EP2526179A1 - Compositions de nettoyage a base d'hydrochlorofluoroolefine - Google Patents

Compositions de nettoyage a base d'hydrochlorofluoroolefine

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EP2526179A1
EP2526179A1 EP11705016A EP11705016A EP2526179A1 EP 2526179 A1 EP2526179 A1 EP 2526179A1 EP 11705016 A EP11705016 A EP 11705016A EP 11705016 A EP11705016 A EP 11705016A EP 2526179 A1 EP2526179 A1 EP 2526179A1
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EP
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trifluoropropene
chloro
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weight
cleaning
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EP11705016A
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Arkema France SA
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    • C11D2111/14—Hard surfaces
    • C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors

Definitions

  • the present invention relates to hydrochlorofluoroolefin-based cleaning compositions and the use of these compositions for a cleaning process.
  • CFC-13 1,1,2-Trichloro-1,2,2-trifluoroethane
  • the CFC-1 13 was particularly suitable for this purpose because of its non-aggressive nature with regard to the materials used.
  • this product has been used in the field of printed circuit manufacturing, to remove residues of substances used to improve the quality of solder (referred to as solder flux). This removal operation is referred to in the art as "defluxing".
  • US 2006/0142173 and US 2009/0318323 disclose the use of various fluoro-olefins as a cleaning agent, including 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HFCO-1233zd).
  • HFCO-1233zd 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene
  • WO 2009/140231 also describes the use of HFCO-
  • HFCO-1233zd for the cleaning of solid surfaces, and particularly for defluxing.
  • the document also mentions the possibility of using a certain number of co-agents chosen from a list which notably comprises 1,2-transdichlorethylene (TDCE).
  • TDCE 1,2-transdichlorethylene
  • the only example of a cleaning composition comprising HFCO-1233zd and TDCE which is mentioned in the document is a ternary mixture, the third compound being methylacetate.
  • WO 2009/08951 1 very broadly describes compositions based on fluorolefins and their use in a wide variety of fields, including cleaning.
  • HFCO-1233zd is one of the described fluoroolefins.
  • the document evokes the possibility of combining HFCO-1233zd with TDCE (in particular in 25:75, 50:50 and 75:25 mass ratios) in different cleaning applications, namely in the field of blowing agents, silicone deposition (use as silicone oil solvent) and fragrance extraction.
  • the document proposes to use HFCO-1233zd alone, or in combination with methanol.
  • HFCO-1233zd is a relatively powerful compound for cleaning applications, and has the advantage of being environmentally friendly. In particular, it has a low GWP. However, the effectiveness of HFCO-1233zd for cleaning solid surfaces is still unsatisfactory, at least in some applications, and whether used alone or in ternary combination with TDCE and methylacetate.
  • the invention relates firstly to the use of a liquid composition comprising 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene for cleaning solid surfaces, 1-chloro-3,3 , 3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene representing at least 99% by weight of the composition.
  • the liquid composition is vaporized during the cleaning.
  • the aforementioned use is for defluxing electronic boards or for degreasing metal parts, glasses, plastics or composite materials, said degreasing preferably comprising cleaning a grease or oil chosen from fats or oils of mineral or organic type with or without fillers, and more preferably chosen from mineral fats loaded with lithium / calcium or complex lithium.
  • the weight ratio of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene to 1,2-transdichloroethylene in the liquid composition is included:
  • At least 80% by weight of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is in trans form, preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, advantageously at least 98% by weight, and ideally essentially all 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is in trans form.
  • the invention also relates to a method for cleaning solid surfaces comprising contacting the solid surfaces with a composition comprising 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene, 1-chloro -3,3,3-trifluoropropene and the 1,2-transdichloroethylene representing at least 99% by weight of the composition.
  • the solid surfaces to be cleaned are mechanical or electronic parts soiled by solder flux or metal parts, glasses, plastics and / or composite materials soiled with grease or oil, grease or the oil being preferably chosen from fats or oils of mineral or organic type with or without fillers, and more particularly preferably selected from mineral fats loaded with lithium / calcium or complex lithium.
  • the aforementioned method comprises:
  • liquid cleaning composition comprising 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene at least 99% by weight of the liquid cleaning composition;
  • the aforementioned method comprises: the provision of a liquid cleaning composition comprising 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene at least 99% by weight of the liquid cleaning composition;
  • the weight ratio of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene to 1,2-transdichloroethylene in the liquid cleaning composition is included:
  • At least 80% by weight of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene in the liquid cleaning composition is in trans form, preferably at least 90% by weight, more preferably minus 95% by weight, advantageously at least 98% by weight, and ideally essentially all of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is in trans form.
  • the invention also relates to a liquid composition
  • a liquid composition comprising 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,2-transdichloroethylene representing at least 99% by weight of the composition, and the weight ratio of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene to 1,2-transdichloroethylene is between 57:43 and 65:35, preferably between 58: 42 and 63:37, more preferably between 59:41 and 61:39.
  • the liquid composition is as described in the preceding paragraph.
  • the liquid cleaning composition is as described in the preceding paragraph.
  • the present invention overcomes the disadvantages of the state of the art. It provides more particularly an improved cleaning process, based on the use of a cleaner performing better, especially vis-à-vis certain fats, and has interesting physicochemical properties (especially a low GWP).
  • the invention also has one or preferably more of the advantageous features listed below.
  • compositions according to the invention are more efficient than the HFCO-1233zd used alone or the HFCO-1233zd used in ternary mixture with TDCE and methylacetate, especially vis-à-vis mineral fats loaded with lithium / calcium (greases for resistance to high pressures) or loaded with complex lithium (greases for holding at high loads and high speeds).
  • the invention makes it possible to improve the cleaning efficiency while using less toxic products.
  • methanol is a toxic product that is not suitable for use in an open environment (vapor phase cleaning).
  • the compositions according to have reduced ignition risks when used as cleaning agents, especially for cleaning in the vapor phase, with respect to a composition in which the HFCO-1233zd: TDCE mass ratio is lower (for example is about 50:50).
  • the cleaning power of the composition tends to decrease (at least vis-à-vis some fats such as mineral fats loaded lithium / calcium or complex lithium loaded) when the proportion of HFCO-1233zd increases and exceeds a certain threshold.
  • the binary compositions of HFCO-1 233zd and TDCE in which the weight ratio HFCO-1233zd: TDCE is between 57:43 and 65:35, preferably between 58:42 and 63:37, more particularly preferably between 59:41 and 61:39, constitute a particularly good compromise since they have both low risks of ignition during use for cleaning in the vapor phase, and satisfactory cleaning properties, in particular vis-à-vis for certain fats such as mineral fats loaded with lithium / calcium or loaded with complex lithium.
  • the invention proposes the use of cleaning compositions having a boiling point which is in practice compatible with the constraints related to the cleaning application (in particular in the vapor phase), and in particular the handling constraints.
  • the boiling point of the cleaning compositions in the context of the invention is higher than that of the HFCO-1233zd used alone, which is about 18 ° C. (such a value posing a problem with respect to constraints mentioned above).
  • the invention proposes the use of cleaning compositions having a low GWP and more generally having little negative impact on the environment.
  • the invention proposes the use of binary compositions of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HFCO-1233zd) and 1,2-transdichloroethylene (TDCE) in the context of the cleaning of solid surfaces.
  • the solid surfaces to be cleaned may be electronic boards soiled by a flux of solder, in which case the cleaning process is a defluxing process.
  • the solid surfaces to be cleaned may also be metal parts, glasses, plastics and / or composite materials soiled with grease or oil, in which case the cleaning process is a degreasing process.
  • the fats or oils can be of mineral or organic type, with or without fillers. Among these are greases whose high viscosity (greater than 85 mm 2 / s at 40 ° C) makes them difficult to clean. These include mineral fats loaded with lithium / calcium (greases for resistance to high pressures) or loaded with complex lithium (greases for holding at high loads and high speeds). The invention allows a particularly effective cleaning of these greases.
  • the cleaning process is based on contacting the solid surfaces to be cleaned with the binary composition of HFCO-1233zd and TDCE.
  • the composition may be in the liquid phase and / or in the vapor phase during contacting.
  • the contacting is carried out in the vapor phase for greater efficiency.
  • the method comprises:
  • the method is implemented in an installation comprising at least two tanks, namely a spray tank and a recovery tank.
  • the spray tank is filled with cleaning composition in liquid form.
  • the solid surfaces to be cleaned are arranged above the spray tank.
  • the cleaning composition of the spray tank is heated and partially vaporized.
  • the cleaning composition, in vapor form is thus brought into contact with the solid surfaces to be cleaned.
  • Materials greyase or other
  • Cooling means are arranged above the solid surfaces to be cleaned and allow the condensation of the cleaning composition.
  • the condensed cleaning composition is collected in the recovery tank, which in turn feeds the spray tank.
  • An addition of each compound of the cleaning composition (HFCO-1233zd and TDCE) or a top-up of the composition itself is generally provided.
  • Rinsing solid surfaces with the same cleaning composition (in the liquid phase) or with another solvent can be provided.
  • binary composition is meant a composition that contains exclusively or almost exclusively HFCO-1233zd and TDCE.
  • the composition comprises a mass proportion of impurities or additives of less than or equal to 1%, preferably less than or equal to 0.5%, or even less than or equal to 0.1%.
  • HFCO-1233zd is preferably in its trans form, which has the advantage of being less toxic than the cis form.
  • the trans form advantageously represents at least 80% by weight of HFCO-1233zd, preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, for example at least 98% by weight.
  • essentially all of the HFCO-1233zd is in trans form.
  • composition of HFCO-1233zd and TDCE used in the context of the cleaning process according to the invention can comprise in its liquid form (the percentages being expressed in mass values):
  • the composition for example about 50% HFCO-1233zd and 50% TDCE.
  • the composition comprising approximately 50% of HFCO-1233zd and 50% of TDCE has excellent cleaning properties, particularly with respect to certain fats such as mineral fats loaded with lithium / calcium or loaded with complex lithium. It also has a boiling point of about 30 ° C, which is satisfactory vis-à-vis the practical constraints related to the application in cleaning.
  • compositions that contain about 50% or less of 50% HFCO-1233zd are particularly effective for cleaning metal solid surfaces because of the high cleaning power of the TDCE; they also have a high boiling point particularly convenient for application to cleaning.
  • compositions comprising at least 75% HFCO-1233zd, preferably at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 95% are particularly suitable for cleaning plastic solid surfaces. or composites, since HFCO-1233zd is more compatible than TDCE with plastics.
  • the liquid composition comprising about 50% HFCO-1233zd and 50% TDCE does not have a flash point.
  • this composition is not azeotropic.
  • the relative mass proportions of HFCO-1233zd and TDCE in the liquid composition may vary if the amount of liquid composition itself varies, in case of incident (product leakage, failure of the cooling means ). In such a case, the final liquid composition may then have a flash point, that is to say be flammable.
  • the final liquid composition obtained after evaporation of 90% of the mass of an initial liquid composition comprising 50% of HFCO-1233zd and 50% of TDCE is flammable. It is more generally the same for any final liquid composition obtained after evaporation of 90% of the mass of an initial liquid composition comprising a proportion of HFCO-1233zd less than or equal to 56%.
  • k for example about 60% of HFCO-1233zd and about 40% of
  • compositions of HFCO-1233zd and TDCE h) to k) above make it possible to obtain a greater safety of the cleaning, in particular in the vapor phase, in the event of an incident leading to a decrease in the level of liquid composition (especially in the spray tank).
  • these compositions h) to k) exhibit satisfactory cleaning properties, especially with respect to mineral fuels loaded with lithium / calcium or loaded with complex lithium, since a higher concentration of HFCO-1233zd (by for example, a concentration greater than or equal to 70% of HFCO-1233zd) leads to a degradation of the cleaning performance of the composition, especially with respect to the abovementioned fats.
  • Example 1 cleaning properties
  • test pieces were immersed for 5 minutes in a beaker containing a cleaning composition maintained at 20 ° C and dried in the open air for 5 minutes. After this treatment, the specimens were weighed again to determine the percentage of fat removed by the cleaning composition. The results are expressed as the average value of 3 tests.
  • composition 60% trans-HFCO-1233zd and 40% TDCE;
  • composition 70% trans-HFCO-1233zd and 30% TDCE;
  • Composition 1233zd 100% trans-HFCO-1233zd
  • HFCO-1233zd / TDCE binary compositions tested perform better than HFCO-1233zd alone on A grease, B grease and C grease, and perform better than ternary HFCO-1233zd / TDCE composition. at least on fats A and C.
  • the binary composition comprising 50% of HFCO-1233zd and 50% of TDCE is characterized by excellent cleaning properties on greases A, B and C, and the binary composition comprising 60 % HFCO-1233zd and 40% TDCE is characterized by excellent cleaning properties at least on greases B and C.
  • Binary compositions comprising 70% HFCO-1233zd and 30% TDCE or 80% HFCO-1233zd and 20% TDCE are characterized by a relatively lower efficiency on all fats compared to the binary composition comprising 60% HFCO-1233zd and 40% TDCE.
  • the HFCO-1233zd / TDCE binary compositions comprising at least 57% of HFCO-1233zd remain non-flammable even after evaporation of 90% of their mass. Also, these compositions have better guarantees of safety in the context of a cleaning process, especially in the vapor phase, the compositions comprising less than 57% of HFCO-1233zd.

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Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'une composition liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1,2-transdichloroéthylène pour le nettoyage de surfaces solides, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1,2- transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition. L'invention concerne également une composition liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1,2-transdichloroéthylène, le 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition, et le rapport massique du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène sur le 1,2-transdichloroéthylène étant compris entre 57:43 et 65:35, de préférence entre 58:42 et 63:37, de manière plus particulièrement préférée entre 59:41 et 61 :39.

Description

COMPOSITIONS DE NETTOYAGE A BASE
D' HYDROCHLOROFLUOROOLEFINE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne des compositions de nettoyage à base d'hydrochlorofluorooléfine, ainsi que l'utilisation de ces compositions pour un procédé de nettoyage.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Le 1 ,1 ,2-trichloro-1 ,2,2-trifluoroéthane (CFC-1 13) a été largement utilisé dans l'industrie pour le nettoyage et le dégraissage de surfaces solides diverses (pièces métalliques, verres, plastiques, composites) pour lesquelles une absence, ou à tout le moins une teneur résiduelle aussi faible que possible, en impuretés, notamment de nature organique, est exigée. Le CFC-1 13 convenait particulièrement bien à cet usage en raison de son caractère non agressif à l'égard des matériaux utilisés. Par exemple, ce produit a été utilisé dans le domaine de la fabrication des circuits imprimés, pour éliminer les résidus des substances utilisées pour améliorer la qualité des soudures (désignées par le terme de flux de soudure). Cette opération d'élimination est désignée dans le domaine par le terme de « défluxage ».
Cependant, l'utilisation du CFC-1 13 pose un problème environnemental de dégradation de la couche d'ozone, et celle-ci est donc désormais largement interdite.
Un certain nombre de solutions de substitution ont été proposées, reposant notamment sur des fluorooléfines (HFO), et notamment des hydrochlorofluorooléfines (HFCO ou HCFO).
Par exemple, les documents US 2006/0142173 et US 2009/0318323 décrivent l'utilisation de diverses fluorooléfines en tant qu'agent de nettoyage, et notamment du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène (HFCO-1233zd).
Le document WO 2009/140231 décrit également l'utilisation de HFCO-
1233zd pour le nettoyage de surfaces solides, et en particulier pour le défluxage. Le document mentionne également la possibilité d'utiliser un certain nombre de co-agents choisi parmi une liste qui comprend notamment le 1 ,2- transdichloroéthylène (TDCE). Le seul exemple de composition de nettoyage comprenant du HFCO-1233zd et du TDCE qui est mentionné dans le document est un mélange ternaire, le troisième composé étant le méthylacétate. Le document WO 2009/08951 1 décrit de manière très générale des compositions à base de fluorooléfines et leur utilisation dans les domaines les plus divers, y compris le nettoyage. Le HFCO-1233zd est l'une des fluorooléfines décrites. Par ailleurs, le document évoque la possibilité de combiner le HFCO-1233zd avec le TDCE (en particulier selon des rapports massiques de 25:75, 50:50 et 75:25) dans des applications différentes du nettoyage, à savoir dans le domaine des agents d'expansion, du dépôt de silicone (utilisation en tant que solvant d'huile silicone) et de l'extraction de parfums. En ce qui concerne le domaine du nettoyage, le document propose d'utiliser le HFCO-1233zd seul, ou en combinaison avec du méthanol.
Le HFCO-1233zd est un composé relativement performant pour les applications de nettoyage, et il a l'avantage d'être peu nocif pour l'environnement. Il présente en particulier un faible GWP. Toutefois, l'efficacité du HFCO-1233zd pour le nettoyage des surfaces solides reste encore insatisfaisante, au moins dans certaines applications, et ce qu'il soit utilisé seul ou en combinaison ternaire avec du TDCE et du méthylacétate.
Il existe donc un réel besoin d'améliorer les procédés de nettoyage existants et plus spécifiquement de mettre au point des agents nettoyants plus performants (notamment vis-à-vis de certaines graisses), et qui présentent des propriétés physicochimiques intéressantes (notamment en termes de GWP).
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne en premier lieu l'utilisation d'une composition liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène pour le nettoyage de surfaces solides, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition.
Selon un mode de réalisation, la composition liquide est vaporisée lors du nettoyage.
Selon un mode de réalisation, l'utilisation susmentionnée est pour le défluxage de cartes électroniques ou pour le dégraissage de pièces métalliques, de verres, de plastiques ou de matériaux composites, ledit dégraissage comprenant de préférence le nettoyage d'une graisse ou huile choisie parmi les graisses ou huiles de type minéral ou organique avec ou sans charges, et de manière plus particulièrement préférée choisie parmi les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou en lithium complexe. Selon un mode de réalisation, le rapport massique du 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène sur le 1 ,2-transdichloroéthylène dans la composition liquide est compris :
- entre 1 :99 et 99:1 ; ou
- entre 10:90 et 90:10 ; ou
- entre 20:80 et 80:20 ; ou
- entre 30:70 et 70:30 ; ou
- entre 40:60 et 60:40 ; ou
- entre 45:55 et 55:45 ;
et de préférence est d'environ 50:50.
Selon un mode de réalisation, au moins 80 % en masse du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans, de préférence au moins 90 % en masse, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 % en masse, avantageusement au moins 98 % en masse, et idéalement essentiellement la totalité du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
L'invention a également pour objet un procédé de nettoyage de surfaces solides comprenant la mise en contact des surfaces solides avec une composition comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2- transdichloroéthylène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2- transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition.
Selon un mode de réalisation, les surfaces solides à nettoyer sont des pièces mécaniques ou électroniques souillées par un flux de soudure ou des pièces métalliques, des verres, des plastiques et / ou des matériaux composites souillés de graisse ou d'huile, la graisse ou l'huile étant de préférence choisie parmi les graisses ou huiles de type minéral ou organique avec ou sans charges, et de manière plus particulièrement préférée choisie parmi les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou en lithium complexe.
Selon un mode de réalisation, le procédé susmentionné comprend :
- la fourniture d'une composition de nettoyage liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène, le 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition de nettoyage liquide ; et
- la mise en contact des surfaces solides avec la composition de nettoyage liquide.
Selon un mode de réalisation, le procédé susmentionné comprend : - la fourniture d'une composition de nettoyage liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène, le 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition de nettoyage liquide ;
- la production d'une composition de nettoyage gazeuse par chauffage de la composition de nettoyage liquide ;
- la mise en contact des surfaces solides avec la composition de nettoyage gazeuse ;
- éventuellement la récupération et la condensation de la composition de nettoyage gazeuse.
Selon un mode de réalisation, le rapport massique du 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène sur le 1 ,2-transdichloroéthylène dans la composition de nettoyage liquide est compris :
- entre 1 :99 et 99:1 ; ou
- entre 10:90 et 90:10 ; ou
- entre 20:80 et 80:20 ; ou
- entre 30:70 et 70:30 ; ou
- entre 40:60 et 60:40 ; ou
- entre 45:55 et 55:45
et de préférence est d'environ 50:50.
Selon un mode de réalisation, au moins 80 % en masse du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène dans la composition de nettoyage liquide est sous forme trans, de préférence au moins 90 % en masse, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 % en masse, avantageusement au moins 98 % en masse, et idéalement essentiellement la totalité du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
L'invention a également pour objet une composition liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène, le 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition, et le rapport massique du 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène sur le 1 ,2-transdichloroéthylène étant compris entre 57:43 et 65:35, de préférence entre 58:42 et 63:37, de manière plus particulièrement préférée entre 59:41 et 61 :39.
Selon un mode de réalisation de l'utilisation décrite ci-dessus, la composition liquide est telle que décrite au paragraphe précédent. Selon un mode de réalisation du procédé décrit ci-dessus, la composition de nettoyage liquide est telle que décrite au paragraphe précédent.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de nettoyage amélioré, reposant sur l'utilisation d'un agent nettoyant plus performant, notamment vis-à-vis de certaines graisses, et qui présente des propriétés physicochimiques intéressantes (en particulier un faible GWP).
Cela est accompli grâce à l'utilisation d'une combinaison binaire de HFCO-1233zd et de TDCE en tant qu'agent de nettoyage.
Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous.
- L'invention permet d'améliorer les propriétés de nettoyage des graisses par rapport à l'état de la technique. En particulier, les compositions selon l'invention sont plus performantes que le HFCO- 1233zd utilisé seul ou que le HFCO-1233zd utilisé en mélange ternaire avec le TDCE et le méthylacétate, notamment vis-à-vis des graisses minérales chargées en lithium/calcium (graisses pour tenue aux hautes pressions) ou chargées en lithium complexe (graisses pour tenue à de fortes charges et de fortes vitesses).
- Par rapport à la composition de nettoyage HFCO-1233zd / méthanol décrite dans le document WO 2009/08951 1 , l'invention permet d'améliorer l'efficacité du nettoyage tout en utilisant des produits moins toxique. A cet égard, il faut souligner que le méthanol est un produit toxique qui n'est pas adapté à une utilisation en milieu ouvert (nettoyage en phase vapeur).
- Lorsque le rapport massique HFCO-1233zd:TDCE est compris entre 57:43 et 65:35, de préférence entre 58:42 et 63:37, de manière plus particulièrement préférée entre 59:41 et 61 :39, les compositions selon l'invention présentent des risques d'inflammation réduits lors de leur utilisation en tant qu'agents de nettoyage, notamment pour le nettoyage en phase vapeur, par rapport à une composition dans laquelle le rapport massique HFCO-1233zd:TDCE est inférieur (et par exemple est d'environ 50:50). En outre, le pouvoir nettoyant de la composition a tendance à diminuer (au moins vis-à-vis de certaines graisses telles que les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou chargées en lithium complexe) lorsque la proportion de HFCO-1233zd augmente et dépasse un certain seuil. Par conséquent, les compositions binaires de HFCO-1 233zd et de TDCE dans lesquelles le rapport massique HFCO-1233zd:TDCE est compris entre 57:43 et 65:35, de préférence entre 58:42 et 63:37, de manière plus particulièrement préférée entre 59:41 et 61 :39, constituent un compromis particulièrement bon puisqu'elles présentent à la fois de faibles risques d'inflammation lors d'une utilisation pour le nettoyage en phase vapeur, et des propriétés de nettoyage satisfaisantes, notamment vis-à-vis de certaines graisses telles que les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou chargées en lithium complexe.
- L'invention propose l'utilisation de compositions de nettoyage présentant un point d'ébullition qui est en pratique compatible avec les contraintes liées à l'application de nettoyage (notamment en phase vapeur), et en particulier les contraintes de manutention
(remplissage des cuves), transport (risque de gonflement ou de rupture des contenants) et utilisation (performance du groupe froid nécessaire pour la condensation de la phase vapeur). En particulier, le point d'ébullition des compositions de nettoyage dans le cadre de l'invention est plus élevé que celui du HFCO-1233zd utilisé seul, qui est d'environ 18°C (une telle valeur posant problème vis-à-vis des contraintes rappelées ci-dessus).
- L'invention propose l'utilisation de compositions de nettoyage présentant un faible GWP et plus généralement ayant peu d'impact négatif sur l'environnement.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Tous les pourcentages indiqués font référence à des valeurs massiques sauf mention contraire.
Procédé de nettoyage
L'invention propose l'utilisation de compositions binaires de 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène (HFCO-1233zd) et de 1 ,2-transdichloroéthylène (TDCE) dans le cadre du nettoyage de surfaces solides. Les surfaces solides à nettoyer peuvent être des cartes électroniques souillées par un flux de soudure, auquel cas le procédé de nettoyage est un procédé de défluxage.
Les surfaces solides à nettoyer peuvent également être des pièces métalliques, des verres, des plastiques et / ou des matériaux composites souillés de graisse ou d'huile, auquel cas le procédé de nettoyage est un procédé de dégraissage. Les graisses ou huiles peuvent être de type minéral ou organique, avec ou sans charges. Parmi celles-ci se trouvent des graisses dont la grande viscosité (supérieure à 85 mm2/s à 40 °C) les rend difficiles à nettoyer. Il s'agit notamment des graisses minérales chargées en lithium/calcium (graisses pour tenue aux hautes pressions) ou chargées en lithium complexe (graisses pour tenue à de fortes charges et de fortes vitesses). L'invention permet un nettoyage particulièrement efficace de ces graisses.
Le procédé de nettoyage repose sur la mise en contact des surfaces solides à nettoyer avec la composition binaire de HFCO-1233zd et de TDCE. La composition peut être en phase liquide et / ou en phase vapeur lors de la mise en contact. De préférence, la mise en contact s'effectue en phase vapeur pour plus d'efficacité. Ainsi, le procédé comprend :
- la fourniture de composition de nettoyage à l'état liquide,
- le passage de la composition de nettoyage à l'état vapeur par chauffage ;
- la mise en contact des surfaces solides avec la composition de nettoyage ;
- la récupération de la composition de nettoyage et le passage de la composition de nettoyage à l'état liquide par refroidissement. Typiquement, le procédé est mis en œuvre dans une installation comportant au moins deux cuves, à savoir une cuve de vaporisation et une cuve de récupération. La cuve de vaporisation est remplie de composition de nettoyage sous forme liquide. Les surfaces solides à nettoyer sont disposées au-dessus de la cuve de vaporisation. La composition de nettoyage de la cuve de vaporisation est chauffée et partiellement vaporisée. La composition de nettoyage, sous forme vapeur, est ainsi mise en contact avec les surfaces solides à nettoyer. Des matières (graisses ou autres) sont entraînées lors du nettoyage et tombent dans la cuve de vaporisation, où elles sont récupérées par décantation. Des moyens de refroidissement sont disposés au-dessus des surfaces solides à nettoyer et permettent la condensation de la composition nettoyante. La composition nettoyante condensée est collectée dans la cuve de récupération, qui alimente à son tour la cuve de vaporisation. Un appoint de chaque composé de la composition nettoyante (HFCO-1233zd et TDCE) ou un appoint de la composition elle-même est généralement prévu.
Un rinçage des surfaces solides avec la même composition nettoyante (en phase liquide) ou avec un autre solvant peut être prévu.
Compositions de nettoyage
Par « composition binaire » on entend une composition qui contient exclusivement ou quasiment exclusivement du HFCO-1233zd et du TDCE. En particulier, la composition comprend une proportion massique d'impuretés ou d'additifs inférieure ou égale à 1 %, de préférence inférieure ou égale à 0,5 %, voire inférieure ou égale à 0,1 %.
Le HFCO-1233zd est de préférence sous sa forme trans, qui présente l'avantage d'une moindre toxicité par rapport à la forme cis. La forme trans représente avantageusement au moins 80 % en masse du HFCO-1233zd, de préférence au moins 90 % en masse, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 % en masse, par exemple au moins 98 % en masse. Idéalement, essentiellement la totalité du HFCO-1233zd est sous forme trans.
La composition de HFCO-1233zd et de TDCE utilisée dans le cadre du procédé de nettoyage selon l'invention peut comprendre sous sa forme liquide (les pourcentages étant exprimés en valeurs massiques) :
a) de 1 % de HFCO-1233zd à 99 % de HFCO-1233zd, et de 1 % de TDCE à 99 % de TDCE ;
b) de 10 % de HFCO-1233zd à 90 % de HFCO-1233zd, et de 10 % de TDCE à 90 % de TDCE ;
c) de 20 % de HFCO-1233zd à 80 % de HFCO-1233zd, et de 20 % de TDCE à 80 % de TDCE ;
d) de 30 % de HFCO-1233zd à 70% de HFCO-1233zd, et de 30 % de TDCE à 70 % de TDCE ;
e) de 40 % de HFCO-1233zd à 60 % de HFCO-1233zd, et de 40 % de TDCE à 60 % de TDCE ;
f) de 45 % de HFCO-1233zd à 55 % de HFCO-1233zd, et de 45 % de TDCE à 55 % de TDCE ; et
g) par exemple environ 50 % de HFCO-1233zd et 50 % de TDCE. En particulier la composition comprenant environ 50 % de HFCO-1233zd et 50 % de TDCE présente d'excellentes propriétés de nettoyage, notamment vis-à-vis de certaines graisses telles que les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou chargées en lithium complexe. Elle présente en outre un point d'ébullition d'environ 30 °C, qui est satisfaisant vis-à-vis des contraintes pratiques liées à l'application dans le nettoyage.
Les compositions qui contiennent environ 50 % ou moins de 50 % de HFCO-1233zd sont particulièrement efficaces pour le nettoyage des surfaces solides métalliques, du fait du grand pouvoir nettoyant du TDCE ; elles présentent en outre un point d'ébullition élevé particulièrement pratique pour l'application au nettoyage. D'un autre côté, les compositions comprenant au moins 75 % de HFCO-1233zd, de préférence au moins 80 %, au moins 85 %, au moins 90 % ou au moins 95 % sont particulièrement bien adaptées pour le nettoyage des surfaces solides plastiques ou composites, étant donné que le HFCO-1233zd est plus compatible que le TDCE avec les matières plastiques.
Du point de vue de l'inflammabilité, la composition liquide comprenant environ 50 % de HFCO-1233zd et 50 % de TDCE ne présente pas de point éclair. Toutefois, cette composition n'est pas azéotropique. Aussi, dans le cadre d'un procédé de nettoyage (et notamment dans le cadre d'un procédé de nettoyage en phase vapeur tel que décrit ci-dessus), les proportions massiques relatives de HFCO-1233zd et de TDCE dans la composition liquide peuvent varier si la quantité de composition liquide varie elle-même, en cas d'incident (fuite de produit, panne des moyens de refroidissement...). Dans un tel cas, la composition liquide finale peut alors présenter un point éclair, c'est-à-dire être inflammable.
En particulier, la composition liquide finale obtenue après évaporation de 90 % de la masse d'une composition liquide initiale comprenant 50 % de HFCO-1233zd et 50 % de TDCE est inflammable. Il en va plus généralement de même pour toute composition liquide finale obtenue après évaporation de 90 % de la masse d'une composition liquide initiale comprenant une proportion de HFCO-1233zd inférieure ou égale à 56 %.
En revanche cela n'est pas le cas pour une composition liquide initiale de HFCO-1233zd et de TDCE comprenant une proportion de HFCO-1233zd supérieure ou égale à 57 %, et notamment pour une composition liquide comprenant :
h) de 57 % de HFCO-1233zd à 65 % de HFCO-1233zd, et de 35 % de TDCE à 43 % de TDCE ; i) de 58 % de HFCO-1233zd à 63 % de HFCO-1233zd, et de 37 % de
TDCE à 42 % de TDCE ;
j) de 59 % de HFCO-1233zd à 61 % de HFCO-1233zd, et de 39 % de TDCE à 41 % de TDCE ; et
k) par exemple environ 60 % de HFCO-1233zd et environ 40 % de
TDCE.
Par conséquent les compositions de HFCO-1233zd et de TDCE h) à k) ci-dessus permettent d'obtenir une plus grande sécurité du nettoyage, notamment en phase vapeur, en cas d'incident conduisant à une diminution de niveau de composition liquide (notamment dans la cuve de vaporisation). En outre, ces compositions h) à k) présentent des propriétés de nettoyage satisfaisantes, notamment vis-à-vis de graisses minérales chargées en lithium/calcium ou chargées en lithium complexe, étant donné qu'une concentration supérieure de HFCO-1233zd (par exemple une concentration supérieure ou égale à 70 % de HFCO-1233zd) conduit à une dégradation des performances de nettoyage de la composition, notamment vis-à-vis des graisses susmentionnées.
EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
Exemple 1 - propriétés nettoyantes
On a testé différentes compositions nettoyantes liquides selon le protocole suivant :
Des éprouvettes en acier inox (de type 316L) de dimensions 30 χ
10 mm, polies et nettoyées, ont été pesées avec une précision de 0,1 mg. Une petite quantité de graisse a été déposée à la surface de ces éprouvettes. Les éprouvettes recouvertes de graisse ont été pesées afin de déterminer la masse de graisse présente.
Puis, les éprouvettes ont été immergées pendant 5 min dans un bêcher contenant une composition de nettoyage maintenue à 20 °C, et séchées à l'air libre pendant 5 min. Après ce traitement, les éprouvettes ont été à nouveau pesées pour déterminer le pourcentage de graisse retiré par la composition de nettoyage. Les résultats sont exprimés par la valeur moyenne de 3 essais.
Différents type de graisses ont été testées, à savoir :
- Graisse A : graisse minérale chargée en lithium/calcium ;
- Graisse B : graisse minérale chargée en lithium ; - Graisse C : graisse minérale chargée en lithium résistante à l'eau. Différentes compositions liquides de nettoyage ont été testées, à savoir :
- Composition 50/50 : 50 % de trans-HFCO-1233zd et 50 % de TDCE ;
- Composition 60/40 : 60 % de trans-HFCO-1233zd et 40 % de TDCE ;
- Composition 70/30 : 70 % de trans-HFCO-1233zd et 30 % de TDCE ;
- Composition 80/20 : 80 % de trans-HFCO-1233zd et 20 % de TDCE ;
- Composition 1233zd : 100 % de trans-HFCO-1233zd ;
- Composition ternaire : 67 % de trans-HFCO-1233zd, 17 % de TDCE et 16 % de méthylacétate.
Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1 - pourcentage de graisse retiré selon la composition de nettoyage utilisée
On constate que toutes les compositions binaires HFCO-1233zd / TDCE testées ont de meilleures performances que le HFCO-1233zd seul sur la graisse A, la graisse B et la graisse C, et ont de meilleures performances que la composition ternaire HFCO-1233zd / TDCE / méthylacétate au moins sur les graisses A et C. La composition binaire comprenant 50 % de HFCO-1233zd et 50 % de TDCE se caractérise par d'excellentes propriétés de nettoyage sur les graisses A, B et C, et la composition binaire comprenant 60 % de HFCO- 1233zd et 40 % de TDCE se caractérise par d'excellentes propriétés de nettoyage au moins sur les graisses B et C. Les compositions binaires comprenant 70 % de HFCO-1233zd et 30 % de TDCE ou 80 % de HFCO- 1233zd et 20 % de TDCE se caractérisent par une efficacité relativement moindre sur toutes les graisses par rapport à la composition binaire comprenant 60 % de HFCO-1233zd et 40 % de TDCE. Exemple 2 - inflammabilité
L'inflammabilité de diverses compositions binaires liquides de trans- HFCO-1233zd et de TDCE a été déterminée conformément à la norme ASTM D-3828, à la fois sur les compositions en tant que telles et sur les compositions obtenues après évaporation de 90 % de la masse desdites compositions liquides.
Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2 - Détermination de l'inflammabilité de compositions nettoyantes
On constate que les compositions binaires HFCO-1233zd / TDCE comprenant au moins 57 % de HFCO-1233zd restent non inflammables même après évaporation de 90 % de leur masse. Aussi, ces compositions présentent de meilleures garanties de sécurité dans le cadre d'un procédé de nettoyage, notamment en phase vapeur, que les compositions comprenant moins de 57 % de HFCO-1233zd.

Claims

REVENDICATIONS
Utilisation d'une composition liquide comprenant du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène pour le nettoyage de surfaces solides, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition.
Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle la composition liquide est vaporisée lors du nettoyage.
Utilisation selon la revendication 1 ou 2, pour le défluxage de cartes électroniques ou pour le dégraissage de pièces métalliques, de verres, de plastiques ou de matériaux composites, ledit dégraissage comprenant de préférence le nettoyage d'une graisse ou huile choisie parmi les graisses ou huiles de type minéral ou organique avec ou sans charges, et de manière plus particulièrement préférée choisie parmi les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou en lithium complexe.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le rapport massique du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène sur le 1 ,2- transdichloroéthylène dans la composition liquide est compris :
- entre 1 :99 et 99:1 ; ou
- entre 10:90 et 90:10 ; ou
- entre 20:80 et 80:20 ; ou
- entre 30:70 et 70:30 ; ou
- entre 40:60 et 60:40 ; ou
- entre 45:55 et 55:45 ;
et de préférence est d'environ 50:50.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins 80 % en masse du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans, de préférence au moins 90 % en masse, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 % en masse, avantageusement au moins 98 % en masse, et idéalement essentiellement la totalité du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans. Procédé de nettoyage de surfaces solides comprenant la mise en contact des surfaces solides avec une composition comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition.
Procédé selon la revendication 6, dans laquelle les surfaces solides à nettoyer sont des pièces mécaniques ou électroniques souillées par un flux de soudure ou des pièces métalliques, des verres, des plastiques et / ou des matériaux composites souillés de graisse ou d'huile, la graisse ou l'huile étant de préférence choisie parmi les graisses ou huiles de type minéral ou organique avec ou sans charges, et de manière plus particulièrement préférée choisie parmi les graisses minérales chargées en lithium/calcium ou en lithium complexe.
Procédé selon la revendication 6 ou 7, comprenant :
- la fourniture d'une composition de nettoyage liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2- transdichloroéthylène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition de nettoyage liquide ; et
- la mise en contact des surfaces solides avec la composition de nettoyage liquide.
Procédé selon la revendication 6 ou 7, comprenant :
- la fourniture d'une composition de nettoyage liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2- transdichloroéthylène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition de nettoyage liquide ;
- la production d'une composition de nettoyage gazeuse par chauffage de la composition de nettoyage liquide ;
- la mise en contact des surfaces solides avec la composition de nettoyage gazeuse ;
- éventuellement la récupération et la condensation de la composition de nettoyage gazeuse. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle le rapport massique du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène sur le 1 ,2- transdichloroéthylène dans la composition de nettoyage liquide est compris :
- entre 1 :99 et 99:1 ; ou
- entre 10:90 et 90:10 ; ou
- entre 20:80 et 80:20 ; ou
- entre 30:70 et 70:30 ; ou
- entre 40:60 et 60:40 ; ou
- entre 45:55 et 55:45
et de préférence est d'environ 50:50.
Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel au moins 80 % en masse du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène dans la composition de nettoyage liquide est sous forme trans, de préférence au moins 90 % en masse, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 % en masse, avantageusement au moins 98 % en masse, et idéalement essentiellement la totalité du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
Composition liquide comprenant du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,2-transdichloroéthylène, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et le 1 ,2-transdichloroéthylène représentant au moins 99 % en masse de la composition, et le rapport massique du 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène sur le 1 ,2-transdichloroéthylène étant compris entre 57:43 et 65:35, de préférence entre 58:42 et 63:37, de manière plus particulièrement préférée entre 59:41 et 61 :39.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la composition liquide est selon la revendication 12.
Procédé selon l'une des revendications 8 à 1 1 , dans lequel la composition de nettoyage liquide est selon la revendication 12.
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