JPH10139845A - 変性フェノール樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い残炭率を有し、耐火物、炭素材料等に好
適な変性フェノール樹脂組成物を得る。 【解決手段】 フェノール樹脂を、ナフタレンを含む芳
香族炭化水素を重縮合反応させて得られる合成樹脂で変
性してなることを特徴とする変性フェノール樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐火物、炭素材料等に使
用可能な変性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】フェノール樹脂は耐熱性、断熱性、寸法
安定性、機械的強度などに優れた熱硬化性樹脂である。
従って、フェノール樹脂は各種機器や部品の軽量化、高
機能化に対する要求が高まるにつれその需要は拡大しつ
つある。また、低発煙性であることから内装材としての
用途も近年拡大されている。

【０００３】さらに、カーボンボンドを形成する耐火物
のバインダーとして、原料の常温混練が可能であり、耐
火物の乾燥強度が大きく、かつ耐火物製造時の作業環境
が改善される等の理由により、フェノール樹脂をバイン
ダーとする耐火物を製造することが多くなっている。耐
火物用のフェノール樹脂バインダーとしては、ノボラッ
ク型及びレゾール型の液状又は粉末の樹脂が単独又は併
用の形で使用されている。

【０００４】以上のように、フェノール樹脂はさまざま
な用途のバインダーとして使用されているが、特に耐火
物、炭素材料等に使用される場合、フェノール樹脂の欠
点として、フェノール樹脂の熱分解温度域である４００
〜７００℃での強度低下が挙げられる。また、フェノー
ル樹脂の残炭率は一般に５０〜６０％であり、より炭化
率の高い樹脂の開発が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、これらの
欠点を克服すべく鋭意研究した結果、フェノール樹脂を
ナフタレンを含む芳香族炭化水素を重縮合反応させて得
られる合成樹脂で変性することにより、４００〜７００
℃での強度低下を少なくし、また通常のフェノール樹脂
よりも高い残炭率が得られることを見出し、本発明に至
ったものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、フェノール樹
脂をナフタレンを含む芳香族炭化水素を重縮合させて得
られる合成樹脂で変性してなることを特徴とする変性フ
ェノール樹脂組成物に関するものである。

【０００７】本発明で使用するフェノール樹脂におい
て、原料となるフェノール類としては、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、その他各種アルキルフェノール
などがあり、さらにこれらのフェノール類を製造する際
の副生物も含まれ、これらを単独又は２種以上組み合わ
せて使用できる。一方、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、ベンズアルデヒド
等が使用できる。

【０００８】フェノール類とアルデヒド類との付加縮合
の際の触媒は、樹脂のタイプに応じて使い分けることが
できる。酸性触媒としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸
などの無機酸、又はパラトルエンスルホン酸、ベンゼン
スルホン酸、蓚酸、マレイン酸、蟻酸、酢酸、琥珀酸な
どの有機酸が使用できる。その他、酢酸亜鉛等の金属塩
類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウ
ム、水酸化カルシウム等のアルカリ類、アンモニア、ト
リエチルアミン等のアミン類を単独、或いは２種以上の
併用で使用できる。また本発明で使用する合成樹脂は、
ナフタレン、アントラセン等の芳香族炭化水素を強酸で
重縮合させて得られる。

【０００９】変性フェノール樹脂における前記合成樹脂
の変性比率は１０〜９０％、好ましくは２０〜８０％で
ある。合成樹脂の変性率がこの範囲より低い場合、充分
な変性効果が得られない。また高い場合、硬化速度が遅
くなる等の弊害が生ずる。変性フェノール樹脂の形状は
液状、固形状、粉末状いずれでも良い。液状の変性フェ
ノール樹脂は、予めこれを溶かす有機溶剤に溶解したも
のである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。しかし、本発明は実施例によって限定されるもの
ではない。また本文中に記載されている「部」及び
「％」はすべて「重量部」及び「重量％」を示す。

【００１１】製造例１ 攪拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置にフェノ
ール１００部、３７％ホルマリン７０部及び蓚酸１部を
仕込み、還流条件下で３時間反応させた。次いで所望の
水分量、遊離フェノール量になるまで減圧下で脱水、脱
フェノールを行った後、合成樹脂「ＡＲＡ２４」（三菱
ガス化学製）を１００部添加し、固形状の変性フェノー
ル樹脂を得た。この樹脂１００部とヘキサメチレンテト
ラミン１０部とを混合粉砕して粉末状の変性フェノール
樹脂組成物Ａを得た。この樹脂は融点１１５℃、炭化率
７０％であった。

【００１２】製造例２ 攪拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置にフェノ
ール１００部、３７％ホルマリン７０部及び蓚酸１部を
仕込み、還流条件下で３時間反応させた。次いで所望の
水分量、遊離フェノール量になるまで減圧下で脱水、脱
フェノールを行った後取り出し、融点８０℃の固形状ノ
ボラック型フェノール樹脂を得た。この樹脂１００部と
合成樹脂「ＡＲＡ２４」（三菱ガス化学製）を１００部
及びヘキサメチレンテトラミン２０部とを混合粉砕して
粉末状の変性フェノール樹脂組成物Ｂを得た。この樹脂
は融点１１３℃、炭化率６９％であった。

【００１３】製造例３ 攪拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置にフェノ
ール１００部、３７％ホルマリン７０部及び蓚酸１部を
仕込み、還流条件下で３時間反応させた。次いで所望の
水分量、遊離フェノール量になるまで減圧下で脱水、脱
フェノールを行った後取り出し、融点８０℃の固形状ノ
ボラック型フェノール樹脂を得た。この樹脂１００部と
ヘキサメチレンテトラミン１０部とを混合粉砕し、粉末
状のフェノール樹脂を得た。この樹脂は融点８７℃、炭
化率５８％であった。

【００１４】＜実用試験＞実験用万能混練機にマグネシ
アクリンカー粗粒（１−３ｍｍ）６００部、マグネシア
クリンカー微粉（０．３ｍｍ以下）２００部、りん状黒
鉛２００部、液状ノボラック型フェノール樹脂（粘度８
Pa・s／２５℃、不揮発分７０％）３５部、製造例１〜３
に示す粉末状の変性フェノール樹脂あるいはフェノール
樹脂５部、ヘキサメチレンテトラミン３．５部を入れ、
２５℃で６０分間混練した。混練物１２０ｇを１５×２
５×１００ｍｍの金型に投入し、９．８×１０⁷ Ｐａの
圧力をかけて成形した。この成形物を１７０℃で１２時
間乾燥し、試験片を得た。さらにこの試験片について、
それぞれ還元雰囲気下で５００℃、１０００℃で加熱処
理を行った。１７０℃乾燥後、５００℃加熱処理後及び
１０００℃加熱処理後のそれぞれの試験片について曲げ
強度を測定した。結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１から明らかなように、比較例１に対し
て，比較例２では粉末状フェノール樹脂の添加では１７
０℃乾燥後の強度の向上は見られるが、５００℃、１０
００℃熱処理後の強度はほとんど向上していない。これ
に対して実施例１〜２では１７０℃乾燥後、５００℃、
１０００℃熱処理後の強度いずれも大幅な向上が見られ
た。

【００１７】

【発明の効果】本発明のフェノール樹脂組成物は、フェ
ノール樹脂を、ナフタレンを含む芳香族炭化水素を重縮
合させて得られる合成樹脂で変性しているので、従来の
フェノール樹脂よりも高い炭化率が得られる。また、耐
火物、炭素材のバインダーとして使用された場合の４０
０〜７００℃での強度低下を抑制することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェノール樹脂を、ナフタレンを含む芳
   香族炭化水素を重縮合反応させて得られる合成樹脂で変
   性してなることを特徴とする変性フェノール樹脂組成
   物。
2. 【請求項２】 炭素材料である請求項１記載の変性フェ
   ノール樹脂組成物。
3. 【請求項３】 耐火物用結合材である請求項１記載の変
   性フェノール樹脂組成物。