JPH0611777B2 - フエノ−ル樹脂の製造方法 - Google Patents

フエノ−ル樹脂の製造方法

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JPH0611777B2
JPH0611777B2 JP9590086A JP9590086A JPH0611777B2 JP H0611777 B2 JPH0611777 B2 JP H0611777B2 JP 9590086 A JP9590086 A JP 9590086A JP 9590086 A JP9590086 A JP 9590086A JP H0611777 B2 JPH0611777 B2 JP H0611777B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフェノール樹脂の製造方法に関し、特に脱水縮
合反応時に、内部に固定若しくは回転式の羽根を有した
配管内に樹脂と不活性気体及び/又は水蒸気を同時に供
給し、遊離フェノール類、遊離アルデヒド類、有機酸類
を殆ど含有せず、任意の量の低分子領域の反応物を含有
するフェノール樹脂の製造方法に関するものである。
〔従来技術〕
従来フェノール樹脂の製造方法は、フェノール類とアル
デヒド類を酸又は塩基性物質の触媒下にて反応させ初期
触媒物を得た後、常圧若しくは減圧にて脱水するか又は
適当な有機溶媒を添加し、ノボラック型フェノール樹脂
やレゾール型フェノール樹脂を得る方法が一般的である
が、かかる方法で得られた樹脂では多量の遊離フェノー
ル類、遊離アルデヒド類、有機酸類が存在するという問
題がある。また、フェノール樹脂中の遊離フェノール類
と遊離アルデヒド類を減少させる方法としては、不活性
気体又は水蒸気を反応液中に吹き込む方法(例えば特開
昭58−84814、特開昭59−131616、特開昭60−110715)
や反応液に溶媒を加え薄膜蒸発機で処理する方法(例え
ば特公昭61−7210)が知られているが、前者では水蒸気
吹き込みに際して反応器の激しい振動が起る、遊離フェ
ノール類、遊離アルデヒド類の除去率を高めるには多量
の水蒸気が必要である、等の問題があり、後者では反応
に関与しない溶媒を使用しなければならない、薄膜蒸発
機処理に際して予め反応液の水分を規定しておかなけれ
ばならない、等の問題がある。また、従来の方法では、
いずれにおいても高分子領域を増すことなく、モノメチ
ロールフェノール類、ジメチロールフェノール類、トリ
メチロールフェノール類、及び2核体といった低分子領
域のみを除去し、その量を任意にコントロールすること
はできなかった。
〔発明の目的〕
本発明者らはこれらの欠点を克服すべく鋭意研究した結
果、脱水縮合反応を行う際、内部に固定若しくは回転式
の羽根を有した配管内に、初期縮合物と同時に不活性気
体及び/又は水蒸気を供給し、脱遊離フェノール類、脱
遊離アルデヒド類、脱有機酸類、及び低分子領域の除去
を行うことにより、ノボラック型フェノール樹脂、レゾ
ール型フェノール樹脂いずれにおいても、遊離フェノー
ル類、遊離アルデヒド類、有機酸を殆ど含有せず、高分
子領域は増加せず、低分子領域のみ減少したフェノール
樹脂を得られることを見出し、本発明の完成に至ったも
のである。
〔発明の構成〕
本発明は、フェノール類とアルデヒド類を触媒下にて反
応させ、ノボラック型フェノール樹脂若しくはレゾール
型フェノール樹脂の初期縮合物を得た後に脱水縮合反応
を行う際、内部に固定若しくは回転式の羽根を有した配
管内に初期縮合物と同時に不活性気体及び/又は水蒸気
を供給することにより、脱遊離フェノール類、脱遊離ア
ルデヒド類、脱有機酸類、及び低分子領域の除去を行う
ことを特徴とするフェノール樹脂の製造方法である。
ここでフェノー類としては、フェノール、クレゾール、
キシレール、レゾルシノール、ビスフェノールAなどの
フェノール性水酸基を有する化合物の一種又は二種以上
を用い、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラ
ホルムアルデヒド、ポリオキシメチレン、アセトアルデ
ヒドなどのアルデヒド基を有する化合物の一種又は二種
以上を用いる。
フェノール類に対するアルデヒド類のモル比は特に限定
しないが、一般に0.5〜3.5の範囲で行う。触媒として
は、塩酸、硫酸、リン酸、ギ酸、シュウ酸、マレイン
酸、パラトルエンスルホン酸、スルファミン酸などの無
機酸又は有機酸、アンモニア、エチルアミン、エチレン
ジアミンなどの第1級アミン、ジエチルアミンなどの第
2級アミン、トリエチルアミンなどの第3級アミン、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、などのアルカリ金属
水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどのア
ルカリ土類金属水酸化物、酢酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛な
どの有機酸塩のうち一種又は二種以上を用いる。
本発明で使用する水蒸気は通常のものであり、不活性気
体はヘリウム、アルゴン、窒素などから一種以上を選ん
で使用する。
フェノール類とアルデヒド類の初期縮合反応は公知のも
のであり、常法と何ら変ることはなく、触媒下において
50〜150℃の液温で15分〜5時間程度反応させる方法が
一般的である。この後中和反応を行う場合もあり、中和
剤としては公知の無機酸、有機酸又は塩基性物質のうち
一種又は二種以上を使用する。
第1図、第2図に、本発明において使用される、内部に
固定若しくは回転式の羽根を有した配管を用いた時の装
置の概要図を示す。反応器(6)で初期縮合反応を行い初
期縮合物を得た後、脱水縮合反応を行う際、内部に固定
羽根を有した配管(10)内、若しくは内部に回転式羽根を
有した配管(11)内へ、供給ポンプ(7)又は反応器(6)を加
圧して縮合物を圧送することにより定量供給すると同時
に、不活性気体及び/又は水蒸気も供給口(8)より配管
(11)又は(12)内へ定量供給し、配管内で混合し、遊離フ
ェノール類、遊離アルデヒド類、有機酸類の除去及び低
分子領域の除去を行う。この時混合された樹脂と不活性
気体及び/又は水蒸気は前記反応器(6)へ戻してもよ
く、第2の反応器(9)へ送ればさらに好ましい。
配管への樹脂と不活性気体及び/又は水蒸気の供給比率
は特に限定するものではないが、樹脂1Kg/minに対
し、不活性気体及び/又は水蒸気0.005〜1Nm3/minの
供給比率が脱遊離フェノール類、脱遊離アルデヒド類、
脱有機酸類、及び低分子領域の除去の効率上好ましい。
配管への供給樹脂温度も特に限定するものではないが、
50〜250℃で供給するのが一般的である。
配管内の羽根の形状としては、樹脂と不活性気体及び/
又は水蒸気の混合効率を高めるものが良く、例えば第3
図に示すスパイラル状羽根、第4図に示す拗り羽根、第
5図に示すプロペラ状羽根、第6図に示すファンタービ
ン状羽根、第7図に示すディスクタービン状羽根、第8
図に示すゲート型羽根のうち一種又は二種以上を使用す
る。
以上の脱水縮合反応は常圧でもよく、減圧にしても何ら
問題はない。この後、必要に応じて公知の有機溶媒や水
を添加したり、さらに減圧脱水反応を行う場合がある。
このようにして遊離フェノール類0.05%未満、遊離アル
デヒド類10PPM未満、総有機酸量100PPM未満、2核体量
1.0%未満のノボラック型フェノール樹脂、又は遊離フ
ェノール類1.0%未満、遊離アルデヒド類0.1%未満、総
有機酸量500PPM未満、モノメチロール、ジメチロール、
トリメチロールフェノール類の総量が1.0%未満のレゾ
ール型フェノール樹脂を得る。
〔発明の効果〕
本発明は、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フ
ェノール樹脂のいずれにおいても、フェノール類に対す
るアルデヒド類の任意のモル比及び縮合度で遊離フェノ
ール類、遊離アルデヒド類、有機酸類の含有量が極めて
少く、高分子領域が増すことなく低分子領域が除去され
るため、高架橋度で耐湿性、低応力化に優れ、作業性を
損わない樹脂が得られ、電気・電子関連分野用フェノー
ル樹脂の製造方法として好適である。その上、従来の欠
陥である反応器の振動や初期縮合段階での規制がなく、
必要とする不活性気体及び/又は水蒸気も少ないので、
遊離フェノール類、遊離アルデヒド類、有機酸類の含有
が極めて少く、高分子領域が増すことなく低分子領域が
除去された樹脂の工業的製造方法として最適である。
〔実施例〕
以下実施例、比較例により本発明を説明する。
尚、%はすべて重量%である。
実施例−1 第1図に示す装置を使用した。
熱交換器及び攪拌装置を有した反応器(6)にフェノール1
0.0Kg、37%ホルマリン6.0Kg、シュウ酸0.1Kgを仕込
み、100℃で2時間縮合反応を行い、常圧にて液温が120
℃となるまで脱水した。その後、定量ポンプ(7)にて、
第3図に示す内部にスパイラル状固定羽根を有した配管
(10)へ1.0Kg/minの反応液を供給し、同時に0.5Nm3/mi
nの水蒸気も供給し、100Torrの減圧下で5時間脱遊離フ
ェノール、脱遊離ホルムアルデヒド、脱有機酸、及び低
分子領域除去を行った。この時処理液は前記反応器(6)
に戻し循環させた。この後60Torrの減圧下で1時間脱水
反応を行い、冷却バットに広げノボラック型フェノール
樹脂を得た。得られたノボラック型フェノール樹脂は溶
液粘度60センチストークス、遊離フェノール0.003%、
遊離ホルムアルデヒド5PPM、総有機酸量80PPM、ジヒド
ロキシフェニルメタン0.3%であった。
遊離フェノールの定量はガスクロマトグラフィー法、遊
離ホルムアルデヒドの定量はアセチルアセトン法、総有
機酸の定量は熱水抽出後イオンクロマトグラフィー法、
ジヒドロキシジフェニルメタン等低分子領域の定量は高
速液体クロマトグラフィー法にて行った。以下測定は上
記の方法によって行った。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第9図の実線部として示す。
実施例−2 第2図示す装置を使用した。
フェノール10.0Kg、37%ホルマリン11.2Kg、25%水酸化
ナトリウム溶液0.4Kgを実施例−1と同じ反応器(6)に入
れ、80℃まで昇温し、同温度を保ち2時間反応させた
後、50%乳酸で中和し、反応液pHを7.0とした。この後
定量ポンプ(7)で第6図に示すファンタービン状回転式
羽根を有した配管(11)内へ1.0Kg/minの反応液を供給
し、同時に0.1Nm3/minの水蒸気も供給し、60Torrの減
圧下で液温を50〜60℃に保ちながら6時間、脱遊離フェ
ノール、脱遊離ホルムアルデヒド、脱有機酸、及びモノ
メチロールフェノール、ジメチロールフェノール、トリ
メチロールフェノールの除去を行い、さらに粘度が80CP
/25℃となるまで60Torrで減圧脱水を行った後、室温ま
で冷却して液状のレゾール型フェノール樹脂を得た。
得られた液状レゾール型フェノール樹脂は不揮発分65
%、粘度80CP/25℃、遊離フェノール0.85%、遊離ホル
ムアルデヒド0.2%、総有機酸量250PPM、モノメチロー
ルフェノール、ジメチロールフェノール、トリメチロー
ルフェノールの総量0.9%であった。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第10図の実線部として示す。
実施例−3 第1図に示す装置を使用した。
フェノール10.0Kg、37%ホルマリン8.5Kg、28%アンモ
ニア水0.4Kgを実施例−1と同じ反応器(6)に入れ、100
℃で45分反応させた後、60Torrの減圧下で1時間脱水し
た。その後、定量ポンプ(7)にて第3図に示す内部スパ
イラル状固定羽根を有した配管(10)へ1.0Kg/minの反応
液を供給し、同時に0.75Nm3/minの加温窒素ガスも供給
し、常圧下で反応液温が105℃を超えないように加熱調
整を行いながら、樹脂が150℃の熱板のゲル化時間が30
秒となるまで、脱水、脱遊離フェノール、脱遊離ホルム
アルデヒド、脱有機酸、モノメチロールフェノール、ジ
メチロールフェノール、トリメチロールフェノールの除
去及び縮合反応をを行った。この後直ちに冷却バット上
に均一厚みに広げ冷却して固形レゾール型フェノール樹
脂を得た。得られた固形レゾール型フェノール樹脂は融
点90℃、150℃熱板のゲル化時間25秒、遊離フェノール
0.8%、遊離ホルムアルデヒド0.08%、総有機酸量300PP
M、モノメチロールフェノール、ジメチロールフェノー
ル、トリメチロールフェノールの総量が0.95%であっ
た。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第11図の実線部として示す。
比較例−1 固定羽根を有した配管への反応液及び水蒸気の供給を行
わない以外は全て実施例−1と同じ方法で反応し、比較
用樹脂を得た。得られた樹脂はノボラック型フェノール
樹脂で、溶液粘度55センチストークス、遊離フェノール
4.8%、遊離ホルムアルデヒド0.1%、総有機酸量1200PP
M、ジヒドロキシジフェニルメタン量13.2%であった。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第9図の破線部として示す。
比較例−2 回転式羽根を有した配管を使用しなで直接反応液中に水
蒸気を吹き込む方法とした以外は全て実施例−2と同じ
方法で反応し、比較用樹脂を得た。得られた樹脂は液体
レゾール型フェノール樹脂で不揮発分64%、粘度80CP/
25℃、遊離フェノール6.5%、遊離ホルムアルデヒド0.5
%、総有機酸量850PPM、モノメチロールフェノール、ジ
メチロールフェノール、トリメチロールフェノールの総
量14.0%であった。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第10図の破線部として示す。この樹脂
を遊離フェノール1%とする為には、さらに同様の脱遊
離フェノール操作5時間を要した。
比較例−3 固定羽根を有した配管への反応液及び窒素ガスの供給を
行わない以外は全て実施例−3と同じ方法で反応し、比
較用樹脂を得た。得られた樹脂は固形レゾール型フェノ
ール樹脂で、融点88℃、150℃熱板のゲル化時間24秒、
遊離フェノール7.4%、遊離ホルムアルデヒド0.8%、総
有機酸量2000PPM、モノメチロールフェノール、ジメチ
ロールフェノール、トリメチロールフェノールの総量1
2.5%であった。
得られた樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子
量分布パターンを第11図の破線部として示す。
以上の実施例、比較例の結果から、本発明の方法により
得られたフェノール樹脂は、ノボラック型、レゾール型
にかかわらず、遊離フェノール類、遊離アルデヒド類、
有機酸類の含有が極めて少なく、他法に比べその除去効
率が高く、更に低分子領域の除去効果もすぐれているこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に使用する、固定羽根を有した配管を用
いた時の設備概略図である。 第2図は本発明に使用する、回転式羽根を有した配管を
用いた時の設備概略図である。 第3図はスパイラル状固定羽根を有した配管の一部断面
側面図である。 第4図〜第8図はそれぞれ配管内に設けられる羽根の概
略図であり、第4図は拗り羽根、第5図はプロペラ状羽
根、第6図はファンタービン状羽根、第7図はディスク
タービン状羽根、第8図はゲート型羽根を示す。 第9図は本発明の実施例−1と従来方法の比較例−1に
より得られたノボラック型フェノール樹脂の高速液体ク
ロマトグラフィーによる分子量分布のパターンである。
実線が実施例、破線が比較例である。 第10図は本発明の実施例−2(実線)と従来方法の比較
例−2(破線)により得られたレゾール型液状フェノー
ル樹脂の高速液状クロマトグラフィーによる分子量分布
のパターンである。 第11図は本発明の実施例−3(実線)と従来方法の比較
例−3(破線)により得られたレゾール型固形フェノー
ル樹脂の高速液体クロマトグラフィーによる分子量分布
のパターンである。 1…フェノールのピーク、2…ジヒドロキシジフェニル
メタンのピーク、3…モノメチロールフェノールのピー
ク、4…ジメチロールフェノールのピーク、5…トリメ
チロールフェノールのピーク、6…第1の反応器、7…
供給ポンプ、8…不活性気体及び/又は水蒸気供給口、
9…第2の反応器、10…固定羽根を有した配管、11…回
転式羽根を有した配管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール類とアルデヒド類を触媒下にて
    反応させ、ノボラック型フェノール樹脂若しくはレゾー
    ル型フェノール樹脂の初期縮合物を得た後に脱水縮合反
    応を行う際、内部に固定若しくは回転式の羽根を有した
    配管内に初期縮合物と同時に不活性気体及び/又は水蒸
    気を供給することにより、脱遊離フェノール類、脱遊離
    アルデヒド類、脱有機酸類、及び低分子領域の除去を行
    うことを特徴とするフェノール樹脂の製造方法。
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