JP2006512426A5

JP2006512426A5 -

Info

Publication number: JP2006512426A5
Application number: JP2004547148A
Authority: JP
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2023-10-27

Description

フルオロカーボン系流体は、多くの商業的および工業的用途において広汎に使用されていることが知られている。例えば、フルオロカーボン系流体は、空調、ヒートポンプ、および冷却用途などのシステムにおける作用流体として、多くの場合で用いられている。蒸気圧縮サイクルは、冷却システムにおける冷却または加熱を達成するために、最も一般的に用いられる種類の方法の１つである。蒸気圧縮サイクルには、通常、比較的低圧での吸熱による冷媒の液体相から蒸気相への相変化と、続く比較的低圧かつ低温での除熱による蒸気相から液体相への相変化、比較的高圧への蒸気の圧縮、この比較的高圧かつ高温での除熱による蒸気の液体相への凝縮が含まれ、続いて減圧されてサイクルが再び開始される。

冷却の主な目的は、比較的低温で物体または他の流体から温度を除去することであり、ヒートポンプの主な目的は、環境より高い温度の熱を加えることである。
一定のフルオロカーボンは、長年の間、多くの用途において、冷媒など多くの熱交換流体に好適な成分であった。例えば、クロロフルオロメタン誘導体およびクロロフルオロエタン誘導体などのフルオロアルカンは、その化学的および物理的特性の特有の組合せによって、空調およびヒートポンプ用途を含む用途における冷媒として、広範に用いられている。蒸気圧縮システムにて一般的に利用されている冷媒の多くは、単一成分の流体、または共沸混合物である。

しかしながら、代用品となり得る任意の冷媒が、最も広範に用いられている流体の多くに存在する特性、特に、優れた熱移動特性、化学的安定性、低毒性または無毒性、不燃性、および潤滑剤相溶性などの特性を備える必要もあることは、一般に重要であると考えられる。

出願人らは、上述の化学式（Ｉ）および化学式（ＩＩ）の化合物は一般に有効であり、本発明の冷媒組成物、発泡剤組成物、相溶化剤、および溶剤組成物において有用であると、一般に考える。しかしながら出願人らは、驚くべきことにかつ予想外に、上述の化学式に従う構造を有する化合物のうち一定のものが、他のそうした化合物と比較して非常に望ましい低いレベルの毒性を示すことを見出した。容易に認められ得るように、この発見は冷媒組成物の配合のみならず、上述の化学式を満たす比較的有毒な化合物を含有し得る任意のおよび全ての組成物の配合において、非常に大きな長所および利点となり得る。より詳細には、比較的低い毒性は化学式（ＩＩ）の化合物、好適には、ＹはＣＦ_３であり、不飽和な末端炭素上のＲの少なくとも１つはＨであり、残るＲのうち少なくとも１つはＦである化合物に関連すると、出願人らは考える。また出願人らは、そのような化合物の全ての構造異性体、幾何異性体、および立体異性体は有効であり、低い毒性の利点を有すると考える。

本発明の化合物が、不飽和な末端炭素が１つ以下のフッ素置換基を有するテトラフルオロプロペンおよびペンタフルオロプロペン化合物、特に、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、２，３，３，３-テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、および１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）、およびそれらの各々の任意のまたは全ての立体異性体であることはさらに好適である。出願人らは、マウスおよびラットへの吸入曝露によって評価されるように、そうした化合物が有する急性毒性レベルが非常に低いことを発見した。他方、出願人らは、この組成物と共に用いるのに適した一定の化合物、すなわち末端の不飽和炭素上に１つより多いＦを有する化合物、すなわち末端の不飽和炭素上に１つのＨも有さない化合物が、比較的高い毒性と関連し得ることを発見した。例えば、出願人らは、１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｚｃ）が、マウスおよびラットへの吸入曝露によって評価されるように、許容可能でない高い毒性を示すことを発見した。

好適には、本発明の組成物の地球温暖化係数（Global Warming Potential）（ＧＷＰ）は１５０以下であり、より好適には１００以下であり、さらに好適には７５以下である。本明細書で用いられる「ＧＷＰ」は「オゾン破壊の科学評価、２００２年、世界気象機関の地球オゾンの研究および観測プロジェクトの報告（The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project）」、これを引用によって本明細書に援用する、において定義されているように、二酸化炭素のＧＷＰに対して１００年の時間範囲を通じて計量される。

また、この組成物のオゾン破壊係数（Ozone Depletion Potential）（ＯＤＰ）は好適には０．０５以下であり、より好適には０．０２以下であり、さらに好適には、ほぼ０である。本明細書で用いられる「ＯＤＰ」は「オゾン破壊の科学評価、２００２年、世界気象機関の地球オゾンの研究および観測プロジェクトの報告」、これを引用によって本明細書に援用する、で定義されている。

一定の好適な実施態様では、分散剤、セル安定化剤、界面活性剤、および他の添加剤も本発明の発泡剤組成物中に組み込まれ得る。界面活性剤は任意だが好適には添加され、セル安定化剤として働く。幾つかの代表的な材料は、ＤＣ−１９３，Ｂ−８４０４，およびＬ−５３４０という名称で販売されており、これらは一般的には米国特許第２，８３４，７４８号明細書、第２，９１７，４８０号明細書、および第２，８４６，４５８号明細書に開示されているように、ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン・ブロック共重合体である。これらの各々を引用によって本明細書に援用する。発泡剤混合物用の他の随意の添加材には、トリ（２−クロロエチル）ホスフェート、トリ（２−クロロプロピル）ホスフェート、トリ（２，３−ジブロモプロピル）ホスフェート、トリ（１，３−ジクロロプロピル）ホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、種々のハロゲン化芳香族化合物、酸化アンチモン、アルミニウム三水和物、ポリ塩化ビニルなどの燃焼遅延剤が含まれ得る。

多くの用途においては、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレートのフォーム用の成分を予めブレンドされた配合で与えることが簡便である。最も典型的には、フォームの配合は２つの成分に予めブレンドされる。イソシアネートと、随意で一定の界面活性剤および発泡剤とが、一般的に「Ａ」成分と称される第１の成分を構成する。ポリオールまたはポリオール混合物、界面活性剤、触媒、発泡剤、燃焼遅延剤、および他のイソシアネート反応性成分は、一般的に「Ｂ」成分と称される第２の成分を構成する。したがって、このＡ並びにＢの成分を小規模の調製においては手混合でおよび好適には機械混合の手法で１つに合わせることによって、ブロック、スラブ、ラミネート、現場注入型パネル（pour-in-place panel）および他の部材、吹付けフォーム、フロス（froth）などを形成するためのポリウレタンまたはポリイソシアヌレートのフォームが容易に調製される。随意で、燃焼遅延剤、着色料、発泡助剤、および他のポリオールなど他の原料を、混合ヘッドすなわち反応部に第３の流分として添加することが可能である。しかしながら最も好適には、上述のようにそれらは全て１つのＢ成分の中に組み込まれる。

洗浄方法：
また本発明では、本発明の組成物を物品に適用することによって、製品、部品、構成要素、基板、または任意の他の物品、またはそれらの部分から汚染物質を除去する方法が提供される。簡便のため本明細書では、「物品」の語は、そのような製品、部品、構成要素、基板などの全てを指して用いられ、さらに、それらの任意の表面または部分を指すことが意図されている。さらに「汚染物質」の語は、物品の上に存在する任意の所望されていない材料または物質を、たとえそうした物質が物品上に意図的に配置された場合であっても、指すことが意図されている。例えば半導体デバイスの製造においては、基板上にフォトレジスト材料を堆積してエッチング作業用のマスクを形成し、続いてその基板からそのフォトレジスト材料を除去することが一般的である。本明細書で用いられる「汚染物質」の語は、そうしたフォトレジスト材料を含みかつ包含することが意図されている。

以下の実施例は本発明を例示する目的で与えられており、本発明の範囲を限定しない。
実施例１：
動作係数（ＣＯＰ）は、一般に認められている冷媒性能の尺度であり、特に、冷媒の蒸発または凝縮を含む特定の加熱または冷却サイクルにおける冷媒の相対的な熱力学的効率を表すのに有用である。冷却工学では、この用語は、蒸気を圧縮する際に圧縮機によって加えられるエネルギーに対する実効の冷却の比を示す。冷媒の能力（capacity）は、冷媒が与える冷却または加熱の量を表し、与えられた体積流速の冷媒に対して圧縮機が熱量を供給する性能の尺度を与える。換言すれば、特定の圧縮機が与えられた場合、より能力の高い冷媒がより多くの冷却または加熱出力を伝える。特定の作業条件での冷媒のＣＯＰを推定する一手段は、標準的な冷却サイクル分析手法を用いる冷媒の熱力学的特性に基づく（例えば、アール．シー．ダウニング（R.C.Downing）著、「フルオロカーボン冷却剤ハンドブック（FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK）」、プレンティス−ホール（Prentice-Hall）、１９８８年、第３章を参照）。

冷却／空調サイクルシステムは、圧縮機のインレットの温度が約１０．０℃（約５０°Ｆ）である公称の等エントロピー的圧縮の下で、凝縮器温度が約６５．６℃（約１５０°Ｆ）および蒸発器温度が約−３７．２℃（約−３５°Ｆ）であるように与えられる。本発明の幾つかの組成物のＣＯＰを、ＣＯＰが１．００、能力値が１．００、および吐出温度（discharge temperature）が約７９．４℃（１７５°Ｆ）であるＨＦＣ−１３４ａを基準として、一定の範囲の凝縮器温度および蒸発器温度に渡って測定し、以下の表１に報告する。

この実施例では、この組成物に用いられる一定の好適な化合物は、ＨＦＣ−１３４ａより優れたエネルギー効率を各々有する（１．００に対して１．０２，１．０４，および１．１３）ことが示されており、この冷媒組成物を用いた圧縮機は、その結果として維持管理の問題の減少を導き得るため有用であるような吐出温度（約７９．４℃（１７５°Ｆ）に対して、約７０．０℃（１５８°Ｆ）、約７３．９℃（１６５°Ｆ）、約６８．３℃（１５５°Ｆ））を生じるであろう。

実施例２：
種々の冷却潤滑剤とＨＦＯ−１２２５ｙｅおよびＨＦＯ−１２３４ｚｅとの混和性が試験されている。試験された潤滑剤は、鉱物油（炭素数３）、アルキルベンゼン（ゼロール（Zerol）１５０）、エステル油（モービル（Mobil）ＥＡＬ２２ｃｃおよびソレスト（Solest）１２０）、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）油（グッドレンチ（Goodwrench）冷却油、１３４ａシステム用）、およびポリ（アルファ−オレフィン）油（ＣＰ−６００５−１００）である。各々の冷媒／油の組合せにおいて、３つの組成物、すなわち、潤滑剤が５，２０，および５０重量パーセントであり、各々の残りが試験される本発明の化合物である組成物が試験されている。