JPS6131426A - 変性フエノ−ル樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン等
のフエノール類とホルムアルデヒドとの反応生成物は反
応型レゾール樹脂、非反応型ノボラック樹脂となり、ノ
ボラック型樹脂は更にヘキサメチレンへキサミン等の硬
化剤を加えると硬化するいわゆる２殺性フェノール樹脂
である。この樹脂は最も歴史的に古い優れた熱硬化性樹
脂であるが、反応が重縮合反応による硬化のために反応
副生物として水、ホルマリン、低級含チツ素化合物、ア
ンモニア等を放出して硬化するために加熱、加圧、〃ス
抜きが必要であったり、硬化物中に反応副生物を抱き込
んでしまうといった欠点がある。これらの欠点を解消す
る数少ない対策として例えばアクロレインとペンタエリ
スリトールのごとき多価アルコールとの縮合物で知られ
るジアリリデンペンタエリスリトールとフエノールとに
パラトルエンスルホン酸のごとき強酸を触媒として硬化
させることが特公昭３４−８１３８号、同３４−８１３
９号、同３４−８１４１号に開示されている。これらは
硬化過程において主としてジアリリデンペンタエリスリ
トールの主として分解も併発され、アルデヒドであるア
クロレインの刺激が強く、また配合後の樹脂安定性に欠
けるために実用には至らなかった。　　　゛発明の解決
すべき問題点 上述の従来技術に鑑み、フェノール類と７アリリデンペ
ンタエリスリトールとの配合物を刺激性アクロレインな
しに硬化することが要請される。

問題点の解決手段 本発明者らは本発明者らが先に開示した不飽和シクロア
セタールとポリチオール化合物とからなる光硬化組成物
に用いた光硬化触媒であるトリアルリルスルホニウム、
トリアルリルセレニウム、ジアルリルハロニウムのオニ
ウム塩（特公昭５７−３３２９２号公報）をフエノール
／ジアリリデンペンタエリスリトール系に用いたところ
発泡することなく極めて速やかに硬化すると共に、硬化
過程でのアクロレイン刺激臭も極めて少なく、かつ貯蔵
安定性にも優れた光硬化性樹脂組成物が得られることを
知見した。

発明の構成 本発明は置換基を持ちあるいは持たない単核フェノール
、架橋基を介して結合した三核フェノール、７１ノール
系ノボラツク、ポリビニルフェノールから選ばれた少な
くとも１種のフエノールと、架橋剤として一般式 で代表される不飽和シクロアセタール基を分子中に実質
的に２個以−Ｌ含む化合物の少なくとも１種と、光硬化
開始剤としてジアルリルハロニウム、トリアルリルスル
ホニウム、トリアルリルセレニウムのそれぞれ四７フ化
ホウ素、六７ツ化ヒ素、六７ツ化リン、六７ツ化アンチ
モン等のオニウム塩とを含有することを特徴とする活性
エネルギー線により硬化可能な変性フェノール樹脂組成
物に関する。

本発明組成物で使用するフェノールとはフェノール、ク
レゾール、キシレノール、レゾルシン等の１価または多
価の単核フェノール；フェノール、クレゾールで代表さ
れるフェノール類とホルマリン、ホルマリンと同効物質
であるパラホルムアルデヒドまたはアセトンのごときケ
トンとの酸触媒による縮合で得られるビスフェノールの
ような架橋基を介して結合する２核フェノール；ノボラ
ック樹脂であってそれぞれ未だフェノール核中に活性反
応水素を有するものをいう。また、上記ノボラック組成
の一部にｐ−ターシャリブチルフェノールのごときアル
キルフェノール類を含むもの、またはフェニルフェノー
ルを含むものも含まれる。またｐ−ビニルフェノールか
らの重合体として知られるポリビニルフェノールも同様
に利用できる。当然これらの混合物でも差し支えない。

本発明で使用する不飽和シクロアセクール基を分子中に
２個以上含む化合物とは先の特許公報（特公昭５７−３
３２９２号明細書）に記載されでいるもので、その代表
的な化合物はポリオールと不飽和アルデヒドとの酸触媒
による縮合で造られる。すなわち過剰のアクロレインや
クロトンアルデヒドのごとき不飽和アルデヒドとペンタ
エリスリトールとをパラトルエンスルホン酸のごとき強
酸の存在下で加熱縮合する。反応後中和し過剰のアルデ
ヒドを追い出し再結晶するか、蒸留、抽出によって得ら
れる。それらの代表的製法は５ｃｈｕｌｚらにより＾ｎ
ｇｅｔｕ。

Ｃｈ　ｅ　ｍ、　６２巻１０５頁（１９５０）に詳しく
記載されている。

最もよく知られているのはペンタエリスリトールシアク
ロレインアセタール（ジアリリデンペンタエリスリトー
ル）、ペンタエリスリトールジクロトンアルデヒドアセ
タール（３，９−ジプロペニル−２゜４．８．１０−テ
トラオキサスピロ−５，５−ウンデカン）、シクロヘキ
サノンテトラメチロールシアクロレインアセタール、シ
クロヘキサノンテトラメチロールジクロトンアセクール
、ソルビトールトリアクロレインアセタールである。

フェノールと不飽和シクロアセタール基含有化合物との
配合割合はある程度化学量論的取り扱いによって決定で
きる。例えばフェノールであればフェノール１モルに対
し例えば最も代表的なジアリリデンペンタエリスリトー
ルの場合には１．５モルを使用し、ビスフェノールＡの
場合にはビスフェノールＡ　１モルに対しノアリリデン
ペンタエリスリトール２モルを配合することによって硬
化性樹脂となる。ポリビニルフェノールや７ボラツクの
場合にはその分子量によっても異なり所望する目的に応
じてかなり広範囲に変えることが可能であり、通常市販
されているノボラックについて示せばノボラック１００
重量部に対しジアリリデンペンタエリスリトール１５重
量部程度からゲル化に寄与し、ノボラック１００重量部
当たりジアリリデンペンタエリスリトール１００〜１３
０重量部使用すると極めで硬く、かつ強靭なものとなる
。当然ながらフェノールノボラック本来の難燃性を保持
するような目的のためにはジアリリデンペンタエリスリ
トールは少ない配合で、強靭な物性を目的とするために
は多い配合等、ポリビニルフェノールやノボラックの平
均分子量との化学量論的取り扱い、およびそれらのルー
チンによって決定できる。

本発明の思想を損わない範囲で、他の化合物、例えば前
述の特許公報に用いたポリチオールを不飽和シクロアセ
タールに対して化学量論的に当量より減らして変性する
ことによって可撓性を付与でき、また系の希釈や変性の
目的にエポキシ樹脂を使用でき、ポリビニルブチラール
、ネオブレンラバー等の高分子化合物を配合することも
本発明の範囲内である。ガラス等で代表される光を通す
充填材例えばガラス繊維を配合することもできる。

本明細書でいう光硬化開始剤とはＣｒ１ｖｅｌｌｏらに
よって文献Ｊ、Ｐｏ１ｙ、Ｓｃｉ、Ｓｙｍ、Ｎｏ、５６
．１−１１頁（１９７６）等に発表されでいるオニウム
塩を指すが、しかし、この文献においてはカチオン重合
反応する化合物、例えばスチレン、ａ−メチルスチレン
、ビニルエーテル等のモノマーの重合、トリオキサン、
エポキシアセクール、ラクトン等の環状化合物の開環重
合が報告されているが、不飽和シクロアセクールとフエ
ノール類の重合については全く言及されていない。この
触媒はエポキシ樹脂、特に指環式エポキシ化合物の良好
な硬化触媒として注目されていたのに過ぎず、フェノー
ル類と不飽和シクロアセタール基含有化合物との反応に
使用した時にアクロレイン臭を発生することなく硬化が
行なわれることは全く意外である。

本発明で使用する光硬化開始剤（光開始カチオンＩＵＩ
Ｌ）はジアルリルヨードニウム等のハロニウム、トリア
ルリルスルホニウム、トリアルリルセレニウムの７フ化
ホウ素、７ツ化ヒ素、７ツ化リン、７ツ化アンチモン等
のオニウム塩であり、紫外線のごとき活性エネルギーの
吸収によってルイス酸源を発生させる潜伏性化合物であ
る。これらはジベンゼンヨードニウム、ジトルエンヨー
ドニウム、ジターシャリブチルベンゼンヨードニウム、
トリベンゼンスルホニウム、トリトルエンスルホニウム
、トリメトキシベンゼンスルホニウム、トリベンゼンセ
レニウム、等の四７フ化ホウ素、六７ツ化ヒ素、六７ツ
化リン、六７ツ化アンチモン等のオニウム塩であり、近
年エポキシ樹脂用の光−８＝ 開始触媒としてＧＥＮＥＲＡＬ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ社よ
り商品名１’−ＵＶＥ　１０１４Ｊとしてトリアルリル
スルホニウム塩が市販されて、広く容易入手できるよう
になった。

これらにライでは成書（Ａ　Ｔ　ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　
ＭａｒｋｅｔｉＢＩ’ｕｂｌ　１ｃａＬｉｏｎ：　Ｕ　
Ｖ　Ｃｕｒｉｎｇ：　Ｓ　ｃｉｅｎｃｅ　　ａｎｄＴｅ
ｃｌ＋ｎｏｌｏｇｙ　　Ｓ、ＰｅｔｅｒＰａｐｐａｓ者
）に詳しく記述されている。これら触媒の使用量はフェ
ノール不飽和シクロアセクールの配合量１００重鼠都鳥
たりオニウム塩０．１％〜５％、好ましくは０．２５％
〜３％である。

これらを中〜高圧水銀ランプ等の紫外線発生装置から得
られるような活性エネルギー線を照射させることにより
、ゲル化から硬化に至らせることが可能であるが、通常
のエネルギー単独の重合やビニルエーテルの重合とは異
なり７エ／−ル類と不飽和シクロアセタールとの付加反
応触媒としての上記オニウム塩は光によって効果的にル
イス酸源を生成させ、紫外線ランプからの副射熱に頼ら
ずに光照射後は短時間の加熱による後硬化を併用するの
が好都合である。また、Ｊ、ｒ’ＯＬＹ、ＳＣＩ、ＣＩ
ＩＥ８゜１６巻２４４１頁（１９７９）に示されている
ようなアクリジンオレンジ等の色素増感化合物を併用し
てもよし１゜ 本発明による硬化性変性フェノール樹脂組成物の硬化物
の組成については十分な確証は得難いが前述の特公昭３
４−８１３８公報によれば大過剰７エ７−ルとジアリリ
デンペンタエリスリトールよりスピロ（ｍ−ジオキサン
）を含むビスフェノールが合成されていることから７エ
／−ル類のベンゼン核の活性水素と不飽和シクロアセタ
ールの不飽和基との反応を主体として架橋反応している
と考えられるが、一部は本発明者らが既に発表している
ように６貝環であるジアリリデンペンタエリスリトール
においてラジカル触媒や放射線照射によって開環が認め
られること（［色材５３［３］１４０−１４５（１９８
０）及び日本接着剤協会関東支部５３年１２月月例発表
１及び不飽和シクロジオキソランアセタール［古川らＭ
ＡＣＲＯＣＩ（ＥＭＩＥ　９５（１９６Ｂ）１６８−１
７８１１から本発明組成物の光硬化に際しても開環が生
起しているものと予想される。ナなけちその例を不飽和
シクロアセクールとしてジアリリデンペンタエリスリト
ールを使用し７エ７−ル類としてフェノールノボッラク
を使用してモデル的に図示すると下記の通りである： リ　　　　　　　　　　　ポ ジアリリデンペンタエリスリトールとフエノール７ボラ
ツクとの５０７５０重量比、光開始剤１．５重量％（光
開始剤：υシＥ−１０１４）の赤外分光分析チャートを
第１図に、同混合物の硬化後の赤外分光分析チャートを
第２図に、引続き後加熱硬化後の赤外分光分析チャート
を第３図に示す。第３図の１７２０ｃｍ−’はエステル
のカルボニル、 １４７０（！ＩＩ＋−’　、８８０ｃｍ−’は４置換ベ
ンゼンの吸収と思われる。

赤外分光分析以外に硬化した樹脂を着火燃焼させた場合
、通常ジアリリデンペンタエリスリトールが残余してい
ると激しいアクロレインの刺激を伴うがそれらは感知し
得ないので殆どが樹脂化に関与とみなせる。

上記により製造される硬化フェノール樹脂はコーチング
、インキ、接着、強化積層材の有用な材料となる 実施例 以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ フェノール源としてフェノール３．１ｇ、不飽和シクロ
アセクールとしてジアリリデンペンタエリスリトール１
０．６ｇ、光開始カチオン触媒として商品名ＵＶＥ−１
０１４で知られるトリアルリルスルホニウム塩のプロピ
レンカーボネート中５０％溶液０．４ｇを配合し、シャ
ーレに約２００μの厚みに流し込み２ＫＭのベルト式オ
ゾンタイプ高圧水銀ランプ（照射距離１、５　ｃ　ｍ　
１照射時間０．７５秒／１回）を通した。約２０回士な
けち１４〜１５秒で硬化して極めて硬い褐色を帯びたフ
ィルムが得られた。このフィルムはアセトン中でも崩壊
しない硬化物である。

実施例２ フェノール源としてビス７エ７−ルＡ　５．７ｇ、不飽
和シクロアセタールとしてペンタエリスリットノクロト
ンアルデヒドアセタール２４ｇとを混合し、７５〜８０
℃で加熱溶解した。この中に光開始剤として商品名ｒＵ
ＶＥ　−１０１４Ｊ　全０．５２ｇ溶がし、実施例１と
同様に約２００μでの硬化性を調べたところ約３０回す
なはち２０秒で硬化し耐アセトン性の強い褐色硬化物と
なった。

実施例３ フェノール源としてフェノールノボラック（昭和ユニオ
ン合成製［ＲＧ−５５７Ｊ軟化点６５℃、比較的分子量
の小さい７ボラツク）１００ｇをとり、これに不飽和シ
クロアセタールとしてジアリリデンペンタエリスリトー
ルを７ボラツク１００ｇ当たりＯｇ、　１０ｇ。

２０Ｂ、　　３０ｇ、　　４０ｇ、　６０ｇ、　ａｏ、
、、　　１００ｇ、　　１２０ｇの９種をアセトン１０
０ｇに溶がし、光開始剤として商品名１−ＵＶＥ−１０
１，４Ｊを５重量％配合した。これらを試験番号Ｎｏ、
　Ｏ〜Ｎｏ、　８とする。これらを試験これらの一部を
シャーレにとり（厚み　１＋ａｍ）、風乾後１２０　”
Ｃでアセトン残分を十分に除去しＩＯθ℃〜１５０”Ｃ
で３０分放置した。いずれもジアリリデンペンタエリス
リトールの熱分解による着色となるだけで、ゲル化は全
く認められなかった。これらの事実は逆にフエノール類
と不飽和シクロアセクール化合物とにおいて光開始触媒
であるオニウム塩が極めて安定性に優れることを示しジ
アリリデンペンタエリスリトール等不飽和アセタール化
合物の熱安定温度以下で極めて長期の保存性を示すもの
である。

Ｎｏ、　Ｏ〜８までの樹脂配合物をシャーレにとり（厚
み１ａｕａ）、風乾後１２０℃でアセトン除去処理後に
実施例１同様に水銀高圧ランプを用いて照射した。

オニウム塩を添加しないものは照射回数を６０回行って
も何の変化もなく、副射熱によって粘着性を示すのみで
あるが、Ｎｏ１〜８は１〜２回照射（１〜２秒）で全体
はピンク色に変化し引続く照射によってやや褐色を呈す
る。照射４〜１０回（褐色を呈する）でほぼタックがと
れたところで１２０’Ｃで１０分間後加熱硬化するとア
メ色となり硬化する。比較のために同じ工程を経たオニ
ウム塩を配合しなかったものは加熱後ものは著しい変化
も認められず、熱時ベタツク粘稠液のままであった。Ｎ
Ｏ６１〜Ｎ００８のものを更に１５０℃〜１９０℃に昇
温させ、熱時観察するとジアリリデンペンタエリスリト
ールの多い順に熱間硬さを示しノボラック１００ｇ当た
りジアリリデンペンタエリスリトール６０ｇ以上で極め
て強靭である。硬化物についてゲルチェックを行ったと
ころジアリリデンペンタエリスリトール２０ｇ配合のも
のから効果を示し６０ｇ配合の物からは効果は完全であ
る。化学量論的にみてフェノールノボラック６核体でグ
ル化に必要なジアリリデンペンタエリスリトールはノボ
ラック１００配当たり約５０部、９体ではゲル化に対し
て約３０部、１５核体に対しては約２０部であり、この
ノボラックの分子量から推定して妥当なものであった。

ノボラック１００配当たりジアリリデンペンタエリスリ
トール８０〜１２０配合合の硬化皮膜は鉛筆硬さで４　
Ｈ〜６　Ｔ−１と極めて硬い。

実施例４ フェノール源として実施例３より分子量が大きい、軟化
７α８５℃のノボラックｕノ脂（昭和ユニオン合成製井
５３４５）を実施例３の７ボラツクに代えて使用した以
外は実施例３と同様に実験を行った。

なお、ジアリリデンペンタエリスリトールはノボラック
１００配当たり１０．２０．３０１５０部の４種であり
、触媒量（ＵＶＥ−１０１４）は１％並びに３％で行っ
た。触媒量のすくない場合紫外線照射時のピークから褐
色を呈するまで２〜３秒長いだけで、１２０℃、５分加
熱後硬化後には大きな差はなく。３０部以上からしっか
りした強靭な皮膜を形成し通常のフエノール樹脂のよう
に燃焼時に発煙のない自己消火性となり、５０部配合で
も発煙の煤は極めて少なかった。また、この樹脂をガラ
ス繊維に含浸し同様の工程を経ることによって極めて良
質な透明な積層品が１１−られた。

実施例５ フェノール源としてパラ置換フェノールのポリマーであ
るポリビニルフェノール樹脂（丸善五油Ｍ）５０ｇ、ジ
アリリデンペンタエリスリトール４０ｇ１ペンタエリス
リトールシクロトンアセクール４０ｇ１触媒としてＵＶ
Ｅ−１０１４３重量％を使用した以外は実施例３と同様
に実験を行い、紫外線照射１０秒後に１５０℃で１０分
、２１０℃で２０分の後加熱硬化を行ったところ、同様
に極めて硬質な（鉛筆硬さ６Ｈ〜８Ｈ）皮膜が得られた
。

実施例６ フェノールノボラック５０らと　ノアリリデンペンタエ
リスリトール５０．どの混合物を希釈剤とじて一１９＝ アセトンの代りに反応性希釈剤である脂環式エポキシ樹
脂（チバγイギー製、ＣＹ　１７９）を２０重量％で希
釈した。光開始剤としでＵＶＥ　１０１４を３重量％を
配合した。このものはガラス７レーク＃　１５０（日本
板硝子１ｉ！　）２０重量％配合し、約ＩＩＩＩＩＩｌ
厚に鋼板上に被覆した。高圧水銀ランプで２回照射する
とデル化したので、１５０℃で１０分間更に後硬化した
。極めて硬い耐熱皮膜かえられた。

発明の効果 フェノールと不飽和シクロアセクール基含有化合物との
反応に際し光硬化開始剤としてカチオン性オニウム塩を
使用することにより刺激性のアクロレモン臭を発生する
ことなく高硬度の硬化樹脂かえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はジアリリデンペンタエリスリトールとフェノー
ルノボラックとの５０１５０重量比および光開始剤１．
５重量％の混合物の赤外分光チャート、第２図は同混合
物の光硬化後の赤外分光チャート、第３図は光硬化後加
熱硬化後の赤外分析チャートを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 置換基を持ちあるいは持たない単核フエノール、架橋基
   を介して結合した二核フエノール、フエノール系ノボラ
   ック、ポリビニルフエノールから選ばれた少なくとも１
   種のフエノールと、架橋剤として一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ＲはＨまたはＣＨ
   ＿３基）または ▲数式、化学式、表等があります▼（ＲはＨまたはＣＨ
   ＿３） で代表される不飽和シクロアセタール基を分子中に実質
   的に２個以上含む化合物の少なくとも１種と、光硬化開
   始剤としてジアルリルハロニウム、トリアルリルスルホ
   ニュム、トリアルリルセレニュムのそれぞれ四フッ化ホ
   ウ素、六フッ化ヒ素、六フッ化リン、六フッ化アンチモ
   ン等のオニウム塩とを含有することを特徴とする活性エ
   ネルギー線照射により硬化可能な変性フエノール樹脂組
   成物。