ゴム配合用フェノール修飾レゾルシノール樹脂
【課題】 なし
【解決手段】
（ａ）ゴム成分；（ｂ）メチレン供与体化合物；及び（ｃ）高オルト−オルト結合フェノールノボラック樹脂及びレゾルシノール樹脂を含有するメチレン受容体を含有する加硫性ゴム組成物。該樹脂配合物は、多数の方法によって製造することができる。例えば、下記式で表される１以上のフェノール化合物とアルデヒドとをオルト配向性触媒の存在下で反応させ、次いで、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させ、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造することができる：
【化２０】
（式中、ＲはＨ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキルからなる群から選択される。）。
【解決手段】
（ａ）ゴム成分；（ｂ）メチレン供与体化合物；及び（ｃ）高オルト−オルト結合フェノールノボラック樹脂及びレゾルシノール樹脂を含有するメチレン受容体を含有する加硫性ゴム組成物。該樹脂配合物は、多数の方法によって製造することができる。例えば、下記式で表される１以上のフェノール化合物とアルデヒドとをオルト配向性触媒の存在下で反応させ、次いで、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させ、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造することができる：
【化２０】
（式中、ＲはＨ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキルからなる群から選択される。）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノールノボラック(novolak)修飾レゾルシノール（resorcinolic）樹脂の合成及び応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ、ベルト及びホース製品等の物品におけるゴム複合体の性能は、ゴム及び補強材料の間の接着特性、及び補強材料と接触する際の硬化したゴムマトリックスの機械的性質に依存する。
【０００３】
従来のゴムの補強材料への接着力最適化するための従来の方法は、メチレン供与体及びメチレン受容体を含有する二液型接着システムを含む。メチレン供与体は、メチレン受容体を読み込む(read)か又は架橋することのできるメチレン又はメチロール基を生成し、ゴム及び補強材料と相互作用し、結果としてゴムの補強材料への接着力を増大させる。メチレン供与体とメチレン受容体とはゴム中に配合されるので、それらは最終的なゴム製品の特性に重大な効果を与える。
【０００４】
最も一般に用いられているメチレン供与体は、ヘキサメチレンテトラミン（ＨＥＸＡ）及びヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）である。２価フェノール、多価フェノール及びフェノールノボラック樹脂は、メチレン受容体としてゴム産業において用いられている。例えば、レゾルシノールは、ゴムを補強材料に結合させるために用いられている２価フェノールメチレン受容体である。レゾルシノールは低分子であるので、配合の間、ゴム中に均一に分布することができ、結果として、硬化したゴム製品の優れた、物理的、機械的及びスチールコード接着性能を付与する。しかし、特に、製品の損失については、バンブリー温度条件におけるレゾルシノールと関連する発煙が問題を引き起こす。
【０００５】
また、フェノールノボラック樹脂は、タイヤ産業において、ゴム化合物製剤におけるメチレン受容体として長いこと用いられてきた。上記フェノールノボラックは、ＨＭＭＭ又はＨＥＸＡ（ＨＭＴ）等のメチレン供与体で硬化された場合、硬化されたゴム化合物の硬度、鋼度、引裂抵抗、耐摩耗性、引張強度、及び弾性率を上昇させる。一般に、フェノールノボラックは、ゴム化合物製剤中の樹脂を粘着しやすくし、補強するものとして用いられている。しかし、それらはスチールワイヤースキムゴム(steel wire skim rubber)化合物製剤においては、遅い硬化及び高いヒステリシスのために用いられていない。従って、フェノールノボラックの相対的に遅い硬化及び相対的に高い発熱は、タイヤコードのゴムへの接着に影響を及ぼすことが予想される。タイヤの耐用年数を上昇させるためには、鋼等のタイヤコードと、加硫ゴムとの結合が相対的に強いことは重要である。ゴム配合製剤中でのレゾルシノールの使用は、鋼及びゴムの間のこのような結合を提供する。これは、メチレン供与体に対するレゾルシノールの高い反応性によるものであり、また低ヒステリシスのゴム化合物を生産する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ゴム化合物の応用において利用するための改良されたメチレン受容体が必要である。好ましくは、該メチレン受容体は相対的に短い硬化時間を有し、そのため、改良されたゴム組成物を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要約）
本発明の実施態様は、１以上の以下の態様において上記必要を満たす。１つの態様において、本発明は、（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分；（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物；及び（III）下記式：
【０００８】
【化７】
【０００９】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）で表される、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を含有するメチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物に関する。該フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、一般に、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比が９５：５〜５：９５の間である。いくつかの実施態様において、該フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、（a）下記式：
【００１０】
【化８】
【００１１】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させて高オルトフェノール樹脂を得、かつ（ｂ）該高オルトフェノール樹脂をレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させることによって製造される。特定のフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、（ａ）約２５〜９６％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（ｃ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；及び（ｄ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合を有する。
【００１２】
他の実施態様において、該メチレン受容体は、（Ａ）フェノール及び／又はアルキルフェノールと、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）オルト配向性二価金属塩触媒の存在下で反応させ、少なくとも２５％のオルト−オルトフェノールメチレン架橋を含む高オルトフェノールノボラック生成物を製造し、次いで（Ｄ）レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールとを加え、かつ次いで（Ｅ）追加量のアルデヒドと反応させることによって製造される。このような方法によって製造された該樹脂配合物は、下記構造式を有する：
【００１３】
【化９】
【００１４】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。いくつかの方法においては、フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、約１：０．４〜０．８６であり；レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はｍ−置換フェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、約１：０．４〜０．７である。他の方法においては、該アルキルフェノールが、フェノールノボラック樹脂を製造するために用いられ、かつ該樹脂はｏ−ｏ’メチレン結合を約４０〜７０％の範囲で含有する。いくつかの方法においては、該フェノールノボラックを製造するために用いられるアルキルフェノールは、ｐ−クレゾール、ｐ−tert−ブチルフェノール、ｐ−tert−オクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−スチリルフェノール及びｐ−エチルフェノールからなる群から選択される、炭素原子１〜１６個を含むアルキル鎖でパラ置換された、又はアラルキル置換されたフェノールから選択される。他の方法においては、フェノール及び／又はアルキルフェノールとアルデヒドとのモル比は、約０．１：０．９及び約０．９：０．１の間である。いくつかの方法においては、該アルデヒドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール又はそれらの混合物である。他の方法においては、該レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールは、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールからなる群から選択される。
いくつかの他の実施態様においては、該メチレン受容体は、（Ａ）下記式：
【００１５】
【化１０】
【００１６】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）共沸溶媒、（Ｄ）酸化物、水酸化物、ギ酸塩、乳酸塩、酢酸塩、安息香酸塩と、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン、コバルト及び鉛の混合物とからなる群から選択される、二価の電気的陽性の金属化合物を含有する、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（Ｅ）次いで、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えることによって製造される。いくつかの方法においては、該共沸溶媒は、トルエン及びキシレンからなる群から選択される。前記方法で製造される樹脂配合物（メチレン受容体として用いられる）は、下記構造式を有する：
【００１７】
【化１１】
【００１８】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。前記方法で製造される特定の樹脂配合物は、（１）約２５〜９８％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（２）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（３）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合；及び（４）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせを有する。他の特定の樹脂配合物は、約９０〜約９８％のｏ−ｏ’フェノールメチレン結合を含む。若干の場合、該樹脂配合物は、フェノール樹脂とレゾルシノール成分との重量比が約９５：５〜約５：９５の間である。
【００１９】
他の実施態様においては、該加硫性ゴム組成物は、さらにナイロン、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維及び鋼からなる群から選択される補強材を含む。若干の場合、該ゴム組成物は、タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、自動車のフロアマット、トラック又はボールミルライナーの泥よけを製造するための複合製品の製造において用いられる。
【００２０】
他の実施態様においては、本発明は、（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されるゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）下記式：
【００２１】
【化１２】
【００２２】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で最初に反応させ、次いでレゾルシノールホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させて、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造される。
本発明のさらなる面、特徴及び本発明の種々の実施態様の特性は、下記記載により明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下の説明において、本明細書において開示される全ての数字は、それらに関連して、用語「約」又は「およそ」が用いられているかどうかに関わらず、近似値である。それらは、１％、２％、５％、又は時には１０〜２０％変化してもよい。下限ＲＬ及び上限ＲＵを有する数値範囲が開示されるときはいつでも、範囲の中における減少するいかなる数が特に開示される。下限、ＲＬおよび上限（ＲＵ）を有する数の範囲が開示されるときはいつでも、範囲内に入るいかなる数も特に開示される。特に、範囲内の以下の式が特に開示される：Ｒ＝ＲＬ＋ｋ＊（ＲＵ−ＲＬ）、式中、ｋは、１％ずつの増加で１％〜１００％の範囲で変化し得る範囲である。すなわち、ｋは１％、２％、３％、４％、５％、、、５０％、５１％、５２％、、、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％又は１００％である。更に、上述した定義による２つのＲ数によって定義されるいかなる数値範囲もまた、具体的に開示される。
【００２４】
本発明の実施態様は、高オルト−オルト結合フェノールノボラック樹脂、及び加硫性ゴム組成物中のメチレン受容体として用いるためのレゾルシノール樹脂との配合物を提供する。簡潔さのため、用語「オルト−オルト結合」を、以下の記載においては「オルト」と省略する。更に、また本発明の実施態様は、上記樹脂配合物をベースとする加硫性ゴム組成物を提供する。
【００２５】
高オルトフェノールノボラック樹脂とは、少なくとも２５％のオルト−オルト結合を有するフェノールノボラック樹脂をいう。すなわち、少なくとも２５％のメチレン架橋が、オルト位のフェノール基に隣接して結合している。いくつかの実施態様においては、オルト−オルト結合の程度は、少なくとも３５％であり、少なくとも４０％であり、少なくとも４５％であり、少なくとも５０％であり、少なくとも６０％であり、少なくとも７０％であり、又は少なくとも８０％である。好ましくは、オルト−オルト結合の程度は、少なくとも８５％であり、少なくとも９０％であり、又は少なくとも９５％である。フェノールノボラック樹脂中のオルト−オルト結合の程度が９０％を超えると、このような樹脂は「超高オルト(very high ortho)」フェノールノボラックとして言及される。ノボラック中のオルト−オルト結合の含有割合は、重水素化メタノール中において運転される１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによって測定することができる。テトラメチルシランが、内部標準として用いられる。オルト−オルト結合の割合は、２３．５〜３８ｐｐｍの範囲に見られる全てのメチレン架橋シグナルによって分離される、２３．５〜３２ｐｐｍの範囲に見られるオルト−オルトメチレン架橋のシグナルの積分（面積）の１００倍に等しい。
【００２６】
本発明の実施態様に従った高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、（１）高オルトフェノールノボラック樹脂を（２）レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と配合することによって製造される。この配合用の高オルトフェノールノボラック樹脂は、フェノール、ｐ−アルキル又はアラルキルフェノールとホルムアルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させることにより製造することができる。適当なフェノールは、フェノール又はｍ−アルキル置換フェノール等の三官能性フェノール、及びｐ−クレゾール、ｐ−tertオクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−tert−ブチルフェノール等の二官能性フェノール等を含むが、これらに限定されない。該高オルトノボラック樹脂の合成に用いるのに適した触媒は、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、カドミウム、鉛及び／又はバリウム等の二価の金属イオンである。該触媒は、通常は、弱有機酸の二価の金属塩、すなわち酢酸塩、クエン酸塩、グリコサール塩又は酒石酸塩である。高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、下記式で表される１又は２種の化合物を含む。
【００２７】
【化１３】
【００２８】
上記式中において、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個のアルキル基、炭素原子８〜１２個のアラルキル基であり；かつｎ又はｍは１以上である。一般に、ｎは約１〜約１０００である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、又は約２００未満である。一般に、ｍは約１〜約５００である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、又は約１００未満である。上記範囲は樹脂の応用のためには好まれ、ｍ及びｎが上記範囲外のときは他の応用のために好まれる。レゾルシノール樹脂についての上記式において、全ての結合は２−６’であると表わされる。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。フェノール樹脂についての構造はオルト−オルト結合であると思われるが、オルト結合は１００％である必要はない、しかし、それは少なくとも２５％である。
【００２９】
本発明のいくつかの実施態様において、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、オルト配向性触媒の存在下でフェノール及び／又はアルキルフェノール−ホルムアルデヒド反応から高オルトフェノールノボラック樹脂を形成した後、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応を実施することにより製造される。得られた樹脂生成物は、下記式を有する。
【００３０】
【化１４】
【００３１】
上記式において、ｎは約１〜約１０００の範囲である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、約２００未満であるが、１、３、５又は１０を超える。一般に、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、約１００未満であるが、１、３、５又は１０を超える。上記範囲は、樹脂のいくつかの応用については好ましく、ｍ及びｎが上記範囲外のときは他の応用のために好まれる。レゾルシノール樹脂についての上記式において、全ての結合は２−６’である。しかし、これは、レゾルシノール樹脂については必要ではない。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。また、レゾルシノール樹脂についての構造はオルト−オルト結合であると思われるが、オルト結合は１００％である必要はない、しかし、それは少なくとも２５％であるべきである。
【００３２】
更に、種々の高オルトフェノール樹脂は、下記の米国特許第2,475,587号明細書;第3,332,911号明細書;第3,425,989号明細書;第4,010,144号明細書;第5,473,045号明細書;及び第5,494,785号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。本発明の種々の実施態様において、このような全てのフェノール樹脂は、修飾され、又は修飾なしで用いられる。本明細書において用いられる用語「フェノール樹脂」は、フェノール及びホルムアルデヒドの縮合反応で製造される樹脂だけでなく、フェノール誘導体又は置換フェノールと１以上のアルデヒドとから製造されたものも本明細書において包含するものと認識されなければならない。
【００３３】
さらなる適当なレゾルシノール樹脂は、下記の米国特許第6,472,457号明細書;第5,945,500号明細書;第5,936,056号明細書;第5,300,618号明細書;第5,244,725号明細書;第5,075,414号明細書;第5,075,413号明細書;第5,059,723;号明細書;第5,049,641号明細書;第5,030,692号明細書;第5,021,522号明細書;第4,892,908号明細書;第4,889,891号明細書;第4,476,191号明細書;第4,025,454号明細書;第3,956,205号明細書;及び第2,385,372号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。上記レゾルシノール樹脂は、修飾され、または修飾なしで、高オルトフェノール樹脂と配合される。本明細書において用いられる用語「レゾルシノール樹脂」は、レゾルシノール及びホルムアルデヒドの縮合反応で製造される樹脂だけでなく、レゾルシノール誘導体又は置換レゾルシノールと１以上のアルデヒドとから製造されたものも本明細書において包含するものと認識されなければならない。
【００３４】
本発明の他の実施態様は、ａ）ゴム成分、ｂ）メチレン供与体、及びｃ）メチレン受容体を含有するゴム組成物を提供する。メチレン受容体は、上述した、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂のいずれかであり得る。例えば、メチレン受容体は、まずフェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、次いで、該反応生成物をプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂と配合するか、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応を実施して上述したような配合物を生成する。補強ゴム製品は、更に補強材を含んでもよい。
【００３５】
また、本発明の実施態様は、ゴム配合に適用するために用いられる、高オルト及び超高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノールノボラック樹脂生成物を提供する。
【００３６】
いくつかの実施態様は、メチレン結合の全数の少なくとも５０％がオルト−オルト位にフェノール基に隣接して結合している、メチレン鎖結合ポリフェノールを含有する、新規なゴム配合フェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂を提供する。オルト−オルト（ｏ−ｏ’）フェノールメチレン架橋は、約２５％〜約９６％であり、及び更に好ましくは約３０％〜約８０％からなることが好ましい。樹脂中に存在する、ｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋及び４−４’レゾルシノールメチレン架橋の全数は、約１０％〜約９０％であり、好ましくは約４０％〜約８０％で変化する。好ましくは、フェノールメチレン結合の全数の約１％〜約３０％はパラ−パラ（ｐ−ｐ’）位に結合している。得られた樹脂におけるフェノールメチレン結合の少なくとも２５％はｏ−ｏ’であり、フェノールメチレン結合の全数の少なくとも微量の部分はｐ−ｐ’である。
【００３７】
また、本発明の実施態様は、ゴムと補強材料との間の向上した接着力を有し、同時に、補強材料と接触した、硬化したゴムマトリックスについて向上した機械的性質を有する、加硫性ゴム組成物を提供する。
【００３８】
上述したように、改良された加硫性ゴム組成物は、メチレン受容体としてレゾルシノールノボラック樹脂で修飾された高オルトフェノールノボラックを用いることによって製造することができる。改良された加硫性ゴム組成物は、（I）天然ゴム及び合成ゴムから選択されるゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノールノボラック型メチレン受容体を含有する。上記ゴム組成物は、更に（IV）硫黄等の加硫剤、及び（V）１以上のゴム添加剤を任意に含有してもよい。
【００３９】
該ゴム成分は、天然ゴム、合成ゴム又はそれらの混合物であり得る。合成ゴムの特定の例は、ネオプレン（ポリクロロプレン）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、１，３−ブタジエン又はイソプレンとスチレン、アクリロニトリル及びメチルメタクリレート等のモノマーとの共重合体、またエチレン／プロピレン／ジエン単量体（ＥＰＤＭ）及び特にエチレン／プロピレン／ジシクロペンタジエンターポリマーを含む。
【００４０】
該メチレン供与体成分は、加硫の際に加熱によってホルムアルデヒドを生成し、ゴム配合製剤中で用いられるメチレン受容体と反応し得る化合物であることができる。適当なメチレン供与体はヘキサメチレンテテラミン（ＨＥＸＡ又はＨＭＴ）及びヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）を含むが、これらに限定されない。さらなる適当なメチレン供与体は、米国特許第3,751,331号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。該メチレン供与体は、通常はゴム１００部あたり０．５〜１５部、好ましくはゴム１００部あたり０．５〜１０部存在する。メチレン受容体に対するメチレン供与体の重量比は変化し得る。しかし、一般には、重量比は１：１０〜１０：１の範囲であろう。好ましくは、メチレン受容体に対するメチレン供与体の重量比は１：３〜３：１で変動する。
【００４１】
該加硫性ゴム組成物は、硫黄等の加硫剤を含有してもよい。適当な硫黄加硫剤の例は、元素状態で存在する硫黄、又は硫黄を供与する加硫剤である。好ましくは、硫黄加硫剤は元素状態で存在する硫黄である。
【００４２】
加硫性ゴム組成物は、ゴム組成物中で用いられる１以上の添加剤を含有してもよい。ゴムストック中で用いられる添加剤は、カーボンブラック、コバルト塩、ステアリン酸、シリカ、酸化亜鉛、充填材、可塑剤、ワックス、プロセスオイル、加硫遅延剤、抗オゾン化物質等を含む。
【００４３】
また、加硫に必要時間及び／又は温度を制御し、加硫特性を向上させるために、促進剤が用いられる。適当な促進剤は、アミン、二硫化物、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド（sulfenamides）、ジチオ炭酸塩及びザンタテス（zanthates）を含むが、これらに限定されない。好ましくは、一次促進剤はスルフェンアミドである。
【００４４】
本明細書で開示されたゴム化合物は、タイヤの応用における使用のための針金被覆、ビーズ被覆（bead coat）として用いることができる。ステンレス鋼等の金属に対するゴムの接着力を向上させるための、当業界で公知のコバルト化合物のいずれの形態もが使用できる。用いられる適当なコバルト化合物は、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸等の脂肪酸のコバルト塩、炭素原子６〜３０個を有する脂肪族又は脂環式カルボン酸のコバルト塩、塩化コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデコン酸コバルト（cobalt neodeconoate）、及びモノボンドCの商標で商業的に入手可能な有機コバルト−ホウ素複合体を含む。
【００４５】
本発明の実施態様において用いられるメチレン受容体は、例えば、図１〜３に図示された３個の反応模式図の１つによって製造することのできる、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂である。
図１に言及すると、該メチレン受容体樹脂を製造する１つの方法は、まず、下記一般式（ａ）：
【００４６】
【化１５】
【００４７】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基である。）で表される１以上のフェノール化合物を、酸化物、水酸化物、又はカルシウム、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、カドミウム、鉛及びバリウム等の二価の金属イオンの酸化物、水酸化物又は有機酸塩等のオルト配向性触媒の存在下で、ホルムアルデヒド、パラ−ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒド等のアルデヒドと反応させ、高オルト置換フェノールノボラック型樹脂を合成することである。次いで、プレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラックをフェノールノボラックに加え、十分に撹拌して脱水し、高オルトフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得る。
【００４８】
いくつかの実施態様においては、フェノール、及び／又はｔ−オクチルフェノール等のアルキルフェノールが、２つの異なる段階において水性ホルムアルデヒドと反応することが許容される。反応に用いられるオルト配向性触媒のタイプに依存して、この反応のｐＨは約４〜約７の範囲である。ほとんど全てのホルムアルデヒドがフェノールと完全に反応するような方法で、フェノール−ホルムアルデヒド反応混合物を還流する。ホルムアルデヒドは、フェノール環のオルト位に有意に結合し、下記タイプの構造を提供する：
【００４９】
【化１６】
【００５０】
（式中、ｎは、フェノール及びホルムアルデヒドのモル比に依存して１以上である。）。上記フェノールノボラックは高いオルト配向性を有し、「高オルトフェノールノボラック樹脂」と呼ばれる。これは、ＨＥＸＡ又はＨＭＭＭ等のメチレン供与体との比較的高い硬化速度を示す、実質的に直鎖状の重合体を結果として生じる。
【００５１】
フェノールノボラックの形成後、ただちに温度をわずかに低くし、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂溶液を加え、最終樹脂配合物を脱水してフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得る。樹脂生成物は下記式によって特徴づけられる：
【００５２】
【化１７】
【００５３】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個のアルキル基又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基であり、ｎは約１〜約１０００の範囲である。）。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、約２００未満である。一般には、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、約１００未満である。レゾルシノールについての上記式においては、全ての結合は２−６’であると思われる。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。
【００５４】
いくつかの実施態様においては、高オルトフェノールノボラック樹脂について、ｏ−ｏ’及びｏ−ｐ’フェノールメチレン結合の合計は、好ましくは少なくとも約９０％であり、ｐ−ｐ’フェノールメチレン結合は５％未満である。フェノール及びレゾルシノール樹脂配合物について、ｏ−ｏ’フェノール、４−４’レゾルシノール、及びｏ−ｐ’フェノールメチレン架橋の合計は約８０％以上である。
【００５５】
レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えるかわりに、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体、メタ−置換フェノール又はレゾルシノールをベースとするノボラック型樹脂等の高反応性メチレン受容体が、高オルトフェノールノボラック樹脂から高反応性メチレン受容体を製造するために用いられる。適当なレゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールの具体例は、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールがあるが、これらに限定されない。
【００５６】
高オルトフェノール樹脂及びレゾルシノール又はレゾルシノール誘導体及び／又はレゾルシノール樹脂を含む配合物の調製において、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比は９５：５〜５：９５の間で変化する。この比は、特定の応用に必要とされる性能レベルに依存する。
【００５７】
高オルトフェノールノボラックの調製において、フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、通常は約１：１であり、好ましくは約１：０．４〜０．９であり、最も好ましくは、約１：０．６〜０．８５の範囲である。樹脂配合物を製造するために用いられるレゾルシノールノボラックは、ホルムアルデヒドに対して、約１：０４〜０．８の範囲、好ましくは約１：０．６〜０．７の範囲のモル比のレゾルシノールを用いて製造される。
【００５８】
別々に製造されたフェノールノボラック樹脂及びレゾルシノール樹脂は、いずれかの方法で混合される。しかし、最終的な樹脂混合配合物は、商業的応用のための均一な製品を得るために、常圧下及び真空乾燥条件下で完全に乾燥すべきである。
【００５９】
図２に言及すると、樹脂配合物は、また、二段階縮合反応によって製造することができる。二段階縮合によって製造されるメチレン受容体樹脂も、配合樹脂として言及することができる。第一の縮合は、下記一般式（ａ）：
【００６０】
【化１８】
【００６１】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基から選択される。）で表される化合物から選択される１以上のフェノール化合物を、オルト配向性触媒の存在下で、ホルムアルデヒド、パラ−ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒド等のアルデヒドと反応させる。第一のフェノール−ホルムアルデヒド縮合に続き、レゾルシノールを反応器に入れ、ホルムアルデヒドと反応させて高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂を得る。
図２に概要を記した反応模式図から得られるメチレン受容体樹脂は下記一般式を有する。
【００６２】
【化１９】
【００６３】
上記式において、ｎは約１〜約１０００の範囲である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、又は約２００未満である。一般に、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、又は約１００未満である。
【００６４】
第二の縮合段階において、種々の他のアルデヒドが用いられ、ノボラック樹脂配合物が得られる。ホルムアルデヒドに代わって、又はホルムアルデヒドに加えて用いることのできる適当なアルデヒドは、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール等である。また、高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノール樹脂を製造するために、レゾルシノールに代え、高反応性レゾルシノール誘導体を用いることができる。
【００６５】
図３に言及すると、樹脂配合物は下記方法によって製造することができる。高オルトフェノールノボラック（すなわち、約６７％以上のオルト−オルトメチレン架橋含有量を有する）を得る代わりに、図３に示す反応模式図による方法は、９５％を超えるオルト−オルトメチレン架橋含有量を有するノボラック樹脂を製造する。高オルト含有量の故に、前記樹脂はより急速に硬化すると予想され、それらの応用においてよく実施される。
【００６６】
「超高オルト」フェノールノボラックは、フェノール及び／又はアルキルフェノール、トルエン及び酢酸亜鉛等のオルト配向性触媒の還流混合物にホルムアルデヒド水溶液を徐々に加えることによって製造される。ホルムアルデヒド中に存在する、及び反応によって生成する水が連続的に反応混合物から共沸混合物として除去されるような方法で、ホルムアルデヒドの添加は実施される。該作業は、高オルトノボラックの生産を促進する。ホルムアルデヒドとフェノールとの反応が完了した後、常圧及び減圧蒸留条件により溶媒を除去する。得られた樹脂のｐ−ｐ’含有量は、約１．０％以下である。
【００６７】
フェノールノボラックの合成に続いて、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体、メタ−置換フェノール、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂又は修飾レゾルシノールノボラック樹脂等の高反応性メチレン受容体を加え、メチレン受容体樹脂として用いることのできる配合物を製造する。
【００６８】
通常は、メチレン受容体は、ゴム成分の１００重量部に基づき、１〜２５重量部の範囲の量でゴムに加えられる。好ましくは、メチレン受容体は、ゴム成分中に約１〜５ｐｈｒの量で加えられる。
【００６９】
上述したように、本発明の特定の面は、補強材料に対するゴムの接着力を改良する組成物及び方法に関する。上記改良は、接着材料と、プレコートか、プレ反応（pre-reacted）である補強材料であるかどうかにかかわらず、適用性を有する。適当な補強材料の例は、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミド、ガラス繊維、鋼（真鍮、亜鉛又は青銅でめっきされた）及び他の有機又は無機成分を含むが、これらに限定されない。補強材料は、フィラメント、繊維、コード又は織物の形態であり得る。
ゴム成分の形成に続いて、当業界で公知の方法によって加硫が行われる。
【００７０】
樹脂、又はメチレン受容体及びメチレン供与体の反応によって生成された反応生成物は、ゴムと補強材料との接着を促進するが、同時に、硬度、動こわさ及び低ヒステリシス特性等のゴムの加硫特性を向上すると理解されている。
上記樹脂をベースとするゴム組成物は、タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、ゴム靴ヒール、及び足底、ゴムリンガー（wringer）、自動車のフロアマット、トラックの泥よけ、ボールミルライナー等の製造のための複合体の調製に用いられる。好ましくは、ゴムの加硫は、針金被服配合物、カーカス（carcass）層又はタイヤの積層配合物として用いられる。
【００７１】
以下の実施例は、本発明の具体例を例示するために示される。全ての数値は近似値である。数値範囲が与えられると、決まった範囲内で定まった範囲の外側の実施例が、まだ本発明の範囲内であると理解されなければならない。各々の実施例に記載されている詳細は、本発明に必要な特徴であると解釈すべきではない。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムのｐ−トルエンスルホン酸触媒（ＰＴＳＡ）を加え、９０〜９５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を約６０分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約１８０分間撹拌した。０．５グラムの水酸化ナトリウム溶液（５０重量％）を加えることにより、ＰＴＳＡ触媒を中和した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、ピッツバーグ、ペンシルバニアから商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１０４．９℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂を得た。
【００７３】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）及びガスクロマトグラフィー（ＧＣ）解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．８重量％のフェノール、２．８重量％のｔ−オクチルフェノール及び７．０重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３９／６１であることを示した。また、炭素−１３ＮＭＲ（１３Ｃ ＮＭＲ）解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１５％のｐ−ｐ’フェノール；３３％のｏ−ｐ’フェノール；３９％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１２％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７４】
（実施例２）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。このようにして製造された、高オルトフェノールノボラック樹脂は１０８．７℃の軟化点を有していた。
【００７５】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として２．６重量％のフェノール、及び１．３重量％のｔ−オクチルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約３％のｐ−ｐ’フェノール；３０％のｏ−ｐ’フェノール及び６７％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７６】
（実施例３）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１６．５℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【００７７】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４７重量％のフェノール、０．５７重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．６重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４７／５３であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；１６％のｏ−ｐ’フェノール；６４％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１６％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７８】
（実施例４）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１７．５℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【００７９】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．３８重量％のフェノール、０．６２重量％のｔ−オクチルフェノール、及び５．８重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂の水素イオン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３８／６２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２１％のｏ−ｐ’フェノール；６３％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１３％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００８０】
（実施例５）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１６℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂を得た。
【００８１】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．５５重量％のフェノール、０．７９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び４．７重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約２９／７１であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２０％のｏ−ｐ’フェノール；６８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；９％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００８２】
（実施例６）
図１に概略を示す反応模式図に従った実施例３、４及び５に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、レゾルシノールに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。表１に示す組成を有する黒い天然ゴム組成物を、３段階混合手順で調製した。次いで、上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、レゾルシノールについては１：１に、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
【００８３】
【表１】
【００８４】
第一段階で、ゴムマスターバッチを約１５０℃でバンバリーミキサー中で撹拌した。第二段階では、本発明の方法で製造されたメチレン受容体及びコバルト塩を、約１２１℃で２本のロールミル上で適当な量のマスターバッチに混合した。表１に示したように、不溶性硫黄、促進剤及び適当量のＨＭＭＭを第三段階で９５℃で混合した。試験化合物を、約２３℃の室温の一定温度に一晩調整した。次いで、ワイヤの接着力及び機械的性質の評価のために、化合物を、レオメーター硬化、形状及び１５０℃における最適硬化について試験した。
【００８５】
硬化特性は、ＡＳＴＭ Ｄ−５２８９に従い、アルファテクノロジーズＭＤＲレオメーターで１５０℃、０．５°のアーク及び１．６７Ｈｚで測定した。各試験化合物についてのワイヤープルアウト接着力は、ゴムパッドに１９ｍｍ包埋された、６３．７％の銅めっきを有する真鍮プレートスチールコードを用いてＡＳＴＭ Ｄ−２２２９により測定した。動的機械的特性は、１Ｈｚ及び２３℃における０．２％及び２％のねじりせん断力においてレオメトリックサイエンティフィック質量分析計により測定した。動こわさＧ’は、０．２％のひずみで測定され、ヒステリシス又は発熱の指標であるタンジェントデルタは２％ひずみで測定された。発煙試験は、第二段階の間に、０〜３のスケールにおける視覚の試験であった。発煙が全くないとき、それは「０」と評価される。混合物におけるレゾルシノールの発煙は「３」と評価される。
樹脂の軟化点は、ＡＳＴＭ Ｅ２８及びＡＳＴＭ Ｄ３１０４の最新版を参考にした以下の方法に従って測定し、それらは本明細書において引用したものとする。
【００８６】
装置：
０．２５７インチ（６．５３ｍｍ）に開口されたカップ−ピッチタイプ（Ｆドリル）＋４４０ステンレス鋼球（直径０．２５００インチ（６．３５ｍｍ）でカップを通過するものでなければならない）；（１）制御ユニットモデルＦＰ−９０又はそれに相当するもの、（２）加熱路モデルＦＰ−８３又はそれに相当するもの、及び（３）カートリッジ組み立て部品；タイマー、磁器製蒸発皿（約３インチ（７．６２ｃｍ）の直径）、及びホットプレートを含むメトラー軟化点装置。メトラー装置の校正については、本明細書に引用されたものである、ＡＳＴＭ Ｄ３１０４を参照のこと。
【００８７】
手順：
１５ｇの樹脂を、磁器又はアルミニウム製の蒸発皿で溶解する。ホットプレートの表面温度、６００〜６５０°Ｆ（３１５〜３４３℃）で、溶解時間は約４分である。過加熱は回避すべきである。樹脂が溶解した時、少なくとも溶解した樹脂の温度に予め加熱しておいたカップに注ぐ。カップに注いだ樹脂の量は、凝固の後に、過剰のものが加熱したスパーテル又はパテナイフで除去することのできる量であるべきである。支えを形成するために、カップの側面及び底にあけられた孔を有するアルミニウム製プレートを使用することができ、それらは、過剰の樹脂を除去するときにピンセットで保持することができる。試料をデシケーター中で室温にまで冷却した後、ボールを樹脂の上に載せるためにカートリッジを組み立てる。組み立てたカートリッジを、予想される軟化点未満である８５℃又は１０〜１５℃に予めセットした加熱路中に配置する。加熱速度を１℃／分にセットする。カートリッジを、ロックされる一まで開店させ、３０秒間待つ。次いで、軟化点装置の操作を開始する。指示器上の終了した軟化点を読む。二重測定は、１．０℃以上異なっていてはいけない。
表２は、レゾルシノールコントロール、及び実施例３、４及び５のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２から、本発明の実施例によるメチレン受容体は、レゾルシノールに比べて発煙が少ないことが明らかである。メチレン受容体についての、硬化過程における初期段階の際のメチレン受容体の反応性の指標である焼けこげ（scorch）時間（レオメーター硬化におけるts2）は、レゾルシノールと比べて低い。このデータは、樹脂配合物の反応性がレゾルシノールの反応性を超えることを示唆する。これは、高オルトフェノールノボラック樹脂修飾レゾルシノール樹脂が、メチレン供与体反応に対する良好な反応性を有することの直接的な徴候である。
また、未熟成及び熟成したスチールワイヤーの接着データは、樹脂が、メチレン受容体としてのレゾルシノールと同等又はより良好な性能を示すことを示唆する。
【００９０】
実施例７
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（１１４．０グラム；１．０３５モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、５０．６グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．６３４モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１２℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９１】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７５重量％のフェノール、０．６７重量％のｔ−オクチルフェノール、及び９．７重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４６／５４であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２０％のｏ−ｐ’フェノール；６８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；９％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９２】
（実施例８）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（７９．４グラム；０．７２１モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、３５．３グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．４４２モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１０．５℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９３】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７重量％のフェノール、０．６９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．２重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３８／６２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２２％のｏ−ｐ’フェノール；７０％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；６％の２−４’レゾルシノール；及び約１％未満の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９４】
（実施例９）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（５１．１グラム；０．４６４モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、２２．７グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．２８４モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１２．４℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９５】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．１６重量％のフェノール、０．３９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び５．９重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約２８／７２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％のｐ−ｐ’フェノール；１７％のｏ−ｐ’フェノール；７８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；４％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９６】
（実施例１０）
図２に概略を示す反応模式図に従った実施例７、８及び９に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、レゾルシノールに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。表１に示す組成を有する黒い天然ゴム組成物を、実施例６で記載したような３段階混合手順で調製した。次いで、上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、レゾルシノールについては１：１に、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
試験及びゴム化合物の特性は、実施例６に概要を述べた方法と同様にして評価した。
表３は、レゾルシノールコントロール及び実施例７、８及び９のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【００９７】
【表３】
【００９８】
未熟成及び熟成したスチールワイヤーの接着データは、実施例７〜９の樹脂が、メチレン受容体としてのレゾルシノールと同等又はより良好な性能を示すことを示唆する。
表３に示す動的機械的試験結果から、レゾルシノールを用いた化合物に対して、実施例７、８及び９の樹脂から製造された化合物について、向上した硬度、動的貯蔵弾性係数（Ｇ’）及び低ヒステリシス（タンジェントデルタ）が観察された。
【００９９】
（実施例１１）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、８１．５℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック樹脂を得た。
【０１００】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７重量％のフェノール、及び２重量％のｔ−オクチルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；４％のｏ−ｐ’フェノール；９６％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０１】
（実施例１２）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応器に徐々に添加した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、９６．１℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として３．６重量％のフェノール、１．４重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．４重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４８／５２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；７％のｏ−ｐ’フェノール；７５％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１６％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０２】
（実施例１３）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応器に徐々に添加した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、９７．２℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【０１０３】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４重量％のフェノール、１．６重量％のｔ−オクチルフェノール、及び６．８重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３７／６３であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲによるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；８％のｏ−ｐ’フェノール；７７％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１３％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０４】
（実施例１４）
図３に概略を示す反応模式図に従った実施例１２及び１３に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、ペナコライト（登録商標）樹脂Ｂ−１９−Ｍに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｂ−１９−Ｍは、インドスペック社から商業的に入手できる、高性能の樹脂である。この樹脂は、ゴムに配合する応用における高性能の原因でとなるレゾルシノールオリゴマーを含む。表１に示す組成を有する、黒い天然ゴム組成物は、３段階混合手順で調製した。上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
試験及びゴム化合物の特性は、実施例６に概要を述べた方法と同様にして評価した。
表４は、ペナコライト（登録商標）Ｂ−１９（コントロール）及び実施例７、８及び９のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【０１０５】
【表４】
【０１０６】
表４から、実施例１２〜１３のメチレン受容体が、Ｂの１９−Ｍと比較して同様の発煙を有することが明らかである。硬化データの比較は、
超高オルトフェノールノボラック樹脂修飾レゾルシノール樹脂が、ゴム化合物の硬化の際に、メチレン供与体反応について良好な反応性を有することを示唆する。
また、スチールワイヤーの熟成及び未熟成の接着データは、蒸気樹脂が、高性能ペナコライト（登録商標）Ｂ−１９−Ｍと同様の性能を示すことを示唆する。
表４中に示される動的機械的試験の結果から、実施例１２及び１３の樹脂から製造された化合物についての硬度、動的貯蔵弾性係数（Ｇ’）及び低ヒステリシス（タンジェントデルタ）値が、Ｂ−１９−Ｍと同様であり、ゴム化合物の応用において、この高性能樹脂と置換できることを示唆する。
【０１０７】
（実施例１５）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた４リットルの反応がまに、１３９５．９グラム（１４．８５モル）のフェノール、２４２グラム（１．１０モル）のノニルフェール、及び１１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、６６８．８グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；８．２５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２６７．３グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；３．３モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。このようにして製造された高オルトフェノールノボラック樹脂は、１１２．１℃の軟化点を有していた。
【０１０８】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４重量％のフェノール、及び１．５重量％のノニルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲによるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約９％のｐ−ｐ’フェノール；２９％のｏ−ｐ’フェノール；及び６２％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
先に示されたように、本発明の実施例は、種々の相対的に高オルト−オルト結合フェノール結合フェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂を提供する。該樹脂は、特に、ゴム組成物の製造において結合剤、剛化剤として用いられ、低粘度、ゴム配合の際の発煙の減少、タイヤコードの加硫ゴムに対する向上した接着力、動的貯蔵段数係数及び低ヒステリシス等の向上した物理的及び機械的特性を与える。
【０１０９】
本発明が限られた数の実施例に関して記載されているけれども、一実施例の特定の特徴が本発明の他の実施例のものに帰するものではない。一つの実施例が本発明の全ての実施例の代表というわけではない。いくつかの実施例においては、組成物は本明細書において言及されていない多数の化合物を含有することができる。他の実施態様においては、組成物は、本明細書で列挙されたいかなる化合物を含有しないか、実質的にフリーである。記載された実施例からの変形及び修飾が存在する。樹脂を製造する方法は、多くの行為及び段階を含むと記載される。これらの段階又は行為は、特に明記しない限りはいかなる順序又は順番においても実施することができる。最終的に、数値記載する際に用いられる「約」又は「およそ」は、本明細書において、開示されるいかなる数も近似値であることを意味すると解釈されなければならない。添付された請求の範囲は、本発明の範囲内に入るとして、全てのそれらの修飾及び変更を包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂の合成のための反応模式図を示す。
【図２】図２は、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応生成物で修飾された高オルトフェノールノボラックの合成のための反応模式図を示す。
【図３】図３は、超高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂の合成のための反応模式図を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノールノボラック(novolak)修飾レゾルシノール（resorcinolic）樹脂の合成及び応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ、ベルト及びホース製品等の物品におけるゴム複合体の性能は、ゴム及び補強材料の間の接着特性、及び補強材料と接触する際の硬化したゴムマトリックスの機械的性質に依存する。
【０００３】
従来のゴムの補強材料への接着力最適化するための従来の方法は、メチレン供与体及びメチレン受容体を含有する二液型接着システムを含む。メチレン供与体は、メチレン受容体を読み込む(read)か又は架橋することのできるメチレン又はメチロール基を生成し、ゴム及び補強材料と相互作用し、結果としてゴムの補強材料への接着力を増大させる。メチレン供与体とメチレン受容体とはゴム中に配合されるので、それらは最終的なゴム製品の特性に重大な効果を与える。
【０００４】
最も一般に用いられているメチレン供与体は、ヘキサメチレンテトラミン（ＨＥＸＡ）及びヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）である。２価フェノール、多価フェノール及びフェノールノボラック樹脂は、メチレン受容体としてゴム産業において用いられている。例えば、レゾルシノールは、ゴムを補強材料に結合させるために用いられている２価フェノールメチレン受容体である。レゾルシノールは低分子であるので、配合の間、ゴム中に均一に分布することができ、結果として、硬化したゴム製品の優れた、物理的、機械的及びスチールコード接着性能を付与する。しかし、特に、製品の損失については、バンブリー温度条件におけるレゾルシノールと関連する発煙が問題を引き起こす。
【０００５】
また、フェノールノボラック樹脂は、タイヤ産業において、ゴム化合物製剤におけるメチレン受容体として長いこと用いられてきた。上記フェノールノボラックは、ＨＭＭＭ又はＨＥＸＡ（ＨＭＴ）等のメチレン供与体で硬化された場合、硬化されたゴム化合物の硬度、鋼度、引裂抵抗、耐摩耗性、引張強度、及び弾性率を上昇させる。一般に、フェノールノボラックは、ゴム化合物製剤中の樹脂を粘着しやすくし、補強するものとして用いられている。しかし、それらはスチールワイヤースキムゴム(steel wire skim rubber)化合物製剤においては、遅い硬化及び高いヒステリシスのために用いられていない。従って、フェノールノボラックの相対的に遅い硬化及び相対的に高い発熱は、タイヤコードのゴムへの接着に影響を及ぼすことが予想される。タイヤの耐用年数を上昇させるためには、鋼等のタイヤコードと、加硫ゴムとの結合が相対的に強いことは重要である。ゴム配合製剤中でのレゾルシノールの使用は、鋼及びゴムの間のこのような結合を提供する。これは、メチレン供与体に対するレゾルシノールの高い反応性によるものであり、また低ヒステリシスのゴム化合物を生産する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ゴム化合物の応用において利用するための改良されたメチレン受容体が必要である。好ましくは、該メチレン受容体は相対的に短い硬化時間を有し、そのため、改良されたゴム組成物を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要約）
本発明の実施態様は、１以上の以下の態様において上記必要を満たす。１つの態様において、本発明は、（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分；（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物；及び（III）下記式：
【０００８】
【化７】
【０００９】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）で表される、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を含有するメチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物に関する。該フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、一般に、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比が９５：５〜５：９５の間である。いくつかの実施態様において、該フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、（a）下記式：
【００１０】
【化８】
【００１１】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させて高オルトフェノール樹脂を得、かつ（ｂ）該高オルトフェノール樹脂をレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させることによって製造される。特定のフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物は、（ａ）約２５〜９６％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（ｃ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；及び（ｄ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合を有する。
【００１２】
他の実施態様において、該メチレン受容体は、（Ａ）フェノール及び／又はアルキルフェノールと、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）オルト配向性二価金属塩触媒の存在下で反応させ、少なくとも２５％のオルト−オルトフェノールメチレン架橋を含む高オルトフェノールノボラック生成物を製造し、次いで（Ｄ）レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールとを加え、かつ次いで（Ｅ）追加量のアルデヒドと反応させることによって製造される。このような方法によって製造された該樹脂配合物は、下記構造式を有する：
【００１３】
【化９】
【００１４】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。いくつかの方法においては、フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、約１：０．４〜０．８６であり；レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はｍ−置換フェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、約１：０．４〜０．７である。他の方法においては、該アルキルフェノールが、フェノールノボラック樹脂を製造するために用いられ、かつ該樹脂はｏ−ｏ’メチレン結合を約４０〜７０％の範囲で含有する。いくつかの方法においては、該フェノールノボラックを製造するために用いられるアルキルフェノールは、ｐ−クレゾール、ｐ−tert−ブチルフェノール、ｐ−tert−オクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−スチリルフェノール及びｐ−エチルフェノールからなる群から選択される、炭素原子１〜１６個を含むアルキル鎖でパラ置換された、又はアラルキル置換されたフェノールから選択される。他の方法においては、フェノール及び／又はアルキルフェノールとアルデヒドとのモル比は、約０．１：０．９及び約０．９：０．１の間である。いくつかの方法においては、該アルデヒドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール又はそれらの混合物である。他の方法においては、該レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールは、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールからなる群から選択される。
いくつかの他の実施態様においては、該メチレン受容体は、（Ａ）下記式：
【００１５】
【化１０】
【００１６】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）共沸溶媒、（Ｄ）酸化物、水酸化物、ギ酸塩、乳酸塩、酢酸塩、安息香酸塩と、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン、コバルト及び鉛の混合物とからなる群から選択される、二価の電気的陽性の金属化合物を含有する、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（Ｅ）次いで、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えることによって製造される。いくつかの方法においては、該共沸溶媒は、トルエン及びキシレンからなる群から選択される。前記方法で製造される樹脂配合物（メチレン受容体として用いられる）は、下記構造式を有する：
【００１７】
【化１１】
【００１８】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。前記方法で製造される特定の樹脂配合物は、（１）約２５〜９８％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（２）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（３）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合；及び（４）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせを有する。他の特定の樹脂配合物は、約９０〜約９８％のｏ−ｏ’フェノールメチレン結合を含む。若干の場合、該樹脂配合物は、フェノール樹脂とレゾルシノール成分との重量比が約９５：５〜約５：９５の間である。
【００１９】
他の実施態様においては、該加硫性ゴム組成物は、さらにナイロン、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維及び鋼からなる群から選択される補強材を含む。若干の場合、該ゴム組成物は、タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、自動車のフロアマット、トラック又はボールミルライナーの泥よけを製造するための複合製品の製造において用いられる。
【００２０】
他の実施態様においては、本発明は、（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されるゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）下記式：
【００２１】
【化１２】
【００２２】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で最初に反応させ、次いでレゾルシノールホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させて、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造される。
本発明のさらなる面、特徴及び本発明の種々の実施態様の特性は、下記記載により明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下の説明において、本明細書において開示される全ての数字は、それらに関連して、用語「約」又は「およそ」が用いられているかどうかに関わらず、近似値である。それらは、１％、２％、５％、又は時には１０〜２０％変化してもよい。下限ＲＬ及び上限ＲＵを有する数値範囲が開示されるときはいつでも、範囲の中における減少するいかなる数が特に開示される。下限、ＲＬおよび上限（ＲＵ）を有する数の範囲が開示されるときはいつでも、範囲内に入るいかなる数も特に開示される。特に、範囲内の以下の式が特に開示される：Ｒ＝ＲＬ＋ｋ＊（ＲＵ−ＲＬ）、式中、ｋは、１％ずつの増加で１％〜１００％の範囲で変化し得る範囲である。すなわち、ｋは１％、２％、３％、４％、５％、、、５０％、５１％、５２％、、、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％又は１００％である。更に、上述した定義による２つのＲ数によって定義されるいかなる数値範囲もまた、具体的に開示される。
【００２４】
本発明の実施態様は、高オルト−オルト結合フェノールノボラック樹脂、及び加硫性ゴム組成物中のメチレン受容体として用いるためのレゾルシノール樹脂との配合物を提供する。簡潔さのため、用語「オルト−オルト結合」を、以下の記載においては「オルト」と省略する。更に、また本発明の実施態様は、上記樹脂配合物をベースとする加硫性ゴム組成物を提供する。
【００２５】
高オルトフェノールノボラック樹脂とは、少なくとも２５％のオルト−オルト結合を有するフェノールノボラック樹脂をいう。すなわち、少なくとも２５％のメチレン架橋が、オルト位のフェノール基に隣接して結合している。いくつかの実施態様においては、オルト−オルト結合の程度は、少なくとも３５％であり、少なくとも４０％であり、少なくとも４５％であり、少なくとも５０％であり、少なくとも６０％であり、少なくとも７０％であり、又は少なくとも８０％である。好ましくは、オルト−オルト結合の程度は、少なくとも８５％であり、少なくとも９０％であり、又は少なくとも９５％である。フェノールノボラック樹脂中のオルト−オルト結合の程度が９０％を超えると、このような樹脂は「超高オルト(very high ortho)」フェノールノボラックとして言及される。ノボラック中のオルト−オルト結合の含有割合は、重水素化メタノール中において運転される１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによって測定することができる。テトラメチルシランが、内部標準として用いられる。オルト−オルト結合の割合は、２３．５〜３８ｐｐｍの範囲に見られる全てのメチレン架橋シグナルによって分離される、２３．５〜３２ｐｐｍの範囲に見られるオルト−オルトメチレン架橋のシグナルの積分（面積）の１００倍に等しい。
【００２６】
本発明の実施態様に従った高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、（１）高オルトフェノールノボラック樹脂を（２）レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と配合することによって製造される。この配合用の高オルトフェノールノボラック樹脂は、フェノール、ｐ−アルキル又はアラルキルフェノールとホルムアルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させることにより製造することができる。適当なフェノールは、フェノール又はｍ−アルキル置換フェノール等の三官能性フェノール、及びｐ−クレゾール、ｐ−tertオクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−tert−ブチルフェノール等の二官能性フェノール等を含むが、これらに限定されない。該高オルトノボラック樹脂の合成に用いるのに適した触媒は、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、カドミウム、鉛及び／又はバリウム等の二価の金属イオンである。該触媒は、通常は、弱有機酸の二価の金属塩、すなわち酢酸塩、クエン酸塩、グリコサール塩又は酒石酸塩である。高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、下記式で表される１又は２種の化合物を含む。
【００２７】
【化１３】
【００２８】
上記式中において、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個のアルキル基、炭素原子８〜１２個のアラルキル基であり；かつｎ又はｍは１以上である。一般に、ｎは約１〜約１０００である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、又は約２００未満である。一般に、ｍは約１〜約５００である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、又は約１００未満である。上記範囲は樹脂の応用のためには好まれ、ｍ及びｎが上記範囲外のときは他の応用のために好まれる。レゾルシノール樹脂についての上記式において、全ての結合は２−６’であると表わされる。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。フェノール樹脂についての構造はオルト−オルト結合であると思われるが、オルト結合は１００％である必要はない、しかし、それは少なくとも２５％である。
【００２９】
本発明のいくつかの実施態様において、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂は、オルト配向性触媒の存在下でフェノール及び／又はアルキルフェノール−ホルムアルデヒド反応から高オルトフェノールノボラック樹脂を形成した後、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応を実施することにより製造される。得られた樹脂生成物は、下記式を有する。
【００３０】
【化１４】
【００３１】
上記式において、ｎは約１〜約１０００の範囲である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、約２００未満であるが、１、３、５又は１０を超える。一般に、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、約１００未満であるが、１、３、５又は１０を超える。上記範囲は、樹脂のいくつかの応用については好ましく、ｍ及びｎが上記範囲外のときは他の応用のために好まれる。レゾルシノール樹脂についての上記式において、全ての結合は２−６’である。しかし、これは、レゾルシノール樹脂については必要ではない。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。また、レゾルシノール樹脂についての構造はオルト−オルト結合であると思われるが、オルト結合は１００％である必要はない、しかし、それは少なくとも２５％であるべきである。
【００３２】
更に、種々の高オルトフェノール樹脂は、下記の米国特許第2,475,587号明細書;第3,332,911号明細書;第3,425,989号明細書;第4,010,144号明細書;第5,473,045号明細書;及び第5,494,785号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。本発明の種々の実施態様において、このような全てのフェノール樹脂は、修飾され、又は修飾なしで用いられる。本明細書において用いられる用語「フェノール樹脂」は、フェノール及びホルムアルデヒドの縮合反応で製造される樹脂だけでなく、フェノール誘導体又は置換フェノールと１以上のアルデヒドとから製造されたものも本明細書において包含するものと認識されなければならない。
【００３３】
さらなる適当なレゾルシノール樹脂は、下記の米国特許第6,472,457号明細書;第5,945,500号明細書;第5,936,056号明細書;第5,300,618号明細書;第5,244,725号明細書;第5,075,414号明細書;第5,075,413号明細書;第5,059,723;号明細書;第5,049,641号明細書;第5,030,692号明細書;第5,021,522号明細書;第4,892,908号明細書;第4,889,891号明細書;第4,476,191号明細書;第4,025,454号明細書;第3,956,205号明細書;及び第2,385,372号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。上記レゾルシノール樹脂は、修飾され、または修飾なしで、高オルトフェノール樹脂と配合される。本明細書において用いられる用語「レゾルシノール樹脂」は、レゾルシノール及びホルムアルデヒドの縮合反応で製造される樹脂だけでなく、レゾルシノール誘導体又は置換レゾルシノールと１以上のアルデヒドとから製造されたものも本明細書において包含するものと認識されなければならない。
【００３４】
本発明の他の実施態様は、ａ）ゴム成分、ｂ）メチレン供与体、及びｃ）メチレン受容体を含有するゴム組成物を提供する。メチレン受容体は、上述した、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂のいずれかであり得る。例えば、メチレン受容体は、まずフェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、次いで、該反応生成物をプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂と配合するか、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応を実施して上述したような配合物を生成する。補強ゴム製品は、更に補強材を含んでもよい。
【００３５】
また、本発明の実施態様は、ゴム配合に適用するために用いられる、高オルト及び超高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノールノボラック樹脂生成物を提供する。
【００３６】
いくつかの実施態様は、メチレン結合の全数の少なくとも５０％がオルト−オルト位にフェノール基に隣接して結合している、メチレン鎖結合ポリフェノールを含有する、新規なゴム配合フェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂を提供する。オルト−オルト（ｏ−ｏ’）フェノールメチレン架橋は、約２５％〜約９６％であり、及び更に好ましくは約３０％〜約８０％からなることが好ましい。樹脂中に存在する、ｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋及び４−４’レゾルシノールメチレン架橋の全数は、約１０％〜約９０％であり、好ましくは約４０％〜約８０％で変化する。好ましくは、フェノールメチレン結合の全数の約１％〜約３０％はパラ−パラ（ｐ−ｐ’）位に結合している。得られた樹脂におけるフェノールメチレン結合の少なくとも２５％はｏ−ｏ’であり、フェノールメチレン結合の全数の少なくとも微量の部分はｐ−ｐ’である。
【００３７】
また、本発明の実施態様は、ゴムと補強材料との間の向上した接着力を有し、同時に、補強材料と接触した、硬化したゴムマトリックスについて向上した機械的性質を有する、加硫性ゴム組成物を提供する。
【００３８】
上述したように、改良された加硫性ゴム組成物は、メチレン受容体としてレゾルシノールノボラック樹脂で修飾された高オルトフェノールノボラックを用いることによって製造することができる。改良された加硫性ゴム組成物は、（I）天然ゴム及び合成ゴムから選択されるゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノールノボラック型メチレン受容体を含有する。上記ゴム組成物は、更に（IV）硫黄等の加硫剤、及び（V）１以上のゴム添加剤を任意に含有してもよい。
【００３９】
該ゴム成分は、天然ゴム、合成ゴム又はそれらの混合物であり得る。合成ゴムの特定の例は、ネオプレン（ポリクロロプレン）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、１，３−ブタジエン又はイソプレンとスチレン、アクリロニトリル及びメチルメタクリレート等のモノマーとの共重合体、またエチレン／プロピレン／ジエン単量体（ＥＰＤＭ）及び特にエチレン／プロピレン／ジシクロペンタジエンターポリマーを含む。
【００４０】
該メチレン供与体成分は、加硫の際に加熱によってホルムアルデヒドを生成し、ゴム配合製剤中で用いられるメチレン受容体と反応し得る化合物であることができる。適当なメチレン供与体はヘキサメチレンテテラミン（ＨＥＸＡ又はＨＭＴ）及びヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）を含むが、これらに限定されない。さらなる適当なメチレン供与体は、米国特許第3,751,331号明細書に開示されており、それらは、本明細書において全て引用したものとする。該メチレン供与体は、通常はゴム１００部あたり０．５〜１５部、好ましくはゴム１００部あたり０．５〜１０部存在する。メチレン受容体に対するメチレン供与体の重量比は変化し得る。しかし、一般には、重量比は１：１０〜１０：１の範囲であろう。好ましくは、メチレン受容体に対するメチレン供与体の重量比は１：３〜３：１で変動する。
【００４１】
該加硫性ゴム組成物は、硫黄等の加硫剤を含有してもよい。適当な硫黄加硫剤の例は、元素状態で存在する硫黄、又は硫黄を供与する加硫剤である。好ましくは、硫黄加硫剤は元素状態で存在する硫黄である。
【００４２】
加硫性ゴム組成物は、ゴム組成物中で用いられる１以上の添加剤を含有してもよい。ゴムストック中で用いられる添加剤は、カーボンブラック、コバルト塩、ステアリン酸、シリカ、酸化亜鉛、充填材、可塑剤、ワックス、プロセスオイル、加硫遅延剤、抗オゾン化物質等を含む。
【００４３】
また、加硫に必要時間及び／又は温度を制御し、加硫特性を向上させるために、促進剤が用いられる。適当な促進剤は、アミン、二硫化物、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド（sulfenamides）、ジチオ炭酸塩及びザンタテス（zanthates）を含むが、これらに限定されない。好ましくは、一次促進剤はスルフェンアミドである。
【００４４】
本明細書で開示されたゴム化合物は、タイヤの応用における使用のための針金被覆、ビーズ被覆（bead coat）として用いることができる。ステンレス鋼等の金属に対するゴムの接着力を向上させるための、当業界で公知のコバルト化合物のいずれの形態もが使用できる。用いられる適当なコバルト化合物は、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸等の脂肪酸のコバルト塩、炭素原子６〜３０個を有する脂肪族又は脂環式カルボン酸のコバルト塩、塩化コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデコン酸コバルト（cobalt neodeconoate）、及びモノボンドCの商標で商業的に入手可能な有機コバルト−ホウ素複合体を含む。
【００４５】
本発明の実施態様において用いられるメチレン受容体は、例えば、図１〜３に図示された３個の反応模式図の１つによって製造することのできる、高オルトフェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂である。
図１に言及すると、該メチレン受容体樹脂を製造する１つの方法は、まず、下記一般式（ａ）：
【００４６】
【化１５】
【００４７】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基である。）で表される１以上のフェノール化合物を、酸化物、水酸化物、又はカルシウム、マグネシウム、亜鉛、ストロンチウム、カドミウム、鉛及びバリウム等の二価の金属イオンの酸化物、水酸化物又は有機酸塩等のオルト配向性触媒の存在下で、ホルムアルデヒド、パラ−ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒド等のアルデヒドと反応させ、高オルト置換フェノールノボラック型樹脂を合成することである。次いで、プレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラックをフェノールノボラックに加え、十分に撹拌して脱水し、高オルトフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得る。
【００４８】
いくつかの実施態様においては、フェノール、及び／又はｔ−オクチルフェノール等のアルキルフェノールが、２つの異なる段階において水性ホルムアルデヒドと反応することが許容される。反応に用いられるオルト配向性触媒のタイプに依存して、この反応のｐＨは約４〜約７の範囲である。ほとんど全てのホルムアルデヒドがフェノールと完全に反応するような方法で、フェノール−ホルムアルデヒド反応混合物を還流する。ホルムアルデヒドは、フェノール環のオルト位に有意に結合し、下記タイプの構造を提供する：
【００４９】
【化１６】
【００５０】
（式中、ｎは、フェノール及びホルムアルデヒドのモル比に依存して１以上である。）。上記フェノールノボラックは高いオルト配向性を有し、「高オルトフェノールノボラック樹脂」と呼ばれる。これは、ＨＥＸＡ又はＨＭＭＭ等のメチレン供与体との比較的高い硬化速度を示す、実質的に直鎖状の重合体を結果として生じる。
【００５１】
フェノールノボラックの形成後、ただちに温度をわずかに低くし、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂溶液を加え、最終樹脂配合物を脱水してフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得る。樹脂生成物は下記式によって特徴づけられる：
【００５２】
【化１７】
【００５３】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個のアルキル基又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基であり、ｎは約１〜約１０００の範囲である。）。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、約２００未満である。一般には、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、約１００未満である。レゾルシノールについての上記式においては、全ての結合は２−６’であると思われる。しかし、これはレゾルシノール樹脂の場合については必要ではない。２−４’結合等の他の結合も可能である。適当なレゾルシノール樹脂は、同一であるか異なる結合を含むことができる。
【００５４】
いくつかの実施態様においては、高オルトフェノールノボラック樹脂について、ｏ−ｏ’及びｏ−ｐ’フェノールメチレン結合の合計は、好ましくは少なくとも約９０％であり、ｐ−ｐ’フェノールメチレン結合は５％未満である。フェノール及びレゾルシノール樹脂配合物について、ｏ−ｏ’フェノール、４−４’レゾルシノール、及びｏ−ｐ’フェノールメチレン架橋の合計は約８０％以上である。
【００５５】
レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えるかわりに、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体、メタ−置換フェノール又はレゾルシノールをベースとするノボラック型樹脂等の高反応性メチレン受容体が、高オルトフェノールノボラック樹脂から高反応性メチレン受容体を製造するために用いられる。適当なレゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールの具体例は、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールがあるが、これらに限定されない。
【００５６】
高オルトフェノール樹脂及びレゾルシノール又はレゾルシノール誘導体及び／又はレゾルシノール樹脂を含む配合物の調製において、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比は９５：５〜５：９５の間で変化する。この比は、特定の応用に必要とされる性能レベルに依存する。
【００５７】
高オルトフェノールノボラックの調製において、フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比は、通常は約１：１であり、好ましくは約１：０．４〜０．９であり、最も好ましくは、約１：０．６〜０．８５の範囲である。樹脂配合物を製造するために用いられるレゾルシノールノボラックは、ホルムアルデヒドに対して、約１：０４〜０．８の範囲、好ましくは約１：０．６〜０．７の範囲のモル比のレゾルシノールを用いて製造される。
【００５８】
別々に製造されたフェノールノボラック樹脂及びレゾルシノール樹脂は、いずれかの方法で混合される。しかし、最終的な樹脂混合配合物は、商業的応用のための均一な製品を得るために、常圧下及び真空乾燥条件下で完全に乾燥すべきである。
【００５９】
図２に言及すると、樹脂配合物は、また、二段階縮合反応によって製造することができる。二段階縮合によって製造されるメチレン受容体樹脂も、配合樹脂として言及することができる。第一の縮合は、下記一般式（ａ）：
【００６０】
【化１８】
【００６１】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖又は炭素原子８〜１２個のアラルキル基から選択される。）で表される化合物から選択される１以上のフェノール化合物を、オルト配向性触媒の存在下で、ホルムアルデヒド、パラ−ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒド等のアルデヒドと反応させる。第一のフェノール−ホルムアルデヒド縮合に続き、レゾルシノールを反応器に入れ、ホルムアルデヒドと反応させて高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂を得る。
図２に概要を記した反応模式図から得られるメチレン受容体樹脂は下記一般式を有する。
【００６２】
【化１９】
【００６３】
上記式において、ｎは約１〜約１０００の範囲である。ある場合には、ｎは約５００未満であり、約３００未満であり、又は約２００未満である。一般に、ｍは約１〜約５００の範囲である。ある場合には、ｍは約２００未満であり、約１５０未満であり、又は約１００未満である。
【００６４】
第二の縮合段階において、種々の他のアルデヒドが用いられ、ノボラック樹脂配合物が得られる。ホルムアルデヒドに代わって、又はホルムアルデヒドに加えて用いることのできる適当なアルデヒドは、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール等である。また、高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノール樹脂を製造するために、レゾルシノールに代え、高反応性レゾルシノール誘導体を用いることができる。
【００６５】
図３に言及すると、樹脂配合物は下記方法によって製造することができる。高オルトフェノールノボラック（すなわち、約６７％以上のオルト−オルトメチレン架橋含有量を有する）を得る代わりに、図３に示す反応模式図による方法は、９５％を超えるオルト−オルトメチレン架橋含有量を有するノボラック樹脂を製造する。高オルト含有量の故に、前記樹脂はより急速に硬化すると予想され、それらの応用においてよく実施される。
【００６６】
「超高オルト」フェノールノボラックは、フェノール及び／又はアルキルフェノール、トルエン及び酢酸亜鉛等のオルト配向性触媒の還流混合物にホルムアルデヒド水溶液を徐々に加えることによって製造される。ホルムアルデヒド中に存在する、及び反応によって生成する水が連続的に反応混合物から共沸混合物として除去されるような方法で、ホルムアルデヒドの添加は実施される。該作業は、高オルトノボラックの生産を促進する。ホルムアルデヒドとフェノールとの反応が完了した後、常圧及び減圧蒸留条件により溶媒を除去する。得られた樹脂のｐ−ｐ’含有量は、約１．０％以下である。
【００６７】
フェノールノボラックの合成に続いて、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体、メタ−置換フェノール、レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂又は修飾レゾルシノールノボラック樹脂等の高反応性メチレン受容体を加え、メチレン受容体樹脂として用いることのできる配合物を製造する。
【００６８】
通常は、メチレン受容体は、ゴム成分の１００重量部に基づき、１〜２５重量部の範囲の量でゴムに加えられる。好ましくは、メチレン受容体は、ゴム成分中に約１〜５ｐｈｒの量で加えられる。
【００６９】
上述したように、本発明の特定の面は、補強材料に対するゴムの接着力を改良する組成物及び方法に関する。上記改良は、接着材料と、プレコートか、プレ反応（pre-reacted）である補強材料であるかどうかにかかわらず、適用性を有する。適当な補強材料の例は、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミド、ガラス繊維、鋼（真鍮、亜鉛又は青銅でめっきされた）及び他の有機又は無機成分を含むが、これらに限定されない。補強材料は、フィラメント、繊維、コード又は織物の形態であり得る。
ゴム成分の形成に続いて、当業界で公知の方法によって加硫が行われる。
【００７０】
樹脂、又はメチレン受容体及びメチレン供与体の反応によって生成された反応生成物は、ゴムと補強材料との接着を促進するが、同時に、硬度、動こわさ及び低ヒステリシス特性等のゴムの加硫特性を向上すると理解されている。
上記樹脂をベースとするゴム組成物は、タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、ゴム靴ヒール、及び足底、ゴムリンガー（wringer）、自動車のフロアマット、トラックの泥よけ、ボールミルライナー等の製造のための複合体の調製に用いられる。好ましくは、ゴムの加硫は、針金被服配合物、カーカス（carcass）層又はタイヤの積層配合物として用いられる。
【００７１】
以下の実施例は、本発明の具体例を例示するために示される。全ての数値は近似値である。数値範囲が与えられると、決まった範囲内で定まった範囲の外側の実施例が、まだ本発明の範囲内であると理解されなければならない。各々の実施例に記載されている詳細は、本発明に必要な特徴であると解釈すべきではない。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムのｐ−トルエンスルホン酸触媒（ＰＴＳＡ）を加え、９０〜９５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を約６０分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約１８０分間撹拌した。０．５グラムの水酸化ナトリウム溶液（５０重量％）を加えることにより、ＰＴＳＡ触媒を中和した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、ピッツバーグ、ペンシルバニアから商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１０４．９℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂を得た。
【００７３】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）及びガスクロマトグラフィー（ＧＣ）解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．８重量％のフェノール、２．８重量％のｔ−オクチルフェノール及び７．０重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３９／６１であることを示した。また、炭素−１３ＮＭＲ（１３Ｃ ＮＭＲ）解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１５％のｐ−ｐ’フェノール；３３％のｏ−ｐ’フェノール；３９％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１２％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７４】
（実施例２）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。このようにして製造された、高オルトフェノールノボラック樹脂は１０８．７℃の軟化点を有していた。
【００７５】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として２．６重量％のフェノール、及び１．３重量％のｔ−オクチルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約３％のｐ−ｐ’フェノール；３０％のｏ−ｐ’フェノール及び６７％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７６】
（実施例３）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１６．５℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【００７７】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４７重量％のフェノール、０．５７重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．６重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４７／５３であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；１６％のｏ−ｐ’フェノール；６４％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１６％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００７８】
（実施例４）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１７．５℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【００７９】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．３８重量％のフェノール、０．６２重量％のｔ−オクチルフェノール、及び５．８重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂の水素イオン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３８／６２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２１％のｏ−ｐ’フェノール；６３％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１３％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００８０】
（実施例５）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社、から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応混合物に徐々に添加した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１６℃の軟化点を有する、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂を得た。
【００８１】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．５５重量％のフェノール、０．７９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び４．７重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約２９／７１であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２０％のｏ−ｐ’フェノール；６８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；９％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００８２】
（実施例６）
図１に概略を示す反応模式図に従った実施例３、４及び５に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、レゾルシノールに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。表１に示す組成を有する黒い天然ゴム組成物を、３段階混合手順で調製した。次いで、上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、レゾルシノールについては１：１に、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
【００８３】
【表１】
【００８４】
第一段階で、ゴムマスターバッチを約１５０℃でバンバリーミキサー中で撹拌した。第二段階では、本発明の方法で製造されたメチレン受容体及びコバルト塩を、約１２１℃で２本のロールミル上で適当な量のマスターバッチに混合した。表１に示したように、不溶性硫黄、促進剤及び適当量のＨＭＭＭを第三段階で９５℃で混合した。試験化合物を、約２３℃の室温の一定温度に一晩調整した。次いで、ワイヤの接着力及び機械的性質の評価のために、化合物を、レオメーター硬化、形状及び１５０℃における最適硬化について試験した。
【００８５】
硬化特性は、ＡＳＴＭ Ｄ−５２８９に従い、アルファテクノロジーズＭＤＲレオメーターで１５０℃、０．５°のアーク及び１．６７Ｈｚで測定した。各試験化合物についてのワイヤープルアウト接着力は、ゴムパッドに１９ｍｍ包埋された、６３．７％の銅めっきを有する真鍮プレートスチールコードを用いてＡＳＴＭ Ｄ−２２２９により測定した。動的機械的特性は、１Ｈｚ及び２３℃における０．２％及び２％のねじりせん断力においてレオメトリックサイエンティフィック質量分析計により測定した。動こわさＧ’は、０．２％のひずみで測定され、ヒステリシス又は発熱の指標であるタンジェントデルタは２％ひずみで測定された。発煙試験は、第二段階の間に、０〜３のスケールにおける視覚の試験であった。発煙が全くないとき、それは「０」と評価される。混合物におけるレゾルシノールの発煙は「３」と評価される。
樹脂の軟化点は、ＡＳＴＭ Ｅ２８及びＡＳＴＭ Ｄ３１０４の最新版を参考にした以下の方法に従って測定し、それらは本明細書において引用したものとする。
【００８６】
装置：
０．２５７インチ（６．５３ｍｍ）に開口されたカップ−ピッチタイプ（Ｆドリル）＋４４０ステンレス鋼球（直径０．２５００インチ（６．３５ｍｍ）でカップを通過するものでなければならない）；（１）制御ユニットモデルＦＰ−９０又はそれに相当するもの、（２）加熱路モデルＦＰ−８３又はそれに相当するもの、及び（３）カートリッジ組み立て部品；タイマー、磁器製蒸発皿（約３インチ（７．６２ｃｍ）の直径）、及びホットプレートを含むメトラー軟化点装置。メトラー装置の校正については、本明細書に引用されたものである、ＡＳＴＭ Ｄ３１０４を参照のこと。
【００８７】
手順：
１５ｇの樹脂を、磁器又はアルミニウム製の蒸発皿で溶解する。ホットプレートの表面温度、６００〜６５０°Ｆ（３１５〜３４３℃）で、溶解時間は約４分である。過加熱は回避すべきである。樹脂が溶解した時、少なくとも溶解した樹脂の温度に予め加熱しておいたカップに注ぐ。カップに注いだ樹脂の量は、凝固の後に、過剰のものが加熱したスパーテル又はパテナイフで除去することのできる量であるべきである。支えを形成するために、カップの側面及び底にあけられた孔を有するアルミニウム製プレートを使用することができ、それらは、過剰の樹脂を除去するときにピンセットで保持することができる。試料をデシケーター中で室温にまで冷却した後、ボールを樹脂の上に載せるためにカートリッジを組み立てる。組み立てたカートリッジを、予想される軟化点未満である８５℃又は１０〜１５℃に予めセットした加熱路中に配置する。加熱速度を１℃／分にセットする。カートリッジを、ロックされる一まで開店させ、３０秒間待つ。次いで、軟化点装置の操作を開始する。指示器上の終了した軟化点を読む。二重測定は、１．０℃以上異なっていてはいけない。
表２は、レゾルシノールコントロール、及び実施例３、４及び５のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２から、本発明の実施例によるメチレン受容体は、レゾルシノールに比べて発煙が少ないことが明らかである。メチレン受容体についての、硬化過程における初期段階の際のメチレン受容体の反応性の指標である焼けこげ（scorch）時間（レオメーター硬化におけるts2）は、レゾルシノールと比べて低い。このデータは、樹脂配合物の反応性がレゾルシノールの反応性を超えることを示唆する。これは、高オルトフェノールノボラック樹脂修飾レゾルシノール樹脂が、メチレン供与体反応に対する良好な反応性を有することの直接的な徴候である。
また、未熟成及び熟成したスチールワイヤーの接着データは、樹脂が、メチレン受容体としてのレゾルシノールと同等又はより良好な性能を示すことを示唆する。
【００９０】
実施例７
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（１１４．０グラム；１．０３５モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、５０．６グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．６３４モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１２℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９１】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７５重量％のフェノール、０．６７重量％のｔ−オクチルフェノール、及び９．７重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４６／５４であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２０％のｏ−ｐ’フェノール；６８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；９％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９２】
（実施例８）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（７９．４グラム；０．７２１モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、３５．３グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．４４２モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１０．５℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９３】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７重量％のフェノール、０．６９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．２重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３８／６２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約２％のｐ−ｐ’フェノール；２２％のｏ−ｐ’フェノール；７０％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；６％の２−４’レゾルシノール；及び約１％未満の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９４】
（実施例９）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、５９．９グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；０．７５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２４．０グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；０．３０モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で再度撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中の水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。この蒸留の後、減圧を解除し、還流冷却器を再度取り付けた。次いで、レゾルシノール（５１．１グラム；０．４６４モル）を１３０〜１５０℃で絶え間なく撹拌しながら徐々に反応器に添加した。この添加の後、２２．７グラムのホルムアルデヒド（第３の）水溶液（３７．６重量％：０．２８４モル）を還流下に約４５〜６０分間かけて添加した。第３のホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流下に更に３０分間保持した。常圧及び減圧蒸留を再度行って水を除去し、１１２．４℃の軟化点を有する、インサイチューでレゾルシノール−ホルムアルデヒド反応から製造される、レゾルシノールノボラックを有する、修飾フェノールノボラック樹脂を得た。
【００９５】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．１６重量％のフェノール、０．３９重量％のｔ−オクチルフェノール、及び５．９重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約２８／７２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％のｐ−ｐ’フェノール；１７％のｏ−ｐ’フェノール；７８％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；４％の２−４’レゾルシノール；及び１％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【００９６】
（実施例１０）
図２に概略を示す反応模式図に従った実施例７、８及び９に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、レゾルシノールに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。表１に示す組成を有する黒い天然ゴム組成物を、実施例６で記載したような３段階混合手順で調製した。次いで、上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、レゾルシノールについては１：１に、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
試験及びゴム化合物の特性は、実施例６に概要を述べた方法と同様にして評価した。
表３は、レゾルシノールコントロール及び実施例７、８及び９のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【００９７】
【表３】
【００９８】
未熟成及び熟成したスチールワイヤーの接着データは、実施例７〜９の樹脂が、メチレン受容体としてのレゾルシノールと同等又はより良好な性能を示すことを示唆する。
表３に示す動的機械的試験結果から、レゾルシノールを用いた化合物に対して、実施例７、８及び９の樹脂から製造された化合物について、向上した硬度、動的貯蔵弾性係数（Ｇ’）及び低ヒステリシス（タンジェントデルタ）が観察された。
【００９９】
（実施例１１）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、８１．５℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック樹脂を得た。
【０１００】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．７重量％のフェノール、及び２重量％のｔ−オクチルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；４％のｏ−ｐ’フェノール；９６％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０１】
（実施例１２）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応器に徐々に添加した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、９６．１℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として３．６重量％のフェノール、１．４重量％のｔ−オクチルフェノール、及び８．４重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約４８／５２であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲ解析によるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；７％のｏ−ｐ’フェノール；７５％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１６％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０２】
（実施例１３）
スターラー、サーモメーター、ディーン−スターク(Dean-Stark)還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた１リットルの反応がまに、１２８．３グラム（１．３５モル）のフェノール、２１．３グラム（０．１０モル）のｔ−オクチルフェール、５０グラムのトルエン、及び１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、１３５〜１４５℃に加熱した。次いで、８３．９グラムのホルムアルデヒド水溶液（３７．６重量％；１．０５モル）を、共沸水がディーン−スタークから、連続的に集まり、定期的に除去されるように非常にゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加を２４０〜３６０分間続けた。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を更に約６０〜１８０分間還流下で撹拌した。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｒ−５０として、インドスペックケミカル社から商業的に入手可能なレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂（４９．９重量％；１８５．７グラム）の水溶液を３０〜９０分間かけ、十分に撹拌しながら、反応器に徐々に添加した。まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により、反応器中に存在するトルエン及び水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で６０〜１２０分間、保持し、９７．２℃の軟化点を有する、超高オルト置換フェノールノボラック及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得た。
【０１０３】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４重量％のフェノール、１．６重量％のｔ−オクチルフェノール、及び６．８重量％のレゾルシノールを含有することを示した。この樹脂のＨ−ＮＭＲスペクトル解析は、全フェノール構造に対する全レゾルシノール構造のモル比が約３７／６３であることを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲによるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約１％未満のｐ−ｐ’フェノール；８％のｏ−ｐ’フェノール；７７％のｏ−ｏ’フェノール及び４−４’レゾルシノール；１３％の２−４’レゾルシノール；及び２％の２−２’レゾルシノールメチレン架橋を含有することを示した。
【０１０４】
（実施例１４）
図３に概略を示す反応模式図に従った実施例１２及び１３に従って製造されたメチレン受容体樹脂を、スチールワイヤー接着力及び硬化したゴム化合物の力学的性質に対する、ペナコライト（登録商標）樹脂Ｂ−１９−Ｍに対するそれらの性能を評価して比較するために、黒い天然ゴム化合物中で評価を行った。ペナコライト（登録商標）樹脂Ｂ−１９−Ｍは、インドスペック社から商業的に入手できる、高性能の樹脂である。この樹脂は、ゴムに配合する応用における高性能の原因でとなるレゾルシノールオリゴマーを含む。表１に示す組成を有する、黒い天然ゴム組成物は、３段階混合手順で調製した。上記ゴム組成物を、メチレン供与体ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）と組み合わせてメチレン受容体として、本発明のレゾルシノール配合物の接着力及び補強強化を評価するために用いた。メチレン供与体／受容体の比は、本発明のメチレン受容体については、ゴム化合物中の５重量の充填と組み合わせて、２：３に保たれた。
試験及びゴム化合物の特性は、実施例６に概要を述べた方法と同様にして評価した。
表４は、ペナコライト（登録商標）Ｂ−１９（コントロール）及び実施例７、８及び９のメチレン受容体樹脂についての硬化したゴム化合物の硬化の性質、ワイヤーの接着、物理的及び機械的性質を示す。
【０１０５】
【表４】
【０１０６】
表４から、実施例１２〜１３のメチレン受容体が、Ｂの１９−Ｍと比較して同様の発煙を有することが明らかである。硬化データの比較は、
超高オルトフェノールノボラック樹脂修飾レゾルシノール樹脂が、ゴム化合物の硬化の際に、メチレン供与体反応について良好な反応性を有することを示唆する。
また、スチールワイヤーの熟成及び未熟成の接着データは、蒸気樹脂が、高性能ペナコライト（登録商標）Ｂ−１９−Ｍと同様の性能を示すことを示唆する。
表４中に示される動的機械的試験の結果から、実施例１２及び１３の樹脂から製造された化合物についての硬度、動的貯蔵弾性係数（Ｇ’）及び低ヒステリシス（タンジェントデルタ）値が、Ｂ−１９−Ｍと同様であり、ゴム化合物の応用において、この高性能樹脂と置換できることを示唆する。
【０１０７】
（実施例１５）
スターラー、サーモメーター、還流冷却器及び追加の漏斗を備え付けた４リットルの反応がまに、１３９５．９グラム（１４．８５モル）のフェノール、２４２グラム（１．１０モル）のノニルフェール、及び１１．０グラムの酢酸亜鉛触媒を加え、３５〜４５℃に加熱した。次いで、６６８．８グラムのホルムアルデヒド（第１の）水溶液（３７．６重量％；８．２５モル）を約１０〜１５分かけてゆっくりと添加した。ホルムアルデヒドの添加後、反応成分を還流条件下で約９０〜１８０分間撹拌した。次いで、２６７．３グラムのホルムアルデヒド（第２の）水溶液（３７．６重量％；３．３モル）を、８５〜９５℃で１５〜３０分間かけて反応器に添加した。反応反応成分を再び加熱し、９０〜１８０分間更に還流した。蒸留装置のセットアップを行い、常圧条件下で、反応器の温度が１２５〜１３０℃に達するまで、水の蒸留を集めた。この後、反応成分を６０〜１２０分間還流下で撹拌した。次いで、まず１５０〜１５５℃の常圧蒸留により反応器中に存在する水を除去し、次いで、減圧をかけ、２６〜２８インチ（６６０．４〜７１１．２ｍｍ）の水銀減圧下、１５５〜１６０℃で１５分間、保持した。このようにして製造された高オルトフェノールノボラック樹脂は、１１２．１℃の軟化点を有していた。
【０１０８】
ＬＣ／ＧＣ解析は、この樹脂が、未反応のフリーの単量体として０．４重量％のフェノール、及び１．５重量％のノニルフェノールを含有することを示した。また、１３Ｃ ＮＭＲによるメチレン架橋分布の測定は、樹脂が約９％のｐ−ｐ’フェノール；２９％のｏ−ｐ’フェノール；及び６２％のｏ−ｏ’フェノールメチレン架橋を含有することを示した。
先に示されたように、本発明の実施例は、種々の相対的に高オルト−オルト結合フェノール結合フェノールノボラック修飾レゾルシノール樹脂を提供する。該樹脂は、特に、ゴム組成物の製造において結合剤、剛化剤として用いられ、低粘度、ゴム配合の際の発煙の減少、タイヤコードの加硫ゴムに対する向上した接着力、動的貯蔵段数係数及び低ヒステリシス等の向上した物理的及び機械的特性を与える。
【０１０９】
本発明が限られた数の実施例に関して記載されているけれども、一実施例の特定の特徴が本発明の他の実施例のものに帰するものではない。一つの実施例が本発明の全ての実施例の代表というわけではない。いくつかの実施例においては、組成物は本明細書において言及されていない多数の化合物を含有することができる。他の実施態様においては、組成物は、本明細書で列挙されたいかなる化合物を含有しないか、実質的にフリーである。記載された実施例からの変形及び修飾が存在する。樹脂を製造する方法は、多くの行為及び段階を含むと記載される。これらの段階又は行為は、特に明記しない限りはいかなる順序又は順番においても実施することができる。最終的に、数値記載する際に用いられる「約」又は「およそ」は、本明細書において、開示されるいかなる数も近似値であることを意味すると解釈されなければならない。添付された請求の範囲は、本発明の範囲内に入るとして、全てのそれらの修飾及び変更を包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂の合成のための反応模式図を示す。
【図２】図２は、レゾルシノール−ホルムアルデヒド反応生成物で修飾された高オルトフェノールノボラックの合成のための反応模式図を示す。
【図３】図３は、超高オルトフェノール樹脂修飾レゾルシノールノボラック樹脂の合成のための反応模式図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分；（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物；及び（III）下記式で表される、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を含有するメチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物：
【化１】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）
【請求項２】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物における、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比が約９５：５〜５：９５である、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項３】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物が、（a）下記式で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（ｂ）レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させることによって製造される、請求項１記載の加硫性ゴム組成物：
【化２】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【請求項４】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物が、（ａ）約２５〜９６％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（ｃ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；及び（ｄ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合を含む、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項５】
前記メチレン受容体が、（Ａ）フェノール及び／又はアルキルフェノールと、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）オルト配向性二価金属塩触媒の存在下で反応させ、少なくとも２５％のオルト−オルトフェノールメチレン架橋を含む高オルトフェノールノボラック生成物を製造し、次いで（Ｄ）レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールと反応させ、次いで（Ｅ）追加量のアルデヒドと反応させることによって製造された、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項６】
前記樹脂配合物が下記構造式を有する、請求項５記載の加硫性ゴム組成物：
【化３】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）
【請求項７】
フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比が、約１：０．４〜０．８６である、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項８】
レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はｍ−置換フェノールと、ホルムアルデヒドとのモル比が、１：０．４〜０．７である、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項９】
該アルキルフェノールが、フェノールノボラック樹脂を製造するために用いられ、該樹脂がｏ−ｏ’メチレン結合を約４０〜７０％の範囲で含む、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１０】
前記フェノールノボラックを製造するために用いられるアルキルフェノールが、ｐ−クレゾール、ｐ−tert−ブチルフェノール、ｐ−tert−オクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−スチリルフェノール及びｐ−エチルフェノールからなる群から選択される、炭素原子１〜１６個を含むアルキル鎖でパラ置換された、又はアラルキル置換されたフェノールから選択される、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１１】
フェノール及び／又はアルキルフェノールとアルデヒドとのモル比が、約０．１：０．９及び約０．９：０．１の間である、請求項５に記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１２】
前記アルデヒドが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール又はそれらの混合物である、請求項５記載の方法。
【請求項１３】
前記レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールが、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールからなる群から選択される、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１４】
前記メチレン受容体が、（Ａ）下記一般式で表される１以上のフェノール化合物と、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）共沸溶媒、（Ｄ）酸化物、水酸化物、ギ酸塩、乳酸塩、酢酸塩、安息香酸塩と、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン、コバルト及び鉛の混合物とからなる群から選択された、二価の電気的陽性金属化合物を含有する、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（Ｅ）次いで、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えることによって製造される、請求項１記載の加硫性ゴム組成物：
【化４】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【請求項１５】
前記メチレン受容体が下記構造式を有する、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物：
【化５】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。
【請求項１６】
前記メチレン受容体が、ｏ−ｏ’メチレン架橋を約９０〜約９８％含む、請求項１５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１７】
前記メチレン受容体が、
（ａ）約２５〜９８％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；
（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；
（ｃ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合；及び
（ｄ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；を含む、請求項１５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１８】
前記メチレン受容体において、フェノール樹脂とレゾルシノール成分との重量比が約９５：５〜約５：９５の間である、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１９】
前記共沸溶媒が、トルエン及びキシレンからなる群から選択された、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項２０】
ナイロン、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維及び鋼からなる群から選択された補強材を、更に含む、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項２１】
タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、自動車のフロアマット、トラック又はボールミルライナー用泥よけ製造における、請求項１〜２０のいずれか１項記載の加硫性ゴム組成物の使用。
【請求項２２】
（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）下記式で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で最初に反応させ、次いでレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させてフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造される、メチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物：
【化６】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【請求項１】
（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分；（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物；及び（III）下記式で表される、フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を含有するメチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物：
【化１】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）
【請求項２】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物における、フェノール樹脂とレゾルシノール樹脂との重量比が約９５：５〜５：９５である、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項３】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物が、（a）下記式で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（ｂ）レゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させることによって製造される、請求項１記載の加硫性ゴム組成物：
【化２】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル基、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【請求項４】
前記フェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物が、（ａ）約２５〜９６％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；（ｃ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；及び（ｄ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合を含む、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項５】
前記メチレン受容体が、（Ａ）フェノール及び／又はアルキルフェノールと、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）オルト配向性二価金属塩触媒の存在下で反応させ、少なくとも２５％のオルト−オルトフェノールメチレン架橋を含む高オルトフェノールノボラック生成物を製造し、次いで（Ｄ）レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールと反応させ、次いで（Ｅ）追加量のアルデヒドと反応させることによって製造された、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項６】
前記樹脂配合物が下記構造式を有する、請求項５記載の加硫性ゴム組成物：
【化３】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）
【請求項７】
フェノール及び／又はアルキルフェノールとホルムアルデヒドとのモル比が、約１：０．４〜０．８６である、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項８】
レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はｍ−置換フェノールと、ホルムアルデヒドとのモル比が、１：０．４〜０．７である、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項９】
該アルキルフェノールが、フェノールノボラック樹脂を製造するために用いられ、該樹脂がｏ−ｏ’メチレン結合を約４０〜７０％の範囲で含む、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１０】
前記フェノールノボラックを製造するために用いられるアルキルフェノールが、ｐ−クレゾール、ｐ−tert−ブチルフェノール、ｐ−tert−オクチルフェノール、ｐ−tert−ノニルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ｐ−スチリルフェノール及びｐ−エチルフェノールからなる群から選択される、炭素原子１〜１６個を含むアルキル鎖でパラ置換された、又はアラルキル置換されたフェノールから選択される、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１１】
フェノール及び／又はアルキルフェノールとアルデヒドとのモル比が、約０．１：０．９及び約０．９：０．１の間である、請求項５に記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１２】
前記アルデヒドが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール又はそれらの混合物である、請求項５記載の方法。
【請求項１３】
前記レゾルシノール誘導体又はメタ−置換フェノールが、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシアセトフェノン、４−スチリルレゾルシノール、ｍ−クレゾール、カシューナッツ殻液、フロログルシノール、３−メチル−５−エチルフェノール、メタ−イソプロピルフェノール、ｍ−イソオクチルフェノール及び３，５−ジメチルフェノールからなる群から選択される、請求項５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１４】
前記メチレン受容体が、（Ａ）下記一般式で表される１以上のフェノール化合物と、（Ｂ）アルデヒドとを、（Ｃ）共沸溶媒、（Ｄ）酸化物、水酸化物、ギ酸塩、乳酸塩、酢酸塩、安息香酸塩と、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン、コバルト及び鉛の混合物とからなる群から選択された、二価の電気的陽性金属化合物を含有する、オルト配向性触媒の存在下で反応させ、（Ｅ）次いで、レゾルシノール、レゾルシノール誘導体又はプレフォームレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂を加えることによって製造される、請求項１記載の加硫性ゴム組成物：
【化４】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【請求項１５】
前記メチレン受容体が下記構造式を有する、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物：
【化５】
（式中、ｎは１以上であり、かつｍは１以上である。）。
【請求項１６】
前記メチレン受容体が、ｏ−ｏ’メチレン架橋を約９０〜約９８％含む、請求項１５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１７】
前記メチレン受容体が、
（ａ）約２５〜９８％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合；
（ｂ）約４〜５０％の範囲でｏ−ｐ’フェノールメチレン結合；
（ｃ）約１〜３０％の範囲でｐ−ｐ’フェノールメチレン結合；及び
（ｄ）約１０〜９０％の範囲でｏ−ｏ’フェノールメチレン結合及び４−４’レゾルシノールメチレン結合の組み合わせ；を含む、請求項１５記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１８】
前記メチレン受容体において、フェノール樹脂とレゾルシノール成分との重量比が約９５：５〜約５：９５の間である、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項１９】
前記共沸溶媒が、トルエン及びキシレンからなる群から選択された、請求項１４記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項２０】
ナイロン、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維及び鋼からなる群から選択された補強材を、更に含む、請求項１記載の加硫性ゴム組成物。
【請求項２１】
タイヤ、パワーベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、自動車のフロアマット、トラック又はボールミルライナー用泥よけ製造における、請求項１〜２０のいずれか１項記載の加硫性ゴム組成物の使用。
【請求項２２】
（I）天然ゴム、合成ゴム又はそれらの組み合わせから選択されたゴム成分、（II）加熱時にホルムアルデヒドを生成するメチレン供与体化合物、及び（III）下記式で表される１以上のフェノール化合物と、アルデヒドとを、オルト配向性触媒の存在下で最初に反応させ、次いでレゾルシノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂と結合させてフェノール及びレゾルシノールノボラック樹脂配合物を得ることによって製造される、メチレン受容体化合物を含む、加硫性ゴム組成物：
【化６】
（式中、Ｒは、Ｈ、炭素原子１〜１６個を有するアルキル鎖、及び炭素原子８〜１２個を有するアラルキル基からなる群から選択される。）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００６−５０９９００（Ｐ２００６−５０９９００Ａ）
【公表日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０８３３１（Ｐ２００５−５０８３３１）
【出願日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３９８２３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５５１０６
【国際公開日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（５０５１９３０６９）インドスペク ケミカル コーポレーション (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３９８２３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５５１０６
【国際公開日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（５０５１９３０６９）インドスペク ケミカル コーポレーション (4)
【Ｆターム（参考）】
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