JPH0791351B2 - ノボラック型フェノール樹脂 - Google Patents

ノボラック型フェノール樹脂

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JPH0791351B2
JPH0791351B2 JP61117413A JP11741386A JPH0791351B2 JP H0791351 B2 JPH0791351 B2 JP H0791351B2 JP 61117413 A JP61117413 A JP 61117413A JP 11741386 A JP11741386 A JP 11741386A JP H0791351 B2 JPH0791351 B2 JP H0791351B2
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resin
novolac type
phenols
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novolac
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昌之 中村
正 忽那
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は遊離フェノール類を除いた樹脂成分の数平均分
子量が同程度である従来からのノボラック樹脂と比較し
て、2核体成分の含有量が少ないノボラック型フェノー
ル樹脂に関するものである。
〔従来技術〕
元来ノボラック樹脂はフェノール類とアルデヒド類を酸
性触媒下に反応させて得られる樹脂物質であり、遊離フ
ェノール類、2核体成分および3核体以上の成分などの
混合物から成り立っている。近年遊離フェノール類を全
く含まないか、またはあまり含まないノボラック樹脂が
工業的に生産されており、フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂のベースレジン、オルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂のベースレジン、エポキシ樹脂の硬化剤
用レジン、あるいは半導体高集積回路のフォトレジスト
用レジンなどに使用されている。またその他の用途にお
いても、特性の改良、作業環境の改善、公害の防止など
のために広く使用されている。そしてこれらのノボラッ
ク樹脂については特開昭58−84814、特開昭60−53516、
特公昭61−7210などで公知となっている。
しかし、2核体成分の含有量の少ないノボラック樹脂に
ついては、また実在していない。この理由は実験室的製
造法では限外濾過膜法や分別沈澱法などが仮に考えられ
ても工業的な生産が難しいためである。年月の経過と共
に2核体成分を含有する従来からのノボラック樹脂で
は、硬化後の耐熱性、耐水性、耐湿性、耐蝕性、寸法安
定性などの諸特性に満足できなくなって来ており、これ
らの特性を左右するノボラック樹脂の硬化性の改質が強
く要求されている。
〔発明の目的〕
本発明者らはノボラック樹脂の硬化性の向上について鋭
意研究を行なった結果、2核体成分の含有量の少ないノ
ボラック型フェノール樹脂が非常に有効であることの知
見を得、さらにこの知見に基づいて種々研究を重ねて本
発明を完成するに至ったものであり、その目的とすると
ころはノボラック樹脂の本質的な特性を損なうことな
く、架橋性に富み、かつ硬化物特性にすぐれた中分子量
のノボラック型フェノール樹脂を提供することにある。
本発明によるノボラック型フェノール樹脂の利用分野と
しては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂や
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の中分子量
のベースレジンがあり、この分野に使用すると架橋性が
すぐれたエポキシ樹脂を製造することが可能になる。ま
たエポキシ樹脂の中分子量の硬化剤用レジンとして使用
するする場合も、3次元架橋性に富み硬化性にすぐれた
硬化剤となる。さらに硬化剤のヘキサメチレンテトラミ
ンと共に焼成硬化させる場合でも、硬化後には3次元架
橋性の進んだすぐれた硬化物を得ることができる。
〔発明の構成〕
本発明は、フェノール又は/及びクレゾールからなるフ
ェノール類とホルムアルデヒドを酸性触媒の存在下で反
応させて得られるノボラック型フェノール樹脂におい
て、フェノール類に対するホルムアルデヒドの反応モル
比が0.4〜1.0であり、酸性触媒が無機酸、有機酸及び有
機酸の2価金属塩から選ばれた1種又は2種以上であ
り、遊離フェノール類を除いた樹脂成分の数平均分子量
(x)が500〜700、遊離フェノール類の含有率が1.0重
量パーセント未満、及び2核体成分(y)の含有率がy
≦−0.015x+13.5重量パーセントであることを特徴とす
るノボラック型フェノール樹脂である。ここで遊離フェ
ノール類の含有率は1.0重量パーセント未満であるが、
好ましくは0.5重量パーセント以下である。
2核体成分の含有率については、従来からのノボラック
樹脂では遊離フェノール類を除いた樹脂成分の数平均分
子量が、例えば下限の500の場合は9〜16重量パーセン
ト、中間の600の場合は6〜12重量パーセント、上限の7
00の場合は4.5〜10重量パーセントであったのに対し
て、本発明のノボラック型フェノール樹脂では遊離フェ
ノール類を除いた樹脂成分の数平均分子量(x)が、例
えば500の場合は6.0重量パーセント以下であり、好まし
くは3.0重量パーセント以下である。さらに600の場合は
4.5重量パーセント以下であり、好ましくは2.0重量パー
セント以下である。700の場合は3.0重量パーセント以下
であり、好ましくは1.5重量パーセント以下である。こ
の範囲を数式で表わすと、遊離フェノール類を除いた樹
脂成分の数平均分子量(x)が500〜700の場合の2核体
成分(y)の含有率は、y≦−0.015x+13.5重量パーセ
ントであり、好ましくはy≦−0.0075x+6.75重量パー
セントである。
遊離フェノール類の含有率が1.0重量パーセント以上
で、また2核体成分の含有率が−0.015x+13.5重量パー
セントを上回る場合は、従来からのノボラック樹脂に比
べて硬化時のヘキサミンとの架橋性が目立って大きくな
らないため、硬化物特性に顕著な特長が現われにくい。
ここで遊離フェノール類を除いた樹脂成分の数平均分子
量および2核体成分の含有率は、東洋曹達工業(株)製
の高速液体クロマトグラフ型式HLC−802Aに分析カラムT
SK−GELG1000H8×1本、TSK−GELG2000H8×2本、TSK−
GELG3000H8×1本の組合せ、またフェノール類の含有率
はガスクロマトグラフによる測定値である。
本発明のノボラック型フェノール樹脂の製造例を示す
と、前段の初期縮合反応と後段の脱水縮合反応からな
る。前段では攪拌機、熱交換器、温度計の付いた反応装
置でフェノールまたは/およびクレゾールからなるフェ
ノール類とアルデヒド類を触媒の存在下に、50〜150℃
の温度で15分〜5時間程度反応させてノボラック型フェ
ノール樹脂の初期縮合反応物を得る。つづいて後段では
第1図に示すような構造の羽根(5)を管内に有する配
管(4)を第2図に示すように接続し、供給ポンプ
(2)を用いて配管(4)内に初期縮合反応液を定量圧
送供給する。配管内温度を120〜250℃に保持しながら同
時に供給口(3)から配管(4)内に不活性気体または
/および水蒸気を供給混合して、混合物を反応装置
(1)へ戻すことからなる循環処理を行なって初期縮合
反応液から遊離フェノール類や2核体成分を除去する。
この循環処理を所望する特性が得られるまで継続し、そ
の後さらに減圧下で脱水縮合反応を行なってノボラック
型フェノール樹脂を得る。
本発明のノボラック型フェノール樹脂を得るために使用
するフェノール類としてはフェノールまたは/およびク
レゾールであるが、クレゾールはオルソクレゾール、メ
タクレゾール、パラクレゾールから選ばれた1種または
2種以上である。フェノールまたはクレゾール以外のフ
ェノール類を変性剤として使用しても差しつかえない
が、その変性率はフェノール類全体の30重量パーセント
以下であることが好ましい。
つぎに、ホルムアルデヒドは一般的にはホルムアルデヒ
ドの水溶液であるホルマリンあるいはパラホルムアルデ
ヒドのかたちで用いられる。フェノール類に対するホル
ムアルデヒドの配合モル比は、反応条件にもよるが、0.
4〜1.0で行う。モル比0.4以下では所定の分子量の樹脂
が得られにくく、1.0以上では反応中にゲル化する恐れ
が大きい。
本発明においてフェノール類とホルムアルデヒドを反応
させるために使用する触媒は、塩酸、硫酸、スルファミ
ン酸などの無機酸、しゅう酸、マレイン酸、ぎ酸、安息
香酸、サリチル酸、パラトルエンンスルホン酸などの有
機酸、鉛、カルシウム、錫、亜鉛などの2価金属からな
るカルボン酸塩やナフテン酸などの有機酸金属塩等から
選ばれた1種または2種以上である。
本発明のノボラック型フェノール樹脂を得るために使用
する不活性気体は窒素、炭酸ガス、ヘリウム、アルゴン
などから選ばれた1種または2種以上であり、また水蒸
気は公知のものである。
〔発明の効果〕
本発明によるノボラック型フェノール樹脂は遊離フェノ
ール類の含有量が少なく、従来からのノボラック樹脂に
比べて2核体成分の含有率が少ないため架橋性に富み、
かつ硬化性にすぐれている。また、硬化性が良好である
ので硬化後の樹脂は耐熱性、耐水性、耐湿性、耐蝕性、
寸法安定性などの諸特性が向上するため、本発明のノボ
ラック型フェノール樹脂は中分子量のエポキシ樹脂ベー
スレジン、エポキシ樹脂硬化剤のほか、成形材料、結合
剤、接着剤などの多くの分野で需要が増すものと期待さ
れる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明
は実施例によって限定されるものではない。なお、この
実施例および比較例に記載されている「部」および
「%」は「重量部」および「重量パーセント」を示す。
実施例1 攪拌機、熱交換器、温度計の付いた反応装置にフェノー
ル1000部、37%ホルマリン545部、しゅう酸15部を仕込
み、常圧で90分間還流反応を行なった。引続いて常圧で
液温が130℃となるまで脱水して初期縮合反応を終了し
た。その後固定式羽根を有する配管内に初期縮合反応液
0.1kg/分を供給し、配管内温度を170℃に保持しながら
同時に供給口から配管内に水蒸気0.05Nm3/分を供給混
合して、70Torrの減圧下で6時間循環処理を行なった。
その後温度165℃、60Torrの減圧下で1時間脱水縮合反
応を行なったて、ノボラック型フェノール樹脂740部を
得た。
実施例2 実施例1と同型の反応装置にメタクレゾール600部、パ
ラクレゾール400部、37%ホルマリン380部、15%塩酸6
部を仕込み、常圧で120分間還流反応を行なった。以下
配管内温度を200℃に保持すること以外は実施例1の場
合と同様に処理したして、ノボラック型フェノール樹脂
520部を得た。
実施例3 実施例1と同型の反応装置にオルソクレゾール1000部、
80%パラホルムアルデヒド270部、しゅう酸15部を仕込
み、常圧で180分間還流反応を行なった。以下配管内温
度を180℃に保持すること以外は実施例1の場合と同様
に処理してノボラック型フェノール樹脂890部を得た。
比較例1 攪拌機、熱交換器、温度計の付いた反応装置にフェノー
ル1000部、37%ホルマリン675部、しゅう酸10部を仕込
み、常圧で90分間還流反応を行なった。引続いて常圧で
液温が130℃になるまで脱水して初期縮合反応を終了し
た。その後60Torrの減圧下で徐々に昇温しながら最高温
度220℃で3時間脱水縮合反応を行なってノボラック樹
脂930部を得た。
比較例2 比較例1と同型の反応装置にメタクレゾール600部、パ
ラクレゾール400部、37%ホルマリン450部、15%塩酸5
部を仕込み、常圧で120分間還流反応を行なった。以下
比較例1の場合と同様に処理してノボラック樹脂820部
を得た。
比較例3 比較例1と同型の反応装置にオルソクレゾール1000部、
80%パラホルムアルデヒド325部、しゅう酸15部を仕込
み、常圧で180分間還流反応を行なった。以比較例1の
場合と同様に処理してノボラック樹脂1020部を得た。
実施例1、〜3で得たノボラック型フェノール樹脂、お
よび比較例1〜3で得たノボラック樹脂の高速液体クロ
マトグラフによる分子量分布のチャートを第3図、第4
図、第5図に示す。またこれらの樹脂の遊離フェノール
類を除いた数平均分子量と遊離フェノール類の含有率お
よび2核体成分の含有率を第1表に示す。
《測定条件》 1)装置:ソックスレー抽出器 2)試料の作製:ヘキサミン量15phrと共に微粉砕して
混合する。ダブレット状に成形して上記の硬化条件で硬
化させる。硬化樹脂を60メッシュ篩の通過分を試料とす
る。
3)抽出時間:6時間 同原料の樹脂について比較すると、比較例1に比べて実
施例1、比較例2に比べて実施例2、また比較例3に比
べて実施例3の樹脂の方がアセトン抽出率が小さい。こ
のことは実施例1〜3に示すノボラック型フェノール樹
脂が架橋性に富み、かつ硬化性にすぐれていることを表
わしている。
【図面の簡単な説明】
第1図はスパイラル式固定羽根を有する配管の部分断面
正面図である。 第2図は固定羽根を有する配管を用いた場合の設備概要
図である。 第3図〜第5図はそれぞれ、実施例1と比較例1、実施
例2と比較例2、実施例3と比較例3で得られたノボラ
ック型フェノール樹脂の高速液体クロマトグラフによる
分子量分布のチャートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール又は/及びクレゾールからなる
    フェノール類とホルムアルデヒドを酸性触媒の存在下で
    反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂におい
    て、フェノール類に対するホルムアルデヒドの反応モル
    比が0.4〜1.0であり、酸性触媒が無機酸、有機酸及び有
    機酸の2価金属塩から選ばれた1種又は2種以上であ
    り、遊離フェノール類を除いた樹脂成分の数平均分子量
    (x)が500〜700、遊離フェノール類の含有率が1.0重
    量パーセント未満、及び2核体成分(y)の含有率がy
    ≦−0.015x+13.5重量パーセントであることを特徴とす
    るノボラック型フェノール樹脂。
JP61117413A 1986-05-23 1986-05-23 ノボラック型フェノール樹脂 Expired - Lifetime JPH0791351B2 (ja)

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JPS62275121A JPS62275121A (ja) 1987-11-30
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