮合物は、226.2g(純分51%)であった。
続いて、ディーンスターク管を四つ口セパラブルフラスコと還流冷却器の間に取り付けた。レゾルシン52.8g(0.48mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)38.4gを加え、内温90℃まで昇温し、常圧下、内温90〜115℃で2時間還流脱水をしながら反応を行った。続いて、115〜125℃で1時間還流脱水をしながら反応を行った。
反応後、常圧下、内温140〜145℃でトルエンを留去した後、内温140〜150℃に保ったまま16kPaまで減圧とし、トルエンをさらに留去させている途中で反応液の発泡が認められた為、その時点で留去を終了し内容物を取り出した所、橙色で部分的にマーブル状(帯状)に白濁した、不均一なノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物(197g)が得られた。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。なお、当該樹脂組成物は、不溶不融の性状を示し、測定溶媒や水に対し、膨潤した。
・重量平均分子量(Mw):THFに不溶のため測定不可
・数平均分子量(Mn):THFに不溶のため測定不可
・軟化点:>195℃(測定上限以上)
・残存p−tert−オクチルフェノール:アセトンに不溶のため測定不可
・残存p−クレゾール:アセトンに不溶のため測定不可
・残存レゾルシン:アセトンに不溶のため測定不可
・トルエン:アセトンに不溶のため測定不可
<比較例3>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、市販品の、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物(樹脂接着剤)であるSUMIKANOL620(田岡化学工業社製)160.0g、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)40.0gを加えた。その後、内温140℃まで昇温し、内温140〜150℃にて1時間撹拌したところ、それぞれ融解し、褐色な樹脂液となった。その後、金属製バット上に取り出し、室温まで冷却したところ、部分的に白濁が見られる、マーブル状(帯状)の不均一な樹脂組成物199.2gを得た。また、一部の分離したステアリン酸がバット上で白色不透明に固化していた。
分析、評価には分離したステアリン酸の無い部分を選択して分取し、用いた。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):1024
・数平均分子量(Mn):564
・軟化点:79℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:4.702%
・残存p−クレゾール:3.430%
・残存レゾルシン:6.7%
・トルエン:1.6%
<比較例4>
還流冷却器および温度計を備えた三つ口セパラブルフラスコに、市販品の、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物(樹脂接着剤)であるSUMIKANOL620(田岡化学工業社製、残存p-tert-オクチルフェノール:6重量%、クレゾール4重量%)200.0g、水200gを加えた。その後、内温80℃まで昇温し、内温80〜100℃で保温しながら1時間撹拌し、樹脂を軟化させた。その後、撹拌を止め、水層のみを分液除去した。同様の操作を水200gを用いて2回繰り返した。
次いで、常圧下、内温140〜145℃で水を留去した後、内温150〜165℃に昇温し、同温に保ったまま0.65kPaまで減圧したが、留出物が殆ど認められなかった為、内温180〜190℃に昇温し、同温を保ったまま0.65kPaまで減圧とすることにより、さらにp−tert−オクチルフェノール及びp−クレゾール等のアルキルフェノール、レゾルシンを留去し、褐色透明のノボラック型共縮合物を152gを得た。得られたノボラック型共縮合物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):1890
・数平均分子量(Mn):886
・軟化点:148℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:1.704%
・残存p−クレゾール:0.018%
・残存レゾルシン:1.4%
・トルエン:0.0%
なお、上述の比較例において、SUMIKANOL620を水にて洗浄する工程は、濃縮によりSUMIKANOL620に含まれるp-tert-オクチルフェノール及びクレゾールを除去する操作を実施する際、SUMIKANOL620に含まれる残存レゾルシンに起因する反応器の配管閉塞を避ける為に実施した。
<比較例5>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、比較例4で得た共縮合物48.0g、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)12.0gを加えた。その後、内温150℃まで昇温し、内温150〜160℃で1時間撹拌したところ、それぞれ融解した。その後、金属製バット上に取り出し、室温まで冷却したところ、部分的に白濁が見られる、褐色不透明の樹脂組成物59.2gを得た。また、一部の分離したステアリン酸がバット上で白色不透明に固化していた。
分析、評価には分離したステアリン酸の無い部分を選択して分取し、用いた。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):1526
・数平均分子量(Mn):709
・軟化点:135℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:1.302%
・残存p−クレゾール:0.012%
・残存レゾルシン:1.2%
・トルエン:0.0%
<比較例6>
還流冷却器および温度計を備えた四つ口セパラブルフラスコに、p−tert−オクチルフェノール59.3g(0.288mol)、p−クレゾール1.3g(0.012mol)、レゾルシン13.7g(0.125mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)11.0g、硫酸のイソプロピルアルコール25%溶液0.367g(0.00094mol)を順に加えた。その後、撹拌しながら内温90℃まで昇温した。次いで、内温100℃まで上昇させ、内温100〜110℃を維持しながら、純度37%のホルマリン33.1g(0.408mol)を滴下漏斗を介し、反応器内に37分間掛けて加えた。ホルマリンの滴下に従って、発泡と発熱があった。
続いて、内温130℃まで昇温し、常圧下、内温130〜150℃で水を留去しながら1.5時間反応を行った。150℃に達した後、40kPaまで減圧し、更に0.5時間水を留去させた。次いで、トリエタノールアミン0.21gを水0.21gで希釈し、反応器に加え0.2時間撹拌し、暗褐色固形物が不均一に分散した褐色不透明の樹脂組成物87gを得た。
当該樹脂組成物は、室温で粘調なペースト状であり、暗褐色固形物はTHFおよびアセトンに不溶であった。そのため、分析、評価には可溶分のみを選択し、分取して用いた。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):469
・数平均分子量(Mn):344
・軟化点:<60℃(測定下限以下)
・残存p−tert−オクチルフェノール:9.998%
・残存p−クレゾール:0.043%
・残存レゾルシン:0.3%
<比較例7>
レゾルシン6.6g(0.06mol)、ステアリン酸(日油株式会社製 ビーズ ステアリン酸 つばき)44.2gに変えた以外は、実施例5と同様にして、反応を行い、黄色透明のノボラック型共縮合物を含む樹脂組成物199gを得た。得られた樹脂組成物の分析結果は下記の通り。
・重量平均分子量(Mw):146734
・数平均分子量(Mn):2364
・軟化点:135℃
・残存p−tert−オクチルフェノール:0.020%
・残存p−クレゾール:0.010%
・残存レゾルシン:0.0%
・トルエン:1.7%
実施例1及び比較例1の共縮合物、実施例2〜7及び比較例2、6、7の樹脂組成物の分析結果等について以下表1及び2に示す。なお、各成分の含量は重量基準(重量%)である。また、POP、PCL、RES及びホルムアルデヒドの仕込モル比(mol%)は、POPとPCLの総仕込モル比を100(mol%)とした値である。また、以下各表における略称の意味は以下の通りである。
RES:レゾルシン
POP:p−tert−オクチルフェノール
PCL:p−クレゾール
また、以下表1及び2における臭気は、10人の被験者に得られた共縮合物、又は樹脂組成物の臭いを嗅いでもらい、下記基準にて評価を行った結果を示した。
臭い・不快と感じた人の数 7人以上:5
7人未満、5人以上:4
5人未満、3人以上:3
2人:2
1人又は0人:1)
なお、市販品の樹脂接着剤であるSUMIKANOL620の臭気評価は「5」であった。
Figure 2018172488
Figure 2018172488
2.上記実施例で得られた共縮合物及び樹脂組成物を用いたゴム組成物の製造例及び性能評価
(1)上記実施例で得られた共縮合物及び樹脂組成物を含む未加硫ゴム組成物の製造
樹脂接着剤として、実施例2で製造した樹脂組成物を含む未加硫ゴム組成物を下記する方法により製造した。併せて、本発明の共縮合物及び樹脂組成物の性能を対比するため、市販品の樹脂接着剤であるSUMIKANOL620(田岡化学工業株式会社製、以下SKL620と称することもある)を含む未加硫ゴム組成物、及び樹脂接着剤を含まない未加硫ゴム組成物を下記する方法により製造した。
<未加硫ゴム組成物の製造方法>
以下表3に示す配合に従い、まず、トーシン製加圧式ニーダーで不溶性硫黄、加硫促進剤およびメチレンドナーを除く成分および、樹脂組成物(樹脂接着剤)を添加混合し160℃に達した時点で排出した。次いで、得られた混合物に、60℃に保温した関西ロール株式会社製6インチオープンロールで不溶性硫黄、加硫促進剤およびメチレンドナーを添加混合することにより、未加硫ゴム組成物を製造した。
なお、以下表3中の数値は質量部を表す。また表3中の各成分の詳細は以下の通りである。
・天然ゴム:SMR−CV60
・カーボンブラック:東海カーボン株式会社製「シースト300」(HAF−LSグレード)
・亜鉛華:正同化学工業(株)亜鉛華2種
・老化防止剤:松原産業株式会社製「Antioxidant FR」
・コバルト塩:ステアリン酸コバルト(試薬)
・不溶性硫黄:フレキシス社製「クリステックスHS OT−20」
・加硫促進剤:N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(試薬)
・メチレンドナー:バラケミカル社製「スミカノール507AP」
Figure 2018172488
(2)加硫ゴム組成物の初期接着性、湿熱接着性及び乾熱接着性
上記の通り得られた各未加硫ゴム組成物を用いて、ゴム−スチールコード複合体の試料を作製した。詳細には、真鍮メッキスチールコード(直径約0.8ミリ,3×0.20+6×0.35mm構造、銅/亜鉛=64/36(質量比)の真鍮めっき)を1本/10mmの間隔で5本を配列したものの両面を、上記各未加硫ゴム組成物からなる約2ミリ厚の未加硫ゴムシートを用いて被覆し、このコードを平行になるように積層した剥離接着試験用の未加硫試料を作製した。得られた未加硫試料を用いて、初期接着性、湿熱接着性と乾熱接着性を下記方法により評価した。
<初期接着性>
上記未加硫試料を作製し、室温にて24時間放置した後、160℃、6MPaで加圧下、t90+5分(レオメーター試験: JIS K 6300−2:2001準拠、160℃で測定)の条件で加硫し、5本のスチールコードを1cm挟んだ1cm×1cm×6cmの直方体のゴム片を得た。本ゴム片を島津製作所(株)製オートグラフ「AGC−X」を用いて1本毎にスチールコードの引抜試験を行い、100ミリ/分で垂直方向に引き抜く際の応力をゴム引抜応力(kgf)として測定した。また、引抜後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、0〜100%で評価した。測定、評価はN=10(本)で実施し、平均値を求めた。結果を以下表4に示す。
Figure 2018172488
<湿熱接着性(湿熱老化後の接着性)>
上記未加硫試料を作製し、初期接着性評価と同様の手順で加硫したゴム片(試験片)とし、試験片を80℃×95%RHの蒸気内で7日間、14日間、放置した後、上記初期接着性と同様の引抜試験を行い、引抜後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、0〜100%で評価した。測定、評価はN=10(本)で実施し、平均値を求めた。結果を以下表5に示す。なお、以下表における引抜強度変化率とは、初期値(0日、湿熱老化前)の引張強度を100とした場合の変化率(湿熱老化後の引張強度/湿熱老化前の引張強度×100)である。
Figure 2018172488
<乾熱接着性(乾熱老化後の接着性)>
上記未加硫試料を作製し、初期接着性評価と同様の手順で加硫したゴム片(試験片)とし、試験片を80℃のギヤオーブン内で3日間、7日間、放置した後、上記初期接着性と同様の引抜試験を行い、引抜後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、0〜100%で評価した。測定、評価はN=5(本)で実施し、平均値を求めた。結果を以下表6に示す。なお、以下表における引抜強度変化率とは、初期値(0日、乾熱老化前)の引張強度を100とした場合の変化率(乾熱老化後の引張強度/乾熱老化前の引張強度×100)である。
Figure 2018172488
上記表4、表5及び6に示す通り、本発明の共縮合物及び樹脂組成物を配合したゴム組成物は、樹脂接着剤未添加のゴム組成物と比較して、ゴム‐スチールコード接着力が大きく改善し、公知の樹脂接着剤「SUMIKANOL620」を配合したゴム組成物と同等以上の性能を示すことが判明した。

Claims (7)

  1. 下記する(1)(2)及び(3)の工程をこの順で含む、p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含む、ノボラック型共縮合物の製造方法。
    (1)p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.05モル以上0.45モル以下の塩基存在下、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾール、並びにホルムアルデヒドとを80℃以上120℃以下で反応させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法における数平均分子量(Mn)が600以上のレゾール型縮合物を得る工程。
    (2)工程(1)で用いた塩基を当量以上の酸で中和する工程。
    (3)レゾール型縮合物と、p−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し、0.2〜0.8モルのレゾルシンとを反応させる工程。
  2. レゾール型縮合物及びレゾルシンの合計量100重量部に対し、15〜40重量部の炭素数8〜32の飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸存在下、レゾール型縮合物とレゾルシンとを反応させる、請求項1に記載のノボラック型共縮合物の製造方法。
  3. レゾルシンの使用量がp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計量1モルに対し0.2〜0.48モルである、請求項1又は2に記載のノボラック型共縮合物の製造方法。
  4. p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物であって、該共縮合物中のp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計残存量が2重量%以下であり、軟化点が80〜120℃であるノボラック型共縮合物。
  5. p−tert−オクチルフェノール、クレゾール、ホルムアルデヒド及びレゾルシン由来の構成単位を含むノボラック型共縮合物、並びに炭素数8〜32である飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸を15〜35重量%含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物中のp−tert−オクチルフェノール及びクレゾールの合計残存量が2重量%以下であり、レゾルシン残存量が5重量%以下であり、軟化点が80〜120℃である樹脂組成物。
  6. 飽和モノカルボン酸および/または不飽和モノカルボン酸がステアリン酸である、請求項5に記載の樹脂組成物。
  7. 請求項4〜6いずれか1項に記載の、ノボラック型共縮合物および/または樹脂組成物を含むゴム組成物。
JP2017070866A 2017-03-31 2017-03-31 ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法 Pending JP2018172488A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017070866A JP2018172488A (ja) 2017-03-31 2017-03-31 ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法
PCT/JP2018/004806 WO2018179919A1 (ja) 2017-03-31 2018-02-13 ノボラック型共縮合物及びその製造方法、樹脂組成物、並びにゴム組成物
TW107107240A TW201837073A (zh) 2017-03-31 2018-03-05 酚醛清漆型共縮合物及其製造方法、樹脂組成物、以及橡膠組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017070866A JP2018172488A (ja) 2017-03-31 2017-03-31 ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018172488A true JP2018172488A (ja) 2018-11-08

Family

ID=63674920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017070866A Pending JP2018172488A (ja) 2017-03-31 2017-03-31 ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2018172488A (ja)
TW (1) TW201837073A (ja)
WO (1) WO2018179919A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102088347B1 (ko) 2019-12-30 2020-05-15 한국지질자원연구원 하이브리드형 무인항공 전자탐사 시스템
JP2021059630A (ja) * 2019-10-03 2021-04-15 横浜ゴム株式会社 スチールコード接着用ゴム組成物及びコンベヤベルト

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109456516B (zh) * 2018-11-19 2021-03-05 北京彤程创展科技有限公司 一种双酚化合物改性间苯二酚树脂、橡胶组合物及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5392893A (en) * 1977-01-26 1978-08-15 Sumitomo Chem Co Ltd Preparation of resorcinol condensation resin
JPS5891718A (ja) * 1981-11-25 1983-05-31 Sumitomo Chem Co Ltd 硬化性樹脂組成物
JP3413897B2 (ja) * 1992-12-17 2003-06-09 住友化学工業株式会社 共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
FR2860515B1 (fr) * 2003-10-03 2006-01-06 Ceca Sa Resines alkylphenol-novolaques, leurs procedes de preparation et leurs utilisations comme resines tackifiantes et/ou renforcatrices pour caoutchoucs
JP2007009047A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Taoka Chem Co Ltd レゾルシン・ホルムアルデヒド・p−アルキルフェノール共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
JP2014105225A (ja) * 2012-11-26 2014-06-09 Taoka Chem Co Ltd 共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
JP6675137B2 (ja) * 2015-10-27 2020-04-01 田岡化学工業株式会社 樹脂組成物及びその製造方法、並びに樹脂組成物を含有するゴム組成物
JP6833290B2 (ja) * 2016-07-28 2021-02-24 田岡化学工業株式会社 ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021059630A (ja) * 2019-10-03 2021-04-15 横浜ゴム株式会社 スチールコード接着用ゴム組成物及びコンベヤベルト
JP7360029B2 (ja) 2019-10-03 2023-10-12 横浜ゴム株式会社 スチールコード接着用ゴム組成物及びコンベヤベルト
KR102088347B1 (ko) 2019-12-30 2020-05-15 한국지질자원연구원 하이브리드형 무인항공 전자탐사 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018179919A1 (ja) 2018-10-04
TW201837073A (zh) 2018-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6245752B2 (ja) 共縮合物及びその製造方法、並びに共縮合物を含有するゴム組成物
JP2015163668A (ja) 樹脂組成物及びその製造方法、並びに共縮合物を含有するゴム組成物
JP5865544B1 (ja) タイヤ用ゴム組成物
JP5459047B2 (ja) 接着性ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
US10563041B2 (en) Rubber composition for coating steel cord and tire
JP6016297B2 (ja) 共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
CN111094428B (zh) 橡胶组合物
WO2018179919A1 (ja) ノボラック型共縮合物及びその製造方法、樹脂組成物、並びにゴム組成物
US20110132512A1 (en) Rubber composition for coating steel cord
JP2014152220A (ja) 共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
JP6675137B2 (ja) 樹脂組成物及びその製造方法、並びに樹脂組成物を含有するゴム組成物
JP6833290B2 (ja) ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物の製造方法
JP2010037546A (ja) ゴム組成物
JP6292715B2 (ja) 共縮合物及びその製造方法、並びに共縮合物を含有するゴム組成物
WO2016052449A1 (ja) 金属コード-ゴム複合体
JP2014105225A (ja) 共縮合物およびそれを含有するゴム組成物
JP2019052235A (ja) ゴム組成物
WO2016052451A1 (ja) 金属コード-ゴム複合体
WO2016052447A1 (ja) タイヤ用ゴム組成物
JP2019183060A (ja) ゴム配合用ノボラック型共縮合物及び該共縮合物を含むゴム組成物の製造方法
JP2017179101A (ja) 粘着付与剤およびそれを含有するゴム組成物
JP2018095757A (ja) 樹脂組成物およびそれを含有するゴム組成物
JP2018080290A (ja) ゴム組成物
JP2005023134A (ja) ゴム組成物
TW202112753A (zh) 三硫化物化合物