JP3207410B2 - フェノールメラミン共縮合樹脂の製造方法 - Google Patents

フェノールメラミン共縮合樹脂の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規な熱硬化性を有するフェノールメラミ
ン共縮合樹脂の製造方法に関するものである。さらに詳
しくは共縮合率が著しく高い共縮合樹脂であり優れた耐
久性、耐熱性、耐加水分解性、速硬化性、難燃性を有し
成型材料、積層板、接着剤等として工業上有用なもので
ある。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題) 従来、熱硬化性樹脂であるフェノールとホルムアルデ
ヒドの縮合してなるフェノール樹脂やメラミンとホルム
アルデヒドの縮合してなるメラミン樹脂等は、成型材
料、積層板等として工業上広く用いられている。一般に
フェノール樹脂は優れた耐久性、耐熱性、耐加水分解性
を有するが硬化が遅いという欠点を有する。メラミン樹
脂等のアミノ系樹脂は硬化性は良いが、耐久性、耐熱
性、耐加水分解性は不十分である。
そこで両者の長所を合わせ持つ共縮合樹脂が望まれて
いた。しかし単なる両者の混合物では性能の向上は少な
く、樹脂の保存安定性も悪い。そこでフェノール・メラ
ミン共縮合樹脂が研究されてきたが、メラミンどうしの
縮合反応は、フェノール類とメラミンの共縮合反応に優
先するので共縮合率の高い樹脂の製造は極めて困難だっ
た。そしてメラミンどうしの結合はフェノール類とアミ
ノ化合物の結合やフェノール類どうしの結合にくらべ一
般に耐熱性、耐加水分解性に劣るのでメラミン間の結合
が多量に存在するような共縮合樹脂は、耐久性がアミノ
系樹脂のそれに近くなってしまい十分に改良された共縮
合樹脂とはならない。ところで近年の分析技術の飛躍的
発展によって樹脂中の自己縮合と共縮合の存在割合を定
量的に知ることが出来るようになったが、これによると
従来の製造技術では共縮合の存在割合は、0〜2%と低
かった。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、フェノールとメラミンの縮合反応条件
と共縮合率の関係について鋭意検討の結果、フェノール
類とアルデヒド類の初期縮合物と、メラミン等を酸性下
で混合し、酸性下で反応させることで容易に共縮合率が
向上し硬化性と耐久性に優れたフェノール類とメラミン
の共縮合物が得られることを見いだしこの知見に基づき
本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、(i)フェノール類およびフェノ
ール類とアルデヒド類とをアルカリ性で反応させた初期
縮合物Aからなる群から選ばれる1種または2種以上
と、(ii)メラミンおよびメラミンとアルデヒド類とを
反応させた初期縮合物Bからなる群から選ばれる1種ま
たは2種以上とを、(i)又は(ii)のいずれか一方に
初期縮合物A又はBを含むように選んで、酸性下で混合
し、酸性条件下において(i)と(ii)とを縮合反応さ
せ、その後、中性またはアルカリ性とすることを特徴と
するフェノールメラミン共縮合樹脂の製造方法を提供す
るものである。
本発明のフェノールメラミン共縮合樹脂においては全
メチレン基に占めるフェノール類−メラミンの共縮合由
来のメチレン基の割合(共縮合率)が20〜90%であるこ
とが必要である。共縮合率が20%未満では性能(耐久
性、耐熱性、耐加水分解性など)の改良が不十分であ
り、90%以上では、反応工程が複雑になり経済的に不利
である。
共縮合の割合は13C−NMRの分析で容易に知る事が出来
る。フェノール類とメラミンは−CH2−,−CH2−O−CH
2−等を介して結合しているが、メチレン基(−CH2−)
のシグナルの存在位置は30〜100ppmである。その中で共
縮合に基づくシグナルは40.5,44.2,49.2ppm付近であ
る。つまり30〜100ppmの積分強度に対する40.5,44.2,4
9.2ppm付近のシグナル強度の合計の比率が共縮合率
(%)である。
本発明のフェノールメラミン共縮合樹脂においてフェ
ノール類とメラミンのモル比(すなわちベンゼン環とト
リアジン環のモル比)は好ましくは10:1〜1:10である。
この範囲よりフェノールが少なすぎると耐久性に劣るも
のしか得られず、メラミンが少なすぎると速硬化性が劣
るものしか得られない。
また、このフェノールメラミン共縮合樹脂においてア
ルデヒド類に対するフェノール、メラミンの合計のモル
比は2:1〜4:1であるのが好ましい。アルデヒド類が多す
ぎると、製品からの放出ホルマリンが多くなり健康に悪
影響があり、また少なすぎると硬化性に劣る結果とな
る。
本発明の熱硬化性樹脂であるフェノールメラミン共縮
合樹脂は前記の如く(i)フェノール類と初期縮合物A
から成る群より選ばれた1種または2種以上と(ii)メ
ラミンと初期縮合物Bから成る群より選ばれた1種また
は2種以上を少なくとも初期縮合物A又はBを含むよう
にして酸性下で混合し、酸性条件下において反応させた
後中和またはアルカリ性にする方法により効率的に得ら
れる。
本発明に用いられるフェノール類とは、特に制限する
ものではないが例えばフェノール、レゾルシノール、ク
レゾール、キシレノール、カテコール、p−ターシャリ
ーブチルフェノール、p−フェニルフェノール、p−オ
クチルフェノール、メシトール、メチルフェノール等で
ある。
本発明に用いられるアルデヒド類とは、好ましくはホ
ルムアルデヒド、アセトアルデヒド、n−ブチルアルデ
ヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等である。
ここで初期縮合物Aは、アルデヒド類とフェノール類
を好ましくはモル比1.5〜3.5で反応させて得られたもの
である。
モル比が1.5より小さい場合は共縮合樹脂の物理的強
度が不十分となることがあり、3.5を越えると未反応の
アルデヒド類が多くなってしまい好ましくない。この初
期縮合物Aを得るための反応のpHは、8.0〜13.0が望ま
しい。塩基性触媒としては、アルカリ金属の水酸化物、
酸化物等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属の水
酸化物、酸化物等のアルカリ土類金属化合物やアミン系
化合物が使用される。例えばNaOH,KOH,Ca(OH)2,CaO,M
g(OH)2,アンモニア等を例示できる。初期縮合物Aの
重量平均分子量は2000以下であることが望ましい。2000
を越えるとメラミン又はメラミン系縮合物との反応の際
に不溶解物を生じやすく好ましくない。
初期縮合物Bはアルデヒド類とメラミン化合物を好ま
しくはモル比0.5〜2.5,pH5.0〜12.0で反応させて得られ
る。初期縮合物Bの重量平均分子量は、500以下である
ことが望ましい。
本発明において好ましくはフェノール成分(i)がフ
ェノール類初期縮合物Aを含むものであり、またメラミ
ン成分(ii)がメラミンと初期縮合物Bを含む場合であ
る。この場合にフェノール成分(i)中のフェノール類
と初期縮合物Aの比は固形分重量比で1:100〜1:5が好ま
しく、メラミン成分(ii)中のメラミンと初期縮合物B
の比は固形分重量比で1:1〜50:1が好ましい。
フェノール成分(i)とメラミン成分(ii)の反応モ
ル比はフェノール類とメラミンの比で、0.1〜10であ
る。本発明においてこれらの反応成分を酸性下で混合し
たのち、反応は酸性下で行わなければならず、pH1.0〜
5.5が望ましく、さらに望ましくは2.0〜5.0である。pH
が1.0より低いと、共縮合反応が早すぎて反応のコント
ロールが困難であり、5.5を越えると、共縮合反応が十
分進まない。酸性触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、リ
ン酸等の鉱酸や酢酸、蟻酸、フタル酸、マレイン酸、シ
ュウ酸等の有機酸及び反応液を酸性とできるそれらの塩
を用いることができる。
フェノール成分(i)とメラミン成分(ii)の反応
は、水系溶媒中で行われることが望ましいが、メタノー
ル、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、
ジオキサン等の水と可溶な有機溶媒を1〜20%含んでも
かまわない。
フェノール成分(i)とメラミン成分(ii)の反応に
おいて両成分中の遊離のアルデヒド類は、反応系全体に
対して5重量%以下であることが望ましい。5重量%以
上だと得られる共縮合樹脂の耐熱性が悪くなる。遊離の
アルデヒド類を低減させれば共縮合率を上げることがで
きる。アルデヒド類を低減させるには、あらかじめ初期
縮合物Aや初期縮合物Bをアルデヒド類可溶のエタノー
ル、アセトン、イソプロピルアルコール等の有機溶媒へ
投入し沈澱を回収するようにすればよい。
また。本発明において、反応の任意の段階でアルデヒ
ド類を添加してもよい。
本発明の方法により、赤褐色透明で、粘度0.1〜5ポ
イズ、不揮発分が50〜65%の樹脂液が得られる。必要に
応じて蒸留を行い固形分を高めることもできる。
本発明のフェノールメラミン共縮合樹脂の、実際の使
用に際しては従来のアルカリレゾール樹脂と実質上同様
に行えばよいが、硬化性が向上しているので熱圧時間
は、短くてかまわない。
さらに要求される耐水性能等によって本発明のフェノ
ールメラミン共縮合樹脂は、従来の尿素ホルムアルデヒ
ド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂と混合して使用
しても構わない。また、必要に応じて充填剤、増量剤、
防腐剤、着色剤等の慣用の添加剤を加えることが出来
る。
(発明の効果) 本発明方法により得られたフェノールメラミン共縮合
樹脂は、従来技術で達成できなかった安価で硬化の早い
耐久性、耐加水分解性、難燃性に優れたフェノールメラ
ミン共縮合樹脂であり、フェノール樹脂、メラミン樹脂
それぞれの長所を備えている。本発明方法によればこの
ような優れた性能で共縮合率の著しく高いフェノールメ
ラミン共縮合樹脂を効率的に製造することができる。
(実施例) 本発明を一層具体的に示すために次に実施例を示す
が、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるもの
ではない。
実施例1 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517g,Ca
(OH)を11.8gを仕込み冷却しながら溶解させた後50
℃で8時間反応させた。35℃まで冷却した後50%硫酸30
gを滴下ロートより滴下させた。この時pHは3.5だった。
次いでこの反応液にメラミン127gを加え85℃で60分反応
させた。35℃まで冷却しNaOH 10gを加えさらに冷却し
た。得られた樹脂液は、赤褐色透明で、粘度50cp、不揮
発分50%だった。共縮合率は35%だった。
実施例2 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517g,NaO
Hを42.4gを仕込み冷却しながら溶解させた後50℃で8時
間反応させた。35℃まで冷却した後50%硫酸125gを滴下
ロートより滴下させた。この時pH3.5だった。次いでこ
の反応液にメラミン127gを加え85℃で60分反応させた。
さらに37%ホルマリン100gを加え60分反応させた。次い
で35℃まで冷却しNaOH 20gを加えさらに冷却した。得
られた樹脂液は赤褐色透明で、粘度50cp、不揮発分50%
だった。共縮合率は45%だった。
参考例 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにメラミン248g、37%ホルマリン162g,NaOH
42.4gを仕込み冷却しながら溶解させた後570℃で1時
間反応させた後35℃まで冷却した。これを初期縮合物B
−1とする。
実施例3 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517g,NaO
H 42.2gを仕込み冷却しながら溶解させた後50℃で8時
間反応させた。35℃まで冷却した後50%硫酸125gを滴下
ロートより滴下させた。この時pHは3.5だった。次いで
この反応液に初期縮合物B−1を127gを加え85℃で60分
反応させた。35℃まで冷却しNaOHを20gを加えさらに冷
却した。得られた樹脂液は赤褐色透明で、粘度50cp、不
揮発分50%だった。共縮合率は30%だった。
実施例4 三角フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517
g、NaOH 42.4gを仕込み溶解させた後20℃で120時間反
応させた。樹脂液を5倍容のイソプロピルアルコールへ
投入し沈澱物を洗浄濾過した。この沈澱を500gの水に溶
解させ還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備え
た反応フラスコに入れた後40%酢酸200gを滴下ロートよ
り滴下させた。この時pHは3.5だった。そして初期縮合
物B−1を127gを加え85℃で90分反応させた。35℃まで
冷却しNaOHを20gに加えさらに冷却した。得られた樹脂
液は赤褐色透明で、粘度50cp、不揮発分50%だった。共
縮合率は65%だった。
比較例1(フェノール樹脂の製造) 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517g,NaO
Hを42.4gを仕込み冷却しながら溶解させた後80℃で2時
間反応させた後、冷却した。得られた樹脂液は赤褐色透
明で、粘度50cp、不揮発分50%だった。
比較例2(フェノールメラミン樹脂の製造) 還流冷却器、温度計、撹拌器、滴下ロートを備えた反
応フラスコにフェノール200g、37%ホルマリン517g、Na
OHを42.4gを仕込み冷却しながら溶解させた後50℃で8
時間反応させた。反応液(pH10)を45℃まで冷却した
後、メラミン127gを加え85℃で60分反応させ冷却した。
得られた樹脂液は赤褐色透明で、粘度50cp、不揮発分50
%だった。共縮合率は1%だった。
[パーティクルボードの製造] 以上のように合成した樹脂液を常法に従ってチップへ
塗布しパーティクルボードを製造し性能試験を行った。
その結果を下記第1表に示した。
板 厚:12mm 密 度:0.7g/cm2 チップ含水率:表層12%、芯層3% 樹脂吹付率 :表層12%、芯層3% 熱圧温度 :150℃、170℃ 熱圧時間 :3分、5分 圧 縮 圧 :28kgf/cm2 木材チップ :ラワン材チップ 第1表の結果から明らかなように本発明のフェノール
メラミン共縮合樹脂はパーティクルボード用接着剤とし
て用いた場合、従来樹脂に比べ低温短時間の熱圧締でも
優れたボード物性を出すことが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−8695(JP,A) 特開 昭56−95918(JP,A) 米国特許3364167(US,A) 英国特許1057400(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 14/00 - 14/14 C08G 8/00 - 8/38 C08G 12/00 - 12/46 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(i)フェノール類およびフェノール類と
    アルデヒド類とをアルカリ性で反応させた初期縮合物A
    からなる群から選ばれる1種または2種以上と、(ii)
    メラミンおよびメラミンとアルデヒド類とを反応させた
    初期縮合物Bからなる群から選ばれる1種または2種以
    上とを、(i)又は(ii)のいずれか一方に初期縮合物
    A又はBを含むように選んで、酸性下で混合し、酸性条
    件下において(i)と(ii)とを縮合反応させ、その
    後、中性またはアリカリ性とすることを特徴とするフェ
    ノールメラミン共縮合樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】反応の任意の段階でアルデヒド類を添加す
    ることを特徴とする請求項(1)記載のフェノールメラ
    ミン共縮合樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】前記フェノールメラミン共縮合樹脂が、フ
    ェノール類とメラミンとアルデヒド類の縮合物であって
    全メチレン基に占めるフェノール類−メラミンの共縮合
    由来のメチレン基の割合が20〜90%である請求項(1)
    記載のフェノールメラミン共縮合樹脂の製造方法。
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US9249251B2 (en) * 2010-08-17 2016-02-02 Hexion Inc. Compositions and methods to produce triazine-arylhydroxy-aldehyde condensates with improved solubility
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