JP3219767B2 - １，１，２，３，３−ペンタフルオロプロパンの共沸混合物様組成物 - Google Patents

１，１，２，３，３−ペンタフルオロプロパンの共沸混合物様組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 フルオロカーボンをベースにした溶剤を用いた蒸気脱
脂および溶剤クリーニングは、工業界において固体表
面、特に複雑な部品や、汚れの除去が難しい固体表面の
脱脂および他のクリーニングに広い使用が見いだされて
いる。
その最も簡単な形では、蒸気脱脂または溶剤クリーニ
ングは清浄にすべき室温の物体を沸騰溶剤の蒸気にさら
すことからなる。物体上で凝縮する蒸気は清浄な蒸留溶
剤となって、グリースまたは他の汚染物質を洗い去る。
溶剤を物体から最終的に蒸発させると、物体を液体溶剤
中で単に洗浄した場合のように、何も残らない。
溶剤の清浄作用の向上に高温が必要な汚れの除去の難
しい場合、または金属部品およびアセンブリーのクリー
ニングを効率的かつ速やかに行わなければならない大量
のアセンブリーラインの操作の場合、蒸気脱脂の従来の
操作は、清浄にすべき部品を沸騰溶剤の溜めに浸して汚
れの大半を除き、その後部品を室温付近の新しい蒸留溶
剤を含む溜めに浸し、そして、最終的に、清浄にされた
部品上で凝縮する沸騰溜め上の溶剤蒸気に部品をさらす
ことよりなる。さらに、最終的なすすぎの前に部品に蒸
留溶剤を噴霧してもよい。
低温クリーニングは多くの溶剤を使用する別の用法で
ある。たいていの低温クリーニングでは、汚れた部品を
液体に浸すか、またはぼろもしくは溶剤に浸した同様な
もので拭きとり、そして空気乾燥する。
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、脱脂および他の溶剤クリーニングの用途に
有用な効果的、非毒性かつ非引火性薬剤として近年広く
用いられている。トリクロロトリフルオロエタンはグリ
ース、油、ワックス等に申し分のない溶剤力を有するこ
とが見いだされている。従って、モーター、コンプレッ
サー、重金属部品、デリケートな精密金属部品、プリン
ト回路基板、ジャイロスコープ、誘導装置、宇宙および
ミサイル器材、アルミニウム部品等のクリーニングに広
い用途が見いだされている。
共沸組成物または共沸混合物様組成物は沸騰時に分別
されないので好ましい。この作用は、これらの溶剤を用
いる上記蒸気脱脂装置において再蒸留物質が最終リンス
−クリーニング用に生じるので好ましいものである。従
って、蒸気脱脂装置は蒸留器として働く。溶剤組成物が
一定の沸点を示さない、すなわち、共沸混合物様でなけ
れば、分別が生じ、好ましくない溶剤分配が行われて、
操作のクリーニングおよび安全性が損なわれる。溶剤混
合物が共沸混合物様でない場合、これらのより揮発性成
分が選択的に蒸発する結果、汚れに対する溶解力がより
小さく、金属、プラスチックまたはエラストマー成分に
対する不活度がより小さく、そして難燃性および毒性が
高い等のようなあまり好ましくない性質を有する、組成
の変化した混合物が生じる。当業界は、極性官能性、高
溶剤力および安定性のような好ましい特性にさらに寄与
する成分を含むトリクロロトリフルオロエタンのような
好ましいフルオロエタン成分を含めた共沸組成物または
共沸混合物様組成物の方向をとってきた。
当業界は、蒸気脱脂および他のクリーニング用に新た
にかつ特別に用いる代替え物となる新しいフルオロカー
ボン、ヒドロフルオロカーボンおよびヒドロクロロフル
オロカーボンをベースにした共沸混合物様の混合物を探
し続けている。目下、特に関心がもたれているものは、
現在使用されているクロロフルオロカーボン（CFCs）に
代わる成層圏にとって安全な代替え物と考えられてい
る、塩素をできるだけ少なくしたまたは塩素を含まない
フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボンおよびヒド
ロクロロフルオロカーボンをベースにした共沸混合物様
の混合物である。クロロフルオロカーボンは地球を保護
するオゾン層に関連して環境問題の原因となると考えら
れる。数理的モデルからは、ヒドロフルオロカーボン、
例えば1,1,2,3,3−ペンタフルオロプロパン（当業界で
はHFC−245eaとして公知）は大気化学に悪影響を及ぼさ
ず、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン
（CFC−113）と比較してオゾン層の減少および温室地球
温暖化への働きは無視できる程度であることが実証され
ている。
1991年６月12日発行のヨーロッパ特許公開第431,458
号公報は、1,1,2,3,4,4−ヘキサフルオロブタンおよび
エタノールの混合物を教示している。米国特許第5,023,
010号明細書は1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−３−メトキ
シプロパンおよびメタノールの共沸混合物を教示してい
る。米国特許第5,035,830号明細書はヘキサフルオロプ
ロピレン／エチレン環状二量体およびメタノールまたは
エタノールの共沸混合物を教示している。米国特許第5,
064,559号明細書は1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ
ペンタンおよびメタノールまたはエタノールの共沸混合
物を教示している。米国特許第5,073,291号明細書は1,4
−ジヒドロペルフルオロブタンおよびメタノールの共沸
型混合物を教示している。
米国特許第5,073,288号および第5,073,290号明細書は
1,1,1,2,2,3,5,5,5−ノナフルオロ−４−トリフルオロ
メチルペンタンまたは1,1,1,2,2,5,5,5−オクタフルオ
ロ−４−トリフルオロメチルペンタンおよびメタノール
またはエタノールの２成分共沸混合物様組成物を教示し
ている。
発明の詳細な説明 当業界でクロロフルオロカーボン溶剤に代わるものが
求められていることに対する我々の解決策は、1,1,2,3,
3−ペンタフルオロプロパンおよびメタノールまたはエ
タノールおよび任意にニトロメタンを含む混合物であ
る。また、1,1,2,3,3−ペンタフルオロプロパンおよび
メタノールまたはエタノールおよび任意にニトロメタン
を含む、新規な共沸混合物様の、即ち定沸点の組成物を
見いだした。
好ましくは、新規な共沸混合物様組成物は有効量の1,
1,2,3,3−ペンタフルオロプロパンおよびメタノールま
たはエタノールおよび任意にニトロメタンを含む。ここ
で用いるように「有効量」という語は、他の成分と組み
合わせたとき、本共沸混合物様組成物を形成することに
なる、各成分の量を意味する。
本共沸混合物様組成物は約89−99.99重量％の1,1,2,
3,3−ペンタフルオロプロパンおよび約0.01−約11重量
％のメタノールまたはエタノールおよび０−約１重量％
のニトロメタンを含む。
本共沸混合物様組成物は次の理由で有用である。1,1,
2,3,3−ペンタフルオロプロパンのオゾン減少への働き
は無視できる程度であり、沸点は40℃である。メタノー
ルおよびエタノール成分は良好な溶剤特性を有する。従
って、これらの成分を有効量で合わせると、効果的な共
沸混合物様溶剤が生じる。
好ましい共沸混合物様組成物は以下の表にあり、そこ
では1,1,2,3,3−ペンタフルオロプロパンはHFC−245ea
と略記される。表中、数字で表した範囲は前に「約」が
付いていると解釈すべきである。
指示範囲内の全ての組成物、並びに指示範囲外の特定
の組成物は、以下でさらに詳しく定義するように共沸混
合物様である。
正確な共沸混合物は測定されなかったが、上記範囲内
にあることが確かめられた。真の共沸混合物であるかど
うかにかかわらず、指示範囲の全ての組成物、並びに指
示範囲外の特定の組成物は、以下でさらに詳しく定義す
るように共沸混合物様である。
ここで用いるように「共沸混合物様組成物」という語
は、組成物が共沸混合物のように作用する、すなわち、
共沸特性、または沸騰もしくは蒸発するときに分別され
ない傾向を有することを意味するものである。従って、
そのような組成物では、沸騰または蒸発中に形成される
蒸気の組成は、本来の液体組成と同じかまたは実質的に
同じである。それ故、沸騰または蒸発の間、液体組成が
仮に変化するとしてもそれは極めて少ないかまたは無視
できる程度である。このことは、沸騰または蒸発の間、
液体組成がかなりの程度に変化する非共沸混合物様組成
物と対照的である。当業者であれば容易に理解されるよ
うに、共沸混合物様組成物の沸点は圧力と共に変化す
る。
本発明の共沸混合物様組成物はデフラックシングおよ
びドライクリーニングを含めた各種の蒸気脱脂、低温ク
リーニング、並びに溶剤クリーニングにおける溶剤とし
て有用である。
本発明の方法の具体例では、本発明の共沸混合物様組
成物は、浸漬もしくは噴霧によるまたは一般的な脱脂装
置の使用によるような当業界で周知の方法で、固体表面
を上記組成物で処理することによって、固体表面の清浄
化に用いられる。本発明の方法の具体例の１つでは、本
発明の共沸混合物様組成物は、浸漬もしくは噴霧によ
る、または汚染物質を実質的に除去するまたは溶解する
一般的な脱脂装置の使用によるような当業界に周知の方
法で、表面を組成物で処理することによって、基板表面
から汚染物を溶解したりまたは汚染物を除去するのに用
いられる。
本発明の1,1,2,3,3−ペンタフルオロプロパンはどの
ような公知の方法で製造してもよく、例えばJ.バードン
（J.Burdon）等の“テトラヒドロフランの三弗化コバル
トによる部分弗素化（Partial Fluorination of Tet
rahydrofuran with Cobalt Trifluoride）”、J.of
Chem.Soc.、（Ｃ）、1739（1969）が教示するような
市販のテトラヒドロフランおよび三弗化コバルトの反応
によって製造される。本発明の新規な溶剤である共沸混
合物様組成物のメタノール；エタノール；およびニトロ
メタン成分は公知の物質であり、市販されている。
実施例１ この実施例は、沸点対組成曲線が1,1,2,3,3−ペンタ
フルオロプロパン（以後HFC−245eaと呼ぶ）95重量％お
よびメタノール５重量％の領域で極小となり、この組成
付近で共沸混合物が形成されていることを明らかにする
ものである。
電磁撹拌棒の入っているた、電気加熱マントルで加熱
される15ml丸底２つ口フラスコからなるマイクロエブリ
オメーターを使用した。約2.5mlの低沸点物質、HFC−24
5eaをマイクロエブリオメーターに入れ、そしてメタノ
ールを、数マイクロリットルの注入が可能な自動注入器
によって少量の測定増分で加えた。温度は白金抵抗温度
計を使用して測定し、そして気圧を測定した。沸点に対
する近似補正を行って760mmHgでの沸点を得た。
HFC−245eaおよびメタノールの様々な混合物について
沸点を測定し、760mmHg（101kPa）に補正した。データ
の内挿から、最低沸点は約2.4−約９重量％のメタノー
ルで生じることが分かった。最低の位置の最良推定値は
4.7重量％のメタノールであるが、混合物は0.5−10重量
％のメタノールの範囲において0.4℃内で共沸する。従
って、最低沸騰共沸混合物がこの組成範囲内に存在する
ことを示している。
共沸する、組成範囲の外側の範囲を、十分に特徴づけ
たり限定する試みはしなかった。当業者であれば、同じ
成分を含む他の共沸混合物または本質的に共沸な混合物
を容易に突きとめることができる。
実施例２ メタノールの代わりにエタノールを使用する他は、実
施例１を繰り返した。約2.8mlの低沸点物質であるHFC−
245eaを初めにミクロエブリオメーターに入れ、そして
エタノールを数マイクロリットルの注入が可能な自動注
入器によって少量の測定増分で加えた。HFC−245eaおよ
びエタノールの様々な混合物について沸点を測定し、76
0mmHg（101kPa）に補正した。これらのデータの内挿か
ら、最低沸点は約0.1−約0.8重量％のエタノールで生じ
ることが分かった。最低の位置の最良推定値は0.5重量
％のエタノールであるが、混合物は0.01−２重量％のエ
タノールの範囲において0.2℃内で共沸する。従って、
最低沸騰共沸混合物がこの組成範囲内に存在することを
示している。
実施例３および４ 本共沸混合物様組成物を溶剤として用いて金属クーポ
ンを清浄にする性能試験を行う。金属クーポンを各種の
油で汚し、93℃に加熱して、これらの油の存在下で機械
加工および研磨する間に得られる温度にある程度シミュ
レートさせる。
このように処理した金属クーポンを三溜め蒸気相脱脂
機中で脱脂する。この一般的な三溜め脱脂機では、機械
のリップの回りの冷却器コイルを用いて溶剤蒸気を凝縮
し、これをその後、溜めに集める。凝縮液はカスケード
式溜めに流れこみ、最終的には沸騰溜めに進む。
金属クーポンを溶剤蒸気中に入れ、選択した油に応じ
て15秒−２分間、蒸気ですすぐ。実施例１および２の共
沸混合物様組成物を溶剤として使用する。クーポンの清
浄度試験は化学天秤を使用してクーポンの重量変化を測
定することによって行い、クリーニング後に残っている
全残留物質を測定する。
実施例５および６ 上記実施例１および２の各溶剤を鉱油に、27℃にて5
0:50の重量比で加える。各溶剤は鉱油に混和性である。
実施例７および８ 金属クーポンを各種の油で汚す。汚れた金属クーポン
を上記実施例１および２の溶剤に15秒−２分間浸し、取
り出し、そして空気乾燥する。目視検査すると、汚れは
実質的に除去されているように見える。
実施例９−10 金属クーポンを各種の油で汚す。汚れた金属クーポン
に実施例１および２の溶剤を噴霧し、空気乾燥する。目
視検査すると、汚れは実質的に除去されているように見
える。
本発明の共沸混合物様組成物を特定の使用のためのも
のにするために、公知の添加剤を組成物と共に使用して
もよい。抑制剤を本共沸混合物様組成物に加えて、組成
物の分解を抑制しても；組成物の好ましくない分解生成
物と反応させても；および／または金属表面の腐食を防
止してもよい。次の種類の抑制剤のいくつかまたは全て
が本発明で用いうる：炭素原子数４−７のアルカノー
ル、炭素原子数２−３のニトロアルカン、炭素原子数２
−７の1,2−エポキシアルカン、炭素原子数12−30のホ
スファイトエステル、炭素原子数３または４のエーテ
ル、炭素原子数４−６の不飽和化合物、炭素原子数４−
７のアセタール、炭素原子数３−５のケトン、および炭
素原子数６−８のアミン。当業者であれば他の適当な抑
制剤は容易に考えつくであろう。噴霧に用いるとき、共
沸混合物様組成物は噴射剤を用いることによって表面に
噴霧しうる。
抑制剤は単独で使用してもよいし、それらのどのよう
な割合の混合物の形で使用してもよい。一般に、抑制剤
の共沸混合物様組成物の全重量に基づいて、約２％まで
の量を使用してもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１１Ｄ 7/60 Ｃ１１Ｄ 7/60 Ｃ２３Ｇ 5/028 Ｃ２３Ｇ 5/028 //(Ｃ１１Ｄ 7/60 (Ｃ１１Ｄ 7/60 7:24 7:24 7:26 7:26 7:32） 7:32） (72)発明者 ログスドン，ピーター・ブライアン アメリカ合衆国ニューヨーク州14120, ノース・トナワンダ，キングストン・ア ベニュー 1536 (72)発明者 ステイシュラ，レナード・マイケル アメリカ合衆国ニューヨーク州14075, ハンバーグ，ビッグ・トリー・ロード 3838 (72)発明者 ランド，アール・エイ・イー アメリカ合衆国ニューヨーク州14224, ウエスト・セネカ，リザーブ・ロード 404 (56)参考文献 特開 平３−99030（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−74338（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C11D 7/50 C11D 7/60 C07C 19/08 C07C 31/04 C07C 31/08 C07C 205/02 C23G 5/028

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】89〜99.99重量％の1,1,2,3,3−ペンタフル
    オロプロパンと0.01〜11重量％のメタノールまたはエタ
    ノール、および０〜１重量％のニトロメタンから本質的
    になる共沸混合物様組成物。
  2. 【請求項２】89〜99.5重量％の1,1,2,3,3−ペンタフル
    オロプロパンと0.5〜11重量％のメタノール、および０
    〜１重量％のニトロメタンから本質的になり、760mmHg
    において38.1℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記載の
    共沸混合物様組成物。
  3. 【請求項３】90〜98.2重量％の1,1,2,3,3−ペンタフル
    オロプロパンと1.8〜10重量％のメタノール、および０
    〜0.5重量％のニトロメタンから本質的になり、760mmHg
    において38.1℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記載の
    共沸混合物様組成物。
  4. 【請求項４】90.6〜97.6重量％の1,1,2,3,3−ペンタフ
    ルオロプロパンと2.4〜9.4重量％のメタノール、および
    ０〜0.4重量％のニトロメタンから本質的になり、760mm
    Hgにおいて38.1℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記載
    の共沸混合物様組成物。
  5. 【請求項５】97〜99.99重量％の1,1,2,3,3−ペンタフル
    オロプロパンと0.01〜３重量％のエタノール、および０
    〜１重量％のニトロメタンから本質的になり、760mmHg
    において38.5℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記載の
    共沸混合物様組成物。
  6. 【請求項６】98.5〜99.99重量％の1,1,2,3,3−ペンタフ
    ルオロプロパンと0.01〜1.5重量％のエタノール、およ
    び０〜0.5重量％のニトロメタンから本質的になり、760
    mmHgにおいて38.5℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記
    載の共沸混合物様組成物。
  7. 【請求項７】98.8〜99.99重量％の1,1,2,3,3−ペンタフ
    ルオロプロパンと0.01〜1.2重量％のエタノール、およ
    び０〜0.4重量％のニトロメタンから本質的になり、760
    mmHgにおいて38.5℃で沸騰する、請求の範囲第１項に記
    載の共沸混合物様組成物。
  8. 【請求項８】炭素原子数４〜７のアルカノール、炭素原
    子数２〜３のニトロアルカン、炭素原子数２〜７の1,2
    −エポキシアルカン、炭素原子数12〜30のホスファイト
    エステル、炭素原子数３または４のエーテル、炭素原子
    数４〜６の不飽和化合物、炭素原子数４〜７のアセター
    ル、炭素原子数３〜５のケトンおよび炭素原子数６〜８
    のアミンよりなる群から選ばれる抑制剤をさらに含む、
    請求の範囲第１項に記載の共沸混合物様組成物。
  9. 【請求項９】炭素原子数４〜７のアルカノール、炭素原
    子数２〜３のニトロアルカン、炭素原子数２〜７の1,2
    −エポキシアルカン、炭素原子数12〜30のホスファイト
    エステル、炭素原子数３または４のエーテル、炭素原子
    数４〜６の不飽和化合物、炭素原子数４〜７のアセター
    ル、炭素原子数３〜５のケトンおよび炭素原子数６〜８
    のアミンよりなる群から選ばれる抑制剤をさらに含む、
    請求の範囲第２項に記載の共沸混合物様組成物。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第１項に記載の共沸混合物様
    組成物を溶剤として使用する工程を含む、基板の表面か
    ら汚染物質を溶解するか、または汚染物質を除去する方
    法。
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