JP2001513838A - 共沸または疑似共沸組成物及びそれらの組成物の使用 - Google Patents

共沸または疑似共沸組成物及びそれらの組成物の使用

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Abstract

(57)【要約】 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタンは、5または6個の炭素原子を有するアルカンと共沸または疑似共沸組成物を形成する。これらの組成物は、特に高分子気泡質フォームの発泡剤として使用されうる。

Description

【発明の詳細な説明】 共沸または疑似共沸組成物及びそれらの組成物の使用 本発明は、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン(HFC-365mfcとしても知られてい る)を含む組成物及びそれらの組成物の使用、特に高分子気泡質フォーム、特に ポリウレタンフォームの発泡剤としての使用に関する。 ポリウレタンフォームは、揮発性液体からなる発泡剤の存在下でイソシアネー トを適量のポリオールまたはポリオール混合物と反応させることにより調製しう ることは公知である。前記揮発性液体は、イソシアネート及びポリオール間の反 応により発生した熱により蒸発する。発泡剤としては、トリクロロフルオロメタ ン(CFC-11)、ジクロロジフルオロメタン(CFC-12)及び、それらより少ないけれ どクロロジフルオロメタン(HCFC-22)、1,1,2-トリクロロトリフルオロメタン(C FC-113)及び1,2-ジクロロテトラフルオロメタン(CFC-114)が長年使用されて きた。その熱伝導率が非常に低いために、CFC-11を使用すると特に断熱性の剛性 ポリウレタンフォームが得られる。それらは、特に建設、冷却及び輸送の分野に おいて断熱材として集中的に使用されている。 しかしながら、完全にハロゲン化されたクロロフルオロ炭化水素(CFC)は、 主として成層圏のオゾン層の破壊に関する環境上の問題を引き起こすことが疑わ れている。それらは今日では従来の用途の大部分においてその使用が禁止されて いる。 塩素を含まないヒドロフルオロアルカンは成層圏のオゾン層に関して完全に不 活性であり、これらの化合物は塩素原子の結合した化合物には不利な多くの用途 における使用がますます幅広く見いだされている。したがって、1,1,1,3,3-ペン タフルオロブタン(HFC-365mfc)が種々の用途に提案されている。 日本国特許願第JP05/168805号及びJP05/171190号には、1,1,1,3,3-ペンタフル オロブタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタンに可溶性の補助溶媒及び任意に界 面活性剤を含む溶媒組成物が記載されている。これらの組成物は、エレクトロニ クス業界において物体の洗浄または残留水の除去作業に使用しうる。記載されて いる二成分のみの組成物は、4%のn-ペンタン、10%のシクロペンタンま たは5%のヘキサンを含む。 マーフィー(Murphy)及び共同研究者らは、ポリウレタンフォームの発泡剤と して54重量%以上のシクロペンタンを含むシクロペンタン/HFC-365mfc二成分 系混合物を使用することを記載した(International CFC and Halon Alteratives Conference,Washington DC,1993,pp.346-355)。しかしながら、場合によっ ては及びある種の環境によっては、HFC-365mfc及び前述のような混合物は、フォ ームの気泡中で凝縮し、その結果その熱伝導性及び任意にその機械的性質を損な う危険が生じうることが指摘された。 したがって、CFC-11または1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-141b)の沸 点に近い沸点を有し、幅広い温度範囲において熱伝導性の低い高分子気泡質フォ ーム、特に均質な寸法の閉じた気泡を有するフォームを形成しうる物性を有する 、環境に有害な影響を及ぼさない高分子気泡質フォームの発泡剤組成物を見いだ す必要性がある。 本発明の目的の一は、特にポリウレタンフォームの製造のための発泡剤として 使用される場合に、特に十分に役割を果たす組成物を提供することである。本発 明の別の目的は、オゾン層に関して破壊的な影響を及ぼさず、したがってCFC-11 のような完全にハロゲン化されたクロロフルオロアルカン、またはHCFC-141bの ような部分的にハロゲン化された塩素原子を含む炭化水素を基剤とする組成物の 代わりに使用しうるような組成物を提供することである。 したがって本発明は、実質的に1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び5または 6個の炭素原子を有するアルカンからなる組成物であって、共沸または疑似共沸 を生ずることを特徴とする組成物に関する。 流体の熱力学的状態は、基本的には4つの相互に依存する変数、すなわち圧力 (P)、温度(T)、液相の組成(X)及び気相の組成(Y)により定義される。 真の共沸は、所与の温度及び所与の圧力において、液相の組成Xが気相の組成Y と正確に同一である2以上の成分を含む特定の系である。疑似共沸は、所与の温 度及び所与の圧力において、XがYと実質的に同一である2以上の成分を含む特 定の系である。実際には、このことは、そのような共沸及び疑似共沸系の構成成 分は蒸留では容易に分離できず、その結果それらの組成物は高分子気泡質フォー ムの発泡作業中も一定のままであるということを意味する。 本発明においては、疑似共沸混合物は、その沸点が(所与の圧力において)真 の共沸混合物の沸点と最大0.5℃しか違わない二成分混合物を意味すると理解 される。その沸点が真の共沸混合物の沸点と最大0.2℃しか違わない混合物が 好ましい。その沸点が真の共沸混合物の沸点と最大0.1℃しか違わない混合物 が特に好ましい。 本発明による組成物に使用しうる5または6個の炭素原子を有するアルカンは 、直鎖状でも、分枝鎖状でも、環状でもよい。5または6個の炭素原子を有する 炭化水素のすべての可能な異性体のうち、直鎖状ペンタン(すなわちn-ペンタン) 、イソペンタン(すなわち2-メチルブタン)、シクロペンタン及び直鎖状ヘキサン (すなわちn-ヘキサン)が好ましい。後者は、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン とともに、極小の沸点を有する共沸または疑似共沸組成物を形成する。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びシクロペンタン間で形成される共沸また は疑似共沸二成分混合物が特に好ましい。 本発明による組成物中の1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び5または6個の 炭素原子を有するアルカンの相対的な含量は、形成される組成物が極小の沸点で 共沸または疑似共沸を生ずるという条件で幅広い割合の範囲内で変化しうる。 本発明による共沸混合物の組成は、以下の実施例に示す実験的測定の結果に基 づく計算により推定された。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びn-ペンタンは、それらの混合物が約24 乃至60重量%のn-ペンタンを含む場合に二成分系共沸または疑似共沸混合物を 形成する。約30乃至53重量%のn-ペンタンを含む二成分系組成物が好ましい 。約32乃至47重量%のn-ペンタンを含む二成分系組成物が特に好ましい。1 03.5kPaの圧力下では、実質的に約66重量%の1,1,1,3,3-ペンタフルオロ ブタン及び約34重量%のn-ペンタンからなる二成分系組成物が真の共沸混合物 を形成し、その沸点は約27.4℃である。この組成物は特に好ましい。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びシクロペンタンは、それらの混合物が約 16乃至46重量%のシクロペンタンを含む場合に二成分系共沸または疑似共沸 混合物を形成する。約18.5乃至39重量%のシクロペンタンを含む二成分系 組成物が好ましい。約20乃至35重量%のシクロペンタンを含む二成分系組成 物が特に好ましい。101.4kPaの圧力下では、実質的に約78.5重量%の1 ,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び約21.5重量%のシクロペンタンからな る二成分系組成物が真の共沸混合物を形成し、その沸点は約32.2℃である。 この組成物は特に好ましい。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びイソペンタンは、それらの混合物が約3 1乃至75重量%のイソペンタンを含む場合に二成分系共沸または疑似共沸混合 物を形成する。約39乃至70重量%のイソペンタンを含む二成分系組成物が好 ましい。約45乃至60重量%のイソペンタンを含む二成分系組成物が特に好ま しい。101.2kPaの圧力下では、実質的に約53重量%の1,1,1,3,3-ペンタ フルオロブタン及び約47重量%のイソペンタンからなる二成分系組成物が真の 共沸混合物を形成し、その沸点は約25.5℃である。この組成物は特に好まし い。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びn-ヘキサンは、それらの混合物が約6乃 至29重量%のn-ヘキサンを含む場合に二成分系共沸または疑似共沸混合物を形 成する。約9.5乃至24重量%のn-ヘキサンを含む二成分系組成物が好ましい 。102.1kPaの圧力下では、実質的に約90重量%の1,1,1,3,3-ペンタフル オロブタン及び約10重量%のn-ヘキサンからなる二成分系組成物が真の共沸混 合物を形成し、その沸点は約37.9℃である。この組成物は特に好ましい。 本発明はまた、本発明による組成物の高分子気泡質フォームの発泡ための使用 に関する。 高分子気泡質フォームは種々の方法にしたがって得られる。一般的に使用され る方法は、押出機中で発泡させる溶融高分子混合物に発泡剤を加圧下で注入する 方法である。押出機の出口における減圧により高分子混合物は膨張して、発泡剤 が充填された気泡からなるフォームを形成する。ポリスチレンフォームは一般的 にはこの方法で得られる。典型的にはポリウレタンまたはポリイソシアヌレート フォームを製造するのに使用される別の方法は、揮発性液体からなる発泡剤の存 在下で、イソシアネートを適量のポリオールまたはポリオール混合物と反応させ る方法である。揮発性液体は、イソシアネート及びポリオール間の反応により発 生する熱により蒸発する。本発明による組成物は特にポリウレタンまたはポリイ ソシアヌレートフォームの発泡、特に剛性フォームの製造に推薦される。この場 合には、100重量部のポリオールに対して一般的には1乃至40,典型的には 15乃至35重量部の発泡剤が使用される。 本発明はまた、本発明による共沸または疑似共沸組成物を含むことを特徴とす る高分子気泡質フォームの発泡剤に関する。 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及びシクロペンタンからなる本発明による組 成物を含む発泡剤は、特にポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォームの 調製に適する。 本発明による別の態様においては、発泡剤は、典型的には2乃至20重量%、 好ましくは5乃至15重量%のn−ブタンまたはイソブタンを含む。 高分子気泡質フォームの発泡剤はまた、ニトロメタンまたはα-メチルスチレ ンのような本発明による共沸または疑似共沸組成物の安定剤も含みうる。 本発明による共沸または疑似共沸組成物は、ポリウレタンまたはポリイソシア ヌレートフォームのプレミックスに使用しうる。そのようなプレミックスは、1 種以上のポリオール、本発明による共沸または疑似共沸組成物及び任意に、特に 水、触媒、界面活性剤、酸化防止剤、難燃剤及び/または顔料のような、ポリウ レタンまたはポリイソシアヌレートフォームの調製に一般的に使用される種々の 添加剤を含む。本発明による共沸または疑似共沸組成物を含むプレミックスもま た本発明の一部を形成する。 本発明はまた、冷却流体、溶媒、乾燥剤または固体表面の脱脂剤としての前述 の共沸または疑似共沸組成物の使用にも関する。 本明細書において以下に記載する非限定実施例は、本発明を更に詳細に説明す る。実施例1〜4 1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び5または6個の炭素原子を有する炭化水 素間に本発明による共沸または疑似共沸組成物の存在を示すために、還流冷却器 が上部に設けられている50mlの蒸留フラスコからなるガラス製の装置を使用し た。液体の温度はフラスコ中に浸没させた温度計で測定した。 正確に測定した純粋な1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタンを公知の圧力下で沸点 まで加熱し、次いで正確に測定した少量の炭化水素を徐々にシリンジによりサイ ドアームからフラスコに導入した。 疑似共沸組成物は、混合物の沸騰温度の変化を組成の関数としてプロットする ことにより測定された。 これらの測定は、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び、n-ペンタン(実施例 1)、またはシクロペンタン(実施例2)、またはイソペンタン(実施例3)、また はn-ヘキサン(実施例4)を含む混合物について炭化水素の量を増大させつつ実 施した。 測定を行った圧力も示す。重量%で表される炭化水素含量の関数としての種々 の組成物の沸点の変化を表Iに示す。 実施例5〜8 ポリウレタンフォームは、発泡剤として、HFC-365mfc(実施例5)、シクロペン タン(実施例6)、72重量部のHFC-365mfc及び28重量部のシクロペンタンから なるHFC-365mfc/シクロペンタン組成物(実施例7)及び58.4重量部 のHFC-365mfc及び41.6重量部のn-ペンタンからなるHFC-365mfc/n-ペンタン 組成物(実施例8)のいずれかを用いる以外は同一の配合物から調製した。次い でこれらのフォームの熱伝導率(ラムダ)を種々の温度で測定した。熱伝導率の 偏差を表IIに示す。HFC-365mfcを用いて得られたフォームの24℃において測定 した熱伝導率を対照標準とした。正の偏差は伝導率の増大、すなわちフォームの 断熱能の減少に対応する。 シクロペンタンの気相の熱伝導率は、HFC-365mfcのそれより高いが(それぞれ 25℃において12及び10.6mW/m.K)、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン/ シクロペンタン共沸混合物で発泡させたポリウレタンフォームの熱伝導率は、シ クロペンタン不在下でHFC-365mfcで発泡させた対応するフォームのそれより低温 において低かった。 同様な結果が、HFC-365mfc/n-ペンタン共沸組成物についても得られた。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.実質的に1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び5または6個の炭素原子を含 む炭化水素からなる組成物であって、共沸または疑似共沸を生ずることを特徴 とする組成物。 2.前記5または6個の炭素原子を含む炭化水素が、n-ペンタン、シクロペンタ ン、イソペンタン及びn-ヘキサンから選択される請求の範囲第1項記載の組成 物。 3.約24乃至60重量%のn−ペンタン、または約16乃至46重量%のシク ロペンタン、または約31乃至75重量%のイソペンタン、または約6乃至2 9重量%のn-ヘキサンを含む請求の範囲第2項記載の組成物。 4.約30乃至53重量%のn−ペンタン、または約18.5乃至39重量%の シクロペンタン、または約39乃至70重量%のイソペンタン、または約9. 5乃至24重量%のn−ヘキサンを含む請求の範囲第3項記載の組成物。 5.約32乃至47重量%のn−ペンタン、または約20乃至35重量%のシク ロペンタン、または約45乃至60重量%のイソペンタンを含む請求の範囲第 4項記載の組成物。 6.約66重量%の1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び約34重量%のn-ペン タンからなり、その沸点が103.5kPaの圧力下で約27.4℃である請求 の範囲第5項記載の極小沸点を有する共沸組成物。 7.約78.5重量%の1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び約21.5重量% のシクロペンタンからなり、その沸点が101.4kPaの圧力下で約32.2 ℃である請求の範囲第5項記載の極小沸点を有する共沸組成物。 8.約53重量%の1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び約47重量%のイソペ ンタンからなり、その沸点が101.2kPaの圧力下で約22.5℃である請 求の範囲第5項記載の極小沸点を有する共沸組成物。 9.約90重量%の1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン及び約10重量%のn-ヘキ サンからなり、その沸点が102.1kPaの圧力下で約37.9℃である請求 の範囲第4項記載の極小沸点を有する共沸組成物。 10.高分子気泡質フォームの発泡のための請求の範囲第1項乃至第9項のいずれ かに記載の共沸または疑似共沸組成物の使用。 11.前記高分子気泡質フォームがポリウレタンまたはポリイソシアヌレートフォ ームである請求の範囲第10項記載の使用。 12.請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記載の共沸または疑似共沸組成物 を含むことを特徴とする高分子気泡質フォームの発泡剤。 13.請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記載の共沸または疑似共沸組成物 、1種以上のポリオール及び任意に種々の一般的な添加剤を含むことを特徴と するポリウレタンフォームのプレミックス。 14.冷却流体、溶媒、乾燥剤または固体表面の脱脂剤としての請求の範囲第1項 乃至第9項のいずれかに記載の組成物の使用。
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