JP2629056B2 - １，１―ジクロロ―１―フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物 - Google Patents

１，１―ジクロロ―１―フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、1,1−ジクロロ−１−フルオロエタンおよ
びメタノールの共沸混合物様混合物に関する。本発明は
更に、1,1−ジクロロ−１−フルオロエタン、メタノー
ルおよびニトロメタンの共沸混合物様混合物に関する。
これらの混合物は脱融剤などの様々な蒸気脱脂、低温洗
浄および溶剤洗浄用途に有用である。
発明の背景 フルオロカーボン基剤溶剤による蒸気脱脂および溶剤
洗浄は固体表面、特に複雑な部品および除去するのが困
難な汚れの脱脂およびその他の洗浄用に産業界で広範囲
に利用されている。
その最も簡単な形態において、蒸気脱脂または溶剤洗
浄は洗浄を行なう室温の目的物を沸騰溶剤の蒸気に晒す
ことから成る。蒸気が目的物上に凝縮するとグリースま
たは他の汚染を洗い落とすための清浄な蒸留溶剤とな
る。最後に目的物から溶剤が蒸発すると、その目的物を
簡単に液体溶剤中で洗浄する場合にあるような残留物を
後に残さない。
溶剤の洗浄作用を改良するのに高温度が必要である除
去するのが困難な汚れのために、または金属部品および
集成装置の洗浄を効果的に且つ速やかに行わなければな
らない多量の組立てライン操作のために、蒸気脱脂の通
常の操作は洗浄を行なう部品を沸騰溶剤のサンプに浸漬
してその大部分の汚れを除去した後、新たに蒸留された
溶剤が入っているサンプにその部品を浸漬し、そして最
後にその部品を沸騰しているサンプ上の溶剤蒸気に晒し
てその溶剤蒸気を洗浄された部品上に凝縮させることか
ら成る。更に、部品に蒸留溶剤を噴霧した後最後にすす
ぎ洗いすることもできる。
前記に記載した操作に適当な蒸気脱脂装置は当該技術
分野において周知である。例えば、シェリカー（Sherli
ker）らは米国特許第3,085,918号明細書に沸騰サンプ、
清浄なサンプ、水分離器および他の補助装置から成るこ
のような適当な蒸気脱脂装置を開示している。
低温洗浄は多数の溶剤を用いるもう一つの応用であ
る。大部分の低温洗浄用途での汚れた部品を液体中に浸
漬するかまたは溶剤に浸したぼろ布または類似のもので
拭いて自然乾燥させる。
トリクロロトリフルオロエタンのようなフルオロカー
ボン溶剤は脱脂用途および他の溶剤洗浄用途に有用な効
果的で、非毒性でしかも非引火性の薬剤として近年広範
囲な利用が行なわれている。トリクロロトリフルオロエ
タンはグリース、油、蝋等に対する十分な溶解力がある
ことが見出だされた。したがって、これは電動機、圧縮
機、重金属部品、精巧な精密金属部品、印刷回路板、ジ
ャイロスコープ、誘導装置、宇宙船およびミサイルの器
材、アルミニウム部品等を洗浄するのに広範囲に利用さ
れている。
この技術は極性機能性で、増加された溶解力のような
別の所望な特性を与える成分を含むトリクロロトリフル
オロエタンのような所望なフルオロカーボン成分および
安定剤を含んでいる共沸混合物組成物の方向に向いてき
ている。共沸混合物組成物はそれらが最低または最高沸
点を示し且つ沸騰によって分別しないので望ましいもの
である。この挙動はこれらの溶剤を用いる前記に記載し
た蒸気脱脂装置において再蒸留された物質を最後のすす
ぎ洗浄用に生成するので望ましいものである。したがっ
て、蒸気脱脂システムは蒸留器として用いる。溶剤組成
物が定沸点を示さなければ、すなわち共沸混合物でも共
沸混合物様でもなければ、分別が起こり、望ましくない
溶剤分布が作用して工程の洗浄および安定性を損なうこ
とがある。溶剤混合物の一層揮発性の成分の優先蒸発
は、それらが共沸混合物でも共沸混合物様でもないなら
ばその場合であるが、汚れに対する一層低い溶解力、金
属、プラスチックまたはエラストマー成分に対する少な
い不活性および増加された引火性および毒性のような望
ましい特性が少なくてもよい変更された組成物との混合
物を生じるであろう。
この技術は蒸気脱脂および他の洗浄用途のための新規
な且つ特定の用途のための別のものを与える新規なスル
オロカーボン基剤共沸混合物の混合物または共沸混合物
様混合物を引き続き探究している。現在、特に興味が引
かれるのは現在用いられている完全にハロゲン化された
フルオロカーボンに対して成層圏に安全な代替物である
と思われるフルオロカーボンを基剤とするこのような共
沸混合物様混合物である。完全にハロゲン化されたフル
オロカーボンは地球の保護オゾン層に関連する環境問題
を引き起こす疑いがある。数学的な模型は1,1−ジクロ
ロ−１−フルオロエタン（FC−141b）のようなヒドロク
ロロフルオロカーボンが大気圏の化学的性質に悪影響を
及ぼすものではなく、オゾン減少および室温効果による
地球の温暖化の原因としては完全にハロゲン化された種
類に比較すると無視できるものであるということを立証
した。
本発明者は1,1−ジクロロ−１−フルオロエタンを含
む共沸混合物組成物についての唯一の開示、すなわちｎ
−ペンタンおよびイソペンタンが1,1−ジクロロ−１−
フルオロエタンと二成分共沸混合物を生成することを記
載しているAnon.,Research Disclosures、162巻、70頁
（1977）について承知している。
米国特許第3,936,387号明細書にメタノールと、1,2−
ジクロロ−１−フルオロエタンでありFC−141bの異性体
であるFC−141との共沸混合物組成物を開示している。
同様に、米国特許第4,035,258号明細書にエタノールと
1,2−ジクロロ−１−フルオロエタンとの共沸混合物組
成物を開示している。当該技術分野で周知であるよう
に、共沸混合物を予想するための公表された信頼できる
根拠はないので、この知識は本発明者を本発明の共沸混
合物組成物へと導くものではなかった。更に、同じく周
知であるように、共沸混合物組成物の存在は当該技術に
熟練した者にも関連のある成分の間に共沸混合物を予想
することを不可能にする。例えば、米国特許第3,936,38
7号明細書にFC−141とイソプロパノールは共沸混合物組
成物を生成するが、FC−141bとイソプロトノールは共沸
混合物を生成しないということを開示している。
ニトロメタンはアルコールを含むクロロフルオロカー
ボン混合物による金属の攻撃を防止するための既知の安
定剤である。例えば、米国特許第3,573,213号明細書に
1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンとニト
ロメタンとの共沸混合物の混合物であってその混合物中
でニトロメタンがこのような安定化機能を行なうことが
規定されている混合物を開示している。
したがって、本発明の目的は室温で液体であり且つ蒸
留または蒸発の工程中に分別すくことがないFC−141bを
基剤とする新規な共沸混合物様組成物であって脱融剤用
途などの蒸気脱脂および他の溶剤洗浄用途で利用するた
めの溶剤として有用な組成物を提供することである。本
発明のもう一つの目的は前記の用途での利用のための新
規な環境上容認できる溶剤を提供することである。
発明の説明 本発明によれば、新規な共沸混合物様組成物はFC−14
1bおよびメタノールを含んで成ることが見出だされた。
本発明の好ましい態様において、共沸混合物様組成物
はFC−141bを93〜98重量％およびメタノールを７〜２重
量％含んで成る。
本発明の更に好ましい態様において、共沸混合物様組
成物はFC−141bを95.0〜97.0重量％およびメタノールを
５〜３重量％含んで成る。
本発明者による真の共沸混合物の最良の推定値および
本発明者の最も好ましい態様はFC−141b96.2重量％およ
びメタノール3.8重量％であり、765mmHg（102kPa）での
沸点29.8℃である。
更に、本発明によれば、新規な共沸混合物様組成物は
FC−141b、メタノールおよびニトロメタンを含んで成る
ことが見出だされた。
本発明の好ましい態様において、共沸混合物様組成物
はFC−141bを93〜98重量％、メタノールを７〜２重量％
およびニトロメタンを0.1〜0.01重量％含んで成る。
本発明の更に好ましい態様において、共沸混合物様組
成物はFC−141bを95.0〜97.0重量％、メタノールを５〜
３重量％およびニトロメタンを0.1〜0.01重量％含んで
成る。
本発明者による真の共沸混合物の最良の推定値および
本発明者の最も好ましい態様はFC−141b96.0重量％、メ
タノール3.9重量％およびニトロメタン0.01重量％であ
り、760mmHg（101kPa）での沸点29.4℃±0.1℃である。
前記に定義した範囲内の組成物はいずれも、定義され
た範囲外のある種の組成物と同様に下記に更に詳細に定
義するような共沸混合物様である。
厳密なまたは真の共沸混合物組成物は確認されなかっ
たが、定義された範囲内にあることが確認された。真の
共沸混合物が存在するところにかかわりなく、定義され
た範囲内の組成物はいずれも、定義された範囲外のある
種の組成物と同様に下記に詳細に定義するような共沸混
合物様である。
これらの共沸混合物様組成物は概して非引火性液体で
あり、すなわちタグオープンカップ（Tag Open Cup）試
験法−ASTM−D1310−86で試験を行なった場合に引火点
を示さない。しかしながら、蒸気相は狭い範囲の燃焼限
界（周囲条件での空気中の9.9〜15.2容量％）を示す。
基本的な原理から、流体の熱力学的状態は４種類の可
変数である圧力、温度、液体組成物および蒸気組成物、
またはそれぞれＰ−Ｔ−Ｘ−Ｙによって定義される。共
沸混合物はＸとＹが所定のＰおよびＴで等しい２種類以
上の成分の系に特有な特性である。実際に、これは混合
物の成分を蒸留の際に分離することができず、したがっ
て前記に記載の蒸気相溶剤洗浄において分離することが
できないことを意味する。
この研究の目的のために、共沸混合物様組成物とは、
組成物がその共沸特性に関してまたは沸騰若しくは蒸発
によって分別しない傾向に関して真の共沸混合物のよう
に振舞うことを意味しようとするものである。このよう
な組成物は真の共沸混合物であってもよいしそうでなく
てもよい。例えば、このような組成物において沸騰また
は蒸発の際に生成された蒸気組成物は元の液体組成物と
同一であるかまたは実質的に同一である。したがって、
沸騰または蒸発の際に、液体組成物はそれが仮に変化す
るとしても最小限度にまたは無視できる程度にした変化
しない。このことは沸騰または蒸発の際に液体組成物が
実質的な程度に変化する非共沸混合物様組成物とは対照
的である。
したがって、候補混合物が本発明の意味の範囲内の
「共沸混合物様（azeotrope−like）」であるかどうか
確認するための一つの方法はその混合物をその分離成分
に分離すると予想される条件下（すなわち分解、段数）
でその試料を蒸留することである。混合物が非共沸混合
物でも非共沸混合物様でもない場合、その混合物は分別
して、すなわち最低沸点組成物を最初に留去して次々に
その各種成分を分離するものである。混合物が共沸混合
物様である場合、混合物成分を全て含み且つ共沸するか
または単一物質のように振舞う、ある程度限定された量
の最初の蒸留留分が得られる。この現象は混合物が共沸
混合物様でない場合、すなわち共沸混合物系の一部分で
はない場合には生じることができない。候補混合物の分
別度が過度に大きい場合、次に、真の共沸混合物により
近い組成物を選択して分別を最小限度にしなければなら
ない。当然ながら、蒸気脱脂でのように共沸混合物様組
成物が蒸留することによって真の共沸混合物が生じ、し
かも濃縮する傾向がある。
前記により、共沸混合物様組成物のもう一つの特性は
同一成分を各種の比率で含んでいる共沸混合物様である
一定の範囲の組成物が存在することであるということに
なる。このような組成物はいずれも本文中で用いている
共沸混合物様という用語に包含されると思われる。一例
として、与えられた共沸混合物の組成物が異なる圧力で
その組成物の沸点を変化させる程度で少なくとも僅かに
変化することは周知である。したがって、ＡおよびＢの
共沸混合物は温度および／または圧力に依存して変化す
る組成物とは別に特定の種類の関係を示す。したがっ
て、本発明の意味の範囲内の共沸混合物様を定義するも
う一つの方法は、FC−141bおよびメタノールのこのよう
な混合物が本文中で開示された最も好ましい組成物の
（約765mmHgでの）（102kPa）沸点29.8℃±約0.05℃の
範囲内で沸騰するということを明らかにすることであ
る。FC−141b、メタノールおよびニトロメタンの混合物
は本文中で開示された最も好ましい組成物の（約765mmH
gでの）（102kPa）沸点29.4℃±約0.1℃の範囲内で沸騰
する。当該技術に熟練した者によって容易に理解される
ように、共沸混合物の沸点は圧力に伴って変化するもの
である。
本発明の実施態様において、本発明の共沸混合物様組
成物は浸漬または噴霧によるような当該技術分野におい
て周知の任意の方法でまたは通常の脱脂装置を利用して
固体表面を前記の組成物で処理することによって固体表
面を洗浄するのに用いることができる。
本発明の新規な溶剤である共沸混合物様組成物のFC−
141b、メタノールおよびニトロメタン成分は既知の物質
である。好ましくは、これらはこの系の溶解性または共
沸性による悪影響に及ぼされないような十分に高い純度
で用いなければならない。
実施例１ この実施例は組成物に対する沸点の最小値曲線が1,1
−ジクロロ−１−フルオロエタン96.2重量％およびメタ
ノール3.8重量％の範囲に存在することを示し、共沸混
合物がこの組成物の付近に生成することを示す。
沸騰液体混合物の温度をダブリュー・スウィートスロ
ウスキー（W.Swietoslawski）によって「Ebulliometric
Measurements」、14頁、ラインホールド・パブリッシ
ング・コーポレーション（Reinhold Publishing Cor
p.,）（1945）に記載されたのと本質的に同じ方法で比
較沸点上昇法を用いて測定した。二つの沸点測定装置そ
れぞれに測定された量の1,1−ジクロロ−１−フルオロ
エタンを入れて本実施例で用いた。沸点測定装置は多量
のバラストを通って互いに連通し、電磁弁および電子圧
力変換器で調節された乾燥空気の供給を用いてその圧力
を±0.05mmHg（7Pa）以内に保持した。精確な圧力調節
が精確な沸点測定のために必要である。
角沸点測定装置は1,1−ジクロロ−１−フルオロエタ
ンを沸騰させる電熱式加熱サンプルから成る。冷却器を
このサンプに連結し、このシステムを全還流下で操作し
た。沸騰している液体および蒸気のスラッグを精確な温
度測定に用いられる調節されたサーミスタが入っている
サーモウェル上のコットレルポンプによってサンプから
吸入排出した。1,1−ジクロロ−１−フルオロエタンを
調節された圧力下で沸騰させた後、測定された量のメタ
ノールを一方の沸点測定装置に滴定した。沸点の変化を
もう一方の1,1−ジクロロ−１−フルオロエタンだけが
まだ入っている沸点測定装置に関して測定した。
温度および圧力の測定を測定された滴定と同様に、コ
ンピューター化されたデータ取得システムによっていず
れも自動的に行なった。沸点測定をそれぞれの組成物に
ついて通常760mmHg（101kPa）および765mmHg（102kPa）
付近の２種類の圧力で行なった。これらの測定値をわず
かな測定された直線補正を適用することによって正確に
760mmHg（101kPa）および765mmHg（102kPa）に補正し
た。このような沸点測定値は±0.002℃まで精確である
と思われる。
下記の表−Ｉに1,1−ジクロロ−１−フルオロエタン
およびメタノールの各種の混合物について765mmHg（102
kPa）に補正された沸点測定値を示す。これらのデータ
の補間により最低沸点がメタノール約３〜５重量％の付
近に存在することが分かる。精確な最低値についての最
良の推定値はメタノール約3.8重量％であるが、その混
合物はメタノール約３〜５重量％の付近にあり0.01℃以
内に共沸する。したがって、最低沸点共沸混合物はこの
組成物の範囲に存在することが分かる。
実施例２ この実施例は蒸留法によって1,1−ジクロロ−１−フ
ルオロエタンおよびメタノールの間の共沸混合物の存在
を更に確証する。
冷水で凝縮される自動液体分割ヘッドを備えた５段オ
ルダーショウ蒸留塔をこの実施例に用いた。蒸留塔にメ
タノール3.7重量％および1,1−ジクロロ−１−フルオロ
エタン96.3重量％の混合物約340gを入れ、約１時間全還
流下で加熱して平衡を確実にした。還流比10:1をこの特
殊な蒸留に用いた。元の装入物の約40％を５段の類似型
の塔頂留出留分に集めた。液体残留物の組成物の他にこ
れらの留分の組成物をガスクロマトグラフィーを用いて
分析した。表−IIに、開始物質、５段蒸留留分および液
体残留物の組成物が組成物を確認することに関係する不
確定の範囲内で同一であることを示し、混合物が共沸混
合物であることを示す。
本発明の組成物は脱融剤などの各種蒸気脱脂、低温洗
浄および溶剤洗浄用途の溶剤として有用である。
低級アルカノールをトリクロロトリフルオロエタンな
どのある種のハロカーボンと組み合わせたような一層活
性な溶剤の利用は、回路板集成装置で通常用いられるよ
うなある種のアルミニウム合金およびクロム酸塩コーテ
ィングと同様に、亜鉛およびアルミニウムのような反応
性金属を攻撃する望ましくない結果を与えることがある
ことは当該技術分野において周知である。
実施例３ この実施例は1,1−ジクロロ−１−フルオロエタン、
メタノールおよびニトロメタンの間に共沸混合物が存在
することを確証する。
冷水で凝縮される自動液体分割ヘッドを備えた５段オ
ルダーショウ蒸留塔をこの実施例に用いた。蒸留塔にメ
タノール3.8重量％、1,1−ジクロロ−１−フルオロエタ
ン96.0重量％およびニトロメタン0.2重量％から成る三
成分配合物を入れ、約１時間全還流下で加熱して平衡を
確実にした。還流比5:1を用いた。元の装入物の約40％
を５段の類似型の塔頂留出留分に集めた。液体残留物の
組成物の他にこれらの留分の組成物をガスクロマトグラ
フィーを用いて分析した。表−IIIに、開始物質、５段
蒸留留分および液体残留物の組成物は組成物を確認する
ことに関係する不確定の範囲内で同一であることを示
し、混合物が共沸混合物であることを示す。
本発明の組成物は脱融剤などの各種蒸気脱脂、低温洗
浄および溶剤洗浄用途の溶剤として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード，ロバート・ジー アメリカ合衆国ニューヨーク州14227, チェートワガ，ジョアン・レイン 42 (72)発明者 シャンクランド，イアン・アール アメリカ合衆国ニューヨーク州14221, ウィリアムズヴィル，パルムデイル・ド ライブ 161 (72)発明者 ウィルソン，デービッド・ピー アメリカ合衆国ニューヨーク州14221, ウィリアムズヴィル，シーブルーク・ド ライブ84

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】1.93〜98重量％の1,1−ジクロロ−１−フ
    ルオロエタン、２〜７重量％のメタノールおよび0.01〜
    0.1重量％ニトロメタンを含む共沸混合物用組成物。
JP1506244A 1988-05-03 1989-03-23 １，１―ジクロロ―１―フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物 Expired - Lifetime JP2629056B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/189,915 US4816174A (en) 1988-05-03 1988-05-03 Azeotrope-like compositions of 1,1-dichloro-1-fluoroethane, methanol and nitromethane
US07/189,932 US4842764A (en) 1988-05-03 1988-05-03 Azeotrope-like compositions of 1,1-dichloro-1-fluoroethane and methanol
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