KR20000022084A - 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 c₁c₃알코올의 공비혼합물 유사 조성물 - Google Patents
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Abstract
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올 또는 이들의 혼합물의 신규한 공비혼합물 유사 조성물은 용매세척에 유용하다.
Description
플루오로카본계 유체는 용매세척산업, 예를 들면 고체표면, 특히 복잡하여 오염물을 제거하기 어려운 부품의 탈지 및 기타 세척에 광범위하게 사용됨이 발견되었다.
용매세척은 통상적으로 증기탈지에 의해 수행되고, 가장 간단한 형태의 증기탈지는 실온의 피세척물을 비등용매의 증기에 노출시키는 것으로 구성된다. 피세척물상에 응축하는 증기는 청정한 증류용매를 제공하여 그리스 또는 기타 오염물을 세척해낸다. 피세척물을 액체용매중에서 간단히 세척하는 경우에 그렇듯이 최종적으로 피세척물로부터 용매를 증발시키면 잔류물이 전혀 남지 않는다.
용매의 세척작용을 개선하는 데 고온이 필요한 경우에는 오염물을 제거하기가 어렵기 때문에, 또는 금속 부품 및 조립체의 세척이 효율적이고도 신속하게 행해져야 하는 경우에는 대용량의 조립라인을 작동시켜야 하기 때문에, 증기탈지장치의 종래 조작은 피세척 부품을 비등용매의 섬프에 침지시켜 오염물 덩어리를 제거하고, 그 후 실온 부근의 새로운 증류용매를 수용하는 섬프에 부품을 침지시키고, 최종적으로 비등하는 섬프상에서 용매증기에 부품을 노출시켜 용매증기를 세척된 부품상에 응축시키는 것으로 구성된다. 또한, 최종적으로 헹구기 전에 부품에 증류용매를 분무할 수도 있다.
본 발명의 저비점 용매조성물은 폐쇄계의 기계를 필요로 한다. 이러한 유형의 증기탈지장치는 하나의 챔버로 구성되고 여기에 기판을 넣고 밀봉시킨다. 그 다음 챔버를 진공으로 만들고 세척을 위해 챔버에 용매를 투입한다. 세척 후 용매를 제거한 다음 폐쇄계를 개방하고 부품, 즉 기판을 꺼낸다.
본 발명의 조성물은 또한 일정한 유형의 윤활제 부착물을 세척하기 위한 에어로졸용이나 또는 더스트-오프 동결스프레이 또는 타이어 인플레이터로서도 유용하다. 에어로졸 제품에서는 추진제를 사용하여 에어로졸 캔 또는 용기로부터 본 조성물을 추진시킨다.
공비 또는 공비혼합물 유사 조성물이 요구되고 있는데 그 이유는 이들은 비등시에 분별증류되지 않기 때문이다. 이러한 성질이 바람직한 이유는 이들 용매가 통상적으로 사용되는 전술한 증기탈지장치에서는 최종 헹구기를 위해 재증류물을 발생시키기 때문이다. 따라서, 증기탈지장치는 증류기로서 작용한다. 용매조성물이 불변비등점을 나타내지 않으면, 즉 공비혼합물 유사물이 아니면, 폐쇄계의 경우에는 증기의 누출 또는 부적절한 방출과 같은 것에 의해 분별증류가 일어날 수 있고, 바람직하지 않은 용매분포로 인해 세척성 및 처리안전성이 악화될 수 있다. 용매혼합물이 공비혼합물 유사물이 아닌 경우에 그렇듯이, 용매혼합물중 휘발성이 보다 높은 성분이 우선적으로 증발되면 혼합물의 조성이 변화되어 오염물에 대한 용해력이 저하되고 금속, 플라스틱 또는 엘라스토머 성분에 대한 불활성이 작아지고 가연성 및 독성이 증가되는 등, 덜 바람직한 성질을 갖게 될 수 있다.
본 기술분야에서는 상기 용도를 위한 대안을 제공하는 새로운 플루오로카본계 공비혼합물 유사 혼합물을 계속 찾고 있다. 완전 할로겐화된 클로로플루오로카본은 지구를 보호하는 오존층의 고갈과 연관된 환경문제를 일으켜 왔기 때문에 현재는 환경적으로 수용가능한 플루오로카본계 물질이 특히 관심을 끌고 있다.
본 기술분야에서는 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄(CFC-113)과 같은 플루오로카본 성분을 포함하고 또한 극성의 관능성, 증가된 용해력 및 안정성과 같은 추가로 원하는 특성을 제공하는 성분을 포함하는 공비혼합물 또는 공비혼합물 유사 조성물에 주목해 왔다. 이 대체물질은 화학적 안정성, 저독성 및 비가연성을 포함하여 종래의 클로로플루오로카본이 나타내는 성질도 또한 가져야 한다.
따라서 본 발명의 목적은 용매 및 기타 용도에 유용한, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물)을 기제로 하는 신규한 공비혼합물 유사 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용매 및 기타 용도에 유용한 신규한 환경적 수용가능 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올 또는 이들의 혼합물)의 공비혼합물 유사 조성물에 관한 것이다. 이들 조성물은 용매로서 유용하다.
발명의 개요
본 발명은 상기한 바와 같이 용매 및 기타 용도에 유용한, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물)의 신규한 공비혼합물 유사 조성물에 관한 것이다. 본 조성물은 환경적으로 수용가능하다.
발명의 설명
본 발명에 따르면, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물)을 포함하는 또는 이들로 필수적으로 구성되는 신규한 공비혼합물 유사 조성물이 발견되었다.
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판은 공지 물질로서, 이 물질 및 이것의 제조방법은 WO 95/04022에 기재되어 있다.
본 발명의 신규한 공비혼합물 유사 조성물은 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 약 99.9 내지 약 80중량% 및 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 알코올 약 0.1 내지 약 20중량%를 함유하고, 약 14.2 내지 14.5℃±0.5℃/760mmHg에서 비등한다.
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판을 포함하는 본 발명의 신규 조성물은 본질적으로 불변비등 조성물이고 상기 범위에 걸쳐 본질적으로 동일한 액체 및 증기 조성을 갖기 때문에 공비혼합물과 유사하다.
이들 공비혼합물 유사 혼합물은 또한 오존고갈잠재력이 영이고 대기수명이 짧기 때문에 지구온난화효과에 거의 영향을 미치지 않는다. 이것은 CFC-113의 높은 오존고갈잠재력과 이에 따른 높은 지구온난화잠재력과 대조적인 것이다.
본 발명의 공비 조성물은 독특하게도 이상 용매의 모든 바람직한 특징, 즉 사용안전성, 비가연성, 영의 오존고갈잠재력 및 무시해도 좋은 지구온난화효과를 갖는다.
특허청구된 비율에서는 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 및 C1-C3알코올의 조성물이 불변비등물이거나 또는 본질적으로 불변비등물이기 때문에 본 명세서에서는 본 발명의 혼합물에 대해 "공비혼합물 유사"라는 용어를 사용한다. 지시된 범위내의 모든 조성물 뿐만 아니라 지시된 범위밖의 일정한 조성물도 이하에서 보다 상세하게 기재하는 바와 같이 공비혼합물과 유사하다.
기본원리에서 보면, 유체의 열역학적 상태는 4가지 변수, 즉 압력, 온도, 액체조성 및 증기조성(각각 P-T-X-Y)에 의해 정의된다. 공비혼합물은 일정한 P 및 T에서 X와 Y가 같은 독특한 특성을 갖는 2성분계 또는 그 이상의 성분계이다. 실제로 이것은 성분들이 상변화 동안 분리되지 않고 따라서 용매 및 에어로졸용도로 유용함을 의미한다.
이러한 논의를 목적으로 공비혼합물 유사 조성물이라 함은, 조성물이 이러한 불변비등 특성 또는 비등 또는 증발시에 분별증류되지 않는 경향이 있다는 점에서 진정한 공비혼합물과 유사하게 작용함을 의미하는 것이다. 따라서, 상기 계에서 증발 동안 형성되거나 또는 에어로졸 캔으로부터 추진될 때 형성되는 증기의 조성은 원래의 액체 조성과 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 비등 또는 증발 동안 액체 조성은 조금은 변화되나 약간만 변화된다. 이것은 증발 또는 응축 동안 액체 및 증기 조성이 실질적으로 변화되는 비공비혼합물 유사 조성물과 대조적인 것이다.
후보 혼합물이 본 발명에서 의미하는 공비혼합물 유사 혼합물인지의 여부를 결정하는 한가지 방법은 혼합물을 그것의 분리된 성분으로 분리시킬 것으로 예상되는 조건(즉, 플레이트의 분해수)하에 혼합물의 샘플을 증류시키는 것이다. 혼합물이 비공비혼합물이거나 또는 비공비혼합물 유사물이면 혼합물이 분별증류된다. 즉, 먼저 최저 비등 성분이 증류제거되면서 그것의 다양한 성분으로 분리된다. 혼합물이 공비혼합물 유사물이면, 혼합물의 모든 성분을 함유하는 불변비등물인, 즉 단일물질로서 작용하는 약간 유한량의 제 1 증류물이 얻어진다. 혼합물이 비공비혼합물 유사물이면, 즉 공비혼합물계의 일부가 아니면, 이러한 현상은 일어날 수 없다.
이상으로부터 판단하면 공비혼합물 유사 조성물의 또 다른 특징은 공비혼합물과 유사한, 동일 성분을 다양한 비율로 함유하는 일정 범위의 조성물이 존재한다는 것이 된다. 모든 이러한 조성물은 본 명세서에서 사용되는 용어 공비혼합물 유사물에 포함된다. 일례로서, 상이한 압력에서 소정 공비혼합물의 조성은 조성물의 비점과 마찬가지로 적어도 약간은 변하게 됨은 잘 알려져 있다. 따라서, A와 B의 공비혼합물은 온도 및/또는 압력에 따라 다양한 조성을 갖는 것을 제외하고는 독특한 유형의 관계를 나타낸다. 본 기술분야에 숙련된 자라면 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 공비혼합물의 비점은 압력에 따라 변하게 된다.
본 발명의 한 용매처리 실시예에서는, 본 발명의 신규한 공비혼합물 유사 조성물로 고체표면을 처리함으로써 본 발명의 공비혼합물 유사 조성물을 고체표면을 세척하는 데 사용할 수 있다. 이러한 처리는 본 기술분야에 잘 알려진 어떤 방법으로, 예를 들면 침지 또는 분무에 의해 또는 탈지장치를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 처리 실시예에서는, 추진제를 사용하여 본 공비혼합물 유사 조성물을 표면에 분무할 수도 있다. 적당한 추진제로는 디클로로디플루오로메탄과 같은 클로로플루오로카본, 클로로디플루오로메탄과 같은 히드로클로로플루오로카본, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄과 같은 히드로플루오로카본, 디메틸에테르와 같은 에테르 그리고 부탄 및 이소부탄과 같은 탄화수소가 있다.
본 조성물은 추가 성분을 포함하여 새로운 공비혼합물 유사 조성물을 형성할 수도 있음은 물론이다. 그러한 어떤 조성물이든 본질적으로 불변비등물이고 본 명세서에 기재된 모든 필수 성분을 함유하는 한, 본 발명의 범위내에 드는 것으로 간주된다.
또한, 본 발명의 공비혼합물 유사 조성물은 새로운 공비혼합물 유사 조성물을 형성하지 않는 성분도 포함할 수 있다.
본 발명을 이하의 비한정적 실시예에 의해 보다 충분히 설명한다.
실시예 1-4
이하의 조성물이 불변비등성을 나타내는 범위를 비점측정장치를 사용하여 측정하였다.
1. HFC-245fa/메탄올
2. HFC-245fa/에탄올
3. HFC-245fa/n-프로판올
4. HFC-245fa/이소프로판올
이 실험에 사용된 비점측정장치는 콘덴서를 갖는 가열 섬프로 구성되었다. 측정량의 HFC-245fa를 비점측정장치에 충전하고 비등시켰다. 그 다음 측정량의 알코올을 비점측정장치에 적정하였다. 백금저항온도계로 비점의 변화를 측정하였다.
메탄올 약 0.5 내지 약 20중량%에서는 조성물의 비점이 약 0.5℃ 만큼만 변화되었다. 따라서, 본 조성물은 이 범위에서 불변비등 조성물로서 작용한다.
본 발명의 각 공비혼합물 유사 조성물에 대한 바람직한 실시예, 보다 바람직한 실시예 및 가장 바람직한 실시예를 표 1에 열거한다. 이 표에 열거된 비율/범위 앞에는 "약"자가 붙은 것으로 이해한다.
| 실시예 | 성분 | 바람직한범위(중량%) | 보다 바람직한 범위(중량%) | 가장 바람직한 범위(중량%) | 비점(℃ @760mmHg) |
| 1 | HFC-245fa메탄올 | 99.5-800.5-20 | 99.5-900.5-10 | 99-951-5 | 14.2±0.5 |
| 2 | HFC-245fa에탄올 | 99.8-800.2-20 | 99.2-900.8-10 | 99.2-920.8-8 | 14.4±0.5 |
| 3 | HFC-245fan-프로판올 | 99.9-800.1-20 | 99.5-900.5-10 | 99.5-940.5-6 | 14.4±0.5 |
| 4 | HFC-245fa이소프로판올 | 99.9-800.1-20 | 99.7-900.3-10 | 99.5-940.5-6 | 14.5±0.5 |
실시예 5
추진제로서 HFC-134a를 사용하여 에어로졸 캔으로부터 추진되는 용매로서 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 96중량% 및 메탄올 4중량%를 포함하는 공비혼합물 유사 조성물을 사용하여 소형의 에폭시 인쇄회로기판을 세척하는 성능을 연구하였다. 상기 판을 플럭스로 오염시키고 350℃에서 30초 동안 리플로우시켜 파형 납땜 동안 발생하는 상태를 부분적으로 모사하였다.
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 96중량% 및 메탄올 4중량%를 포함하는 공비혼합물 유사 조성물을 에어로졸로 캔으로부터 분배하고 HFC-134a에 의해 인쇄회로기판상에 추진시켰다. 5 내지 10초 분무하면 인쇄회로기판이 액체용매로 적당히 플러싱되어 세척되었다. 용매를 증발시키면 인쇄회로기판이 건조되고 청정화되었다.
오메가 계량기를 사용하여 이온잔류물을 측정함으로써 회로기판의 세척도(즉, 세척 후에 잔존하는 총 잔류물질)를 측정하였다. 그 결과로, 시험한 조성물은 회로기판으로부터 플럭스를 제거하는 유효한 용매임을 알 수 있다.
본 공비혼합물 유사 조성물에는 본 조성물을 특정 용도에 맞게 하기 위해 공지의 첨가제가 사용될 수도 있다. 본 공비혼합물 유사 조성물에는 본 조성물의 분해를 저해하고; 조성물의 바람직하지 않은 분해생성물과 반응시키고; 및/또는 금속표면의 부식을 방지하기 위해 저해제가 첨가될 수도 있다. 다음 종류의 저해제중 어느 것 또는 전부 또는 어떤 조합물이든 본 발명에 사용될 수 있다: 탄소원자수 4 내지 7의 알칸올, 탄소원자수 1 내지 3의 니트로알칸, 탄소원자수 2 내지 7의 1,2-에폭시알칸, 탄소원자수 12 내지 30의 아인산에스테르, 탄소원자수 3 또는 4의 에테르, 탄소원자수 4 내지 6의 불포화 화합물, 탄소원자수 4 내지 7의 아세탈, 탄소원자수 3 내지 5의 케톤, 및 탄소원자수 6 내지 8의 아민. 본 기술분야에 숙련된 자에게는 다른 적당한 저해제도 쉽게 생각날 것이다. 저해제는 단독으로 사용될 수도 있고 어떤 비율의 혼합물로 사용될 수도 있다. 전형적으로는 본 공비혼합물 유사 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2%까지의 저해제가 사용될 수 있다.
Claims (10)
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 약 99.9 내지 약 80중량% 및 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 알코올 약 0.1 내지 약 20중량%로 필수적으로 구성되고, 약 14.2 내지 약 14.5℃±0.5℃/760mmHg에서 비등하는 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 1 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.5 내지 약 90이고, 메탄올의 상기 중량%가 약 0.5 내지 약 10인 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 알코올이 에탄올이고, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.8 내지 약 80이고, 에탄올의 상기 중량%가 약 0.2 내지 약 20이고, 약 14.4℃±0.5℃/760mmHg에서 비등하는 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 3 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.2 내지 약 92이고, 에탄올의 상기 중량%가 약 0.8 내지 약 8인 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 알코올이 n-프로판올이고, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.9 내지 약 80이고, n-프로판올의 상기 중량%가 약 0.1 내지 약 20이고, 약 14.4℃±0.5℃/760mmHg에서 비등하는 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 5 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.5 내지 약 94이고, n-프로판올의 상기 중량%가 약 0.5 내지 약 6인 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 알코올이 이소프로판올이고, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.9 내지 약 80이고, 이소프로판올의 상기 중량%가 약 0.1 내지 약 20이고, 약 14.5℃±0.5℃/760mmHg에서 비등하는 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 7 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판의 상기 중량%가 약 99.5 내지 약 94이고, 이소프로판올의 상기 중량%가 약 0.5 내지 약 6인 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
제 1 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 약 96중량% 및 메탄올 약 4중량%로 필수적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공비혼합물 유사 조성물.
고체표면의 세척 방법으로서, 제 1 항에 기재된 공비혼합물 유사 조성물로 상기 표면을 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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