JP2001049079A - フェノール樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents

フェノール樹脂組成物及びその製造方法

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JP2001049079A
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phenolic resin
resin composition
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aromatic hydrocarbon
silicone gel
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Shinichi Ozeki
真一 大関
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 靭性、振動吸収性、柔軟性に優れ、且つ良好
な耐熱性を有するフェノール樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 針入度(JIS K 2530−1976
−50g荷重)が10〜300である付加反応型シリコ
ーンをベースとしたシリコーンゲル、及びフェノール類
と芳香族炭化水素との重縮合物又はフェノール類と芳香
族炭化水素とアルデヒド類との重縮合物を必須成分とし
て含有することを特徴とするフェノール樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、靭性、振動吸収
性、柔軟性に優れ、且つ良好な耐熱性を有するフェノー
ル樹脂組成物に関し、特に、靱性、耐熱性に優れる成形
品や、鳴き特性、振動吸収性、耐摩耗性、耐フェード性
に優れる摩擦材等を得るために用いられるバインダーと
して好適なフェノール樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フェノール樹脂は優れた機械的特性、電
気特性、耐熱性及び接着性などを有するバインダーであ
る反面、その成形品は靭性、振動吸収性において欠点を
持っている。このような諸性能を改善するため変性フェ
ノール樹脂の研究が盛んに行われており、油変性フェノ
ール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性
フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂などが検
討され、一部実用に供されている。しかし、これらの変
性フェノール樹脂では、靭性、振動吸収性の面で未だ十
分とはいえない。
【0003】柔軟性、振動吸収性をさらに改良するため
に、これらの特性に比較的優れる各種ゴム変性フェノー
ル樹脂が検討されているが、ゴムそのものに耐熱性が乏
しく、摩擦材用途の場合、熱履歴により鳴きが発生する
という問題があった。そこで、特開平8−86326号
公報にあるように、耐熱性に優れるシリコーンゲルを用
いて柔軟性、振動吸収性、耐熱性の改良が実施された例
がある。しかし、この例では、マトリックス樹脂となる
フェノール樹脂の耐熱性が十分でなく、更に厳しい使用
環境においては熱履歴により強度劣化が生じるという問
題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、フェノール
樹脂のこのような問題点を解決するために種々検討の結
果完成したもので、その目的とするところは靭性、振動
吸収性、柔軟性に優れ、且つ良好な耐熱性を有するフェ
ノール樹脂組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定のシリコ
ーンゲル、及びフェノール類と芳香族炭化水素とアルデ
ヒド類とを重縮合して得られた芳香族炭化水素変性フェ
ノール樹脂(以下、単に芳香族炭化水素変性フェノール
樹脂という)がこれらの特性に大きく影響することを見
出し、本発明を完成するに至ったものである。即ち、本
発明は、針入度(JIS K 2530−1976−50
g荷重)(以下、単に針入度という)10〜300であ
る付加反応型シリコーンをベースとしたシリコーンゲ
ル、及び芳香族炭化水素変性フェノール樹脂を必須成分
として含有することを特徴とするフェノール樹脂組成物
に関するものである。
【0006】以下、本発明について具体的に説明する。
シリコーンゲルは、一般的には、ビニル基含有ジメチル
ポリシロキサンとポリメチルハイドロジェンシロキサン
に触媒を加え、加熱してヒドロシリル化反応により得ら
れる。このような針入度が10〜300のシリコーンゲ
ルは適度な柔軟性を持ち、耐衝撃性、振動吸収性に優れ
ていて、常温から高温に至るまで広い温度域でこれらの
特性を失わない。より好ましくは、シリコーンゲルの針
入度が100〜200である。針入度が10より小さい
と柔軟性が小さく、耐衝撃性、振動吸収性が十分でな
く、300より大きいと柔らか過ぎて、強度が十分でな
い。本発明の組成物はこのようなシリコーンゲルを、芳
香族炭化水素変性フェノール樹脂中に均一に分散混合す
ることにより得られる。
【0007】このようにして得られたフェノール樹脂組
成物は、芳香族炭化水素変性フェノール樹脂の持つ耐熱
性とともに、シリコーンゲルのもつ優れた柔軟性、振動
吸収性が発現し、且つこれらの相乗効果により熱履歴後
の強度、柔軟性を高く維持することが可能になる。シリ
コーンゲルを、芳香族炭化水素変性フェノール樹脂中に
均一に分散混合せしめる方法は、予め反応が完結した前
記重縮合物中にシリコーンゲルを均一に分散混合させる
もので、通常のフェノール樹脂反応釜内で混合させても
よく、加圧式混練機で加圧下で混練せしめるものでもよ
い。しかし、シリコーンゲルは、前記重縮合物との相溶
性がよくなく、溶剤に不溶であり、高融点であるため、
通常のフェノール樹脂反応釜内で均一に分散させにくい
ことから、加圧式混練機を用いることが望ましい。即
ち、所定量の前記重縮合物及びシリコーンゲルを加圧式
混練機に仕込み、加圧下で混練せしめるものである。混
練時の温度は、芳香族炭化水素変性フェノール樹脂が溶
融する温度であればよく、特に限定されないが、通常は
混練の容易さから50〜150℃、特に70〜130℃
の温度範囲が適当である。加圧式混練機としては、ロー
ル式混練機、加圧ニーダー、二軸押出機、単軸押出機な
どが適当である。加圧式混練機を用いることにより、シ
リコーンゲルを芳香族炭化水素変性フェノール樹脂中に
均一に分散させることが可能となる。
【0008】芳香族炭化水素変性フェノール樹脂を製造
するために使用するフェノール類は、フェノール、クレ
ゾール、キシレノール、エチルフェノール、プロピルフ
ェノール、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、
ビスフェノールAなどであり、これらを単独または2種
類以上組合わせて使用してもよい。芳香族炭化水素とし
ては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等、
あるいは、これら芳香族炭化水素とアルデヒド類とを予
め反応させて得た樹脂を使用することができる。また、
パラキシレングリコールジメチルエーテル、パラキシレ
ングリコール、メタキシレングリコールジメチルエーテ
ル、メタキシレングリコール、オルソキシレングリコー
ルジメチルエーテル、オルソキシレングリコール等の芳
香族炭化水素グリコール又はそのアルキルエーテルを用
いることも可能である。
【0009】また、アルデヒド類としては、ホルムアル
デヒドまたはホルムアルデヒドを生成する化合物、ベン
ズアルデヒド等のアルデヒド類を併用することも可能で
ある。フェノール類と芳香族炭化水素樹脂とを反応する
際の触媒としては、酢酸亜鉛等の金属塩類、蓚酸、塩
酸、硫酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸等の
酸類を単独または2種類以上併用して使用できる。
【0010】本発明の芳香族炭化水素変性フェノール樹
脂としては、フェノール類と芳香族炭化水素・アルデヒ
ド重縮合物を反応させたもの、フェノール類とキシレン
グリコール類のみを反応させたもの、フェノール類とア
ルデヒド類と芳香族炭化水素変性を反応させたものであ
る。また、フェノール類とアルデヒド類との重縮合物と
芳香族炭化水素変性フェノール・ホルムアルデヒド重縮
合物とを混合したものでもよい。
【0011】本発明のフェノール樹脂組成物におけるシ
リコーンゲル含有量は、フェノール類と芳香族炭化水素
との重縮合物又はフェノール類と芳香族炭化水素とアル
デヒド類との重縮合物100重量部に対し、通常1〜5
0重量部であり、好ましくは3〜20重量部である。1
重量部未満では、樹脂の十分な柔軟性、振動吸収性が得
られず、50重量部を超えると樹脂の硬化が遅くなり、
成形品の成形時間が長くなると共にバインダー力が小さ
くなり、実用的ではない。3〜20重量部の範囲で特に
優れた柔軟性、振動吸収性を有し、熱履歴後の強度を高
く維持することができる。
【0012】フェノール樹脂組成物の硬化剤としては必
要に応じて各種の2官能以上のエポキシ化合物、イソシ
アネート類及びホルムアルデヒド系樹脂やヘキサメチレ
ンテトラミンを用いることが出来るが、硬化性、耐熱性
の面からヘキサメチレンテトラミンが好ましい。ヘキサ
メチレンテトラミンの添加量はフェノール類と芳香族炭
化水素とアルデヒド類との重縮合物100重量部に対し
て3〜20重量部の範囲で使用可能であり、好ましくは
7〜17重量部である。3重量部未満では樹脂の硬化が
不十分になり、また、20重量部を超えるとヘキサメチ
レンテトラミンの分解ガスが成形品にふくれ、亀裂など
を発生させる。
【0013】本発明のフェノール樹脂組成物の用途とし
ては、成形材料用素材、有機繊維粘結剤、ゴム配合剤、
研磨材用粘結剤、摩擦材用粘結剤、ゴム配合剤、無機繊
維粘結剤、電子電気部品被覆剤、摺動部材粘結剤、エポ
キシ樹脂原料及びエポキシ樹脂硬化剤などが挙げられ
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。しか
し本発明はこれらの実施例によって限定されるものでは
ない。また、実施例及び比較例に記載されている「部」
及び「%」は、すべて「重量部」及び「重量%」を示
す。
【0015】実施例1 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置にフ
ェノール1000部、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂
900部及び酢酸亜鉛10部、パラトルエンスルホン酸
2部を仕込後、徐々に昇温し温度が100℃に達してか
ら240分間還流反応を行った。内温が110℃に達す
るまで常圧脱水を行い、次いで真空脱水を行い、系内の
温度が160℃まで昇温したところで、内容物を反応器
より取出して常温で固形のフェノール・キシレン・ホル
ムアルデヒド重縮合物(以下、キシレン変性フェノール
樹脂という)1700部を得た。
【0016】次にこのキシレン変性フェノール樹脂10
00部を溶融混練機に仕込み、150℃に昇温、溶融さ
せた。シリコーンゲル((株)シーゲル製αGEL、針
入度160)50部を加え、シリコーンゲルが均一に分
散するのを確認し、更に30分の混練を行い、加圧ニー
ダーより取出して常温で固形のフェノール樹脂組成物1
030部を得た。更に得られた固形のフェノール樹脂組
成物1000部に対してヘキサメチレンテトラミン11
0部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物10
97部を得た。
【0017】実施例2 実施例1と同様の反応装置にフェノール1000部、キ
シレン・ホルムアルデヒド樹脂を600部及びパラトル
エンスルホン酸2部を仕込後、徐々に昇温し温度が10
0℃に達してから120分間還流反応を行った。次いで
酢酸亜鉛10部、37%ホルムアルデヒドを270部を
仕込み120分間還流反応を行った後、実施例1と同様
に反応させ常温で固形のキシレン変性フェノール樹脂1
300部を得た。以下実施例1と同様にシリコーンゲル
の添加、混練、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物1
097部を得た。
【0018】実施例3 実施例1と同様にして得られたキシレン変性フェノール
樹脂との重縮合物1000部に対して、シリコーンゲル
((株)シーゲル製αGEL、針入度160)の仕込量
を100部とした以外は、実施例1と同様に混練し、常
温で固形のフェノール樹脂組成物1030部を得た。以
下実施例1と同様に粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成
物1097部を得た。
【0019】比較例1 ノボラック型フェノール樹脂(住友デュレズ(株)製P
R−53195)1000部にヘキサメチレンテトラミ
ン110部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成
物1099部を得た。
【0020】比較例2 加圧ニーダーにノボラック型フェノール樹脂(住友デュ
レズ(株)製PR−53195)1000部を仕込み、
150℃に昇温、溶融させた。シリコーンゲル((株)
シーゲル製αGEL、針入度160)50部を加え、シ
リコーンゲルが均一に分散するのを確認し、更に30分
の混練を行い、加圧ニーダーより取出して常温で固形の
フェノール樹脂組成物1030部を得た。更に得られた
固形のフェノール樹脂組成物1000部に対してヘキサ
メチレンテトラミン110部を加え、粉砕し、粉末のフ
ェノール樹脂組成物1097部を得た。
【0021】比較例3 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置にフ
ェノール1000部、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂
900部及び酢酸亜鉛10部、パラトルエンスルホン酸
2部を仕込後、徐々に昇温し温度が100℃に達してか
ら240分間還流反応を行った。内温が110℃に達す
るまで常圧脱水を行い、次いで真空脱水を行い、系内の
温度が160℃まで昇温したところで、内容物を反応器
より取出して常温で固形のキシレン変性フェノール樹脂
1700部を得た。更にこのキシレン変性フェノール樹
脂1000部に対してヘキサメチレンテトラミン110
部を加え、粉砕し、粉末のフェノール樹脂組成物109
7部を得た。
【0022】実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた
6種類の粉末のフェノール樹脂組成物について、以下に
示す配合割合で仕込み混合した。 配合物 配合量(重量%) フェノール樹脂組成物 10 アラミド繊維 5 炭酸カルシウム 45硫酸バリウム 40
【0023】この配合物を温度160℃、圧力200k
g/cm2 で10分間成形し、150×150×20m
mの成形品を得た。また、得られた成形品を180℃で
8時間焼成して、成形品のロックウェル硬度、及び動電
形振動試験装置(IMV型,VS−2000A−10
0)による振動加速度を測定した。更に、常態曲げ強
度、及び熱履歴後の曲げ強度を測定した。これらの結果
を表1に示す。
【0024】 表1 評価結果 実施例 比較例 1 2 3 1 2 3 ロックウェル硬度(HRS) 76 74 69 84 76 83 振動加速度 (G) 28 27 23 46 28 45 常態曲げ強度 (MPa) 37 37 38 37 38 36 熱履歴後の曲げ強度(MPa) 350℃×2時間処理後 28 25 29 16 20 27 350℃×8時間処理後 22 17 21 8 12 22
【0025】実施例1、2、3は、ロックウェル硬度が
低く、柔軟性に優れていることがわかる。また、振動加
速度が小さい。これは固有振動域における共振が小さい
事を示しており、振動吸収性に優れることが明らかであ
る。また、常態曲げ強度に対する熱履歴後曲げ強度の低
下が小さく、耐熱性に優れることがわかる。一方、比較
例1は硬度が高く、振動加速度が高いことから、柔軟
性、振動吸収性に劣る。また、常態曲げ強度に対する熱
履歴後曲げ強度の低下が大きく、耐熱性に劣る。比較例
2については、硬度が低く、振動加速度が低いことか
ら、柔軟性、振動吸収性に優れる。常態曲げ強度に対す
る熱履歴後曲げ強度は、比較例1ほどではないものの、
強度低下が大きく、耐熱性に劣る。また、比較例3は、
常態曲げ強度に対する熱履歴後曲げ強度の低下が小さ
く、耐熱性に優れる。一方で、硬度が高く、振動加速度
が高いことから、柔軟性、振動吸収性に劣る。
【0026】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の方法により得られたフェノール樹脂組成物は、柔
軟性、振動吸収性、耐熱性に優れる。従って、本発明に
よるフェノール樹脂組成物を用いることにより、靱性に
優れた成形品や、鳴き特性、振動吸収性、耐摩耗性に優
れた摩擦材等を得ることを可能にする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (C08L 65/00 83:04)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 針入度(JIS K 2530−1976
    −50g荷重)が10〜300である付加反応型シリコ
    ーンをベースとしたシリコーンゲル、及びフェノール類
    と芳香族炭化水素とを重縮合して得られた芳香族炭化水
    素変性フェノール樹脂を必須成分として含有することを
    特徴とするフェノール樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 針入度(JIS K 2530−1976
    −50g荷重)が10〜300である付加反応型シリコ
    ーンをベースとしたシリコーンゲル、及びフェノール類
    と芳香族炭化水素とアルデヒド類とを重縮合して得られ
    た芳香族炭化水素変性フェノール樹脂を必須成分として
    含有することを特徴とする請求項1記載のフェノール樹
    脂組成物。
  3. 【請求項3】 芳香族炭化水素がベンゼン、トルエン、
    キシレン、メシチレンから選ばれた1種以上である請求
    項1または2記載のフェノール樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 シリコーンゲルを芳香族炭化水素変性フ
    ェノール樹脂に加圧式混練機を用いて混練することを特
    徴とする請求項1、2または3記載のフェノール樹脂組
    成物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111534043A (zh) * 2020-05-29 2020-08-14 安徽百维新材料有限公司 一种具有良好热稳定性的保温板材
CN111574809A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 安徽百维新材料有限公司 一种耐高温改性酚醛树脂保温材料

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