JP3333573B2 - 植物油変性フェノール樹脂の製造法 - Google Patents

植物油変性フェノール樹脂の製造法

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嘉行 奈良部
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    • H05K1/0313Organic insulating material
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    • H05K1/0326Organic insulating material consisting of one material containing O

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低温打抜加工性に優れた
紙−フェノール積層板及び銅張り積層板(以下、両者を
積層板と総称する)用として有用な植物油変性フェノー
ル樹脂の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、紙−フェノール積層板は金型
による打抜加工によって、孔あけ或いは外形加工が行わ
れている。近年は、プリント配線板の寸法変化を小さく
するため、打抜加工を加温せずに室温で打ち抜く傾向に
ある。従って、積層板の打抜加工性を良くするため、可
撓化したフェノール樹脂が用いられてきた。フェノール
樹脂を可撓化する方法としては、一般的にエレオステア
リン酸を主成分とする反応性に富む桐油やトリフェニル
ホスフェート等のリン酸エステル類が重用されている。
しかし、桐油は天然品であるため、異常気象、洪水、地
震等の自然災害や人為的要因による価格変動が激しく、
また、入手困難になる場合も多々あり、供給安定性に難
点があった。また、リン酸エステル類等による可撓化
は、積層板の耐溶剤性や電気特性等に問題があり、リン
酸エステル類のみで低温打抜加工性を実現することは困
難であった。
【0003】また、特開昭55−3903号公報、特開
昭55−108414号公報等には、アマニ油、大豆
油、サフラワー油等にフェノール類をルイス酸触媒を多
量に用いて反応させることにより植物油をフェノール化
することが提案されている。しかしながら、これらの触
媒を多量に用いると、植物油の加水分解も同時に起こり
低分子量成分が増加するため、積層板にした場合、表面
にこれらの低分子量物や未反応植物油がにじみだすとい
った実用上の問題とともに、多量の触媒のため積層板の
電気特性が低下するといった問題も生ずる。更に、リノ
ール酸、リノレン酸を主成分とするアマニ油の二重結合
は非共役であることから、エリオステアリン酸の共役二
重結合に比べ、反応性が劣るため、パーフルオロアルカ
ンスルホン酸等の超強酸あるいはその酸無水物のような
強力な触媒を用いても、フェノール類の付加量と植物油
の重合をバランス良く調節して十分な積層板特性を引き
出すことは困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】リノール酸、リノレン
酸を主成分とするアマニ油等は、フェノール類を十分に
付加させることができるが、アマニ油等の植物油同士を
重合させることは困難であるのに対し、桐油は超強酸の
ような触媒下では桐油同士の重合が極めて容易に起こ
る。したがって、両者をバランス良く反応させれば、M
CL特性に優れた積層板が得られると考えられる。本発
明は、価格あるいは供給量の面からみて極めて安定した
原料であるアマニ油や大豆油と反応性に富む桐油を特殊
な触媒を用いてフェノール類と反応させることによっ
て、積層板の特性低下を引き起こすことなく原価低減が
可能であり経済的である植物油変性フェノール樹脂の製
造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】 すなわち本発明は、リノ
ール酸、リノレン酸を主成分とする乾性油、半乾性油と
エレオステアリン酸を主成分とする乾性油95:5〜3
0:70(重量比、ただし30:70の場合を除く。
の混合物とフェノール類を、パーフルオロアルカンスル
ホン酸等の超強酸の存在下で反応させて得られたフェノ
ール化植物油に、アルデヒド類をさらに反応させること
により、低温打抜加工性や耐溶剤性等の特性に優れた積
層板が得られる植物油変性フェノール樹脂の製造法に関
する。
【0006】さらに詳しく説明すると、リノール酸、リ
ノレン酸を主成分とする植物油とエリオステアリン酸を
主成分とする桐油をフェノール類と反応させるときに、
触媒としてパーフルオロアルカンスルホン酸、すなわち
強酸酸を少量用いることによって、これらの植物油とフ
ェノール類をバランス良く反応させることが可能にな
る。これに塩基性触媒の存在下でアルデヒド類を反応さ
せ、レゾール化してワニスを合成した。このワニスを紙
基材に含浸させ、圧縮成形して積層板にした場合表面に
しみだし、電気特性の低下もなく従来の欠点が解消され
る。
【0007】本発明に用いられるリノール酸、リノレン
酸を主成分とする植物油には、アマニ油、サフラワー
油、大豆油、胡麻油、エノ油、アサミ油、菜種油、綿実
油、脱水ヒマシ油等があり、特に、不飽和度が高くしか
も価格が安価で供給量が安定しているアマニ油が好まし
い。反応性の高い植物油としてはエリオステアリン酸を
主成分とする桐油が好ましく、前の植物油と桐油の混
合割合は95:5〜30:70(重量比、ただし30:
70の場合を除く。)が好ましい。桐油が5重量部未満
では桐油の効果が期待出来ず、また70重量部以上にな
ると経済的効果が小さくなる。フェノール類としては、
フェノール、オルトクレゾール、メタクレゾール、パラ
クレゾール、キシレノール、カテコール、レゾルシン、
ハイドロキノン、オクチルフェノール、tert−ブチ
ルフェノール、ノニルフェノール、ビスフェノールA等
が挙げられる。
【0008】植物油とフェノール類との反応触媒に用い
られる超強酸としては、フルオロスルホン酸、トリフル
オロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン
酸、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸、ノナフルオロ
ブタンスルホン酸、ウンデカフルオロペンタンスルホン
酸等のパーフルオロアルカンスルホン酸等が挙げられ
る。特にトリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。
【0009】植物油とフェノール類の配合比は、特に限
定されないが積層板の特性から、植物油:フェノール類
=2:8〜6:4特に3:7〜4:6が好ましい。植物
油の配合比が6:4より大きくなると、積層板の硬化性
が低下し、表面がべとつく等の欠点が現れる。また、
2:8より小さくなると積層板の低温打抜加工性が満足
できない。また、触媒の添加量も特に限定されないが、
植物油100重量部に対して、3〜0.01部で特に
0.01〜0.5部が好ましい。3部以上になると、積
層板の電気的特性が低下し、0.01部以下では反応が
遅くなり、工業的生産性が低下する。
【0010】植物油とフェノール類の反応は、無溶剤で
も溶剤中でも可能であるが、次のホルムアルデヒドとの
反応を考えると無溶剤で反応させるのが好ましい。反応
温度は、50〜250℃、特に130℃以下が好まし
い。130℃以上になると、加水分解反応も頻発し低分
子量化が起こりやすくなり、ひいては積層板の特性低下
を引き起こす。植物油とフェノール類を反応させるまえ
に、植物油とフェノール樹脂の相溶性を良くするため
に、フェノール類と芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹
脂を酸性触媒存在下に反応せることもできる。酸性触媒
としては、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン
酸等も挙げられるが、植物油との反応に用いられるパー
フルオロアルカンスルホン酸いわゆる超強酸が好まし
い。芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂としては、ニ
カノールH、ニカノールG、ニカノールL(三菱瓦斯化
学社、商品名)、ゼネライト2150、ゼネライト20
30(ゼネラル石油化学社、商品名)、トルエン樹脂等
が挙げられる。
【0011】植物油とフェノール類の反応が終了したあ
と、場合によってはフェノールを追加し、ホルムアルデ
ヒド、塩基性触媒を添加して通常のレゾール化反応させ
積層板用樹脂を合成する。場合によっては、難燃剤を添
加して、難燃性積層板用樹脂にすることもできる。こう
して得たワニスを紙基材に含浸して、加熱乾燥してプリ
プレグを作製する。これを、所定枚数重ね合わせて、片
面に接着剤付き銅箔を重ねて、所定の圧力、温度で所定
時間加圧加熱して銅張り積層板を作製する。以下、実施
例を示して具体的に説明する。
【0012】
【実施例】実施例1(積層板用ワニスの合成例1) 温度計、冷却管を備えた2リットルの三つ口フラスコに
アマニ油140g、桐油60g、フェノール200g、
トリフルオロメタンスルホン酸0.3gを加えて、80
℃で3時間反応させた。さらに、反応終了後フェノール
180g、パラホルム255g、メタノール80g、ア
ンモニア水38gを加えて80℃でレゾール化反応をし
た。160℃におけるゲル化時間が6分になったところ
で、減圧下に加熱して脱水濃縮した。ゲル化時間が3分
になったところで反応終了にしてトルエン200g、メ
タノール200gを加えて、ワニス1とした。
【0013】実施例2(積層板用ワニスの合成例2) 実施例1と同様のフラスコに、アマニ油100g、m,
p−クレゾール250g、フロオロスルホン酸1.0g
を加えて、90℃で2時間反応させた後、桐油100g
を加えて1時間反応させた。さらに、キシレン樹脂(三
菱瓦斯化学社商品名:ニカノールH)50gを加えて、
同じ温度で1時間反応させた。その後で、フェノール1
00g、パラホルム177g、メタノール60g、アン
モニア水21.6gを加えて80℃でレゾール化反応を
した。160℃におけるゲル化時間が6分になったとこ
ろで、減圧下に加熱して脱水濃縮した。ゲル化時間が3
分になったところで反応終了にしてトルエン200g、
メタノール200gを加えてワニス2とした。
【0014】実施例3(積層板用ワニスの合成例3) 実施例1と同様のフラスコに、フェノール200gとキ
シレン樹脂(三菱瓦斯化学社商品名:ニカノールH)5
0g、トリフルオロメチルスルホン酸無水物1.0gを
仕込み、100℃で1時間反応させた。それに、大豆油
100gを追加して、同じ温度で3時間反応させた後、
桐油100gを加えて同じ温度で1時間反応させた。反
応終了後、フェノール180g、パラホルム255g、
メタノール80g、アンモニア水38gを加えて80℃
でレゾール化反応をした。160℃におけるゲル化時間
が6分になったところで、減圧下に加熱して脱水濃縮し
た。ゲル化時間が3分になったところで反応終了にして
トルエン200g、メタノール200gを加えてワニス
3とした。
【0015】 比較例1(従来の方法による合成例) 実施例1と同様のフラスコに、m,p−クレゾール25
0gとキシレン−ホルムアルデヒド樹脂(三菱瓦斯化学
社商品名:ニカノールH)50g、p−トルエンスルホ
ン酸3gを加えて、90℃で1時間反応させた。さら
に、アマニ油200gを加えて、同じ温度で2時間反応
させた。その後で、フェノール100g、パラホルム1
77g、メタノール60g、アンモニア水21.6gを
加えて80℃でレゾール化反応をした。160℃の熱板
上においてゲル化時間を測定しようとしたが、ゲル化し
た部分と油部分とに分離したものであったが、7時間反
応を続けたところで、減圧下に加熱して脱水濃縮した。
フラスコから留去するものがなくなったところで反応終
了にしてトルエン200g、メタノール200gを加え
て比較ワニス1とした。
【0016】 比較例2(桐油変性フェノール樹脂の合
成) 実施例1と同様のフラスコにフェノール200gとキシ
レン−ホルムアルデヒド樹脂(三菱瓦斯化学社商品名:
ニカノールH)50g、p−トルエンスルホン酸1.0
gを仕込み、100℃で1時間反応させた。それに、桐
油200gを追加して、同じ温度で5時間反応させた。
反応終了後、フェノール180g、パラホルム255
g、メタノール80g、アンモニア水38gを加えて8
0℃でレゾール化反応をした。160℃におけるゲル化
時間が6分になったところで、減圧下に加熱して脱水濃
縮した。ゲル化時間が3分になったところで反応終了に
してトルエン200g、メタノール200gを加えて比
較ワニス2とした。
【0017】 比較例3(ルイス酸触媒使用アマニ油変性
フェノール樹脂) 実施例1と同様のフラスコにフェノール200g、アマ
ニ油200g,塩化アルミニウム3g加えて、100
℃で3時間反応させた。それに、フェノール180g、
パラホルム255g、メタノール80g、アンモニア水
38gを加えて80℃でレゾール化反応をした。160
℃におけるゲル化時間が6分になったところで、減圧下
に加熱して脱水濃縮した。ゲル化時間が3分になったと
ころで反応終了にしてトルエン200g、メタノール2
00gを加えて比較ワニス3とした。
【0018】 以上、合成したワニス6種類を樹脂分48
%に調整して、水溶性フェノール樹脂で第一次含浸した
クラフト紙に含浸、乾燥させ植物油変性フェノール樹脂
プリプレグを作製した。該プリプレグを所定枚数重ね
て、片側に接着剤付銅箔を重ねて、100kg/c
2、160℃、1時間加熱加圧して銅張り積層板を製
造した。該積層板の特性をJIS6481に準拠
して測定した。その結果を表1に示す。また、耐トリク
レン性、打抜加工性の結果、植物油とフェノール類の反
応における低分子量物の含有量を液体クロマトグラフィ
ーで測定した結果も表1に示す。
【0019】なお、各特性の測定法は以下の通りであ
る。 絶縁抵抗:JIS C 6481に準拠し、5.11.
4の記載のように常態および煮沸後で測定した。 はんだ耐熱性:JIS C 6481に準拠し、5.
5.4(1)に記載されているように、260℃のはん
だ槽に浮かべて膨れが発生するまでの時間を測定した。 なお、表1中、処理条件の「A」は、受理のままの状態
で処理を行わないことを示し、「D−2/100」は、
100℃の水に2時間、浸漬処理することを示す。 耐トリクレン性:25×25mmに切り出した積層板の
試験片を、沸騰トリクレン中に浸漬して乾燥後に積層板
表面の変化を調べた。 打抜加工性:仕上がり外形寸法を100mm×50mm
とし、ピン径を0.7〜1.5mm、孔間隔を0.8〜
2.0mmの範囲で種々変えて設計した打抜加工性評価
用金型を用意した。試験片の銅張り積層板を120mm
×70mmに切り出し、銅箔面を上にして前記の金型を
用いて表面の温度を測定しながら打抜いて、積層板の外
観の仕上がり程度を評価した。表1中、「良好」とは、
バルジ(打抜き孔の周辺が微小な剥離で白く見える現
象)が発生せず打抜きの仕上がりが良いことを示す。加
水分解した低分子量物の含有量:高速液体クロマトグラ
フィー(東ソー株式会社製、品番HLC−802)を用
いて低分子量物を測定した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】表1から明らかなように、本発明によれ
ば、アマニ油のような低反応性植物油と桐油等の高反応
性植物油をバランスよくフェノール化することができ、
桐油のみを使ったと同等の可撓性を有し、かつ耐溶剤性
にも優れた積層板を提供することが可能になった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 謙一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 奈良部 嘉行 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 中村 吉宏 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 審査官 前田 孝泰 (56)参考文献 特開 平5−320294(JP,A) 特開 平5−320476(JP,A) 特開 平5−318688(JP,A) 特開 平5−318641(JP,A) 特開 昭55−3903(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 8/00 - 8/38 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リノール酸、リノレン酸を主成分とする
    乾性油、半乾性油とエレオステアリン酸を主成分とする
    乾性油95:5〜30:70(重量比、ただし30:7
    0の場合を除く。)の混合物とフェノール類を、パーフ
    ルオロアルカンスルホン酸等の超強酸の存在下で反応さ
    せて得られたフェノール化植物油に、アルデヒド類をさ
    らに反応させることを特徴とする植物油変性フェノール
    樹脂の製造法。
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