JP4047930B2 - １，１，１，３，３―ペンタフルオロプロパン及びｃ▲下１▼〜ｃ▲下３▼アルコールの共沸混合物様組成物 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及びＣ₁〜Ｃ₃アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール及びイソプロパノール又はそれらの混合物）の共沸混合物様組成物に関する。これら組成物は、溶剤として有用である。
発明の背景
フルオロカーボン基剤流体は、例えば、脱脂の場合の溶剤清浄化並びにそれ以外の場合、固体表面、特に、複雑な部材及び除去するのが難しい汚れの清浄化のために産業界において広く用いられてきた。
溶剤清浄化は、一般的に蒸気脱脂によって行われ、これは、その最も簡単な形において、清浄化される室温対象物を沸騰溶剤の蒸気に暴露することから成る。その対象物上で凝縮した蒸気は、グリース又は他の汚染を洗浄除去するための清浄な蒸留溶剤を与える。その対象物からの溶剤の最終蒸発は、その対象物が液体溶剤中で単に洗浄される場合と同様、残留物を後に残さない。
溶剤の清浄化作用を向上させるのに高温を必要とする除去するのが難しい汚れ、又は金属部材及び集成部品の清浄化が効率よく且つ迅速に行われなければならない大量組立ライン作業については、蒸気脱脂装置の慣用的な作業は、汚れの大部分を除去する沸騰溶剤の液溜め中に洗浄される部材を浸漬した後、新たに蒸留されたほぼ室温の溶剤が入っている液溜め中にその部材を浸漬し、そして最後に、その部材を、その清浄化された部材上で凝縮した沸騰液溜め上の溶剤蒸気に暴露することから成る。更に、その部材に、最終のすすぎ洗浄の前に蒸留溶剤を噴霧してもよい。
低沸点の本発明の溶剤組成物は、密閉系装置を必要とするであろう。このタイプの蒸気脱脂装置は、基板が置かれ且つ密封されているチャンバーから成る。次に、そのチャンバーを排気し、そして清浄化のために溶剤をチャンバー中にポンプで送り込む。清浄化後、その溶剤を除去した後、その系を開けて部材又は基板を取出す。
本発明の組成物は、あるタイプの潤滑剤の堆積物の清浄化のため、又は除塵剤、凍結噴霧若しくはタイヤ膨脹剤として、エアゾール用途にも有用である。エアゾール製品の場合、その物質は、エアゾール缶又は容器から噴射剤を用いて噴射される。共沸混合物又は共沸混合物様組成物は、沸騰でそれらが分離しないので望ましい。この挙動は、これら溶剤が広く用いられる前記の蒸気脱脂装置において、再蒸留された物質が最終すすぎ清浄化用に生まれ変わるので望ましい。このように、蒸気脱脂系は蒸留器として働く。溶剤組成物が一定の沸点を示すのでなければ、すなわち、共沸混合物様でないならば、密閉系の場合に蒸気の漏れ又は偶発的逃散などによって分離が起こり得、そして望ましくない溶剤分布が、清浄化及び処理の安全性を台無しにするように作用するかもしれない。溶剤混合物のより揮発性の成分の選択的蒸発は、それらが共沸混合物様でない場合であると考えられるが、汚れに対するより低い溶解力、金属、プラスチック若しくはエラストマー成分に対するより少ない不活性性、及び易燃性及び毒性の増加などのあまり望ましくない性質を有することがありうる変化した組成を有する混合物を生じると考えられる。
当該技術分野は、上記用途のための代替物を与える新規なフルオロカーボン基剤共沸混合物様混合物を引続き探求している。完全にハロゲン化されたクロロフルオロカーボンは、地球の保護オゾン層の減少に関係した環境上の問題を引き起こすことに関係しているので、現在、環境的に許容しうるフルオロカーボン基剤物質は、特に興味深い。
当該技術分野は、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン（ＣＦＣ−１１３）などのフルオロカーボン成分を含み、且つ極性官能性、増加した溶解力及び安定剤などの更に望ましい特性を与える成分も含む、共沸混合物又は共沸混合物様組成物の方に向けられてきた。代替物質は、化学的安定性、低毒性及び難燃性を含む、先行技術のフルオロカーボンによって示された性質も有していなければならない。
したがって、本発明の目的は、溶剤及び他の用途で有用である、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及びＣ₁〜Ｃ₃アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール及びそれらの混合物）を基剤とした新規な共沸混合物様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、溶剤及び他の用途として有用な新規な環境的に許容しうる組成物を提供することである。
本発明の他の目的及び利点は、次の説明から明らかになるであろう。
発明の要旨
本発明は、ここに記載されたような溶剤及び他の用途で有用である、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及びＣ₁〜Ｃ₃アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール及びそれらの混合物）の新規な共沸混合物様組成物に関する。それら組成物は、環境的に許容しうる。
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、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及びＣ₁〜Ｃ₃アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール及びそれらの混合物）を含むか又はそれらから本質的に成ることが発見された。
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンは既知の物質であり、この物質及び製造方法は、ＷＯ９５／０４０２２号に記載されている。
本発明の新規な共沸混合物様組成物は、約９９．９〜約８０重量％の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び約０．１〜約２０重量％の、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール及びそれらの混合物の群から選択されるアルコールを含有し、この組成物は、約１４．２〜１４．５℃±０．５℃／７６０ｍｍＨｇで沸騰する。
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを包含する本発明の新規な組成物は、それらが、組成に対して本質的に一定の沸点であり且つ前述の範囲にわたって本質的に同一の液体及び蒸気組成を有するので、共沸混合物様である。
これら共沸混合物様混合物は、ゼロオゾン減少可能性及び低大気寿命も示し、したがって、それらが温室温暖化作用の原因となることは無視してよい。これは、ＣＦＣ−１１３の高いオゾン減少可能性及び対応して高い温室温暖化可能性と対照的である。
本発明の共沸混合物組成物は、ユニークなことに、理想的な溶剤の望ましい特徴、すなわち、使用の安全性、難燃性、ゼロオゾン減少可能性及び無視しうる温室温暖化作用を全て有する。
“共沸混合物様”という用語は、請求の範囲で記載された割合の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンとＣ₁〜Ｃ₃アルコールの組成物が一定の沸点又は本質的に一定の沸点であるので、本明細書中において本発明の混合物について用いられる。示された範囲内の全組成物、並びに示された範囲外の一定の組成物は、下記で更に詳しく定義される通り、共沸混合物様である。
基本的理論から、流体の熱力学的状態は、４種類の変数、すなわち、圧力、温度、液体組成及び蒸気組成、すなわちＰ−Ｔ−Ｘ−Ｙそれぞれによって規定される。共沸混合物は、Ｘ及びＹが規定のＰ及びＴで等しい２種類又はそれ以上の成分の系の独特の特徴を有する。実際に、これは、それら成分が相変化の際に分離され得ないので、溶剤及びエアゾール用途に有用であることを意味する。
この説明のために、共沸混合物様組成物とは、その組成物が、沸騰又は蒸発で分離しないこの定沸点特性又は傾向によって真の共沸混合物のように挙動することを意味するものである。したがって、このような系において、蒸発中に又はエアゾール缶から噴射された時に形成される蒸気の組成は、元の液体組成と同一か又は実質的に同一である。したがって、沸騰又は蒸発の際、その液体組成は、それが仮に変化するとしても、僅かしか変化しない。これは、液体及び蒸気組成が蒸発又は凝縮の際に実質的に変化する非共沸混合物様組成物とは対照的である。
候補となる混合物が本発明の意味の範囲内の共沸混合物様であるかどうか決定する一つの方法は、その混合物がその別々の成分に分離すると考えられる条件下（すなわち、分割段数）でその試料を蒸留することである。その混合物が共沸混合物でも共沸混合物様でもない場合、その混合物は分離する、すなわち、その種々の成分に分離して、最低沸点成分を最初に留去するなどするであろう。その混合物が共沸混合物様である場合、混合物成分を全て含有し且つ定沸点であるか又は単一物質として挙動する一定量の最初の蒸留画分が得られるであろう。その混合物が共沸混合物様でない、すなわち、それが共沸混合物系の一部分でない場合、この現象は起こり得ない。
上のことから、共沸混合物様組成物のもう一つの特徴は、共沸混合物様である種々の比率で同じ成分を含有する一定範囲の組成物が存在するということになる。このような組成物は全て、本明細書中で用いられる共沸混合物様という用語によって包含されるものである。一例として、種々の圧力において、ある与えられた共沸混合物の組成が、その組成物の沸点が変動するにつれて、少なくとも僅かに変動するであろうということは周知である。したがって、Ａ及びＢの共沸混合物は独特のタイプの関係を示すが、温度及び／又は圧力に依存して変動しうる組成を有する。当業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、圧力とともに変動するであろう。
本発明の一つの溶剤処理態様において、本発明の共沸混合物様組成物は、固体表面を本発明の新規組成物で処理することによって前記表面を清浄化するのに用いることができる。このような処理は、浸漬若しくは噴霧又は脱脂装置の使用によるなどの当該技術分野において周知のいずれの方法でも行うことができる。本発明のもう一つの処理態様において、本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上に噴霧することができる。適する噴射剤には、ジクロロジフルオロメタンのようなクロロフルオロカーボン、クロロジフルオロメタンのようなヒドロクロロフルオロカーボン、１，１，１，２−テトラフルオロエタンのようなヒドロフルオロカーボン、ジメチルエーテルのようなエテール、及びブタン及びイソブタンのような炭化水素が含まれる。
本組成物に追加の成分を含めて、新規な共沸混合物様組成物を形成してもよいということは理解されるはずである。このような組成物はいずれも、それら組成物が本質的に定沸点であり且つ本明細書中に記載された必須成分を全て含有する限りにおいて、本発明の範囲内であると考えられる。
更に、本発明の共沸混合物様組成物は、新規な共沸混合物様組成物を形成することのない成分を含んでいてよい。
次の非限定的実施例によって、本発明を更に充分に詳しく説明する。
実施例１〜４
次の組成物が定沸点挙動を示す範囲を、沸点上昇法を用いて決定した：
１．ＨＦＣ−２４５ｆａ／メタノール；
２．ＨＦＣ−２４５ｆａ／エタノール；
３．ＨＦＣ−２４５ｆａ／ｎ−プロパノール；
４．ＨＦＣ−２４５ｆａ／イソプロパノール。
この実験で用いられた沸点測定装置は、冷却器を備えた加熱された液溜めから成った。測定された量のＨＦＣ−２４５ｆａを沸点測定装置中に入れ、そして沸騰させた。次に、測定された量のアルコールを、沸点測定装置中に滴定した。沸点の変化を白金抵抗温度計で測定した。
約０．５〜約２０重量％のメタノールで、組成物の沸点は約０．５℃だけ変化した。したがって、その組成物は、この範囲にわたって定沸点組成物として挙動する。
本発明の共沸混合物様組成物それぞれの好ましい態様、更に好ましい態様、そして最も好ましい態様を表Ｉに挙げる。表に挙げられた比率／範囲は“約”が前につけられると理解される。

実施例５
性能実験を行ったが、ここにおいて、ＨＦＣ−１３４ａを噴射剤として用いて、エアゾール缶から噴射された溶剤として９６重量％の１，１，１，３，３−ペンタフルオロエタン及び４重量％のメタノールを含む共沸混合物様組成物を用いて小型エポキシ印刷回路板を清浄化した。それら回路板は、フラックスで汚して３５０℃で３０秒間再び流し、流動はんだ付けをしているときに生じる状態を部分的に模倣した。
９６重量％の１，１，１，３，３−ペンタフルオロエタン及び４重量％のメタノールを含む共沸混合物様組成物をエアゾール缶から分取し、そして印刷回路板上にＨＦＣ−１３４ａによって噴射した。５〜１０秒間の噴霧で、その印刷回路板の清浄化を行うのに十分な溶剤液フラッシグを与えた。
その回路板の清浄さ（すなわち、清浄化後に残された全残留物質）は、Omegaメーターを用いてイオン残留物を測定することによって決定された。それら結果は、試験した組成物が、回路板からフラックスを除去するのに有効な溶剤であることを示している。
本共沸混合物様組成物を具体的な使用に適応させるために、既知の添加剤を組成物中に用いることができる。阻害剤を本共沸混合物様組成物に加えて、組成物の分解を阻害することも；組成物の望ましくない分解産物と反応させることも；及び／又は金属表面の腐蝕を防止することもできる。次のクラスの阻害剤のいずれか若しくは全部又はいずれの組合わせも本発明で用いることができる：４〜７の炭素原子を有するアルカノール、１〜３の炭素原子を有するニトロアルカン、２〜７の炭素原子を有する１，２−エポキシアルカン、１２〜３０の炭素原子を有する亜リン酸エステル、３又は４の炭素原子を有するエーテル、４〜６の炭素原子を有する不飽和化合物、４〜７の炭素原子を有するアセタール、３〜５の炭素原子を有するケトン、及び６〜８の炭素原子を有するアミン。他の適する阻害剤は、当業者にとって容易に思い浮かぶであろう。これら阻害剤は、単独で用いても、何等かの比率の混合物として用いてもよい。典型的には、共沸混合物様組成物の全重量に基づき、約２％までの阻害剤を用いることができる。

Claims (10)

1. ９９．９重量％〜８０重量％の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン、及び０．１重量％〜２０重量％の、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール及びイソプロパノールからなる群から選択されるアルコールから本質的に成る共沸混合物様組成物であって、１４．２℃〜１４．５℃±０．５℃／７６０ｍｍＨｇで沸騰する組成物。
2. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．５〜９０であり、そしてメタノールの重量％が０．５〜１０である、請求項１記載の共沸混合物様組成物。
3. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．８〜８０であり、そしてエタノールの重量％が０．２〜２０であり、１４．４℃±０．５℃／７６０ｍｍＨｇで沸騰する、請求項１記載の共沸混合物様組成物。
4. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．２〜９２であり、そしてエタノールの重量％が０．８〜８である、請求項３記載の共沸混合物様組成物。
5. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．９〜８０であり、そしてｎ−プロパノールの重量％が０．１〜２０であり、１４．４℃±０．５℃／７６０ｍｍＨｇで沸騰する、請求項１記載の共沸混合物様組成物。
6. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．５〜９４であり、そしてｎ−プロパノールの重量％が０．５〜６である、請求項５記載の共沸混合物様組成物。
7. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．９〜８０であり、そしてイソプロパノールの重量％が０．１〜２０であり、１４．５℃±０．５℃／７６０ｍｍＨｇで沸騰する、請求項１記載の共沸混合物様組成物。
8. １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの重量％が９９．５〜９４であり、そしてイソプロパノールの重量％が０．５〜６である、請求項７記載の共沸混合物様組成物。
9. ９６重量％の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び４重量％のメタノールから本質的に成る、請求項１記載の共沸混合物様組成物。
10. 固体表面を清浄化する方法であって、前記表面を請求項１記載の共沸混合物様組成物で処理することを含む方法。