KR20160066559A - 플루오로 치환된 올레핀을 포함하는 조성물 및 방법 - Google Patents
플루오로 치환된 올레핀을 포함하는 조성물 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
냉각, 발포체, 발포제, 에어로졸, 추진제(propellants), 용매 조성물, 소화제(fire extinguishing agents) 및 화재 진압(fire suppression agents), 추출제(extraction agents) 및 촉매 디포지션(catalyst deposition)을 포함하는 다양한 적용처에 대한 플루오르화된 알켄, 특히 HFO-1234 및 HFCO-1233zd의 다양한 용도가 개시된다.
Description
본 특허출원은 각각 전체가 본 명세서에 참고로 포함된 2008. 1. 10일자로 출원된 U.S. 가출원 제 61/020390 및 2008. 4. 30일자로 출원된 U.S. 가출원 제 61/049393에 대한 우선권을 주장한 출원이다. 본 특허출원은 또한, 각각이 참고로 포함된 다음의 미국 특허출원과 관련된 것이다: 10/27/2003에 출원되고 현재 게류중인 U.S. 특허출원 10/694,273; 2006.3.20일자로 출원되고 현재 게류 중인 U.S. 특허출원 11/385,259 (이는 10/27/2003로 출원되고 현재는 포기된 U.S. 특허출원 10/695,212의 계속출원임.); 10/27/2003에 출원된 U.S. 특허출원 10/694,272; 2007.8.29일자로 출원되고 현재 게류중인 U.S. 특허출원 10/847,192 (이는 2004.4.29일자로 출원된 U.S. 특허출원 10/837,525의 분할출원임.); 2006.6.26일자로 출원되고, 2004. 4. 29일자로 출원되고 현재 게류중인 U.S. 특허출원 10/475,605; 2008.11.21일자로 출원되고 현재 게류중인 U.S. 특허출원 12/276,137 (2007.11.25일자로 출원된 US 가출원 60/989,997 및 2006.6.26일자로 출원되고 현재 계류중인 US 특허출원 11/474,887과 관련된 것임.) 및 2007.3.21일자로 출원된 PCT 출원 제 PCT/US07/645.
본 발명은 특히, 열 전달 시스템, 예컨대, 냉각 시스템(refrigeration system), 발포제(blowing agents), 발포 조성물(foamable compositions), 발포체(foams) 및 발포체로 제조되거나 혹은 발포체로 부터 제조된 물품을 포함하는 많은 적용처에 이용되는 조성물, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 바람직한 견지에서, 본 발명은 최소 하나의 멀티-플루오르화된 올레핀과 다른 멀티-플루오르화된 올레핀이거나 혹은 멀티-플루오르화된 올레핀이 아닌 다른 화합물인 최소 하나의 부가적인 성분을 포함하는 이러한 조성물에 관한 것이다.
플루오로카본 기초 유체는 에어 컨디셔닝, 열 펌프 및 냉각 시스템과 같은 시스템에서 가공유(working fluid), 에어로졸 추진제(propellants), 발포제, 열 전달 메디아 및 기상 유전체로서의 적용을 포함하는 많은 상업 및 산업 적용처에 광범위하게 사용되어 왔다. 이들 적용처에 이제까지 사용되어온 일부 조성물의 사용과 관련된 비교적 높은 지구온난화 지수(global warming potentials)를 포함하는 특정한 의심되는 환경 문제로 인하여, 하이드로플루오로카본("HFCs")와 같이 오존 파괴 지수(ozone depletion potential)가 낮거나 혹은 심지어 제로(O)인 유체의 사용이 더욱 바람직한 것으로 되어왔다. 따라서, 특정한 클로로플루오로카본("CFCs") 혹은 하이드로클로로플루오로카본("HCFCs")을 포함하지 않는 유체의 사용이 바람직하다. 더욱이, 일부 HFC 유체는 이와 관련된 비교적 높은 지구온난화 지수를 가질 수 있으며, 원하는 성능의 사용 물성을 유지하면서, 가능한한 낮은 지구 온난화 지수를 갖는 하이드로플루오로카본 혹은 다른 플루오르화된 유체를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 끓음 혹은 증발시에, 실질적으로 분류하지 않는 단일 성분 유체 혹은 유사공비 혼합물을 사용하는 것이 특정한 환경에서 바람직하다.
특정한 플루오로카본이 많은 열 교환 유체, 예컨대, 냉매에 수년동안 많은 적용처에서 바람직한 성분으로 사용되어 왔다. 예를 들어, 플루오로알칸, 예컨대, 클로로플루오로메탄 및 클로로플루오로에탄 유도체가 이들의 독특한 화학적 특성 및 물리적 특성의 조합으로 인하여 에어 컨디셔닝 및 열 펌프 적용을 포함하는 적용처에서 냉매(refrigerants)로서 광범위하게 사용되어 왔다. 증기 압축 시스템에 통상적으로 사용되는 많은 냉매는 단일 성분 유체 혹은 공비 혼합물이다.
상기 제시된 바와 같이, 최근 몇년동안 지구 대기권 및 기후의 잠재적인 손상에 대한 우려가 고조되어 왔으며, 특정한 염소-베이스 화합물이 이러한 점에서 특히 문제시되는 것으로 확인되었다. 염소-함유 조성물 (예컨대, 클로로플루오로카본 (CFCs), 하이드로클로로플루오로카본 (HCF's) 등)을 열 전달 시스템, 예컨대 냉각 및 에어-컨디셔닝 시스템에서 가공유체(working fluid)로 사용하는 것이 많은 이러한 화합물과 관련된 오존-파괴 특성으로 인하여 기피되어 왔다. 따라서, 이들 및 다른 적용처에 이제까지 사용되던 상기 조성물에 대한 매력적인 대체물인 새로운 플루오로카본 및 하이드로플루오로카본 화합물에 대한 필요가 증대되어 왔다. 예를 들어, 발포제 시스템 혹은 냉각 시스템(refrigeration systems)과 같은 개량(retrofit) 염소-함유 시스템에서 염소-함유 화합물을 오존층을 파괴하지 않는 비-염소-함유 화합물, 예를 들어, 하이드로플루오로카본(HFC's)으로 대체하는 것이 바람직하다. 일반적인 산업에서 그리고 특히 열전달 및 발포제 세스멘트 사업에서, CFCs 및 HCFCs에 대한 대안으로 제공될 수 있으며 이들에 대하여 환경적으로 더욱 안정한 대체물로 여겨지는 새로운 플루오로카본 베이스 혼합물을 찾기 위해 계속하여 노력하여 왔다. 그러나, 많은 경우에, 어떠한 잠재적인 대체물이 또한, 많은 대부분의 광범위하게 사용되는 이러한 물질에 존재하는 특성, 예컨대, 우수한 열 전달성, 적합한 화학적 안정성, 낮은 독성 혹은 무-독성, 비-가연성(non-flammability) 및/또는 윤활제 상용성(lubricant compatibility) 및 발포제로 사용되는 경우에 요구되는 다른 바람직한 포움(foam) 특성을 가져야 하는 것이 중요하게 고려된다.
출원인은 윤활제 상용성(lubricant compatibility)이 많은 적용처에서 특히 중요함을 인식하게 되었다. 보다 특히, 냉각 유체가 대부분의 냉각 시스템에 사용되는 압축기 유니트(compressor unit)에 사용되는 윤활제와 상용성이 있는 것이 매우 바람직하다. 불행하게도, HFC's를 포함하는 많은 비-염소-함유 냉각 유체가 전통적으로 CFC's 및 HFC's와 함께 사용되는 타입의 윤활제, 예를 들어, 미네랄 오일, 알킬벤젠 또는 폴리(알파-올레핀)을 포함하는 윤활제에 비교적 불용성이거나 및/또는 혼화되지 않는다. 압축냉각, 에어-컨디셔닝 및/또는 열 펌프 시스템내에서 냉각 유체/윤활제 조합이 원하는 수준의 효율로 작동하도록, 광범위한 오퍼레이션 온도에 걸쳐서 상기 윤활제가 냉각액에 충분히 가용성이어야 한다. 이러한 용해도는 윤활제의 점도를 낮추고 시스템을 통해 보다 쉽게 흐르도록 한다. 이러한 용해성이 없으면, 윤활제는 냉각, 에어-컨디셔닝 또는 열 펌프 시스템의 증발기의 코일 뿐만 아니라, 시스템의 다른 부분에서 막히게 되며, 따라서, 시스템의 효율이 감소된다.
사용 효율면에 있어서, 냉각 열역학 성능 혹은 에너지 효율의 손실은 전기 에너지 수요 증대에 기인한 화석 연료 사용 증대로 인하여 2차적으로 환경에 영향을 미칠 수 있음을 인식하는 것이 중요하다.
또한, 통상의 시스템, 예컨대 증기 압축기술 및 발포체 형성 시스템의 주요한 공학적 변경을 필요로 하지 않는 CFC 냉매 및 발포제 대체물이 일반적으로 바람직한 것으로 여겨진다.
예를 들어, 열가소성 재료 및 열경화성 재료와 같은 통상의 발포된 재료를 제조하는 방법 및 조성물은 오래 전부터 알려져 있다. 이들 방법 및 조성물은 중합체 매트릭스에 발포된 구조를 형성하기 위해 전형적으로 사용되는 화학적 및/또는 물리적 발포제를 갖는다. 이러한 발포제로는 예를 들어, 아조 화합물, 다양한 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 및 클로로플루오로카본 (CFCs)을 포함한다. 전형적으로, 화학적 발포제는 질소, 카본 디옥사이드 혹은 카본 모노옥사이드와 같은 가스를 방출시키는 (일반적으로 예정된 온도/압력에서) 원인이 되는 중합체 매트릭스를 형성하는 물질과의 화학적 반응을 포함하는 일부 형태의 화학적 변화를 격게된다. 가장 빈번하게 사용되는 화학적 발포제 중 하나는 물이다. 전형적으로 물리적 발포제는 중합체 혹은 중합체 전구체 물질에 용해되며 그 후에, 부피 팽창하여 (다시 예정된 온도/압력에서) 발포된 구조의 형성에 기여한다. 화학적 발포제(blowing agents)가 열가소성 발포체(foam)와 관련하여, 물리적 발포제 대신에 혹은 물리적 발포제와 함께 사용될 수 있으나, 물리적 발포제가 열가소성 발포체와 관련하여 관련하여 종종 사용된다. 예를 들어, 폴리비닐클로라이드-베이스 발포체 형성에 화학적 발포제가 사용되는 것으로 알려져 있다. 열경화성 발포체에 화학적 발포제 및/또는 물리적 발포제를 사용하는 것은 일반적이다. 물론, 특정한 화합물 및 이를 포함하는 조성물이 동시에 화학적 발포제 및 물리적 발포제를 구성할 수도 있다.
과거에는 CFCs가 경질(rigid) 및 가요성(flexible) 폴리우레탄 및 폴리이소시아누레이트 발포체와 같은 이소시아네이트-베이스 발포체의 제조에 표준 발포제로 통상적으로 사용되었다. 예를 들어, CCl3F(CFC-11)과 같은 CFC 물질로 구성되는 조성물이 표준 발포제였다. 그러나, 이러한 물질의 대기권으로의 방출이 성층권에서 오존층을 파괴하므로 이러한 물질의 사용이 국제적 조약에 의해 금지되었다. 그 결과, 순수한 CFC-11이 이소시아네이트-베이스 발포체 및 페놀 발포체와 같은 열경화성 발포체의 형성에 표준 발포제로서 더 이상 일반적으로 사용되지 않게 되었다.
많은 적용처에서 다른 중요한 특성 중 한가지는 가연성(flammability)이다. 즉, 특히 열전달 및 발포제 적용을 포함하는 많은 적용처에서 조성물로 사용하기 위해 중요하거나 혹은 필수적인 특징은 낮은 가연성 혹은 불연성(non-flammable)이다. 따라서, 이러한 조성물에서 불연성인 화합물을 사용하는 것이 사용하는 것이 종종 이롭다. 본 명세서에서 사용된 용어 "불연성(non-flammable)"은 본 명세서에 참고로 포함된 2002년의 ASTM 표준 E-681에 따라 측정되어 불연성으로 판단된 화합물 혹은 조성물을 말한다. 불행하게도, 그렇지 않다면 발포체 발포제 조성물에 바람직하게 사용되었을 많은 HFC가 불연성이 아니다. 예를 들어, 플루오로알칸 디플루오로에탄 (HFC-152a) 및 플루오로알켄 1,1,1-트리플루오로프로펜 (HFO-1243zf)은 각각 가연성이며, 따라서, 많은 적용처에 사용될 수 없다.
고 플루오로알켄, 즉, 적어도 5개의 탄소원자를 갖는 불소-치환된 알켄이 냉매(refrigerants)로 제시되었다. U.S. 특허 4,788,352(Smutny)는 적어도 어느 정도의 불포화를 갖는 플루오르화된 C5 내지 C8 화합물의 제조에 관한 것이다. 상기 Smutny 특허는 고 올레핀류가 냉매, 살충제, 유전체 유체(dielectric fluid), 열 전달 유체, 용매 및 다양한 화학적 반응에 중간체로 사용되는 것으로 알려져 있음을 개시하고 있다. (컬럼 1, 라인 11-22 참조).
비교적 가연성인 물질의 다른 예는 플루오르화된 에테르 1,1,2,2-테트라플루오로에틸 메틸 에테르 (이는 HFE-254pc 혹은 또한 때때로 HFE-254cb로 칭하여진다.)이며, 이는 약 5.4% 내지 약 24.4%의 가연한계(a flammability limit) (vol%)를 갖는 것으로 측정되었다. 상기 일반적인 타입의 플루오르화된 에테르는 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 제 5,137,932 (Beheme 등)에 발포제로 사용되는 것으로 개시되어 있다.
U.S. 특허 5,900,185 (Tapscott)에는 발포체 발포제를 포함하는 특정한 물질의 가연성 감소에 브롬-함유 할로카본 첨가제를 사용하는 것으로 제시되어 있다. 상기 특허에서 상기 첨가제의 특징은 높은 효율 및 짧은 대기중에서의 수명, 즉, 낮은 오존파괴 지수(ODP) 및 낮은 지구 온난화 지수(GWP)이다.
Smutny 및 Tapscott에 기술되어 있는 올레핀은 특정한 단점을 갖는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 이들 화합물중 일부는 기재, 특히 범용 플라스틱, 예컨대 아크릴 수지 및 ABS 수지를 공격하는 경향이 있다. 더욱이, Smutny에 기술되어 있는 고 올레핀 화합물은 Smutny에 기술되어 있는 살충활성 결과로 발생될 수 있는 이러한 화합물의 잠재적인 독성 수준으로 인하여 특정한 적용처에는 또한 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 이러한 화합물은 특정한 적용처에 냉매로 사용하기에는 너무 높은 끓는점을 가질 수 있다.
브로모플루오로메탄 및 브로모클로로플루오로메탄 유도체, 특히 브로모트리플루오로메탄(Halon 1301) 및 브로모클로로디플로오로메탄(Halon 1211)은 비행기 객실 및 컴퓨터실과 같은 밀폐된 공간에서 소화제(fire extinguishing agent)로 널리 사용되는 것으로 인식되어 있다. 그러나, 다양한 할론(halons)의 사용은 이들의 높은 오존 파괴성으로 인하여 사용이 중단되었다. 더욱이, 할론은 인간이 있는 곳에 종종 사용되므로, 적합한 대체제는 진압(suppress) 혹은 소화에 필요한 농도에서 인간에게 또한 안전하여야 한다.
따라서, 출원인은 상기한 하나 이상의 단점이 방지되며, 증기 압축 가열 및 냉각 시스템 및 방법을 포함하는 다양한 적용처에 사용될 수 있는 조성물, 특히 열 전달 조성물, 소화(fire extinguishing)/화재 진압(suppression) 조성물, 발포제, 용매 조성물 및 상용화제(compatabilizing agents)의 필요를 인식하게 되었다.
본 발명은 다양한 적용처, 특히, 중합 발포체(polymeric foams)와 관련된 조성물, 방법, 시스템 및 제제를 포함하는 다양한 적용처에 이용될 수 있는 조성물, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
출원인은 상기한 필요성 및 다른 필요성이 하나 또는 그 이상의 C3 내지 C6 플루오로알켄, 보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 C3, C4 혹은 C5 플루오로알켄, 그리고 바람직하게는 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 열 전달 조성물, 발포제 조성물, 발포체(foams) 및 발포 예비혼합물(premixes)를 포함하는 조성물에 의하여 충족됨을 발견하였다.
XCFzR3 -z (I)
상기 식에서, X는 C2, C3, C4, 혹은 C5 불포화, 치환 혹은 비치환된 라디칼이며, 각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 혹은 H이며, z는 1 내지 3이다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 플루오로알켄은 최소 네개(4)의 할로겐 치환체를 가지며, 이중 적어도 세개는 F이다. 바람직한 특정한 구현에서, 이들 중 어떠한 치환체도 Br은 아니다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 화학식 I의 화합물은 화합물 그리고 바람직하게는 3개의 탄소를 갖는 화합물을 포함하며, 여기서, 각각의 비-말단 불포화 탄소는 최소 하나의 할로겐 치환체, 보다 바람직하게는 염소 및 불소로 부터 선택된 최소 하나의 치환체를 가지며, 특정한 구현에서 최소 3개의 불소 및 하나의 염소를 갖는 화합물이 특히 바람직한 것이다.
특정한 바람직한 구현, 특히, 열 전달 조성물 및 발포제 조성물을 포함하는 구현에서, 화학식 I의 화합물은 3개의 탄소를 갖는 올레핀이며, z는 1 혹은 2이다. 따라서, 특정한 구현, 특히 열 전달 조성물 및 발포제 조성물을 포함하는 구현에서, 화학식 I의 화합물은 화학식 (IA)의 화합물을 포함한다:
CFwH2 -w=CR-CFzR3 -z (IA)
단, 상기 식에서 각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 혹은 H이며, w는 1 혹은 2이며, z는 1 혹은 2이다.
화학식 IA의 특정한 바람직한 화합물에서, 각각의 R은 F 혹은 H이며, 이들의 예는 다음과 같다:
CF2=CF-CH2F (HFO-1234yc)
CF2=CH-CF2H (HFO-1234zc)
트랜스-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(E))
시스-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(Z))
특히 발포제 조성물에 관한 특정한 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 적어도 하나의 화학식 (IA)의 화합물을 포함하며, 여기서, 최소 하나의 R 그리고 보다 더 바람직하게는, 최소한 불포화 말단 탄소상의 R은 Cl이다.
적어도 하나의 Br 치환체가 존재하는 화학식 (IA)의 구현에서, 상기 화합물이 수소를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 구현에서, Br 치환체는 불포화 탄소상에 있으며, 보다 더 바람직하게는, 상기 Br 치환체는 비-말단 불포화 탄소상에 있는 것이 또한, 일반적으로 바람직하다. 이들 종류의 특히 바람직한 구현은 CF3CBr=CF2이며, 이의 모든 이성질체를 포함한다.
특정한 구현에서, 화학식 I의 화합물은 3 내지 5개의 플루오로(불소) 치환체를 갖는 프로펜, 부텐, 펜텐 및 헥센을 포함하는 것이 매우 바람직하며, 다른 치환체가 존재하거나 혹은 존재하지 않은 수 있다. 특정한 바람직한 구현에서, R은 Br이 아니고, 바람직하게, 상기 불포화 라디칼은 Br 치환체를 갖지 않는다. 프로펜중, 테트라플루오로프로펜 (HFO-1234) 및 플루오로클로로프로펜 (예컨대, 트리플루오로, 모노클로로프로펜 (HFCO-1233)), 및 보다 더 바람직하게는 CF3CCl=CH2 (HFCO-1233xf) 및 CF3CH=CHCl (HFCO-1233zd))이 특정한 구현에서 특히 바람직하다.
특정한 구현에서, 펜타플루오로프로펜이 바람직하며, 이로는 특히 CF3CF=CFH (HFO-1225yez 및/또는 yz)와 같은 말단 불포화 탄소상에 수소 치환체가 있는 펜타플루오로프로펜을 포함하며, 특히 출원인은 이러한 화합물이 적어도 화합물 CF3CH=CF2 (HFO-1225zc)에 비하여 비교적 낮은 독성을 가짐을 발견하였다.
부텐중, 플루오로클로로부텐이 특정한 구현에서, 특히 바람직하다.
용어 "HFO-1234"는 본 명세서에서 모든 테트라플루오로프로펜을 말하는 것으로 사용된다. 테트라플루오로프로펜 중에는 1,1,1,2-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234yf) 및 시스- 및 트랜스-1,1,1,3-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234ze) 모두, CF2=CF-CH2F (HFO-1234yc), CF2=CH-CF2H (HFO-1234zc), trans-CHF=CF-CF2H (HFO- 1234ye(E)), 및 cis-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(Z))가 포함된다. 본 명세서에서 사용된 용어 HFO-1234ze는 시스- 혹은 트랜스-형태인지와 무관하게, 일반적으로 1,1,1,3-테트라플루오로프로펜을 말한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "시스 HFO-1234ze" 및 "트랜스 HFO-1234ze"는 각각 1,1,1,3-테트라플루오로프로펜의 시스- 및 트랜스-형태를 기술한다. 따라서, 용어 "HFO-1234ze"는 시스 HFO-1234ze, 트랜스 HFO-1234ze, 및 이들의 모든 조합 및 혼합물을 이의 범위에 포함한다. 본 명세서에서 용어 HFO-1234ye는 시스- 혹은 트랜스-형태인지와 무관하게, 일반적으로 1,2,3,3-테트라플루오로프로펜(CHF=CF-CF2H)을 말한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "시스 HFO-1234ye" 및 "트랜스 HFO-1234ye"는 각각 1,2,3,3-테트라플루오로프로펜의 시스- 및 트랜스-형태를 기술한다. 따라서, 용어 "HFO-1234ye"는 시스 HFO-1234ye, 트랜스 HFO-1234ye, 및 이들의 모든 조합 및 혼합물을 이의 범위에 포함한다.
용어 "HFO-1233"는 모든 트리플루오로, 모노클로로프로펜을 말하는 것으로 본 명세서에서 사용된다. 트리플루오로, 모노클로로프로펜 중에는 1,1,1, 트리플루오로-2,클로로-프로펜 (HFCO-1233xf) 및 시스- 및 트랜스-1,1,1-트리플루오로-3,클로로프로펜 (HFCO-1233zd) 모두가 포함된다. 용어 HFCO-1233zd는 시스- 혹은 트랜스-형태인지와 무관하게, 일반적으로 1,1,1-트리플루오로-3,클로로프로펜을 말하는 것으로 본 명세서에서 사용된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "시스 HFCO-1233zd" 및 "트랜스 HFCO-1233zd"는 각각 1,1,1-트리플루오로-3,클로로프로펜의 시스- 및 트랜스-형태를 기술하는데 사용된다. 따라서, 용어 "HFCO-1233zd"는 시스 HFCO-1233zd, 트랜스 HFCO-1233zd 및 모든 비율 및 비의 이들의 모든 조합 및 혼합물을 그 범위에 포함한다.
용어 "HFO-1225"는 모든 펜타플루오로프로펜을 말하는 것으로 본 명세서에서 사용된다. 이러한 분자 중에는 1,1,1,2,3 펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yez), 이의 시스- 및 트랜스- 형태 모두가 포함된다. 따라서, 용어 HFO-1225yez는 시스- 혹은 트랜스-형태인지와 무관하게, 일반적으로, 1,1,1,2,3 펜타플루오로프로펜을 말하는 것으로 본 명세서에서 사용된다. 따라서, 용어 "HFO-1225yez"는 시스 HFO-1225yez, 트랜스 HFO-1225yez 및 이들의 모든 조합 및 혼합물을 그 범위에 포함한다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 둘 이상의 화학식 I의 화합물의 조합을 포함한다. 이러한 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 적어도 하나의 테트라플루오로프로펜 및 적어도 하나의 펜타플루오로프로펜 화합물을 포함하며, 바람직하게, 상기 각각의 화합물은 조성물에 약 20중량% 내지 약 80중량%, 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 70중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 40중량% 내지 약 60중량%의 양으로 존재한다. 특정한 이러한 구현에서, 상기 테트라플루오로프로펜은 HFO-1234 (가장 바람직하게는 HFO-1234yf) 및 HFO-1225 (가장 바람직하게는 HFO-1225yez)를 포함하며, 바람직하게는 이들로 필수적으로 구성된다. 다른 이러한 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 적어도 하나의 모노클로로트리플루오로프로펜 화합물 및 테트라플루오로프로펜을 포함하는 적어도 하나의 다른 플루오로 올레핀을 포함하며, 바람직하게, 상기 각각의 화합물은 조성물에 약 20중량% 내지 약 80중량%, 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 70중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 40중량% 내지 약 60중량%의 양으로 존재한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 이용하는 방법 및 시스템을 제공한다. 일 견지에 있어서, 상기 방법은 열전달 방법 및 시스템, 현존하는 열전달 장치 개량 방법 및 시스템 및 현존하는 열 전달 시스템의 현존하는 열 전달 유체의 대체 방법 및 시스템을 포함한다. 다른 견지에서, 본 발명의 조성물은 발포체, 발포제, 포움형성 및 발포체 예비혼합물, 용매화(solvating), 풍미(flavor) 및 방향(fragrance) 추출(extraction) 및/또는 전달, 에어로졸 발생, 비-에어로졸 프로펠런트(propellants)와 관련되어 그리고 팽창제(inflating agents)로 사용된다.
본 발명의 플루오로올레핀은 일부 다른 할로겐화된 종류에 비하여 오존 파괴에 대한 기여가 무시할 수 있을 정도이므로 대기 화학에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명의 조성물은 오존 파괴에 실질적으로 기여하지 않는 이점을 갖는다. 또한, 바람직한 조성물은 현재 사용되고 있는 많은 하이드로플루오로알칸에 비하여 실질적으로 지구 온난화에 기여하지 않는다.
조성물
본 발명의 바람직한 구현예는 3 내지 6개의 탄소원자, 바람직하게는 3 내지 5개의 탄소원자, 그리고 특히 보다 바람직하게는 3개의 탄소원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 적어도 하나의 플루오로알켄을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 플루오로알켄 화합물은 이들이 최소 하나의 수소를 포함하면, 편의상, 본 명세서에서, 하이드로플루오로-올레핀 혹은 "HFOs"로 종종 칭하여진다. 본 발명의 HFOs가 2개의 탄소-탄소 이중결합을 가질 수 있는 것으로 이해되지만, 현재 이러한 화합물이 바람직한 것으로 여겨지는 것은 아니다. 또한, 최소 하나의 염소 원자를 포함하는 HFOs에 대하여, 본 명세서에서 종종 HFCO로 나타내기도 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 특히 상기한 각각의 화합물을 포함하는 화학식 I의 하나 또는 그 이상의 화합물을 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 하기 화학식 Ⅱ의 화합물을 포함한다.
상기 식에서 각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 또는 H이며,
R'은 (CR2)nY이며,
Y는 CRF2이며,
n은 O, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 O 또는 1이지만, Br이 상기 화합물에 존재하면, 수소가 상기 화합물에 없는 것이 일반적으로 바람직하다. 특정한 구현에서, Br이 상기 화합물에 존재하지 않는다.
매우 바람직한 구현에서, Y는 CF3, n은 O 혹은 1 (가장 바람직하게는 O) 그리고 나머지 R중 최소 하나는 F이며, 바람직하게는 R이 Br인 경우가 없거나 혹은 Br이 존재하는 경우에는 수소가 화합물에 없는 것이 바람직하다.
일반적으로 출원인은 상기 화학식 Ⅰ, IA 및 Ⅱ의 화합물 및 특히 상기한 화합물이 상기한 적용처, 특히, 열 전달 조성물, 예컨대, 냉각 조성물 및 발포제 조성물, 상용화제(compatiblizers), 에어로졸, 프로펠런트, 방향(fragrances), 풍미(flavor) 배합물, 용매 조성물 및 팽창제 조성물을 포함하는 상기한 적용처 각각에서 일반적으로 효과적이며, 사용가능한 것으로 생각한다. 그러나, 출원인은 상기한 화학식의 구조를 갖는 특정한 화합물이 놀랍고 예기치 못하게도 다른 이러한 화합물에 비하여 매우 바람직한 낮은 독성을 나타냄을 발견하였다. 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, 상기 발견은 냉각 조성물뿐만 아니라, 그렇지 않았으면, 특정한 비교적 독성인 화합물을 포함하였을 상기 화학식을 만족하는 어떠한 및 모든 조성물의 배합물에 매우 이롭고 유용한 것이다. 보다 특히, 출원인은 비교적 낮은 독성 수준은 불포화말단 탄소에 있는 적어도 하나의 R이 H인 화학식 Ⅱ (바람직하게는, Y는 CF3, n은 0 혹은 1)의 화합물과 관련된 것으로 여겨진다. 바람직하게는 불포화 말단 탄소에 있는 적어도 하나의 R이 H인 화학식 Ⅱ의 바람직한 구현에서, 나머지 R중 적어도 하나는 F 혹은 Cl이다. 또한, 특정한 바람직한 구현에서, 독성이 특히 관심의 대상인 경우에, 불포화 말단 탄소에는 하나 이하의 플루오로 치환체 그리고 보다 더 바람직하게는, 하나 이하의 할로겐 치환체가 있다. 또한, 출원인은 이러한 화합물의 모든 구조 이성질체(structural isomer), 기하 이성질체(geometric isomer) 및 입체이성질체(stereoisomers)가 효과적이며, 이로운 낮은 독성을 갖는 것으로 생각한다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 화합물은 하나 이상의 C3 혹은 C4 HFO, 바람직하게는 C3 HFO를 포함한다. 특정한 구현에서, X는 할로겐 치환된 C3 알킬렌이며, z는 3인 화학식 I의 화합물을 포함하는 C4 HFOs가 바람직하게 사용된다. 특정한 이러한 구현에서, X는 플루오로 및/또는 클로로 치환된 C3 알킬렌이며, 특정한 구현에서, 다음의 C3 알킬렌 라디칼이 바람직한 것이다:
-CH=CF-CH3
-CF=CH-CH3
-CH2-CF=CH2
-CH2-CH=CFH.
따라서, 이러한 구현은 다음의 바람직한 화합물을 포함한다: CF3-CH=CF-CH3; CF3-CF=CH-CH3; CF3-CH2-CF=CH2; CF3-CH2-CH=CFH; 및 이들과 이들 중 다른 것 및/또는 화학식 I 의 다른 화합물과의 조합.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 화합물은 C3 또는 C4 HFCO, 바람직하게는 C3 HFCO, 그리고 보다 바람직하게는 Y는 CF3, n은 O, 불포화 말단 탄소에 있는 최소 하나의 R은 H, 그리고 최소 하나의 나머지 R은 Cl인 화학식 Ⅱ의 화합물을 포함한다. HFCO-1233은 이러한 바람직한 화합물의 예이다.
매우 바람직한 구현에서, 상기한 저독성 화합물을 포함하는 특정한 구현에서, n은 제로(O)이다. 특정한 매우 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 HFO-1234yf, (시스)HFO-1234ze 및 (트랜스)HFO-1234ze를 포함하는 하나 또는 그 이상의 테트라플루오로프로펜을 포함하며, HFO-1234ze가 일반적으로 바람직하다. (시스)HFO-1234ze 및 (트랜스)HFO-1234ze는 적어도 몇가지 점에서는 다르지만, 이들 각각의 화합물은 본 명세서에 기술되어 있는 각각의 적용처, 방법 및 시스템에 단독으로 혹은 이의 입체 이성질체(stereo isomer)를 포함하는 다른 화합물과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, (트랜스)HFO-1234ze는 이의 비교적 낮은 끓는점 (-19℃)으로 인하여, 특정한 시스템에 사용하기에 바람직할 수 있으며, 끓는점이 +9℃인 (시스)HFO-1234ze는 다른 적용처에 바람직할 수 있다. 물론, 시스- 및 트랜스-이성질체(isomers)의 조합이 허용가능할 수 있으며 및/또는 많은 구현에서 바람직할 수 있다. 따라서, 용어 "HFO-1234ze" 및 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜은 두가지 입체 이성질체(stereo isomers) 모두를 칭하는 것으로 이해되며, 이들 용어의 사용은 달리 달리 언급하지 않는 한, 언급된 목적에 시스- 및 트랜스- 형태 각각이 적용될 수 있으며, 유용함을 나타태는 것으로 의도된다.
HFO-1234 화합물은 알려져 있는 물질이며, 화학 초록(Chemical Abstracts) 데이타 베이스에 기술되어 있다. 다양한 포화 및 불포화 할로겐-함유 C3 화합물의 촉매 증기상 플루오르화(catalytic vapor phase fluorination)에 의한 CF3CH=CH2와 같은 플루오로프로펜의 제조가 U.S. 특허 제 2,889,379; 4,798,818 및 4,465,786에 기술되어 있으며, 이들 각각은 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한, 본 명세서에 참고로 포함된 EP 974,571는 1,1,1,3,3-펜타플루우로프로판 (HFC-245fa)을 증기상으로 크롬-베이스 촉매와 상승된 온도에서 접촉시키거나 혹은 액상으로 KOH, NaOH, Ca(OH)2 혹은 Mg(OH)2의 알코올 용액과 접촉시켜서 1,1,1,3-테트라플루오로프로펜을 제조하는 바에 대하여 개시하고 있다. 더욱이, 본 발명에 의한 화합물을 제조하는 방법은 또한, 본 명세서에 참고로 포함된, 게류중인 미국특허출원 "플로오로프로펜의 제조방법"(변리사 서류 번호 (H0003789 (26267))에 일반적으로 기술되어 있다.
본 발명에 사용되는 다른 바람직한 화합물로는 펜타플루오로프로펜 (이들의 모든 이성질체를 포함 (예를 들어, HFO-1225)), 테트라- 및 펜타-플루오로부텐 (이들의 모든 이성질체를 포함 (예를 들어, HFO-1354 및 HFO-1345))를 포함한다. 물론, 본 발명의 조성물은 본 발명의 광범위한 범위내에 혹은 본 발명의 어떠한 바람직한 범위 내의 어떠한 둘 또는 그 이상의 화합물들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물, 특히 HFCO-1233 및/또는 HFO-1234 (HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), HFCO-1233xf, 트랜스 HFCO-1233zd 및 시스 HFCO-1233zd를 포함)를 포함하는 조성물은 많은 중요한 이유로 이로운 특성을 갖는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 출원인은 적어도 일부는 수학적 모델링에 근거하여, 본 발명의 플루오로올레핀이 일부 다른 할로겐화된 종류에 비하여 오존 파괴에 대한 기여가 무시할 수 있을 정도이므로 대기 화학에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않을 것으로 생각한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 조성물은 오존 파괴에 실질적으로 기여하지 않는 이점을 갖는다. 또한, 바람직한 조성물은 현재 사용되고 있는 많은 하이드로플루오로알칸에 비하여 실질적으로 지구 온난화에 기여하지 않는다.
물론, 조성물의 특정한 특성 (예컨대 예를 들어, 비용)을 조절하기 위해 다른 화합물 및/또는 성분이 본 발명의 조성물에 또한 포함될 수 있으며, 모든 이러한 화합물 및 성분의 존재는 본 발명의 광범위한 범위에 포함된다.
특정한 바람직한 발포체에서, 본 발명의 조성물은 약 1500이하, 보다 바람직하게는 약 1000이하, 그리고 보다 더욱 바람직하게는 약 500이하 그리고 보다 더 바람직하게는 약 150이하의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖는다. 특정한 구현에서, 본 발명에 의한 조성물의 GWP는 약 100 이하 그리고 보다 더 바람직하게는 약 75이하이다. 본 명세서에서 사용된, "GWP"는 본 명세서에 참고로 포함된 "World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project의 보고서인 The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002"에 정의되어 있는 바와 같이, 카본 디옥사이드의 GWP에 대해 상대적으로 그리고 100년의 시간적 조망 (100-year time horizon)에 대하여 측정된다.
특정한 바람직한 형태에서, 본 발명의 조성물은 또한, 바람직하게는 0.05이하, 보다 바람직하게는 0.02이하 그리고 보다 더 바람직하게는 약 제로(O)의 오존파괴지수 (ODP)를 갖는다. 본 명세서에서 사용된, "ODP"는 본 명세서에 참고로 포함된 "World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project의 보고서인 The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002"에 정의되어 있는 바와 같다.
본 발명의 조성물에 포함되어 있는 화학식 I의 화합물 (화학식 IA 및 화학식 Ⅱ의 화합물 포함), 특히, HFCO-1233 및 HFO-1234 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), HFCO-1233xf, 시스 HFC-1233zd 및 트랜스 HFCO-1233zd 중 각각의 양은 특정한 적용에 따라 광범위하게 달라질 수 있으며, 상기 화합물을 흔적양(trace amounts) 보다 많은 양으로 그리고 100% 미만으로 포함하는 조성물은 본 발명의 광범위한 범위에 포함된다. 더욱이, 본 발명의 조성물은 공비성, 유사공비성(azeotrope-like) 혹은 비공비성일 수 있다. 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물, 특히 발포제 조성물 및 열 전달 조성물은 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 HFCO-1233 및 HFO-1234 그리고 보다 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z), HFCO-1233xf, 시스 HF0-1233zd 및 트랜스 HFCO-1233zd 중 어떠한 하나 이상을 약 5 중량% 내지 약 99중량%, 보다 바람직하게는 약 5중량% 내지 약 95중량%의 양으로 포함한다.
윤활제, 안정화제, 금속 불활성제(metal passivators), 부식 억제제, 가연 억제제 및 조성물의 특정한 특성(예컨대, 예를 들어, 비용)을 조절할 수 있는 다른 화합물 및/또는 성분을 포함하는 많은 부가적인 화합물 혹은 성분이 본 발명의 조성물에 포함될 수 있으며 모든 이러한 화합물 및 성분의 존재는 본 발명에 넓은 범위에 포함된다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 화학식 I의 화합물 (특히, 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z), HFO-1234ze, 및/또는 HFO-1234yf, HFCO-1233xf, 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFC0-1233zd중 어떠한 하나 이상을 포함) 뿐만 아니라, 하나 이상의 다음의 것을 포함한다:
트리클로로플루오로메탄 (CFC-11)
디클로로디플루오로메탄 (CFC-12)
디플루오로메탄 (HFC-32)
펜타플루오로에탄 (HFC-125)
1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134)
1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a)
디플루오로에탄 (HFC-152a)
1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 (HFC-227ea)
1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236fa)
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)
1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc)
물
CO2
본 발명의 어떠한 상기한 화합물 뿐만 아니라, 본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 어떠한 부가적인 성분의 상대적인 양은 상기 조성물의 특정한 적용에 따라 본 발명의 일반적인 넓은 범위내에서 광범위하게 달라질 수 있으며, 모든 이러한 상대적인 양은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 여겨진다.
따라서, 출원인은 본 발명의 특정한 조성물이 많은 적용처에 매우 이롭게 사용될 수 있음을 인식하였다. 예를 들어, 열 전달 적용, 포움(foam) 및 발포제 적용, 프로펠런트(propellant) 적용, 분사 조성물 적용, 멸균 적용(sterilization applications), 에어로졸 적용, 상용화제 적용(compatibilizer application), 방향(fragrance) 및 풍미(flavor) 적용, 용매 적용, 세척 적용, 팽창제 적용 등과 관련된 방법 및 조성물이 본 발명에 포함된다. 이 기술분야의 기술자는 과도한 실험없이 본 발명의 조성물을 어떠한 그리고 모든 이러한 적용처에 적용할 수 있도록 적합하게 조절할 수 있는 것으로 생각된다.
본 발명의 조성물은 냉매, 에어로졸 및 다른 적용처에 CFCs, 예컨대 디클로로디플루오로메탄 (CFC-12), HCFCs, 예컨대 클로로디플루오로메탄 (HCFC-22), HFCs, 예컨대 테트라플루오로에탄 (HFC-134a), 그리고 HFCs 및 CFCs의 조합, 예컨대 CFC-12 및 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a)(CFC-12:HFC-152a의 73.8:26.2 질량비(mass ratio) 조합은 R-500으로 알려져 있음.)의 조합에 대한 대체물로 일반적으로 유용하다.
열 전달 조성물 (Heat Transfer Compositions)
일반적으로 본 발명의 조성물은 열 전달 적용에, 즉, 증발 냉매(evaporative cooling agents)로서의 용도를 포함하는 가열 및/또는 냉각 매체로 사용하기에 적합할 수 있다.
증발 냉각 적용과 관련하여, 본 발명의 조성물은 냉각하려는 바디(body)와 직접적으로 혹은 간접적으로 접촉되며, 그 후에, 이러한 접촉 도중에 증발 혹은 끓게되어, 이의 바람직한 결과로, 본 발명의 조성물에 의한 보일링 가스(boiling gas)는 냉각하려는 바디로 부터 열을 흡수한다. 이러한 적용에서, 본 발명의 조성물을, 바람직하게는 액체 형태로, 상기 액체를 냉각하려는 바디에 분사 혹은 다른 방법으로 적용하여 사용하는 것이 바람직할 것이다. 다른 증발 냉각 적용에서, 본 발명에 의한 액체 조성물이 비교적 고압 용기로 부터 비교적 저압 환경으로 탈출되도록 하는 것이 바람직하며, 여기서, 상기 냉각하려고 하는 바디는 본 발명에 의한 액체 조성물을 포함하는 용기와 직접적으로 혹은 간접적으로 접촉되며, 바람직하게는 상기 탈출된 가스는 회수(recover) 혹은 재압축(recompressing)되지 않는다. 이러한 타입의 구현의 일 특정한 적용은 음료, 음식물, 새로운 아이템 등의 자체 냉각(self cooling)이다. 본 명세서에 기술되어 있는 발명 전에, HFC-152a 및 HFC-134a와 같은 종래 조성물이 이러한 적용에 사용되었다. 그러나, 근래 이러한 조성물은 이들 물질이 대기중으로 방출됨에 기인한 환경에 대한 부정적인 영향으로 인하여 이러한 적용에 부정적인 것으로 여겨지게 되었다. 예를 들어, 미국 EPA는 이러한 종래 화학물질을 이러한 적용에 사용하는 것은 이러한 화학물질의 높은 지구온난화 특성 및 이들의 사용에 기인할 수 있는 환경에 대한 유해한 영향으로 인하여 허용할 수 없는 것으로 결정하였다. 본 발명의 조성물은 본 명세서에 기술한 바와 같이, 이들의 낮은 지구 온난화 특성 및 낮은 오존 파괴특성으로 인하여 구별되는 이점을 갖는다. 더욱이, 본 발명의 조성물은 제조 혹은 가속 수명 시험 도중에, 전기적 혹은 전자적 구성요소의 냉각과 관련하여 실질적으로 유용한 것으로 또한 기대된다. 가속 수명 시험(accelerated lifetime testing)에서, 상기 구성요소는 구성요소의 사용을 시뮬레이션하기 위해, 빨리 연속하여 순차적으로 가열 및 냉각된다. 따라서, 이러한 사용은 반도체 및 컴퓨터 보드 제조업에 특히 이롭다. 이와 관련하여 본 발명에 의한 조성물의 다른 이점은 이러한 적용에 사용되는 경우에, 접촉 전기 특성(contagious electrical properties)을 나타낼 것으로 예상된다는 것이다. 다른 증발 냉각 적용은 도관을 통해 유체의 흐름을 일시적으로 중지하는 방법을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 방법은 물이 흘러가는 물 파이프와 같은 도관을 본 발명에 의한 액체 조성물과 접촉시키는 단계 및 본 발명의 액체 조성물이 상기 도관과 접촉하는 동안 증발되어 그 안에 포함된 액체를 냉각시키고, 그에 의해 상기 도관을 통한 유체의 흐름을 일시적으로 중지시키는 것을 포함한다. 이러한 방법들은 이러한 도관 또는 본 발명의 조성물이 적용되는 위치의 하류 위치에서 이러한 도관과 연결되는 시스템에서 다른 용역 또는 작업을 가능하게 한다는 점에서 구별되는 이점을 갖는다.
본 발명의 조성물이 본 발명의 화합물을 다양한 범위의 양으로 포함할 수 있으나, 일반적으로, 본 발명의 냉각 조성물(refrigerant compositions)은 식 I, 그리고 더 바람직하게는 화학식 IA 및/또는 화학식 Ⅱ에 따른 화합물(들)을 그리고 보다 더 바람직하게는 HFO-1234 (시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상의 포함) 혹은 HFC0-1233 (HFCO-1233xf, 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFC0-1233zd 중 어떠한 하나를 포함)을 상기 조성물의 적어도 약 50중량%, 그리고 더 바람직하게는 적어도 약 70중량%의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다.
특정한 구현예에서, 본 발명의 열 전달 조성물은 트랜스 HFO-1234ze, 보다 바람직하게는 최소 약 90중량%의 트랜스 HFO-1234ze, 보다 바람직하게는 최소 약 95중량%의 트랜스 HFO-1234ze, 그리고 보다 더 바람직하게는 최소 약 99중량%의 트랜스 HFO-1234ze를 포함하는 것이 바람직하다. 특정한 바람직한 구현예에서, 본 발명의 열 전달 조성물은 적어도 약 80중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 적어도 약 90중량%의 HFO-1234, 그리고 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상을 포함한다.
특정 구현예에서 본 발명의 열 전달 조성물은 시스HFO-1234ze 및 트랜스HFO-1234ze의 조합을 포함한다. 특정한 구현에서, 시스:트랜스의 중량비가 약 1:99 이하, 보다 더 바람직하게는 약 0.1:99 이하이다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 시스:트랜스의 중량비는 약 0.1:99 내지 약 10:99, 적게는 1:99 내지 약 10:99, 보다 바람직하게는 약 1:99 내지 약 5:95 그리고 보다 더 바람직하게는 약 1:99 내지 약 3:97이다.
특정한 구현에서, 본 발명의 열 전달 조성물은 HFCO-1233zd, 보다 바람직하게는 HFCO-1233zd를 적어도 약 90중량%, 보다 바람직하게는 HFCO-1233zd를 적어도 약 95중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 HFCO-1233zd를 적어도 약 99중량% 포함한다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 열 전달 조성물은 HFCO-1233zd, 보다 더 바람직하게는 시스-HFCO-1233zd 및 트랜스-HFC-1233zd 중 어떠한 하나를 적어도 약 80중량% 그리고 보다 바람직하게는 적어도 약 90중량% 포함한다.
본 발명의 열 전달 조성물은 특정한 구현에서, 시스HFCO-1233zd 및 트랜스HFCO-1233zd의 조합을 포함한다. 특정한 구현에서, 시스:트랜스의 중량비는 약 30:70 내지 약 5:95, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 20:80 내지 약 5:95이며, 특정한 구현에서 특히 바람직하게는 10:90이다.
본 발명에서 사용되는 하이드로플루오로올레핀의 상대적인 양은 요구되는 열 전달 용량, 특히 냉각 용량을 가지며, 그리고 동시에 불연성(non-flammable)인 열 전달 유체를 제공하도록 선택될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 불연성은 ASTM E-681에 의해 측정된 공기 중의 모든 비율에서 불연성인 유체를 말한다.
본 발명의 조성물은 상기 조성물에 대한 특정한 기능을 향상시키거나, 제공하기 위한 목적 또는 일부 경우에는 조성물의 비용을 줄이기 위한 목적으로 다른 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 냉매 조성물, 특히 증기 압축 시스템에 사용되는 것들은 윤활제를, 일반적으로 조성물의 약 30 내지 50중량%의 양으로 포함한다. 나아가, 본 발명의 조성물은 또한 윤활제의 혼화성(상용성, compatibility) 및/또는 용해성을 보조하기 위한 목적에서 공동-냉매 또는 프로판과 같은 상용화제(compatibilzer)를 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 프로판, 부탄 및 펜탄들을 포함하는 상용화제들은 본 발명의 조성물의 약 0.5 내지 약 5중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 그 기재가 참고로 편입된 미국 특허 6,516,837에 기재된 바와 같이, 오일 용해성을 돕기 위해 계면 활성제 및 용해제의 조합이 또한 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 냉각기계에 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매와 함께 사용되는 폴리올 에스테르(POEs) 및 폴리알킬렌 글리콜(PAGs), PAG 오일, 실리콘 오일, 미네랄 오일, 알킬벤젠(ABs) 및 폴리(알파-올레핀)(PAO)과 같은 통상적으로 사용되는 냉각 윤활제는 본 발명의 냉매 (refrigerant) 조성물과 함께 사용될 수 있다. 상업적으로 이용가능한 미네랄 오일로는 Witco의 Witco LP 250(등록상표), Shrieve Chemical의 Zerol 300(등록상표), Witco의 Sunisco 3GS 및 Calumet의 Calumet R015를 포함한다. 상업적으로 이용가능한 알킬 벤젠 윤활제로는 Zerol 150(등록상표)을 포함한다. 상업적으로 이용가능한 에스테르로는 Emery 2917(등록상표) 및 Hatcol 2370(등록상표)로 이용가능한 네오펜틸 글리콜 디펠라르고네이트(neopentyl glycol dipelargonate)를 포함한다. 다른 유용한 에스테르로는 포스페이트 에스테르, 이염기 산 에스테르(dibasic acid esters) 및 플루오로에스테르를 포함한다. 몇몇 경우에, 하이드로카본 기초 오일은 요오드카본(iodocarbon)을 포함하는 냉매와 충분한 용해도를 가지며, 요오드카본 및 하이드로카본 오일의 배합은 다른 타입의 윤활제에 비하여 보다 더 안정할 수 있다. 따라서, 이러한 배합은 이로울 수 있다. 바람직한 윤활제로는 폴리알킬렌 글리콜 및 에스테르를 포함한다. 폴리알킬렌 글리콜은 현재 차량 에어-컨디셔닝(mobile air-conditioning)과 같은 특정한 적용에 사용되므로 특정한 구현에서 매우 바람직하다. 물론, 다른 타입의 윤활제의 다른 혼합물이 사용될 수 있다.
특정한 바람직한 구현에서, 상기 열 전달 조성물은 화학식 I의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 IA 및/또는 화학식 Ⅱ의 화합물, 그리고 보다 더 바람직하게는 하나 이상의 HFO-1234 화합물 약 10중량% 내지 약 95중량% 및 보조제, 특히 특정한 구현에서, 공-냉매 (예컨대 HFC-152, HFC-125 및/또는 CF3I) 약 5중량% 내지 약 90중량%를 포함한다. 공-냉매의 사용은 화학식 I 화합물의 화합물의 상대적인 성능을 제한하는 의미는 아니지만, 원하는 적용에서 조성물의 바람직한 열 전달 특성에 기여하는 일반적인 냉매 조성물의 다른 구성성분 대신에 사용될 수 있다. 이러한 특정한 구현에서, 공-냉매는 하나 이상의 HFCs 및/또는 하나 이상의 플루오로요오드 C1-C3 화합물, 예컨대, 트리플루오로요오드메탄 및 이들 서로 혹은 다른 구성성분과의 조합을 포함하며, 바람직하게는 이들로 필수적으로 구성된다.
공-냉매가 HFC, 바람직하게는 HFC-125를 포함하는 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 HFC를 총 열 전달 조성물의 약 50중량% 내지 약 95중량%, 보다 바람직하게는 약 60중량% 내지 약 90중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 70중량% 내지 약 90중량%의 양으로 포함한다. 이러한 구현에서, 본 발명의 화합물은 HFO-1234, HFCO-1233 및 이들의 조합, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFCO-1233zd 중 어떠한 하나 이상을 총 열 전달 조성물의 약 5중량% 내지 약 50중량%, 보다 바람직하게는 약 10중량% 내지 약 40중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 조성물의 약 10중량% 내지 약 30중량%로 포함하며, 보다 바람직하게는 필수적으로 구성된다.
공-냉매가 플루오로요오드카본, 바람직하게는 CF3I를 포함하는 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 플루오로요오드카본을 총 열 전달 조성물의 약 15중량% 내지 약 50중량%, 보다 바람직하게는 약 20중량% 내지 약 40중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 조성물의 약 25중량% 내지 약 35중량%의 양으로 포함한다. 이러한 구현에서, 본 발명의 화합물은 HFO-1234, HFCO-1233 및 이들의 조합, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFCO-1233zd 중 어떠한 하나 이상을 총 열 전달 조성물의 약 50중량% 내지 약 90중량%, 보다 바람직하게는 약 60중량% 내지 약 80중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 조성물의 약 65중량% 내지 약 75중량%로 포함하며, 보다 바람직하게는 필수적으로 구성된다.
따라서, 본 발명에 의한 방법, 시스템 및 조성물은 일반적인 광범위한 열 전달 시스템 및 특히, 에어-컨디셔닝(정지형(stationary) 및 이동형(mobile) 에어 컨디셔닝 시스템 모두를 포함), 냉각, 열-펌프 시스템 등과 같은 냉각 시스템에 사용되도록 개조될 수 있다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 HFC 냉매, 예컨대 예를 들어, HFC-134a 혹은 HCFC 냉매, 예컨대 예를 들어, HCFC-22를 사용하도록 본래 디자인된 냉각 시스템(refrigeration systems)에 사용된다. 본 발명의 바람직한 조성물은 통상의 HFC 냉매 정도로 낮은 혹은 이러한 냉매 보다 낮은 GWP 및 이러한 냉매 정도로 높은 혹은 이러한 냉매보다 높은 용량(capacity), 및 이러한 냉매와 실질적으로 유사하거나 혹은 실질적으로 부합하거나 그리고 바람직하게는 이러한 냉매 정도로 높거나 혹은 이러한 냉매보다 높은 용량을 포함하는 HFC-134a 및 다른 HFC 냉매의 많은 바람직한 특징을 나타내는 경향이 있다. 특히, 출원인은 특히 바람직한 구현에 의한 본 발명에 의한 조성물은 비교적 낮은 지구온난화 지수(global warming potentials, "GWPs"), 바람직하게는 약 1000 미만, 보다 바람직하게는 약 500 미만 그리고 보다 더 바람직하게는 약 150 미만을 나타내는 경향이 있다. 더욱이, 본 명세서에 참고로 포함된 동시에-게류중인 특허출원에 기술되어 있는 유사공비 조성물을 포함하는 본 발명에 의한 특정한 조성물의 비교적 일정하게 끓는 특성은 이들을 특정한 통상의 HFCs, 예컨대, R-404A 혹은 HFC-32, HFC-125 및 HFC-134a의 배합 (HFC-32:HFC-125:HFC-134a의 대략 23:25:52 중량비의 배합은 R-407C로 칭하여짐)에 비하여 많은 적용에서 냉매로 사용하기에 보다 바람직하게 한다. 본 발명의 열 전달 조성물은 HFC-134, HFC-152a, HFC-22, R-12 및 R-500에 대한 특히 바람직한 대체물이다.
특정한 다른 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 CFC-냉매를 사용하도록 본래 디자인된 냉각 시스템에 사용된다. 본 발명에 의한 바람직한 냉매 조성물은 CFC-냉매와 통상적으로 사용되는 윤활제, 예컨대, 광유(mineral oils), 폴리알킬벤젠, 폴리알킬렌 글리콜 오일 등을 포함하는 냉각 시스템에 사용될 수 있거나 혹은 HFC 냉매와 전형적으로 함께 사용되는 다른 윤활제와 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "냉각 시스템"은 일반적으로 냉각(cooling)을 제공하도록 냉매를 사용하는 어떠한 시스템 혹은 장치 혹은 이러한 시스템 혹은 장치의 어떠한 파트(part) 혹은 부분을 말한다. 이러한 냉각 시스템으로는 예를 들어, 에어 컨디셔너, 전기 냉장고, 칠러(chillers)(원심 압축기를 포함하는 칠러 포함), 운반 냉동 시스템, 상업용 냉동 시스템 등을 포함한다.
많은 현존하는 냉각 시스템은 현존하는 냉매와 함께 사용할 수 있도록 현재 개조되고 있으며, 본 발명의 조성물은 시스템을 개조하거나 혹은 개조하지 않고 많은 이러한 시스템에 사용될 수 있도록 개조될 수 있는 것으로 여겨진다. 본 발명에 의한 조성물의 많은 적용은 현재 특정한 냉매에 기초한 소형 시스템, 예를 들어, 작은 냉각 용량(capacity)을 필요로 하며, 따라서, 비교적 작은 압축기 디스플레이스먼트(displacements)를 필요로 하는 시스템에서 대체물로서 이점을 제공한다. 더욱이, 예를 들어, 효율 이유로 인하여, 고용량 냉매 대신에 본 발명에 의한 저용량 냉매 조성물의 사용을 필요로하는 경우의 구현에서, 본 발명에 의한 조성물의 이러한 구현은 잠재적인 이점을 제공한다. 따라서, 특정한 구현에서, 본 발명의 조성물, 특히, 본 발명의 조성물을 상당한 비율로 포함하는 그리고 일부 구현에서는 본 발명의 조성물로 필수적으로 구성되는 조성물을 현존하는 냉매, 예컨대: HFC-134a; CFC-12; HCFC-22; HFC-152a; 펜타플루오로에탄(HFC-125), 트리플루오로에탄(HFC-143a) 및 테트라플루오로에탄(HFC-134a)의 배합(HFC-125:HFC-143a:HFC-134a의 약 44:52:4 중량비의 배합은 R-404A로 칭하여짐); HFC-32, HFC-125 및 HFC-134a의 배합(HFC-32:HFC-125:HFC-134a의 약 23:25:52 중량비의 배합은 R-407C로 칭하여짐); 메틸렌 플루오라이드(HFC-32) 및 펜타플루오로에탄(HFC-125)의 배합(HFC-32:HFC-125의 약 50:50 중량비의 배합은 R-410A로 칭하여짐); CFC-12 및 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a)의 배합(CFC-12:HFC-152a의 73.8:26.2 중량비의 배합은 R-500으로 칭하여짐); 및 HFC-125 및 HFC-143a의 배합(HFC-125:HFC-143a의 약 50:50 중량비의 배합은 R-507A로 칭하여짐)에 대한 대체물로 바람직하다. 특정한 구현에서, 본 발명의 조성물을 R-407A로 불리는 HFC-32:HFC-125:HFC134a의 약 20:40:40 중량비의 배합, 또는 R-407D로 불리는 HFC-32:HFC-125:HFC134a의 약 15:15:70 중량비의 배합으로부터 형성된 냉매에 대한 대체물로 사용하는 것이 또한 이로울 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한, 본 명세서의 다른 부분에서 설명한 바와 같은 다른 적용처, 예컨대, 에어로졸, 발포제 등에서 상기한 조성물에 대한 대체물로 또한 적합한 것으로 여겨진다.
특정한 적용처에서, 본 발명의 냉매는 큰 디스플레이스먼트 압축기(displacement compressors)를 잠재적으로 이롭게 사용할 수 있도록 하며, 따라서, 다른 냉매, 예컨대 HFC-134a에 비하여 우수한 에너지 효율 결과를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 냉매 조성물은 차량 에어 컨디셔닝 시스템 및 디바이스, 상업용 냉각 시스템 및 디바이스, 칠러, 주거용 냉장고 및 냉동기, 범용 에어 컨디셔닝 시스템, 열 펌프 등을 포함하는 냉매 대체 적용에 대하여 에너지 베이스에서 경쟁적인 이점을 달성할 수 있는 가능성을 제공한다.
많은 현존하는 냉각 시스템은 현존하는 냉매와 함께 사용할 수 있도록 현재 개조되고 있으며, 본 발명의 조성물은 시스템의 개조하거나 혹은 개조하지 않고 많은 이러한 시스템에 사용될 수 있도록 개조될 수 있는 것으로 여겨진다. 본 발명에 의한 조성물의 많은 적용은 현재 비교적 고용량의 냉매에 기초한 시스템에서 대체물로서 이점을 제공할 수 있다. 더욱이, 예를 들어, 비용상의 이유로 인하여, 고용량 냉매 대신에 본 발명의 저용량 냉매 조성물의 사용이 요구되는 경우의 구현에서, 본 발명에 의한 조성물의 이러한 구현은 잠재적인 이점을 제공한다. 따라서, 특정한 구현에서, 본 발명의 조성물, 특히, HFO-1234 (바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상)을 상당한 비율로 포함하는 그리고 일부 구현에서는 필수적으로 구성되는 조성물을 현존하는 냉매, 예컨대: HFC-134a에 대한 대체물로 사용하는 것이 바람직하다. 특정한 적용에서, 본 발명의 냉매는 큰 디스플레이스먼트 압축기를 잠재적으로 이롭게 사용할 수 있도록 하며, 따라서, 다른 냉매, 예컨대 HFC-134a에 비하여 우수한 에너지 효율 결과를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 냉매 조성물, 특히 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상을 포함하는 조성물은 냉매 대체 적용에 대하여 에너지 베이스에서 경쟁적인 이점을 달성할 수 있는 가능성을 제공한다.
특히 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFCO-1233zd 중 어떠한 하나 이상을 포함하는 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물은 상업용 에어 컨디셔닝 시스템에 전형적으로 사용되는 칠러에 또한 이롭게 사용될 수 있다 (본래의 시스템 혹은 CFC-11, CFC-12, HCFC-22, HFC-134a, HFC-152a, R-500 및 R-507A과 같은 냉매에 대한 대체물로서 사용되는 경우). 특정한 이러한 구현에서, 본 발명의 조성물에 HFO-1234yf 및/또는 HFO-1234ze를 포함하는 것을 추가적인 가연성 억제제의 약 0.5 내지 약 30중량%로 그리고 특정한 경우에는, 중량 기준으로, 보다 바람직하게는 약 0.5중량% 내지 약 15중량% 그리고 보다 더 바람직하게는 약 0.5중량% 내지 약 10중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 본 발명에 의한 조성물의 HFO-1234 및/또는 HFO-1225 구성성분은 특정한 구현에서 조성물중의 다른 성분에 대하여 가연성 억제제로서 작용한다. 따라서, 조성물에서 가연성 억제 기능을 갖는 HFO-1234 및 HFO-1225 이외의 다른 구성성분은 본 명세서에서 때때로 추가적인 가연성 억제제로 칭하여진다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물은 화학식 I의 화합물 (특히, HFO-1234 (시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상을 포함) 및 HFCO-1233 (특히, 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFC0-1233zd를 포함)를 포함) 뿐만 아니라, 이들의 열 전달 특성, 비용 등에 대한 영향으로 인하여 주로 포함될 수 있는 다음의 부가적인 화합물중 하나 이상을 포함한다. 따라서, 다음의 구성성분은 상기 조성물에 공-열 전달 유체(혹은 냉각 작동의 경우에는 공-냉매)로 포함될 수 있다:
트리클로로플루오로메탄 (CFC-11)
디클로로디플루오로메탄 (CFC-12)
디플루오로메탄 (HFC-32)
펜타플루오로에탄 (HFC-125)
1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134)
1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a)
디플루오로에탄 (HFC-152a)
1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 (HFC-227ea)
1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236fa)
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)
1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc)
물
CO2
발포제,
발포체
및 발포 조성물
발포제는 본 발명의 하나 이상의 조성물을 또한 구성되거나 혹은 차지한다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 본 발명의 화합물을 광범위한 양으로 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서 발포제로 사용하기에 바람직한 조성물에 대하여, 화학식 I, 그리고 보다 더 바람직하게는 화학식 IA 및/또는 화학식 Ⅱ의 화합물이 조성물의 적어도 약 5중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 적어도 약 15중량%의 양으로 존재하는 것이 일반적으로 바람직하다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 발포제는 본 발명의 조성물의 적어도 약 50중량%를 구성하며, 특정한 구현에서, 상기 발포제는 본 발명의 조성물로 필수적으로 구성된다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물은 HFO-1234 (바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상) 및 HFCO-1233 (바람직하게는 시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 HFC0-1233zd중 어떠한 하나 이상)를 포함하는 화학식 I의 화합물 뿐만 아니라, 공-발포제(co-blowing agents), 필러(fillers), 증기압 조절제(vapor pressure modifiers), 안정화제 등과 같은 보조제 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명에 의하면 상기 공-발포제는 물리적 발포제, 화학적 발포제 (이는 바람직하게, 특정한 구현에서 물을 포함한다.) 혹은 물리적 및 화학적 발포제 특성의 조합을 갖는 발포제를 포함할 수 있다. 또한, 화학식 I의 화합물 뿐만 아니라, 공-발포제를 포함하는 본 발명의 조성물에 포함되는 발포제는 발포제로서의 특성에서 요구되는 것 뿐만 아니라, 이외의 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 발포제 조성물은 첨가되는 발포제 조성물 혹은 발포 조성물에 몇몇 이로운 특성을 또한 부여할 수 있는, 화합물 혹은 상기한 화학식 I을 포함하는 성분을 포함할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 화학식 I의 화합물 혹은 공-발포제가 또한, 중합체 개질제 혹은 점도 감소 개질제로 작용하는 것 또한, 본 발명의 범위에 속한다.
예를 들어, 하나 이상의 다음 성분이 본 발명의 특히 바람직한 발포제에 광범위한 양으로 포함될 수 있다: 하이드로카본, 하이드로플루오로카본 (HFCs), 에테르, 알코올, 알데히드, 케톤, 메틸 포르메이트, 포름산, 물, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 이산화탄소 및 이들의 어떠한 둘 또는 그 이상의 조합. 에테르 중에서, 1 내지 6개의 탄소원자를 갖는 에테르를 사용하는 것이 특정한 구현에서 바람직하다. 알코올 중에서, 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 알코올을 사용하는 것이 특정한 구현에서 바람직하다. 알데히드 중에서, 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 에테르를 사용하는 것이 특정한 구현에서 바람직하다.
1. 에테르
특정한 매우 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물, 특히 발포제 조성물은 최소 하나의 에테르, 바람직하게는 조성물에서 공-발포제로 작용하는 최소 하나의 에테르를 포함한다.
본 발명의 상기 견지에 사용되는 에테르로는 하기 화학식 (Ⅲ)의 플루오르화된 에테르 (FEs), 보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 하이드로-플루오르화된 에테르 (HFEs), 그리고 보다 더 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 C3 내지 C5 하이드로-플루오르화된 에테르를 포함한다:
CaHbFc---O---CdHeFf (Ⅲ)
상기 식에서,
a = 1-6, 보다 바람직하게는 2-5, 그리고 보다 더 바람직하게는 3-5,
b = 1-12, 보다 바람직하게는 1-6, 그리고 보다 더 바람직하게는 3-6,
c = 1-12, 보다 바람직하게는 1-6, 그리고 보다 더 바람직하게는 2-6,
d = 1-2,
e = 0-5, 보다 바람직하게는 1-3,
f = O-5, 보다 바람직하게는 0-2, 그리고
시클로플루오로에테르를 형성하도록 상기 Ca중 하나가 상기 Cd중 하나에 연결될 수 있음.
본 발명의 특정한 바람직한 구현은 본 명세서에 기술된 최소 하나의 플루오로알켄, 바람직하게 특정한 구현에서는 클로로플루오로알켄, 예컨대 HFCO-1233xd 및 최소 하나의 플루오로-에테르, 보다 바람직하게는 탄소원자를 2 내지 8, 바람직하게는 2 내지 7, 그리고 보다 더 바람직하게는 2 내지 6 그리고 특정한 구현에서, 가장 바람직하게는 3개의 탄소원자를 포함하는 적어도 하나의 하이드로-플루오로에테르를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 하이드로-플루오로에테르 화합물은, 이들이 적어도 하나의 수소를 포함하면, 본 명세서에서 편의상 때때로 하이드로플루오로-에테르 혹은 "HFEs"로 칭하여진다.
출원인은 일반적으로, 본 개시사항에 의한 플루오로에테르 그리고 특히, 상기한 화학식 (Ⅲ)의 플루오로에테르가 본 명세서에 포함되어 있는 교시사항에 따라, 플루오로알켄 화합물과의 조합에 일반적으로 효과적이며, 유용성을 나타내는 것으로 생각한다. 그러나, 출원인은 플루오로에테르 중에서, 특정한 구현에서, 특히 발포제 조성물 및 발포체 및 발포 방법과 관련된 특정한 구현에서 최소한 디플루오르화된, 보다 바람직하게는 최소한 트리플루오르화된, 그리고 보다 더 바람직하게는 최소한 테트라-플루오르화된 하이드로플루오로에테르를 이용하는 것이 바람직함을 발견하였다. 특정한 구현에서 특히 바람직한 것은 3 내지 5개의 탄소원자, 보다 바람직하게는 3 내지 4개의 탄소원자 그리고 보다 더 바람직하게는 3개의 탄소원자를 갖는 테트라플루오르화된 플루오로에테르이다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 에테르 화합물은 1,1,2,2-테트라플루오로에틸메틸에테르 (이는 본 명세서에서 때때로 HFE-245pc 혹은 HFE-245cb2로 칭하여진다.)(이들의 어떠한 그리고 모든 이성질체 형태 포함)를 포함한다.
본 발명의 조성물에 포함되어 있는 화학식 Ⅲ 화합물, 특히, 1,1,2,2-테트라플루오로에틸메틸에테르의 양은 특정한 적용에 따라 광범위하게 달라질 수 있으며, 상기 화합물을 흔적량 보다 많은 양으로 그리고 100% 미만으로 포함하는 조성물은 광범위한 본 발명의 범위에 포함된다. 바람직한 구현에서, 본 발명의 조성물, 특히, 발포제 조성물은 화학식 Ⅲ 화합물 (화합물의 바람직한 그룹을 포함)을 약 1 중량% 내지 약 99 중량%, 보다 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 40중량% 내지 약 90중량%의 양으로 포함한다 .
하나 또는 그 이상의 다음의 화합물은 본 발명의 특정한 바람직한 구현에 사용하기에 바람직하다:
CHF2OCH2F (HFE-143E)
CH2FOCH2F (HFE-152E)
CH2FOCH3 (HFE-161E)
시클로-CF2CH2OCF2O (HFE-c234fEαβ)
시클로-CF2CF2CH2O (HFE-c234fEβγ)
CHF2OCF2CHF2 (HFE-236caE)
CF3CF2OCH2F (HFE-236cbEβγ)
CF3OCHFCHF2 (HFE-236eaEαβ)
CHF2OCHFCF3 (HFE-236eaEβγ)
CHF2OCF2CH2F (HFE-245caEαβ)
CH2FOCF2CHF2 (HFE-245caEβγ)
CF3OCF2CH3 (HFE-245cbEβγ)
CHF2CHFOCHF2 (HFE-245eaE)
CF3OCHFCH2F (HFE-245ebEαβ)
CF3CHFOCH2F (HFE-245ebEβγ)
CF3OCH2CF2H (HFE-245faEαβ)
CHF2OCH2CF3 (HFE-245faEβγ)
CH2FCF2OCH2F (HFE-254caE)
CHF2OCF2CH3 (HFE-254cbEαβ)
CHF2CF2OCH3 (HFE-254caEβγ)
CH2FOCHFCH2F(HFE-254eaEαβ)
CF3OCHFCH3 (HFE-254ebEαβ)
CF3CHFOCH3 (HFE-254ebEβγ)
CHF2OCH2CHF2 (HFE-254faE)
CF3OCH2CH2F (HFE-254fbEαβ)
CF3CH2OCH2F(HFE-254fbEβγ)
CH3OCF2CH2F(HFE-263caEβγ)
CF3CH2OCH3(HFE-263fbEβγ)
CH3OCH2CHF2 (HFE-272fbEβγ)
CHF2OCHFCF2CF3 (HFE-338mceEγδ)
CHF2OCF2CHFCF3 (HFE-338mceEγδ)_
CF3CF2OCH2CF3 (HFE-338mfEβγ)
(CF3)2CHOCHF2 (HFE-338mmzEβγ)
CF3CF2CF2OCH3 (HFE-347sEγδ)
CHF2OCH2CF2CF3 (HFE-347mfcEγδ)
CF3OCH2CF2CHF2 (HFE-347mfcEαβ)
CH3OCF2CHFCF3 (HFE-356mecEγδ)
CH3OCH(CF3)2 (HFE-356mmzEβγ)
CF3CF2OCH2CH3(HFE-365mcEβγ)
CF3CF2CH2OCH3(HFE-365mcEγδ)
CF3CF2CF2OCHFCF3 (HFE-42-11meEγδ)
CF3CFCF3CF2OCH3
CF3CF2CF2CF2OCH3
CF3CFCF3CF2OCH2CH3
CF3CF2CF2CF2OCH2CH3
CF3CF2CF2OCH3.
본 발명자들은 어떠한 둘 또는 그 이상의 상기한 HFEs가 본 발명의 바람직한 견지에서 함께 사용될 수 있음을 의도하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 3M에서 상품명 HFE-7100로 판매되는 물질(이는 메틸 노나플루오로이소부틸 에테르 약 20% 내지 약 80%와 메틸 노나플루오로부틸 에테르 약 20% 내지 약 80%의 혼합물로 이해된다.)이 본 발명의 특정한 바람직한 구현에 이롭게 사용될 수 있다. 추가적인 예로서, 3M에서 상품명 HFE-7200로 판매되는 물질(이는 에틸 노나플루오로이소부틸 에테르 약 20% 내지 약 80%와 에틸 노나플루오로부틸 에테르 약 20% 내지 약 80%의 혼합물로 이해된다.)이 본 발명의 특정한 바람직한 구현에 이롭게 사용될 수 있다.
어떠한 하나 또는 그 이상의 상기한 HFEs가 또한 다른 화합물과 함께 사용될 수 있는 것으로 의도되며, 이 때, 다른 화합물은 본 명세서에 특히 기재된 것 이외의 다른 HFEs 및/또는 나타낸 플루오로에테르와 함께 공비물을 형성하는 것으로 알려져 있는 다른 화합물을 포함한다. 예를 들어, 각각의 다음 화합물은 트랜스-디클로로에틸렌과 함께 공비물을 형성하는 것으로 알려져 있으며, 본 발명의 목적에서, 이러한 공비물의 사용은 광범위한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다:
CF3CFCF3CF2OCH3
CF3CF2CF2CF2OCH3
CF3CFCF3CF2OCH2CH3
CF3CF2CF2CF2OCH2CH3
CF3CF2CF2OCH3
2.
하이드로플루오로카본
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물은 하나 또는 그 이상의 HFCs를 공-발포제로, 보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 C1-C4 HFCs를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 발포제 조성물은 하나 또는 그 이상의 디플루오로메탄(HFC-32), 플루오로에탄(HFC-161), 디플루오로에탄(HFC-152), 트리플루오로에탄(HFC-143), 테트라플루오로에탄(HFC-134), 펜타플루오로에탄(HFC-125), 펜타플루오로프로판(HFC-245), 헥사플루오로프로판(HFC-236), 헵타플루오로프로판 (HFC-227ea), 펜타플루오로부탄(HFC-365), 헥사플루오로부탄(HFC-356) 및 이러한 모든 HFC의 모든 이성질체를 포함할 수 있다.
특정한 구현에서, 하나 또는 그 이상의 다음의 HFC 이성질체가 본 발명의 조성물에 공-발포제로 사용되기에 바람직한 것이다:
플루오로에탄(HFC-161)
1,1,1,2,2-펜타플루오로에탄(HFC-125)
1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134)
1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a)
1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)
1,1-디플루오로에탄(HFC-152a)
1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)
1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(HFC-236fa)
1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판(HFC-236ea)
1,1,1,2,3-펜타플루오로프로판(HFC-245eb)
1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판(HFC-245ca)
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245fa)
1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc) 및
1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄(HFC-43-10-mee).
3. 하이드로카본
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물은 하나 또는 그 이상의 하이드로카본, 보다 바람직하게는 C3-C6 하이드로카본을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 발포제 조성물은 특정한 바람직한 구현에서, 예를 들어: 프로판; 이소- 및 노르말-부탄 (이러한 부탄 각각은 열가소성 발포체용 발포제로 사용하기에 바람직하다.); 이소-, 노르말-, 네오- 및/또는 시클로-펜탄 (이러한 펜탄 각각은 열경화성 발포체용 발포제로 사용하기에 바람직하다.); 이소- 및 노르말-헥산; 및 헵탄을 포함할 수 있다.
특히 발포제 조성물을 포함하는 본 발명에 의한 조성물의 특정한 바람직한 구현은 하나 이상의 모노클로로트리플루오로프로펜, 특히 HFCO-1233zd 및 이소-펜탄, 노르말-펜탄, 시클로펜탄 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 하이드로카본을 포함하며, 바람직하게는, 시클로-펜탄을 약 50중량% 내지 약 85중량% 그리고 보다 더 바람직하게는 시클로-펜탄을 약 65중량% 내지 약 75중량%로 포함하는 조합이다.
4. 알코올
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물이 하나 또는 그 이상의 알코올, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 C1-C4 알코올을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 발포제 조성물은 하나 또는 그 이상의 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, t-부탄올 및 옥탄올을 포함할 수 있다. 옥탄올 중에서, 이소옥탄올 (즉, 2-에틸-1-헥사놀)이 발포제 배합물 및 용매 조성물에 사용하기에 바람직하다.
특히 발포제 조성물을 포함하는 본 발명에 의한 조성물의 특정한 바람직한 구현은 하나 이상의 모노클로로트리플루오로프로펜, 특히 HFCO-1233zd 및 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, t-부탄올 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 알코올을 포함한다.
5. 알데히드
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물이 하나 또는 그 이상의 알데히드, 특히, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로판알, 부탄알 및 이소부탄알을 포함하는 C1-C4 알데히드를 포함하는 것이 바람직하다.
6. 케톤
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물, 에어로졸 및 용매 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물이 하나 또는 그 이상의 케톤, 바람직하게는 C1-C4 케톤을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 발포제 조성물은 하나 또는 그 이상의 아세톤, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤을 포함할 수 있다.
7.
클로로카본
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물이 하나 또는 그 이상의 클로로카본, 보다 바람직하게는 C1-C3 클로로카본을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은 특정한 바람직한 구현에서, 1-클로로프로판; 2-클로로프로판; 트리클로로에틸렌; 퍼클로로에틸렌; 메텐 클로라이드; 트랜스-1,2-디클로로에틸렌 및 이들의 조합을 포함할 수 있으며; 특정한 구현에서, 특히 발포제 구현에서, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌이 특히 바람직하다.
8. 기타 화합물
특정한 구현에서, 특히, 본 발명의 발포제 조성물을 포함하는 본 발명의 조성물이 물, CO2, 메틸포르메이트, 포름산, 디메톡시메탄(DME) 및 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 부가적인 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 것 중에서, DME가 본 발명의 발포제 조성물에 사용하기에 그리고 에어로졸 조성물에 추진제(propellant)로서 사용하기에 특히 바람직하며, 특히 HFCO-1233zd와 함께 사용하기에 바람직하다. 상기한 것 중에서, 물 및 CO2가 본 발명에서, 특히, HFCO-1233zd와 함께 발포제로 그리고 추진제로 사용하기에 특히 바람직하다.
특정한 구현에서, 공-발포제로서 뿐만 아니라, 본 발명의 조성물에 어떠한 부가적인 성분으로 사용되는 상기한 어떠한 부가적인 화합물의 상대적인 양은 조성물의 특정한 적용에 따라 본 발명의 알반적인 넓은 범위 내에서 광범위하게 달라질 수 있으며, 모든 이러한 상대적인 양은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 여겨진다. 그러나, 출원인은 본 발명에 의한 화학식 I의 최소한 특정한 화학식 I의 화합물, 예를 들어, HFO-1234ze 및 HCFO-1233zd의 한가지 특정한 이점은 이러한 화합물의 비교적 낮은 가연성 및 비교적 낮은 독성이다. 따라서, 특정한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물이 적어도 하나의 공-발포제 및 화학식 I의 화합물을 전반적으로 불연성인 발포제 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 구현에서, 화학식 I의 화합물에 비하여 공-발포제의 상대적인 양은 적어도 일부는, 공-발포제의 가연성에 의존할 것이다.
본 발명의 발포제 조성물은 본 발명의 화합물을 광범위한 양으로 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 발포제로 사용하기에 바람직한 조성물에 대하여, 화학식 I, 그리고 보다 더 바람직하게는 화학식 Ⅱ의 화합물이 조성물의 적어도 약 1중량%, 보다 바람직하게는 적어도 약 5중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 적어도 약 15중량%의 양으로 존재하는 것이 일반적으로 바람직하다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 발포제는 본 발명의 발포제 화합물의 적어도 50중량%를 구성하며, 특정한 구현에서, 상기 발포제는 본 발명의 조성물로 필수적으로 구성된다. 이러한 점에서, 하나 이상의 공-발포제의 사용은 본 발명의 새롭고 기본적인 특징에 부합한다. 예를 들어, 많은 구현에서, 물이 공-발포제로서 혹은 다른 공-발포제 (예를 들어, 예컨대, 펜탄, 특히, 시클로펜탄)와 함께 사용될 수 있는 것으로 의도된다.
본 발명의 발포제 조성물은 특히, 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E), HFO-1234ye(Z), 트랜스 HFC0-1233zd 및 시스 HFCO-1233zd 및 이들의 둘 이상의 조합을 포함하는 하나 이상의 HFO-1234 및/또는 HFCO-1233zd를 조성물의 적어도 약 15중량%의 양으로 바람직하게 포함하는 것으로 의도된다. 많은 바람직한 구현에서, 물을 포함하는 공-발포제가 조성물, 가장 바람직하게는 열경화성 발포체의 사용에 관한 조성물에 포함된다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물은 약 1:99 내지 약 50:50, 보다 바람직하게는 약 10:90 내지 약 30:70의 시스:트랜스 중량비로된 시스-HFO-1234ze 및 트랜스-HFO-1234ze의 조합을 포함한다. 특정한 구현에서, 약 1:99 내지 약 10:90, 그리고 바람직하게는 약 1:99 내지 약 5:95의 시스:트랜스 중량비로된 시스-HFO-1234ze 및 트랜스-HFO-1234ze의 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 예를 들어, 액체 발포제와 함께 사용되도록 개질된 발포조성물에 사용되는 경우에, 시스-이성질체가 트랜스-이성질체 보다 높은 농도로 존재하는 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
특정한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물이 HFCO-1233zd, 보다 바람직하게 HFCO-1233zd를 적어도 약 90중량%, 보다 바람직하게는 HFCO-1233zd를 적어도 약 95중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 HFCO-1233zd를 적어도 약 99중량% 포함하는 것이 바람직하다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물은 HFCO-1233zd, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFCO-1233zd, 및 트랜스-HFCO-1233zd 중 어떠한 하나 이상을 적어도 약 80중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 적어도 약 90중량% 포함한다.
특정한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물은 시스-HFCO-1233zd 및 트랜스-HFCO-1233zd의 조합을 포함한다. 특정한 구현에서, 시스:트랜스의 중량비는 약 30:70 내지 약 5:95, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 20:80 내지 약 5:95이며, 특정한 구현에서 10:90중량비가 특히 바람직하다.
특히 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포제 조성물은 화학식 I의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 Ⅱ의 화합물 그리고 보다 더 바람직하게는 하나 이상의 HFO-1234 및/또는 HFCO-1233(특히, 시스 HFCO-1233zd, 트랜스 HFC0-1233zd 및 이들의 모든 조합을 포함) 약 30중량% 내지 약 95중량%, 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 96중량%, 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 97중량%, 그리고 보다 더 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 98중량%, 그리고 보다 더 보다 바람직하게는 약 30중량% 내지 약 99중량%, 그리고 하나 이상의 플루오로에테르를 포함하는 공-발포제 약 5중량% 내지 약 90중량%, 보다 바람직하게는 약 5중량% 내지 약 65중량%를 포함한다. 이러한 특정한 구현에서, 상기 공-발포제는 H2O, HCs, HEs, HFCs, HFEs, 하이드로카본, 알코올 (바람직하게는 C2, C3 및/또는 C4 알코올), 케톤, CO2 및 이들의 어떠한 둘 이상의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화합물을 포함하며, 바람직하게는 이들로 필수적으로 구성된다.
다른 구현에서, 본 발명은 발포 조성물(foamable compositions)을 제공한다. 본 발명의 발포 조성물은 발포체를 형성할 수 있는 하나 이상의 성분을 일반적으로 포함한다. 특정한 구현에서, 상기 하나 이상의 성분은 발포체를 형성할 수 있는 열경화성 조성물 및/또는 발포 조성물을 구성한다. 열경화성 조성물의 예로는 폴리우레탄 및 폴리이소시아누레이트 포움 조성물(foam compositions) 및 또한, 페놀 포움 조성물을 포함한다. 포움 타입, 특히 폴리우레탄 포움 조성물에 대하여, 본 발명은 경질(rigid) 발포체 (폐쇄 셀(closed cell), 오픈 셀(open cell) 및 이들의 어떠한 조합 모두), 가요성(flexible) 발포체, 및 반가요성(semiflexible) 발포체를 포함하며, 이로는 일체형 스킨 발포체(integral skin foams)를 포함한다. 본 발명은 또한, 단일 성분 포움을 제공하며, 이는 분사가능한 단일 성분 포움을 포함한다.
형성도중에 포움(foam) 구조를 안정화시키고 셀 크기를 제어 및 조절하는 계면활성제 물질 및 촉매와 같은 다양한 첨가제를 사용하므로써 반응 및 발포 공정을 개선할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 발포제 조성물에 대하여 상기한 어떠한 하나 또는 그 이상의 부가적인 성분이 본 발명의 발포 조성물에 포함될 수 있다. 이러한 열경화성 포움(foam, 발포체) 구현에서, 하나 또는 그 이상의 본 발명의 조성물은 발포제로서 혹은 발포제의 일부로서 발포 조성물에 혹은 바람직하게는 포움 혹은 셀 구조를 형성하기에 적합한 조건에서 반응 및/또는 발포가능한 하나 또는 그 이상의 성분을 바람직하게 포함하는 발포 조성물의 둘 이상의 부분중 한 부분으로서 포함될 수 있다.
특정한 다른 구현에서, 상기 하나 이상의 성분으로는 열가소성 물질, 특히, 열가소성 중합체 및/또는 수지를 포함한다. 열가소성 포움 성분의 예로는 폴리올레핀, 예컨데, 예를 들어, 화학식 Ar-CHCH2의 모노비닐 방향족 화합물을 포함하며, 식에서 Ar은 폴리스티렌(PS)과 같은 벤젠 계열의 방향족 하이드로카본 라디칼이다. 본 발명에 적합한 폴리올레핀 수지의 다른 예로는 폴리에틸렌(PE) 및 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌테레프타레이트 (PET) 와 같은 에틸렌 단일중합체를 포함하는 다양한 에틸렌 수지 및 이로부터 형성된 포움, 바람직하게는 저-밀도 포움을 포함한다. 특정한 구현에서, 상기 열가소성 발포 조성물은 압출성형조성물(extrudable composition)이다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 포함하는 발포제를 함유하는 중합체 포움 배합물로 부터 제조된 포움 그리고 바람직하게는 폐쇄 셀 포움에 관한 것이다. 또 다른 구현에 있어서, 본 발명은 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌테레프타레이트 (PET) 포움과 같은 열가소성 혹은 폴리올레핀 포움, 바람직하게는 저-밀도 포움을 구성하는 발포 조성물을 제공한다.
특히 바람직한 조성물
A. 1,1,1-
트리플루오로
, 3-
클로로프로펜(HFO-1233ZD)을
포함하는 조성물
출원인은 필수성분으로 트리플루오로모노클로로프로펜, 바람직하게는 CF3CH=CHCl (HFO-1233zd) 및 최소 하나의 부가적인 화합물을 포함하는 몇 가지 조성물을 개발하였다. 이러한 조성물에서, HFO-1233zd의 양은 매우 광범위하게 변할 수 있으며, HFO-1233zd이 조성물에서 다른 모든 성분의 차지하는 부분을 제외한 조성물의 잔부를 구성하는 모든 경우를 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서, 조성물중 트리플루오로모노클로로프로펜, 바람직하게는 각각의 트랜스 HFCO-1233zd, 시스 HFCO-1233zd 및 이들의 조합의 양은 다음과 같은 범위일 수 있다: 약 1 wt% 내지 약 99 wt%; 약 80 wt% 내지 약 99 wt%; 약 1 wt% 내지 약 20 wt%; 약 1 wt% 내지 약 25 wt%; 약 1 wt% 내지 약 30 wt%; 그리고 약 1 wt% 내지 약 50 wt%. 상기 타입의 바람직한 조성을 하기 표에 기술하였으며, 모든 퍼센트는 중량%이며, 표에 나타낸 부가적인 화합물과 관련하여 용어 "약"을 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 더욱이, 하기 표는 각각의 트랜스 HFCO-1233zd, 시스 HFCO-1233zd 및 이들의 두 화합물의 모든 조합 및 모든 비율에 대하여 적용되는 것으로 이해된다.
HFCO
-1233
zd
*
와의
조합
* - 각각의 조합은 시스 HFCO-1233zd, 트랜스 HFCO-1233zd, 및 시스와 트랜스 모두의 조합으로 이해된다.
공-발포제가 H2O를 포함하는 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 H2O를 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 50중량%, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 10중량% 내지 약 40중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 10% 내지 약 20중량%의 양으로 포함한다.
공-발포제가 CO2를 포함하는 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 CO2를 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 60중량%, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 20중량% 내지 약 50중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 40% 내지 약 50중량%의 양으로 포함한다.
공-발포제가 알코올 (바람직하게는 C2, C3 및/또는 C4 알코올)을 포함하는 바람직한 구현에서, 상기 조성물은 알코올을 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 40중량%, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 10중량% 내지 약 40중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 15% 내지 약 25중량%의 양으로 포함한다.
HFC 공-발포제를 포함하는 조성물에 대하여, 상기 HFC 공-발포제 (바람직하게는 C2, C3, C4 및/또는 C5 HFC), 그리고 보다 더 바람직하게, 디플루오로메탄 (HFC-152a) (HFC-152a가 압출성형된 열가소성체에 특히 바람직한 것이다) 및/또는 펜타플루오로프로판 (HFC- 245))은 조성물에 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 80중량%의 양으로 존재하며, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 10중량% 내지 약 75중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 25% 내지 약 75중량%의 양으로 바람직하게 존재한다. 나아가, 이러한 구현에서, HFC는 바람직하게는 C2-C4 HFC, 그리고 보다 더 바람직하게는 C3 HFC, 그리고 HFC-245fa와 같은 펜타-플루오르화된 C3 HFC가 특정한 구현에서 매우 바람직한 것이다.
HFE 공-발포제를 포함하는 조성물에 대하여, 상기 HFE 공-발포제 (바람직하게는 C2, C3, C4 및/또는 C5 HFE), 그리고 보다 더 바람직하게는 HFE-254 (특히, HFE-254pc 포함)는 조성물에 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 80중량%의 양으로 존재하며, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 10중량% 내지 약 75중량%, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 25% 내지 약 75중량%의 양으로 바람직하게 존재한다. 나아가, 이러한 구현에서, HFE는 바람직하게는 C2-C4 HFE, 그리고 보다 더 바람직하게는 C3 HFE, 그리고 테트라-플루오르화된 C3 HFE가 특정한 구현에서 특히 바람직한 것이다.
HC 공-발포제를 포함하는 조성물에 대하여, 상기 HC 공-발포제 (바람직하게는 C3, C4 및/또는 C5 HC)는 조성물에 총 발포제 조성물의 약 5중량% 내지 약 80중량%의 양으로 존재하며, 보다 바람직하게는 총 발포제의 약 20중량% 내지 약 60중량%이다.
방법 및 시스템
발포체 형성에 대하여 모든 존재하는 알려져 있는 이용가능한 방법 및 시스템이 본 발명에 사용될 수 있도록 용이하게 개작될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 일반적으로 본 발명의 발포제를 발포 조성물 혹은 포움(발포체, foam) 형성 조성물에 포함시킨 다음에 조성물을 발포하는 단계(foaming), 바람직하게는, 본 발명에 의한 발포제가 부피 팽창되도록 하는 것을 포함하는 단계 혹은 일련의 단계에 의해 조성물을 발포하는 단계가 요구된다. 일반적으로, 발포제의 편입 및 발포에 현재 사용되는 시스템 및 디바이스는 본 발명에 사용되도록 용이하게 개작될 수 있다. 즉, 본 발명의 한 가지 장점은 현존하는 발포 방법 및 시스템과 일반적으로 양립가능한 개선된 발포제가 공급된다는 것이다.
따라서, 본 발명이 열경화성 포움, 열가소성 포움 및 원위치에서 형성된 포움(formed-in-place foams)를 포함하는 모든 타입의 포움 발포용 방법 및 시스템을 포함하는 것으로 이 기술분야의 기술자에게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 일 견지는 통상의 공정조건에서 통상의 발포 장치, 예컨데, 폴리우레탄 발포장치에 본 발명의 발포제를 사용하는 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 마스터배치 타입 오퍼레이션, 브렌딩 타입 오퍼레이션, 제 3 스트림 발포제 첨가 및 포움 헤드(foam head)에서의 발포제 첨가를 포함한다.
열가소성 포움에 대하여, 일반적으로 바람직한 방법은 본 발명의 발포제를 열가소성 물질, 바람직하게는 열가소성 폴리머, 예컨데, 폴리올레핀에 도입하는 단계 및 그 후에, 상기 열가소성 물질이 발포되기에 효과적인 조건을 격게되도록 하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 발포제를 상기 열가소성 물질에 도입하는 단계는 상기 발포제를 상기 열가소성 물질을 포함하는 스크류우 압출기에 도입하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 발포되도록 하는 단계는 상기 열가소성 물질에 대한 압력을 낮추고 이로 인하여, 발포제가 팽창되고 상기 물질의 발포에 기여하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 발포제가 형성되고 발포 조성물에 첨가되는 순서 및 방식이 본 발명의 실시에 일반적으로 영향을 미치지 않음이 이 기술분야의 기술자에게 특히, 본 명세서의 개시사항으로 부터 이해될 것이다. 예를 들어, 압출성형용 포움에서, 발포제의 다양한 성분 그리고 심지어, 본 발명의 조성물의 성분이 압출성형 장치에 도입되기 전에 미리 혼합되지 않을 수 있거나 혹은 상기 성분이 압출성형 장치의 동일한 위치에 첨가되지 않을 수 있다. 더욱이, 상기 발포제는 직접 도입될 수 있거나 혹은 예비혼합물의 일부로서 도입되고 그 후에 발포 조성물의 다른 부분에 추가로 첨가될 수 있다.
따라서, 특정한 구현에서, 발포제의 하나 또는 그 이상의 성분을, 발포제의 하나 또는 그 이상의 다른 성분의 첨가 위치의 업스트림인 압출기의 제 1 위치에 도입하는 것이 바람직할 수 있으며, 성분들은 압출기에 합쳐지게 될 것으로 예상되며, 이러한 방식으로 보다 효과적으로 운용된다. 이에도 불구하고, 특정한 구현에서, 발포제의 둘 또는 그 이상의 성분은 미리 배합되어 발포 조성물에 직접 함께 도입되거나 혹은 이후에 발포 조성물의 다른 부분에 추가적으로 첨가되는 예비혼합물의 일부로서 도입될 수 있다.
특정한 바람직한 구현에서, 분산제, 셀 안정화제, 계면활성제 및 다른 첨가제가 본 발명의 발포제 조성물에 또한 포함될 수 있다. 계면활성제는 임의로 그러나 바람직하게는 첨가되어 셀 안정화제로서 작용할 수 있다. 일부 대표적인 물질은 DC-193, B-8404 및 L-5340의 명칭으로 판매되며, 이들은 일반적으로 각각이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제 2,834,748, 2,917,480 및 2,846,458에 기술되어 있는 것과 같은 폴리실록산 폴리옥시알킬렌 블록 공-중합체이다. 상기 발포제 혼합물에 대한 다른 임의의 첨가제로는 인화억제제(flame retardant), 예컨대, 트리(2-클로로에틸)포스페이트, 트리(2-클로로프로필)포스페이트, 트리(2,3-디브로모프로필)-포스페이트, 트리(1,3-디클로로프로필)포스페이트, 디암모늄 포스페이트, 다양한 할로겐화된 방향족 화합물, 안티모니 산화물, 알루미늄 트리하이드레이트, 폴리비닐 클로라이드 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에 참고로 포함된 "Polyurethanes Chemistry and Technology,"(Volumes I 및 Ⅱ, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY)에 기술되어 있는 바와 같이 이 기술분야에 잘 알려져 있는 어떠한 방법이 본 발명의 포움 구현에 사용될 수 있거나 혹은 사용되도록 조정될 수 있다.
추진제(propellant) 및 에어로졸 조성물
다른 견지에서, 본 발명은 본 발명의 조성물을 포함하거나, 이로 필수적으로 구성되는 추진제 조성물을 제공한다. 특정한 바람직한 구현에서, 이러한 추진제 조성물은 단독으로 또는 다른 공지의 추진제와 함께 분사 조성물인 것이 바람직하다.
일 견지에서, 본 발명의 조성물은 본 발명의 조성물에 의해 발생하는 힘, 예컨대, 본 발명에 의한 조성물의 팽창에 의해 발생하는 힘을 고체 및/또는 액체 물체 및/또는 기체 물체에 적용함으로써, 고체 및/또는 액체 물체 및/또는 기체 물체를 포함하는 추진하는 물체에 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 힘들은 최소한 일 부분에서, 본 발명에 의한 조성물이 액체에서 기체로 상 변화됨에 따라, 및/또는 가압(pressurized) 컨테이너로부터 본 발명에 의한 조성물이 배출됨에 따른 실질적인 압력 감소의 결과로 방출되는 힘에 의해 바람직하게 제공될 수 있다. 이러한 방식에서, 본 발명의 조성물은 추진되는 물체에 폭발적인 힘 또는 지속적인 힘을 적용하도록 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 조성물을 포함하고, 원하는 양의 힘으로 물체, 액체 물체 또는 고체 물체 또는 기체 물체를 추진하거나 움직이도록 형성된 시스템, 컨테이너 및 디바이스를 포함한다. 이러한 용도의 예로는 추진제 힘을 통해 하수구, 파이프 또는 수도관, 수로 또는 노즐 내의 폐색(blockages)을 제거하는데 사용될 수 있는 컨테이너(예컨대, 가압 캔 및 유사한 디바이스)를 포함한다. 다른 적용처로는 총탄(bullet), 탄알(pellet), 수류탄(grenades), 네트(nets), 캐니스터(canisters), 빈 백(bean bags), 전극(electrode) 또는 다른 개별적인 속박된(tethered) 또는 속박되지 않은 발사체들과 같은 환경, 특히 주위 공기를 통해 고체 물체를 추진하는데 본 발명의 조성물을 사용하는 것이 포함된다. 다른 구현에서, 본 발명의 조성물은 자이로스코프(gyroscope), 원심 분리기, 장남감 또는 다른 회전하는 물체에 스피팅 운동(spitting motion)과 같은 운동을 부여하기 위해 또는 화염놀이, 컨페티(conffeti), 탄알(pellet), 탄약(munition) 및 다른 고체 물체와 같은 고체 물체에 추진력을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 다른 적용처에서, 본 발명의 조성물에 의해 제공되는 상기 힘은 운동 중의 물체(로켓 또는 다른 추진체들을 포함함)를 밀거나 돌리는데 사용될 수 있다.
본 발명의 추진제 조성물은 분사되는 물질 및 본 발명에 의한 조성물을 포함하거나 이로 필수적으로 구성되거나 혹은 구성되는 추진제를 포함하는 것이 바람직하다. 불활성 성분, 용매 및 다른 물질이 상기 분사 혼합물에 또한 존재할 수 있다. 상기 분사 조성물은 에어로졸인 것이 바람직하다. 분사되기에 적합한 물질로는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 항-천식 약품과 같은 의약 물질뿐만 아니라, 데오도란트, 향수, 헤어 스프레이, 세정용액 및 윤활제와 같은 화장품 물질을 포함한다. 상기 의약 물질이라는 용어는 본 명세서에서 치료 처치, 진단 방법, 고통 경감 및 유사 치료에 효과적이거나 혹은 적어도 효과가 있다고 믿어지는 어떠한 그리고 모든 물질을 포함하는 넓은 의미로 사용되며, 그러한 것에는 예를 들면 약(drugs) 및 생물학적 활성 물질이 포함될 수 있다. 특정한 바람직한 구현에서 상기 의약 물질들은 흡입되도록 적용된다. 상기 의약 또는 다른 치료제는 상기 조성물에 치료량으로 존재하고, 상기 조성물의 나머지 상당 부분은 본 발명의 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 HFO-1234, 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상으로 구성된다.
산업적, 소비적, 또는 의약적 용도를 위한 에어로졸 제품은 전형적으로 하나 이상의 활성 성분, 불활성 성분 또는 용매와 함께, 하나 이상의 추진제를 포함한다. 상기 추진제는 상기 제품을 에어로졸화된 형태로 배출하는 힘을 제공한다. 일부 에어로졸 제품들은 이산화탄소, 질소, 일산화질소(nitrous oxide) 및 심지어 공기와 같은 압축 가스로 추진되는 반면, 대부분의 상업적 에어로졸은 액화 가스 추진제를 사용한다. 상기 대부분의 일반적으로 사용되는 액화 가스 추진제는 부탄, 이소부탄 및 프로판과 같은 탄화수소이다. 또한 디메틸 에테르 및 HFC-152a(1,1-디플루오로에탄)가 단독으로 또는 상기 탄화수소 추진제와의 혼합물로 사용된다. 불행하게도, 모든 이러한 액화 가스 추진제는 가연성이 매우 높고, 에어로졸 내에 편입되어 종종 가연성 에어로졸 제품을 만든다.
본 출원인들은 에어로졸 제품과 함께 배합될 수 있는 불연성 , 액화 가스 추진제에 대한 지속적인 요구를 알게 되었다. 본 발명은 예를 들면 스프레이 세제, 윤활제 등을 포함하는 특정한 산업용 에어로졸 제품, 및 예를 들면 폐 또는 점막에 약물을 전달하는 것을 포함하는 의약적 에어로졸에 사용하기 위한 본 발명의 조성물, 특히 그리고 바람직하게는 HFO-1234, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z)중 하나 이상을 포함하는 조성물을 제공한다. 이들 예로는 천식 및 다른 만성폐색호흡기 질환 치료 및 점막 또는 비강을 이용한 약물 전달을 위한 정량 흡입기(metered dose inhalers, MDIs)를 포함한다. 본 발명은 따라서, 치료 필요에 의해 의약 또는 다른 치료 성분을 포함하는 본 발명의 조성물을 유기체에 적용하는 단계를 포함하는 유기체 (예를 들면 인간 또는 동물)의 질환, 질병 및 유사 건강상의 문제를 치료하는 방법을 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명이 조성물을 적용하는 단계는 본 발명의 조성물을 포함하는 MDI를 제공하는 단계 (예를 들어, 상기 조성물을 상기 MDI에 도입하는 단계) 및 그 후에, 상기 MDI에서 본 발명의 조성물을 방출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 조성물, 특히 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z)중 어떠한 하나 이상을 포함하거나 혹은 이로 필수적으로 구성되는 조성물은 지구 온난화에 실질적으로 기여하지 않는 불연성(nonflammable), 액화 가스 추진제 및 에어로졸을 제공할 수 있다. 본 발명의 조성물은 다양한 산업용 에어로졸 또는 콘택트 클리너(contact cleaner), 살분기(duster), 윤활제 스프레이 등과 같은 다른 분사 조성물 및 퍼스널 케어 제품(personal care product), 가정용 제품 및 자동차용 제품과 같은 소비자 에어로졸 제조에 사용될 수 있다. HFO-1234ze는 정량 흡입기와 같은 의약 에어로졸에 대한 추진제 조성물의 중요 성분으로 사용하기에 특히 바람직하다. 본 발명의 의약용 에어로졸 및/또는 추진제 및/또는 분사 조성물은 많은 적용 분야에서 화학식 (I) 또는 (Ⅱ)의 화합물 (바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z)중 어떠한 하나 이상)뿐만 아니라, 베타-아고니스트(beta-agonist), 코르티코스테로이드(corticosteroid)와 같은 의약 성분 또는 다른 의약성분 및 계면활성제, 용매, 다른 추진제, 향료 및 다른 첨가물와 같은 임의의 다른 성분을 포함한다. 본 발명의 상기 조성물은 이 분야에서 종래 사용되어온 많은 조성물들과 달리, 우수한 환경적 특성을 가지며, 지구 온난화에 대하여 잠재적인 기여를 할 것으로 여겨지지 않는다. 본 발명의 조성물은 따라서, 특정한 바람직한 구현에서, 매우 낮은 지구 온난화 지수를 갖는 실질적으로 불연성인 액화 가스 추진제를 제공한다.
향료(
Flavorants
) 및 방향제(Fragrances)
본 발명의 조성물들은 또한 향료 배합물 및 방향제 배합물의 일부, 그리고 특히 이에 대한 캐리어로 사용되는 경우에 이점을 제공한다. 이러한 목적에 있어서, 본 발명에 의한 조성물의 적합성은 0.39g의 쟈스몬(Jasmone)을 두꺼운 벽의 유리 튜브 내에 넣는 실험 절차로 입증된다. 1.73g의 R-1234ze를 상기 유리 튜브에 첨가한다. 그런 다음 상기 튜브를 얼리고 밀봉한다. 상기 튜브를 녹이면, 상기 혼합물이 하나의 액체 상을 가짐을 알 수 있다. 상기 용액은 20 중량%의 쟈스몬 및 80중량%의 R-1234ze를 포함하며, 따라서 향료 배합물 및 방향제에 대한 캐리어로 바람직하게 사용될 수 있다. 또한 이것은 생물학적 활성 화합물(예를 들면, 바이오 매스) 및 식물 성분(plant matter)을 포함하는 방향제의 추출 용매(extractant)로서 잠재적으로 사용될 수 있다. 특정한 구현에서, 추출 분야에서 본 발명의 조성물은 초임계 상태로 상기 본 발명의 유체로 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 초임계 상태 또는 초임계 상태 근처에서 본 발명에 의한 조성물의 사용을 포함하는 다른 적용은 이후에 기재한다.
팽창제
(Inflating Agent)
본 발명에 의한 조성물의 하나의 잠재적인 이점은 바람직한 조성물이 대부분의 대기 조건(ambient condition) 하에서 기체 상태라는 점이다. 이러한 특징이 비워진 공간의 중량을 현저하게 증가시키지 않으면서, 이들이 공간을 채울 수 있도록 해준다. 또한, 본 발명의 조성물은 상대적으로 용이한 이송 및 저장을 위해 압축되거나 액체화될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 본 발명의 조성물이 반드시 필요한 것은 아니나 바람직하게는 액체 형태로 가압 캔과 같은 폐쇄된 컨테이너 안에 포함될 수 있으며, 상기 폐쇄된 컨테이너는 그 안에 조성물이 존재할 수 있는 다른 환경으로 적어도 일정 시간 동안 상기 조성물을 가압 가스로 방출할 수 있는 노즐을 갖는다. 예를 들면, 이러한 적용에는 예를 들면, 운반 차량 (예를 들면, 자동차, 트럭 및 항공기)에 사용될 수 있는 것과 같은 타이어에 연결되도록 개조될 수 있는 캔 내에 본 발명의 조성물을 포함시키는 것을 포함할 수 있다. 본 구현에 의한 다른 예로는 본 발명의 조성물을 유사한 장치(arrangement)에서 적어도 일정 시간 동안 압력 하에서 기체 물질을 함유하도록 개조된 에어 백 또는 다른 블래더(bladder)(다른 보호 블래더를 포함함)를 팽창시키는데 사용하는 것을 포함한다. 선택적으로 예를 들어, 캔과 같은 고정된 컨테이너의 사용에 있어서, 상기 본 발명의 조성물은 본 발명의 조성물을 포함하는 호스 또는 다른 시스템을 통해, 액체 또는 기체 형태로 본 발명의 이러한 견지에 따라 적용될 수 있으며, 이를 통해 특정한 적용처에서 요구되는 예컨대, 가압 환경(pressurized environment) 내로 도입될 수 있다.
방법 및 시스템
본 발명의 조성물들은 냉각, 에어 컨디셔닝 및 열 펌프 시스템에 사용되는 냉매(refrigerants)와 같은 열 전달을 위한 방법 및 시스템 내의 열 전달 유체를 포함하는, 다양한 방법 및 시스템들에 유용하다. 본 발명의 조성물은 또한 에어로졸을 발생시키는 시스템 및 방법, 바람직하게는 이러한 시스템 및 방법에 에어로졸 추진제를 포함시키거나 혹은 에어로졸 추진체로 구성되도록 하는 시스템 및 방법에 사용될 경우에 유용하다. 포움을 형성하는 방법 및 소화 및 진화 방법 또한 본 발명의 특정한 견지에 포함된다. 본 발명은 또한 특정한 견지에서 이러한 방법 및 시스템에서 본 발명의 조성물이 용매 조성물로 사용되는 제품으로부터 잔여물(residue)을 제거하는 방법을 제공한다.
열 전달 방법 및 시스템
바람직한 열 전달 방법은 일반적으로 본 발명의 조성물을 제공하는 단계 및 감지할 수 있는 열 전달, 상 변화 열 전달 또는 이들의 조합에 의해 열이 상기 조성물로 또는 상기 조성물로 부터 전달되도록 하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 특정한 바람직한 구현에서 본 발명의 방법은 본 발명의 냉매를 포함하는 냉각 시스템 및 본 발명의 조성물을 응축 및/또는 증발시킴으로써 가열 또는 냉각을 제공하는 방법을 제공한다. 특정한 바람직한 구현에서, 다른 유체를 직접적으로 또는 간접적으로 냉각하는 방법, 또는 바디(body)를 직접적으로 또는 간접적으로 냉각하는 방법을 포함하는 상기 냉각 방법은 본 발명의 조성물을 포함하는 냉매 조성물을 응축하는 단계 및 그런 다음 상기 냉매 조성물을 냉각하고자 하는 물품의 근방에서 증발시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 상기 용어 "바디(body)"는 무생물 물건 뿐만 아니라 일반적으로는 동물의 조직, 그리고 특히 사람의 조직을 포함하는 살아있는 조직을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들면, 본 발명의 특정한 견지는 하나 이상의 치료 목적으로, 예를 들면 진통 완화 (pain killing) 요법, 예비 마취(preparatory anesthetic) 또는 치료되는 바디의 온도를 낮추는 것과 관련된 치료의 일부로서 사람 조직에 본 발명의 조성물을 적용하는 것을 포함한다. 특정한 구현에서, 상기 바디에 대한 적용은 본 발명의 조성물을 압력하에서, 액체 형태로 바람직하게는 일-방향 배출 밸브 및/또는 노즐을 갖는 가압 용기내에 제공하는 단계 및 상기 조성물을 상기 바디에 분사하거나 혹은 다르게 적용하여 상기 가압 용기(콘테이너)로부터 상기 액체를 방출하는 단계를 포함한다. 상기 액체가 스프레이된 표면으로부터 증발됨에 따라, 표면이 냉각된다.
유체 또는 바디를 가열하는 특정한 바람직한 방법은 본 발명의 조성물을 포함하는 냉매 조성물을 가열하고자 하는 유체 또는 바디 근방에서 응축시키는 단계 및 그런 다음 상기 냉매 조성물을 증발시키는 단계를 포함한다. 본 명세서의 개시사항에 비추어, 당해 기술 분야의 당업자들은 본 발명에 의해 과도한 실험을 수행하지 않고도 용이하게 물체를 가열 및 냉각할 수 있다.
출원인들은 본 발명의 시스템 및 방법에서 많은 중요한 냉각 시스템 성능 파라미터가 R-134a용 시스템의 파라미터에 비교적 근접함을 발견하였다. 많은 현존하는 냉각 시스템이 R-134a 또는 R-134a와 유사한 특성을 가진 다른 용매를 사용하도록 디자인되었으므로, 당해 기술 분야의 당업자라면 시스템을 최소한으로 수정하면서 R-134a 또는 유사 냉매들에 대한 대체물로 사용할 수 있는 저 GWP 및/또는 저 오존 파괴 냉매의 실질적인 이점을 이해할 것이다. 특정한 구현에서 본 발명은 현존하는 시스템을 실질적으로 변경하지 않고 현존하는 시스템 내의 열 전달 유체(예를 들면 냉매)를 본 발명의 조성물로 대체하는 단계를 포함하는 개장 방법(retrofitting method)을 제공한다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 대체(replacement) 단계는 본 발명의 조성물을 열 전달 유체로 공급하기 위해 시스템에 대한 실질적인 재설계가 요구되지 않고, 장비의 주요 아이템들이 대체될 필요가 없다는 의미에서 드롭-인 대체(drop-in replacement)이다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 방법은 상기 시스템의 용량이 대체 전 시스템 용량의 최소 약 70%, 바람직하게는 최소 약 85%, 그리고 더 바람직하게는 최소 90%인 드롭-인 대체를 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서 상기 방법은 상기 시스템의 흡입 압력(suction pressure) 및/또는 배출 압력, 바람직하게는 흡입 압력 및 배출 압력 모두가 대체 전의 흡입 압력 및/또는 배출 압력의 최소 약 70%, 바람직하게는 최소 약 90%, 그리고 더 바람직하게는 최소 약 95%인 드롭-인 대체를 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 방법은 시스템의 물질 흐름(mass flow)이 대체 전의 물질 흐름의 최소 약 80%, 그리고 보다 바람직하게는 최소 약 90%인 드롭-인 대체를 포함한다.
특정한 구현에서, 본 발명은 유체 또는 바디로 부터 열을 흡수함으로써, 바람직하게는 냉각하고자 하는 바디 또는 유체 근방에서 본 발명의 냉매 조성물을 증발시켜 본 발명의 조성물을 포함하는 증기를 생성함으로써 냉각하는 것을 제공한다. 바람직하게는, 상기 방법은 일반적으로는 압축기 또는 상대적으로 상승된 압력에서 본 발명에 의한 조성물의 증기를 만드는 유사한 장치로 상기 냉매 증기를 압축하는 단계를 추가로 포함한다. 일반적으로, 상기 증기의 압축 단계는 증기에 열이 첨가되도록 하며, 그 결과 상대적으로 고압인 증기의 온도 상승이 야기된다. 바람직하게는, 이러한 구현에서 본 발명의 방법은 이러한 상대적으로 고온, 고압인 증기로부터 증발 및 압축 단계에 의해 첨가된 열의 최소 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 열 제거 단계는 상기 증기가 본 발명의 조성물을 포함하는 상대적으로 고압인 액체가 생성될 수 있는 상대적으로 고압인 조건에 있는 동안, 상기 고온, 고압 증기를 응축하는 단계를 포함한다. 상기 상대적으로 고압인 액체는 그 후, 상대적으로 저온, 저압인 액체를 형성하는 압력에서 명목상 등엔탈피 감소(isoenthalpic reduction)되는 것이 바람직하다. 이러한 구현에서, 이러한 낮아진 온도의 냉매 액체는 그 후, 냉각하고자 하는 바디 또는 유체로부터 전달된 열에 의해 증발된다.
본 발명의 다른 공정 구현에서, 본 발명의 조성물은 상기 조성물을 포함하는 냉매를 가열하고자 하는 액체 또는 바디 근방에서 응축시키는 단계를 포함하는 가열 형성 방법에 사용될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이러한 방법은 종종, 상기한 냉각 사이클(refrigeration cycle)의 역 사이클이다.
포움
(
발포체
) 발포 방법(Foam Blowing Methods)
본 발명의 일 구현은 포움(발포체), 바람직하게는 폴리우레탄 및 폴리이소시아누레이트 발포체 형성 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일반적으로 본 발명의 발포제 조성물을 제공하는 단계, (직접적 또는 간접적으로) 상기 발포제 조성물을 발포 조성물(foamable composition)에 첨가하는 단계 및 상기 발포 조성물을 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 발포체 또는 다공성 구조(cellular structure)를 형성하는데 효과적인 조건 하에서 반응시키는 단계를 포함한다. 당해 기술 분야에 공지된 어떠한 방법, 예를 들면 본 명세서에 참고로 포함된 "Polyurethanes Chemistry and Technology" (Volumes I 및 II, Sauders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY)에 기재된 방법과 같은 것들이 본 발명의 발포체 구현에 사용되도록 사용 또는 개조될 수 있다. 일반적으로, 이러한 바람직한 방법은 이소시아네이트, 폴리올 또는 폴리올의 혼합물, 본 발명의 조성물을 하나 이상 포함하는 발포제 또는 발포제의 혼합물 및 촉매, 계면 활성제 및 임의의 인화억제제(flame retardants), 착색제 또는 다른 첨가물과 같은 다른 물질을 배합하여 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체를 제조하는 단계를 포함한다.
많은 적용처에서 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체용 상기 성분들은 사전-혼합된(pre-blended) 배합물로 제공되는 것이 편리하다. 가장 전형적으로, 상기 발포체 배합물은 두 성분으로 사전 혼합된다. 상기 이소시아네이트 및 임의의 특정한 계면 활성제 및 발포제는 제1성분을 이루며, 일반적으로 "A" 성분이라고 한다. 상기 폴리올 또는 폴리올 혼합물, 계면 활성제, 촉매, 발포제, 인화억제제 및 다른 이소시아네이트 반응 성분은 제2성분을 이루며, 일반적으로 "B" 성분이라고 한다. 따라서, 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체는 작게 제조할 때는 핸드 믹스(hand mix)으로, 그리고 바람직하게는 블록, 슬라브(slab), 라미네이트(laminate), 푸어-인-플레이스(pout-in-place) 패널 및 다른 아이템들(items), 스프레이 적용된 발포체, 거품(froths) 등을 제조할 때는 기계 혼합(machine mix)으로 A 및 B 측 성분들을 함께 도입함으로써 용이하게 제조된다. 임의로, 방화제(fire retardants), 착색제, 보조 발포제와 같은 다른 재료들 및 심지어 다른 폴리올은 제3스트림으로 믹스 헤드(mix head) 및 반응 지점에 첨가될 수 있다. 그러나, 이들은 상기한 바와 같이 하나의 B-성분 내에 모두 포함되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 조성물을 이용하여 열가소성 발포체를 또한 제조할 수 있다. 예를 들면, 통상의 폴리스티렌 및 폴리에틸렌 배합물을 통상의 방식으로 상기 조성물과 배합하여 단단한(경질, rigid) 발포체를 제조할 수 있다.
세척 방법
본 발명은 또한 물건(article)에 본 발명의 조성물을 적용함으로써, 제품(product), 부품(part), 성분, 기판 또는 어떤 다른 물건 또는 그 일부로부터 오염물을 제거하는 방법을 제공한다. 편의상, 상기 "물건"이라는 용어는 본 명세서에서 모든 이러한 제품, 부품, 성분들, 기판들 등을 지칭하며, 나아가 이들의 어떤 표면이나 부분을 지칭하는 것이다. 나아가, "오염물"이라는 용어는 상기 물건에 존재하는 어떠한 원하지 않는 원료 또는 물질을 지칭하며, 설사 이러한 물질이 의도적으로 상기 물건 상에 놓여지는 경우라도 그러하다. 예를 들면, 반도체 디바이스의 제조에서, 에칭 공정에서 마스크를 형성하기 위하여 기판 상에 포토레지스트 물질이 놓고 나중에 상기 기판으로부터 상기 포토레지스트 물질을 제거하는 것이 일반적이다. 본 명세서에서 사용되는 "오염물"이라는 용어는 이러한 포토 레지스트 물질을 커버하고 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 바람직한 방법은 상기 물건에 본 발명의 조성물을 적용하는 단계를 포함한다. 수많은 다양한 세척 기술(cleaning technique)에서 본 발명의 조성물을 유용하게 사용할 수 있을 것으로 여겨지지만, 특히, 초임계 세척 기술에서 본 발명의 조성물을 사용하는 것이 특히 유용한 것으로 여겨진다. 초임계 세척은 본 발명의 양수인에게 양수되고, 본 발명에 참고로 포함된 미국 특허 제6,589,355에 기재되어 있다. 초임계 세척 적용에서, 특정 구현에서는 본 발명의 조성물에, HFO-1234 (바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z)중 어떠한 하나 이상)뿐만 아니라, 하나 이상의 부가적인 성분, 예컨대, CO2 및 초임계 세척 적용에 사용될 수 있는 것으로 알려진 다른 부가적인 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 특정한 구현에서, 특정한 증기 디그리싱(degreasing) 및 용매 세척 방법과 관련하여 본 발명의 세척 조성물을 사용하는 것이 가능하며, 또한 바람직하다.
가연성 감소 방법 (Flammability Reduction Methods)
다른 특정한 바람직한 구현에 따라서, 본 발명은 유체의 가연성을 감소하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 본 발명의 화합물 또는 조성물을 상기 유체에 첨가하는 단계를 포함한다. 어떠한 광범위한 다른 가연성 유체와 관련된 가연성은 본 발명에 의해 감소될 수 있다. 예를 들면, 에틸렌 옥사이드, HFC-152a, 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 디플루오로메탄(HFC-32), 프로판, 헥산, 옥탄 등을 포함하는 가연성 하이드로플루오로카본 및 하이드로카본과 같은 유체와 관련된 가연성은 본 발명에 의해 감소될 수 있다. 본 발명의 상기 목적에서, 가연성 유체는 ASTM E-681 등과 같은 어떠한 통상의 표준 테스트 방법으로 측정하여 공기 중에서 가연성 범위를 나타내는 임의의 유체일 수 있다.
본 발명에 따라, 유체의 가연성을 감소시키기 위해 어떠한 적합한 양의 본 발명의 화합물 또는 조성물이 첨가될 수 있다. 당해 기술 분야의 당업자들에게 알려진 바와 같이, 첨가량은 적어도 일부분은 대상 유체의 가연성 정도 및 목적으로 하는 가연성 감소 정도에 의존할 것이다. 특정한 바람직한 구현에서, 가연성 유체에 첨가되는 화합물 또는 조성물의 양은 그 결과 유체를 실질적으로 불연성이 되도록 하는데 효과적인 양이다.
화염 억제 방법(FLAME SUPPRESSION METHOD)
본 발명은 또한, 화염 억제 방법을 제공하며, 상기 방법은 화염(flame)을 본 발명의 화합물 또는 조성물과 접촉하는 단계를 포함한다. 본 발명의 조성물과 화염을 접촉시키기는 어떠한 적합한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물을 화염에 분사하고, 붓거나 또는 최소한 화염의 일부가 상기 조성물 내에 잠기게 할 수 있다. 본 명세서의 개시사항에 비추어, 당해 기술 분야의 당업자들은 다양한 통상의 장치 및 화염 억제 방법이 본 발명에 사용될 수 있도록 용이하게 개조할 수 있을 것이다.
살균 방법
특히 의약 분야에 사용되는 많은 물건, 디바이스 및 물질은 환자 및 병원 직원들의 건강 및 안전과 같은 건강 및 안전상의 이유로 사용 전에 반드시 살균되어야 한다. 본 발명은 살균하고자 하는 물건, 디바이스 또는 물질을 하나 이상의 살균제와 함께 사용되는 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 HFO-1234, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z)중 어떠한 하나 이상을 포함하는 본 발명의 화합물 또는 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 살균 방법을 제공한다. 많은 살균제가 당해 기술 분야에 알려져 있고, 본 발명에 사용되도록 개조될 수 있는 것으로 여겨지며, 특정한 바람직한 구현에서, 살균제로는 에틸렌 옥사이드, 포름알데하이드, 하이드로겐 퍼록사이드, 클로린 디옥사이드, 오존 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 구현에서는 에틸렌 옥사이드가 바람직한 살균제이다. 당해 기술 분야의 당업자들은 본 발명에 포함된 교시에 의해 본 발명의 살균제 및 방법에 사용되는 살균제 및 본 발명의 화합물(들)의 상대적인 비율을 쉽게 결정할 수 있을 것이며, 이러한 모든 범위는 넓은 범주 내에서 본 발명에 속한다. 당해 기술 분야에 당업자들에게 알려진 바와 같이, 에틸렌 옥사이드와 같은 특정한 살균제는 상대적으로 가연성 성분이며, 본 발명에 의한 상기 화합물은 본 발명의 조성물 내에 상기 조성물 내에 존재하는 다른 성분들과 함께 살균 조성물의 가연성을 허용되는 범위까지 줄일 수 있는 효과적인 양으로 포함된다.
본 발명의 살균 방법은 바람직하게는 실질적으로 밀봉된 챔버 내에서, 약 250℉ 내지 약 270℉의 온도에서 본 발명의 화합물 또는 조성물의 사용을 포함하는 본 발명의 저온 살균 또는 고온 살균일 수 있다. 상기 방법은 일반적으로 약 2시간 내에서 수행될 수 있다. 그러나, 일부 물건들, 예를 들면, 플라스틱 물건 및 전기적 구성요소들은 이러한 고온에서 견딜 수 없으며, 저온 살균이 요구된다. 저온 살균 방법에서, 살균되어야 할 상기 물건들은 대략 실온 내지 약 200℉까지의 온도에서, 더 바람직하게는 대략 실온에서 약 100℉까지의 온도에서 본 발명의 조성물을 포함하는 유체에 노출된다.
본 발명의 저온 살균은 실질적으로 밀봉된 상태, 바람직하게는 기밀된 챔버에서 수행되는 최소 2단계 공정인 것이 바람직하다. 제1단계(살균 단계)에서, 세척되고, 기체 투과성 백(bag)으로 랩핑(wrapping)된 물건이 챔버 내에 놓여진다. 그런 다음 상기 진공을 잡음으로써, 그리고 공기를 스팀(steam)으로 대체함으로써 상기 챔버에서 공기를 제거한다. 특정한 구현에서는 상기 챔버에 스팀을 주입하여 바람직하게는 약 30% 내지 약 70%의 범위의 상대 습도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 습도는 원하는 상대 습도에 도달한 뒤에 상기 챔버에 도입되는 살균제의 살균 효율을 최대화할 수 있다. 상기 살균제가 랩핑을 투과하여 상기 물건의 틈새에 도달하기에 충분한 시간이 지난 후에, 상기 살균제 및 스팀을 챔버에서 제거한다.
상기 방법의 바람직한 제 2 단계(에어레이션(aeration) 단계)에서, 살균제 잔여물을 제거하기 위해 상기 물건에 공기를 쐰다. 이러한 잔여물 제거 단계는 실질적으로 무독성인 본 발명의 화합물을 사용하는 경우에는 선택적이지만, 유독성 살균제인 경우에 특히 중요하다. 대표적인 에어레이션 공정에는 에어 워시, 연속 에어레이션 및 이 둘의 조합을 포함한다. 에어 워시는 배치 공정이며, 일반적으로 상대적으로 짧은 시간, 예를 들면 12분 동안 챔버를 비우는 단계 및 그런 다음 대기압 이상에서 챔버 내에 공기를 투입하는 단계를 포함한다. 이러한 사이클이 원하는 살균제 제거가 달성될 때까지 몇 번이고 반복된다. 연속 에어레이션은 전형적으로 챔버의 일 면(side)에 있는 유입구(inlet)을 통해 공기를 투입하는 단계 및 그런 다음 챔버의 다른 면에 있는 유출구(outlet)에 약간의 진공을 적용함으로써 상기 유출구를 통해 공기를 끌어내는 단계를 포함한다. 종종 상기 두 가지 접근법이 조합된다. 예를 들면 통상적인 접근법은 에어 워시 다음에 에어레이션을 수행하는사이클을 포함한다.
초임계
방법(Supercritical Methods)
본 명세서에 기재된 많은 일반적인 용도 및 방법들은 초임계 또는 근초임계 상태(near supercritical state)에서 본 발명의 조성물로 행하여 질 수 있을 것으로 여겨진다. 예를 들면, 본 발명의 조성물은 특히 예를 들어, 카페인, 코데인(codeine) 및 파파베린(papaverine)과 같은 (일반적으로 식물 원료로부터 유래되는) 알카로이드(alkaloids)와 같은 물질, 일반적으로 촉매로 유용한 메탈로센과 같은 유기금속 물질 및 쟈스몬과 같은 향료 및 방향제와 관련된 사용에 있어서 본 발명에 언급된 용매 및 용매 추출 적용에 이용될 수 있다.
본 발명의 조성물들은 바람직하게는 이들의 초임계 또는 근초임계 상태에서 촉매, 특히 유기금속 촉매를 고체 담체(solid support)에 디포지트(deposite)시키는 단계를 포함하는 방법과 관련되어 사용될 수 있다. 바람직한 일 구현에서, 이러한 방법들은 바람직하게는 초임계 또는 근초임계 상태(near supercritical state)에서 본 발명의 조성물로부터 이러한 촉매 입자를 침전(precipitating)시킴으로써 미세하게 분리된 촉매 입자를 생성하는 단계를 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서 본 발명의 방법에 의해 제조된 촉매는 우수한 활성을 나타낼 것으로 여겨진다.
본 명세서에 기재된 특정한 MDI 방법 및 디바이스는 미세하게 분리된 형태의 의약 성분을 사용할 수 있을 것으로 또한 여겨지며, 이러한 상황에서 본 발명은 알부테롤(albuterol)과 같이 미세하게 분리된 의약 성분 입자를, 바람직하게는 이러한 입자를 바람직하게는 초임계 상태 또는 근초임계 상태에서 본 발명의 조성물에 용해시킴으로써, 본 발명의 유체에 포함시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 발명의 유체가 초임계 상태 또는 근초임계 상태인 경우에, 이러한 물질들의 용해도가 비교적 낮은 경우에는, 알콜과 같은 흡수제(entrainer)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 초임계 상태 또는 근초임계 상태에서 본 발명의 조성물은 회로 기판 및 다른 전자 재료 및 물건의 세척에 사용될 수 있으리라고 생각된다.
특정한 물질은 특히 초임계 상태 또는 근초임계 상태에서 본 발명의 조성물에 대해 매우 제한된 용해도를 가질 수 있다. 이러한 경우에 본 발명의 조성물은 이산화탄소와 같은 다른 초임계 또는 근초임계 용매에서 용액으로부터 이러한 낮은 용해도의 용질을 침전(precipitation)시키기 위한 항-용매(anti-solvents)로 사용될 수 있다. 예를 들면, 초임계 이산화탄소는 종종 열가소성 발포체의 압출 공정(extrusion process)에 사용되며, 본 발명의 조성물들은 그 안에 함유된 특정 물질을 침전시키는데 사용될 수 있다.
또한, 특정한 구현에서, 본 발명의 조성물은 초임계 또는 근초임계 상태에서 발포제로 사용하기에 바람직한 것으로 여겨진다.
본 발명의 방법 및 시스템은 또한 본 발명의 발포제를 포함하는 일 성분 발포체, 바람직하게는 폴리우레탄 발포체를 형성하는 것을 포함한다. 특정한 바람직한 구현에서, 상기 발포제의 일 부분이 발포체 형성제에 포함되며, 바람직하게는 용기내에서의 압력에서 액체인 발포체 형성제내에 용해시켜서 포함되며, 발포제의 제 2 부분은 별도의 기상으로 존재한다. 이러한 시스템에서, 함유된/용해된 발포제 대부분이 발포체가 팽창되도록 작용하며, 상기 별도의 기상(gas phase)이 상기 발포체 형성제에 추진력(propulsive force)을 부여하도록 작용한다. 이러한 일 성분 시스템이 전형적으로 그리고 바람직하게 용기, 예컨대 에어로졸 타입 캔내에 패키지되며, 따라서, 본 발명의 발포제는 발포체가 팽창하도록 하며, 및/또는 상기 패키지로 부터 발포체/발포 물질이 운반되도록 하는 에너지를 제공하며, 바람직하게는 두가지 모두를 제공한다. 특정한 구현에서, 이러한 시스템 및 방법은 상기 패키지에 완전히 배합된 시스템 (바람직하게는 이소시아네이트/폴리올 시스템)을 장입하는 단계 및 본 발명에 따라서, 상기 패키지에, 바람직하게는 에어로졸 타입 캔에 기상 발포제를 포함시키는 단계를 포함한다.
본 명세서에 참고로 포함된 "Polyurethanes Chemistry and Technology,"(Volumes I 및 Ⅱ, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY)에 기술되어 있는 바와 같이 이 기술분야에 잘 알려져 있는 어떠한 방법이 본 발명의 발포체 형성 구현에 사용될 수 있거나 혹은 사용되도록 조정될 수 있다.
또한, 특정한 구현에서, 본 발명의 조성물은 초임계 또는 근초임계 상태에서 발포제로 사용하기에 바람직한것으로 여겨진다.
발포체
(
포움
, Foams)
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 포함하는 발포제를 함유하는 중합체 발포체 배합물로 부터 제조되는 모든 발포체(이로써 한정하는 것은 아니지만, 폐쇄된 셀 발포체, 오픈 셀 발포체, 경질 발포체, 가요성 발포체, 일체화된 스킨 등)에 관한 것이다. 출원인은 본 발명에 의한 발포체, 특히 폴리우레탄 발포체와 같은 열경화성 발포체의 한가지 장점은 바람직하게는 열경화성 발포체 구현과 관련하여, 예외적인 열적 효율 (thermal performance), 예컨대, 특히 그리고 바람직하게는 저온 조건에서 K-팩터 혹은 람다로 측정되는 예외적인 열적 효율이 달성되는 성능임을 발견하였다. 본 발명의 발포체, 특히 본 발명의 열경화성 발포체는 다양한 적용처에 사용될 수 있는 것으로 의도되지만, 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명은 냉동기 발포체(refrigerator foams), 냉각기 발포체(freezer foams), 냉동기/냉각기 발포체, 패널 발포체(panel foams) 및 기타 차거나(cold) 혹은 극저온(cryogenic) 제조 적용처를 포함하는 본 발명에 의한 기기용 발포체(appliance foams)를 포함한다.
특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포체는 하나 이상의 예외적인 특색, 특징 및/또는 특성을 나타내며, 이로는 본 발명의 많은 바람직한 발포제와 관련된 낮은 오존파괴지수 및 낮은 지구온난화 지수 뿐만 아니라, 열 절연 효율(특히, 열경화성 발포체에서), 치수 안정성, 압축강도(compressive strength), 열 절연 특성의 에이징(aging)을 포함한다. 특정한 매우 바람직한 구현에서, 본 발명은 열경화성 발포체를 제공하며, 이로는 예컨대, 발포체 물품으로 형성될 수 있는 발포체를 포함하며, 이는 본 발명에 의한 화학식 I의 화합물이 아닌 동일한 발포제(혹은 통상적으로 사용되는 발포제 HFC-245fa)를 동일한 양으로 사용하여 제조된 발포체에 비하여 개선된 열 전도도를 나타낸다. 특정한 매우 바람직한 구현에서, 본 발명의 상기 열경화성 발포체 및 바람직하게 폴리우레탄 발포체는 40℉에서 약 0.14이하, 보다 바람직하게는 0.135이하, 그리고 보다 더 바람직하게는 0.13이하의 K-팩터(BTU in /hr ft2 ℉)를 나타낸다. 나아가, 특정한 구현에서, 본 발명의 상기 열경화성 발포체 및 바람직하게 폴리우레탄 발포체는 75℉에서 바람직하게는 약 0.16이하, 보다 바람직하게는 0.15이하, 그리고 보다 더 바람직하게는 0.145 이하의 K-팩터(BTU in /hr ft2 ℉)를 나타낸다.
다른 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포체는 본 발명에 의한 범위 밖의 발포제를 사용하여 제조된 발포체에 비하여 개선된 기계적 특성을 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 특정한 바람직한 구현은 시클로펜탄으로 구성되는 발포제를 사용하여 실질적으로 동일한 조건에서 제조된 발포체에 비하여 우수한 압축강도 그리고 바람직하게는 최소 약 10 상대 퍼센트(relative percent) 더 큰 그리고 보다 더 바람직하게는 최소 약 15 상대 퍼센트 더 큰 압축 강도를 갖는 발포체 및 발포체 물품을 제공한다. 나아가, 특정한 구현에서, 본 발명에 따라 제조된 발포체가, 발포제가 HFC-245fa로 구성되는 것을 제외하고는, 실질적으로 동일한 조건에서 발포체를 제조하여 얻어지는 압축강도와 상업적 기준에서 비슷한 압축강도를 갖는 것이 바람직하다. 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명의 발포체는 최소 약 12.5%yield의 압축강도(수평 및 수직 방향에서) 그리고 보다 더 바람직하게는 각각의 상기 방향에서 최소 약 13% yield의 압축강도를 나타낸다.
실시예
다음의 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예
1
성능 계수(coefficient of performance, COP)는 특히 냉매의 증발 또는 응축을 포함하는 특정한 가열 또는 냉각 사이클에서 냉매의 상대적인 열역학적 효율을 나타내는데 유용한 보편적으로 허용되는 냉각 성능 치수이다. 냉각공학에서, 상기 용어는 증기를 압축하는데 있어서 압축기(compressor)에 의해 적용되는 에너지에 대한 유용한 냉각(refrigeration)의 비율을 나타낸다. 냉매의 용량은 냉매가 제공하는 냉각 또는 가열의 양을 나타내며, 이로부터 주어진 냉매의 부피 유량에 대해 열량을 공급하는 압축기의 용량을 일부 측정할 수 있다. 즉 다시 말해, 특정한 압축기가 주어지면, 더 높은 용량을 갖는 냉매가 더 많은 냉각 또는 가열 전력을 전달할 수 있다. 특정한 작동 조건에서 냉매의 COP를 측정하는 한가지 수단은 표준 냉각 사이클 분석 기술(R.C.Downing, FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK, Chapter 3, Prentice-Hall, 1988 참조)을 이용하여 냉매의 열역학적 특성으로부터 측정하는 것이다.
냉각/에어 컨디셔닝 사이클 시스템은 명목상(nominally) 등엔트로피 압축 하에서 약 50℉의 압축기 유입구 온도를 가지고 콘덴서(condenser) 온도가 약 150℉이고, 증발기 온도가 약 -35℉인 경우에 제공된다. 본 발명의 몇몇 조성물에 대하여, 1.00의 COP 값, 1.00의 용량 값 및 배출 온도 175℉를 갖는 HFC-134a를 기준으로, 콘덴서 및 증발기 온도 범위에 대한 COP가 측정되었으며, 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
본 실시예는 본 발명의 조성물 각각과 함께 사용되는 특정한 바람직한 화합물들이 HFC-134a보다 우수한 에너지 효율(1.00과 비교하여 1.02, 1.04, 및 1.13)을 가지며, 본 발명의 냉매 조성물을 사용하는 압축기가 유지상의 문제점을 감소시켜주는 유용한 배출 온도(175와 비교하여 158, 165 및 155)임을 나타낸다. 또한, 상기 표로부터 R-134a뿐 아니라, HFO-1234ze를 필수적으로 하여 구성되는 냉매를 사용한 구현과 비교하여도 본 발명의 일 구현, 즉 상기 냉매 조성물이 HFO-1234yf를 바람직하게는 최소 약 70중량% 포함하는 구현이 상대적인 용량에 있어서 현저하게 우수한 성능을 가짐이 입증된다. 따라서 특정한 바람직한 구현에서, 본 발명은 최소 약 80중량%의 HFO-1234yf, 더 바람직하게는 최소 90중량%의 HFO-1234yf를 포함하는 조성물을 이용하는 것을 포함하는 물건 또는 유체의 냉각 또는 가열 방법을 제공하며, 이 경우, 냉각 시스템의 용량이 냉매로 R-134a를 사용한 동일한 시스템의 용량의 최소 약 100%, 더 바람직하게는 최소 약 105%이다.
실시예
2
HFO-1225ye 및 HFO-1234ze와 다양한 냉각 윤활제의 혼화성을 시험하였다. 시험된 윤활제는 미네랄 오일(C3), 알킬 벤젠(Zerol 150), 에스테르 오일(Mobil EAL 22 cc 및 Solest 120), 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 오일(134a 시스템용 Goodwrench Refrigeration Oil) 및 폴리(알파-올레핀) 오일(CP-6005-100)이다. 각각의 냉매/오일 조합에 대하여, 세 개의 조성물을 시험하였다. 즉, 5, 20 및 50 중량%의 윤활제가 각각의 잔부인 본 발명의 화합물과 함께 시험되었다.
윤활제 조성물을 두꺼운-벽 유리 튜브에 넣었다. 상기 튜브가 비워지고, 본 발명에 따른 냉매 화합물을 첨가한 후에, 상기 튜브를 밀봉하였다. 그런 다음 상기 튜브를 에어 배스(air bath) 환경 챔버(environmental chamber)에 넣고 상기 챔버의 온도를 약 -50℃에서 70℃까지 변화시켰다. 대략 10℃ 간격으로, 하나 이상의 액체상이 존재하는지를 알아보기 위해 상기 튜브 내용물을 육안 관찰하였다. 하나 보다 많은 액체상이 관찰되는 경우에, 상기 혼합물은 혼화되지 않는 것으로 본다. 단지 하나의 액체상만이 관찰될 경우에, 상기 혼합물은 혼화된 것으로 본다. 두 개의 액체 상이 관찰되지만, 하나의 액체상이 매우 적은 부피를 차지하고 있는 경우에는, 상기 혼합물은 부분적으로 혼화된 것으로 본다.
폴리알킬렌 글리콜 및 에스테르 오일 윤활제는 폴리알킬렌 글리콜과 HFO-1225ye 혼합물에 대한 경우를 제외하고는 모든 시험 비율에서, 전 온도 범위에 대해 혼화된 것으로 판단되었다. 폴리알킬렌 글리콜과 HFO-1225ye 혼합물은 -50℃에서 -30℃의 온도 범위에서 비혼화성이며, -20℃에서 50℃의 온도 범위에서 부분적으로 혼화되는 것으로 나타났다. 냉매 내의 PAG가 50중량% 농도이고, 60℃일 때, 상기 냉매/PAG 혼합물을 혼화된다. 70℃에서, 냉매 내의 5중량%의 윤활제 내지 냉매 내의 50 중량%의 윤활제가 혼화된다.
실시예
3
냉각 및 에어 컨디셔닝 시스템에서 사용되는 금속과 접촉되는 동안 본 발명의 냉매 화합물 및 조성물과 PAG 윤활유의 상용성을 많은 냉각 및 에어 컨디셔닝 적용처에서 발견되는 것보다 더 엄격한 조건을 나타내는 350℃에서 시험하였다.
알루미늄, 구리 및 철 쿠폰을 두꺼운 벽 유리 튜브(heavy walled glass tubes)에 첨가하였다. 2g의 오일을 상기 튜브에 첨가하였다. 그런 다음 상기 튜브를 비우고, 1g의 냉매를 첨가하였다. 상기 튜브를 350℉의 오븐에 1 주일간 넣고, 육안으로 관찰하였다. 노출 기간이 종료하면, 상기 튜브를 제거한다.
상기 공정을 다음의 오일과 본 발명에 의한 화합물의 조합에 대하여 수행하였다.
a) HFC-1234ze 및 GM Goodwrench 오일 PAG 오일
b) HFC-1234zf 및 GM Goodwrench PAG 오일
c) HFC-1234ze 및 MOPAR-56 PAG 오일
d) HFC-1234zf 및 MOPAR-56 PAG 오일
e) HFC-1225ye 및 MOPAR-56 PAG 오일
모든 경우에, 상기 튜브의 내용물의 외관에 최소한의 변화가 있었다. 이것은 본 발명의 냉매 화합물 및 조성물이 냉각 및 에어 컨디셔닝 시스템에서 발견되는 알루미늄, 철 및 구리 및 이러한 유형의 시스템에서 이러한 조성물 내에 포함되거나, 또는 이러한 조성물과 함께 사용될 수 있는 상기 유형의 윤활유와 접촉했을 때 안정하다는 것을 보여준다.
비교예
알루미늄, 구리, 철 쿠폰을 두꺼운 벽 유리 튜브에 미네랄 오일 및 CFC-12와 함께 첨가하고, 실시예 3에서와 같이 1주일 동안 350℃로 가열하였다. 노출 기간이 종료하면, 상기 튜브를 제거하고, 육안 관찰한다. 상기 액체 내용물이 검게 변한 것으로 관찰되었으며, 이것은 상기 튜브의 내용물이 심하게 분해되었음을 의미한다.
CFC-12 및 미네랄 오일은 지금까지 많은 냉각 시스템 및 방법에서 선택되어온 조합이다. 따라서, 본 발명의 냉각 화합물 및 조성물은 광범위하게 사용되는 종래의 냉매-윤활 오일 조합에 비해 많은 일반적으로 사용되는 윤활 오일에 대하여 상당히 우수한 안정성을 가진다.
실시예
4 -
폴리올
발포체
본 실시예는 본 발명의 바람직한 일 구현에 따른 발포제의 사용, 즉 HFO-1234ze 및 본 발명에 따른 폴리올 발포체 제조를 보여준다. 상기 폴리올 발포제 배합물의 성분들은 다음 표 2에 따라 준비되었다.
[표 2]
* 보라놀 490은 슈크로오즈(sucrose)-계열 폴리올이며, 보라놀 391은 톨루엔 디아민 계열 폴리올이며, 각각은 다우 화학사(Dow Chemical)에서 제조된다. B-8462는 Degussa-Goldschmidt사에서 구입가능한 계면활성제이다. 폴리캐트 촉매는 3차 아민 계열이며, Air Products에서 구입가능하다. 이소시아네이트 M-20S은 베이어(Bayer) LLC의 제품이다.
상기 발포체는 먼저 발포제를 첨가하지 않고, 이들의 성분을 혼합함으로써 제조된다. 두 개의 피셔-포터(Fisher-Porter) 튜브에 각각 약 52.6g의 상기 폴리올 혼합물(발포제 없이)을 채우고, 밀봉한 다음, 냉각기에 넣어 냉각시키고, 약간의 진공을 형성한다. 가스 뷰렛을 사용하여, 약 17.4g의 HFO-1234ze을 각각의 튜브에 첨가하고, 그 후, 상기 튜브를 따뜻한 물에 담겨진 초음파 배스(ultrasound bath)에 넣고 30분간 둔다. 제조된 용액은 뿌옇고, 실온에서의 증기압 측정은 발포제가 용액 내에 있지 않음을 나타내는 약 70psig의 증기압을 보여준다. 그런 다음, 상기 튜브를 약 27℉의 냉각기에 약 2 시간 동안 둔다. 증기압을 다시 측정하였으며, 증기압은 14-psig로 나타났다. 이소시아네이트 혼합물, 약 87.9g을 금속 용기 안에 넣고, 냉각기에 두어, 약 50℉까지 냉각되도록 한다. 그런 다음 상기 폴리올 튜브를 열고, 금속 혼합 용기로 계량(칭량)한다 (약 100g의 폴리올 혼합물이 사용되었다). 그런 다음 냉각된 금속 용기로부터 상기 이소시아네이트를 즉시 상기 폴리올에 붓고, 이중 프로펠러를 갖는 에어 믹서로 3000RPM에서 10초 동안 혼합한다. 상기 혼합물은 교반과 함께 즉시 거품(froth)이 일기 시작하며, 그 다음에 8×8×4 인치 박스에 붓고, 발포되도록 한다. 상기 거품 때문에, 크림 타임(cream time)을 측정할 수 없다. 상기 발포체는 4분-겔 타임 및 5분-택 프리(tack free) 타임을 갖는다. 다음으로 상기 발포체가 실온에서 이틀 동안 경화되도록 한다.
그런 다음, 물리적 특성을 측정하기 위해서 상기 발포체를 적당한 샘플로 자르고, 2.14pcf의 밀도를 가짐을 알아내었다. 다음 표 3에 기재된 바와 같이, K-팩터(K-factor)를 측정하여 알아내었다.
[표 3]
실시예
5-폴리스티렌
발포체
본 실시예는 본 발명의 두 개의 바람직한 구현예에 따른 발포제의 사용, 즉, HFO-1234ze 및 HFO-1234yf의 사용 및 폴리스티렌 발포체의 제조를 보여준다. 시험 장치 및 프로토콜은 특정 발포제 및 폴리머가 발포체 및 발포체의 품질을 형성할 수 있는지 여부를 측정하는 보조 기구로 성립되었다. 기초 폴리머(ground polymer)(다우 폴리스티렌 685D) 및 HFO-1234ze로 필수적으로 이루어진 발포제를 베슬(vessel)에서 혼합하였다. 상기 베슬(vessel)의 그림이 아래에 나타나 있다. 상기 베슬(vessel) 부피는 200 ㎤이고, 두 개의 파이프 플랜지(pipe flange)와 길이가 4인치인 단면적이 2인치 직경 스케쥴 40 스테인레스 스틸 파이프 섹션으로 제조되었다. 상기 베슬을 온도가 약 190℉에서 약 285℉까지, 바람직하게는 폴리스티렌에 대하여 265℉로 설정된 오븐에 넣고, 온도가 평형에 도달할 때까지 놔둔다.
그 후, 베슬내의 압력을 해제하였으며, 발포된 중합체가 빨리 형성되었다. 상기 발포제는 발포제가 중합체내로 용해(dissolve)됨에 따라 중합체를 가소화lasticize)한다. 상기 방법을 사용하여 이와 같이 제조된 두 가지 발포체의 결과 밀도를 트랜스-HFO-1234ze 및 HFO-1234yf를 사용하여 제조된 발포체의 밀도로 표 4 및 도 1에 나타내었다. 시험결과는 본 발명에 따라서 발포체 폴리스티렌이 얻어짐을 나타낸다. 폴리스티렌을 갖는 R1234ze에 대한 다이(die) 온도는 약 250℉이다.
[표 4]
본 실시예는 트윈 스크루우 타입 압출기(extruder)에서 형성되는 폴리스티렌 발포체용 발포제로서의 HFO-1234ze 단독의 성능을 실증하는 것이다. 본 실시예에서 사용된 장치는 다음의 특징을 갖는 Leistritz 트윈 스크루우 압출기이다:
30 ㎜ 동시-회전 스크루우(co-rotating screws)
L:D 비 = 40:1
상기 압출기는 10 섹션으로 나뉘어지며, 각각은 4:1의 L:D이다. 폴리스티렌 수지가 제 1 섹션에 도입되었으며, 발포제는 제 6 섹션에 도입되고, 압출물(extrudate)은 제 10 섹션에서 배출되었다. 상기 압출기는 주로 용융/혼합 압출기로 가동되었다. 후속 냉각 압출기가 탠뎀(tandem)에 연결되며, 이의 디자인 특징은 다음과 같다:
Leistritz 트윈 스크루우 압출기
40 ㎜ 동시-회전 스크루우
L:D 비 = 40:1
다이: 5.0 ㎜ 원형
폴리스티렌 수지, 즉, Nova Chemical의 Nova 1600 - 일반 압출등급 폴리스티렌이 상기한 조건에서 압출기에 공급된다. 상기 수지는 375℉ - 525℉의 권고 용융 온도(recommended melt temperature)를 갖는다. 다이에서 상기 압출기의 압력은 약 1320 psi (pounds per square inch)이고, 다이에서의 온도는 약 115℃였다.
트랜스 HFO-1234ze로 필수적으로 구성되는 발포제가 상기한 위치에서 압출기에 첨가되고 총 발포제를 기준으로, 핵화제(nucleating agent)로서 탈크 약 0.5중량%가 포함되었다. 본 발명에 따라서, 발포제를 10중량%, 12중량%, 및 14중량%의 농도로 사용하여 발포체가 제조되었다. 제조된 발포체의 밀도는 약 0.1 g/㎤ 내지 0.07 g/㎤의 범위이며, 셀 크기는 약 49 내지 약 68 미크론이다. 직경이 대략 30㎜인 발포체는 육안상 품질이 매우 우수하였으며, 셀 크기가 매우 미세하며, 가시적이거나 혹은 명백한 공기 주입에 의한 홀(blow holes) 혹은 공극(voids)이 없다.
실시예
5A - 폴리스티렌
발포체
발포제가 트랜스 HFO-1234ze 약 50중량% 및 HFC-245fa 50중량%를 포함하는 것을 제외하고는 실시예 5의 절차가 반복되며, 핵화제는 실시예 5에 나타낸 농도로 사용된다. 발포된 폴리스티렌은 약 10% 및 12%의 발포제 농도에서 제조된다. 제조된 발포체의 밀도는 약 0.09 g/㎤이며, 셀 크기는 약 200 미크론이다. 직경이 약 30㎜인 발포체는 육안상 품질이 매우 우수하였으며, 셀 구조가 미세하며, 가시적이거나 혹은 명백한 공극(voids)이 없다.
실시예
5B - 폴리스티렌
발포체
발포제가 트랜스 HFO-1234ze 약 80중량% 및 HFC-245fa 20중량%를 포함하는 것을 제외하고는 실시예 5의 절차가 반복되며, 핵화제는 실시예 5에 나타낸 농도로 사용된다. 발포된 폴리스티렌은 약 10% 및 12%의 발포제 농도에서 제조된다. 제조된 발포체의 밀도는 약 0.08 g/㎤이며, 셀 크기는 약 120 미크론이다. 직경이 약 30㎜인 발포체는 육안상 품질이 매우 우수하였으며, 셀 구조가 미세하며, 가시적이거나 혹은 명백한 공극이 없다.
실시예
5C - 폴리스티렌
발포체
핵화제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 트랜스 HFO-1234ze를 사용한 실시예 5의 절차가 반복된다. 발포체의 밀도는 0.1 g/㎤ 이며, 셀 크기 직경은 약 400 미크론이다. 직경이 약 30㎜인 발포체는 육안상 품질이 매우 우수하였으며, 셀 구조가 미세하고, 가시적이거나 혹은 명백한 공극이 없다.
실시예
6 - 폴리우레탄
발포체의
압축강도
본 실시예는 하이드로카본 공-발포제와 함께 사용되는 HFO-1234ze, 및 이의 이성질체의 성능 그리고 특히, HFO-1234ze 및 시클로펜탄 공-발포제를 포함하는 조성물의 폴리우레탄 발포체의 압출강도 성능에서의 유용성을 실증하는 것이다.
상업적으로 이용가능한, 냉각 적용-타입 폴리우레탄 발포체 배합물(발포체 형성제)가 제공된다. 폴리올 블렌드는 상업용 폴리올(들), 촉매(들) 및 계면활성제(들)로 구성되었다. 상기 배합물은 기상 발포제와 함께 사용되도록 조정된다. 표준 상업용 폴리우레탄 공정 장치가 발포체 형성 공정에 사용된다. 기상 발포제 조합물이 HFO-1234ze (이의 이성질체 포함)를 총 발포제의 약 60 몰 퍼센트 농도 그리고 시클로펜탄을 총 발포제의 약 40 몰 퍼센트 농도로 포함하여 형성되었다. 본 실시예는 HFO-1234ze (이의 이성질체 포함)와 시클로펜탄 공-발포제의 조합물의 물리적 특성 성능을 설명하는 것이다. 하기 표 5는 본 발명에 의한 발포제를 사용한 유사한 기계-제조된 폴리우레탄 발포체의 압축강도를 HFC-245fa로 구성되는 발포제 및 시클로펜탄으로 구성되는 발포제를 사용하여 제조된 발포체와 비교하여 나타낸다.
[표 5]
본 실시예에서 설명되는 예상치 못했던 결과는 통상의 발포 공정 장치 및 특히, 폴리우레탄 공정 장치에서 HFO-1234ze 및 HFC-1234ze/HFC 블렌드가 프로세싱되도록 하는 성능이다. 이는 마스터배치 타입 블렌딩 장치, 기상 발포제 블렌딩 장치, 발포제의 제 3 스트림 첨가 혹은 발포 헤드에서 발포제의 첨가를 포함하는 다양한 타입의 시스템 및 장치를 사용하여 발포 프로세싱을 행할 수 있도록 하므로 큰 이점이다.
실시예
7 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
폴리우레탄 발포체가 상업용 "기기 타입(appliance type)" 폴리우레탄 배합물로 사용되도록 제조 및 조정된다. 실시예 6에 기술된 동일한 발포체 배합물이 발포체 형성 공정에 사용되는 동일한 표준 상업용 폴리우레탄 프로세싱 장치에 사용된다. 발포제를 제외하고는 각각의 시스템에 동일한 성분, 시스템 및 장치를 사용하여 몇 가지 시스템을 준비한다. 본 발명에 의한 발포제 뿐만 아니라, HFC-134a, HFC-245fa, 및 시클로펜탄 각각이 또한 발포제로 시험되었다. 각각의 시스템에서, 상기 발포제는 실질적으로 동일한 몰 농도로 상기 폴리올 블렌드에 첨가된다. 상기 폴리올 블렌드는 상업용 폴리올(들), 촉매(들) 및 계면활성제(들)로 구성된다. 발포체는 표준 상업용 제조 오퍼레이션(operations), 예를 들어, 냉각 적용용 발포체를 제조하는 상업용 오퍼레이션에 따라 제조된다. 상기 제조된 발포체를 k-팩터로 평가하였으며, 이 정보는 하기 표 6에 나타낸다. 기준, 비교 목적으로, 상업용 데이타를 참고할 수 있는 HFC-134a로 발포체를 제조하였다. 이들 발포체에 대한 k-팩터를 표 6에 나타내었다.
[표 6]
본 실시예는 HFO-1234ze 발포제가 폴리우레탄 배합물에 대체되는 경우에, HFO-1234ze 및 이들의 이성질체의 k-팩터 성능을 실증하는 것이다. 기준 발포체의 발포제가 동일한 몰 농도의 HFO-1234ze로 대체되었다. 표 6의 시험결과는 HFO-1234ze 발포체의 k-팩터가 HFC-134a 혹은 시클로펜탄 발포체에 비하여 현저하게 우수함을 나타낸다.
실시예
8 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
본 실시예는 폴리우레탄 발포체의 제조에 사용되는, HFO-1234ze(이의 이성질체 포함)를 다양한 HFC 공-발포제와 함께 포함하는 발포제의 성능을 확인하는 것이다. 발포제를 제외하고, 실시예 6 및 7에서 사용되는 동일한 발포체 배합물, 장치 및 절차가 사용된다. 발포제는 HFO-1234ze (이의 이성질체 포함)를 총 발포제의 약 80 중량 퍼센트 농도 그리고 HFC-245fa를 총 발포제의 약 20중량 퍼센트 농도로 포함하여 제조된다. 본 발명에 의한 발포제 뿐만 아니라, HFC-134a 및 시클로펜탄 각각을 또한, 발포제로서 시험하였다. 각각의 시스템에서, 발포제는 상기 폴리올 블렌드에 실질적으로 동일한 몰 농도로 첨가되었다. 그 후, 발포체가 상기 발포제를 사용하여 형성되었으며, 상기 발포체의 k-팩터가 측정되었다. 하기 표 7은 HFC 공-발포제와 함께 사용되는 경우의 HFO-1234ze (이의 이성질체 포함) 조합물의 k-팩터 성능을 나타낸다.
[표 7]
본 실시예에서 설명되는 예상치 못했던 결과는 통상의 폴리우레탄 공정 장치에서 HFO-1234ze, 및 HFC-1234ze/HFC 블렌드가 프로세싱되도록 하는 성능이다. 이는 마스터배치 타입 블렌딩 장치, 기상 발포제 블렌딩 장치, 발포제의 제 3 스트림 첨가 혹은 포움 헤드(foam head)에서의 발포제 첨가를 포함하는 다양한 타입의 시스템 및 장치를 사용하여 발포 공정처리를 행할 수 있도록 하므로 큰 이점이다.
실시예
9 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
본 실시예는 폴리우레탄 발포체 제조에 사용되는 경우에, 본 발명에 의한 발포제의 예상치 못했던 성능을 추가적으로 실증하는 것이다. 3가지의 기기용(appliance) 폴리우레탄 발포체가 제조되었으며, 각각은 다른 발포제가 사용된 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 물질, 절차 및 장치를 사용하여 형성되었다. 상기 폴리올 시스템은 액체 발포제가 사용되도록 조정된 상업적으로 이용가능한, 기기-타입(appliance-type) 배합물이다. 발포 기계를 사용하여 발포체를 형성한다. 발포제는 필수적으로 동일한 몰 농도로 사용된다. 형성 후에, 각각의 발포체를 k-팩터를 측정하기에 적합한 샘플로 잘랐으며, k-팩터는 하기 표 8B에 나타낸 바와 같다. 발포제 조성은 총 발포제를 기준으로한 중량 퍼센트로 하기 표 8A에 개시된다:
[표 8a]
[표 8b]
표 8B에 나타낸 결과는 본 발명의 화합물(HFO-1234ze)을 열경화성 발포체용 공-발포제로서 시클로펜탄 및 HFC-245fa와 함께 이들 수준으로 사용하므로써 HFO-1234ze가 단독으로 혹은 HFC-245fa와 함께 사용되는 경우의 HFO-1234ze의 k-팩터 성능에 유해한 방식으로 영향을 미치지 않음을 나타낸다. 이제까지는 시클로펜탄을 발포제 배합물에 상당한 양으로 사용하는 경우에 k-팩터 성능에 유해한 영향을 미쳤으므로, 이는 예상치 못했던 결과이다.
실시예
10 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 발포체는 핸드 믹스로 제조되었다. 상기 발포제는 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물의 몰 퍼센트와 대략 동일한 몰 퍼센트의 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물로 구성된다. K-팩터는 하기 표 9에 나타내었다.
[표 9]
실시예
11 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 상기 발포제는 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물의 몰 퍼센트와 대략 동일한 몰 퍼센트의 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물로 구성된다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 K-팩터는 대략 실시예 10과 동일하였다.
실시예
12 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 메탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 및 t-부탄올 각각의 50:50 몰비의 조합으로 구성되며, 각각의 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
13 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 메탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 및 t-부탄올 각각의 50:50 몰비의 조합으로 구성되며, 각각의 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
14 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 다음의 부가적인 화합물 각각: 이소-펜탄, 노르말-펜탄 및 시클로-펜탄의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 HFCO-1233zd: 부가적인 화합물을 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로 하여, 각각의 부가적인 화합물과의 조합으로 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
15 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 다음의 부가적인 화합물 각각: 이소-펜탄, 노르말-펜탄 및 시클로-펜탄의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 HFCO-1233zd: 부가적인 화합물을 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로 하여, 각각의 부가적인 화합물과의 조합으로 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
16 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 다음의 부가적인 화합물 각각: 물 및 CO2의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 HFCO-1233zd: 부가적인 화합물을 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로 하여, 각각의 부가적인 화합물과의 조합으로 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
17 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 다음의 부가적인 화합물 각각: 물 및 CO2의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 HFCO-1233zd: 부가적인 화합물을 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로 하여, 각각의 부가적인 화합물과의 조합으로 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
18 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 HFO-1234ye-트랜스(E)(15℃의 끓는점을 가짐) 및 HFO-1234ye-시스(Z)(24℃의 끓는점을 가짐) 각각이 HFCO-1233zd와 50:50 몰비로 함께 사용되는 조합으로 구성되며, 각각의 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
19 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물과 HFO-1234ye-트랜스(E)(15℃의 끓는점을 가짐) 및 HFO-1234ye-시스(Z)(24℃의 끓는점을 가짐) 각각이 HFCO-1233zd와 50:50 몰비로 함께 사용되는 조합으로 구성되며, 각각의 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
20 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 HFCO-1233zd:트랜스-1,2 디클로로에틸렌이 75:25 몰비로된 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물 및 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 조합으로 구성되며, 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트이다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
21 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 HFCO-1233zd:트랜스-1,2 디클로로에틸렌이 75:25 몰비로된 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물 및 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 조합으로 구성되며, 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트이다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
22 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물 및 메틸 포르메이트가 75:25 몰비로된 조합으로 구성되며, 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
23 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물 및 메틸 포르메이트가 75:25 몰비로된 조합으로 구성되며, 조합은 발포제 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
24 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하였으나, 다른 촉매, 보조 배합물을 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 발포 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재하는 화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)의 화합물로 구성된다. 초기 K-팩터는 표 10A에 나타내었으며, 7일 경과시의 K-팩터는 표 10B에 나타내었다.
[표 10a]
[표 10b]
실시예
25 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 발포 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재하는 화학식 IA, 즉, HFO-1234ye-트랜스(E) (15℃의 끓는점을 가짐)의 화합물로 구성된다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
26 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 발포제는 발포 조성물에 실시예 9에서 발포제로서 사용되는 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재하는 화학식 IA, 즉, HFO-1234ye-시스(Z) (24℃의 끓는점을 가짐)의 화합물로 구성된다. 허용가능한 발포체가 형성되었으며, 바람직하게 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
27 - 용매로서 트랜스
HFCO
-1233
zd
화학식 Ⅱ, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd의 화합물이 유리 용기(container)로 옮겨졌다. 실리콘 윤활제, 특히 고-점도 (12,500cP) 실리콘 오일이 상기 트랜스 HFCO-1233zd 용매에 약 10중량%의 농도로 첨가되었다. 그 결과 균일한, 단일상 용액이 얻어졌으며, 이는 트랜스 HFCO-1233zd가 실리콘 베이스 윤활제 오일을 용해시킴을 실증하는 것이다.
실시예
28 - 용매로서
시스
HFCO
-1233
zd
화학식 Ⅱ, 즉, 시스 HFCO-1233zd의 화합물이 유리 용기(container)로 옮겨졌다. 실리콘 윤활제, 특히 고-점도 (12,500cP) 실리콘 오일이 상기 시스 HFCO-1233zd 용매에 약 10중량%의 농도로 첨가되었다. 그 결과 균일한, 단일상 용액이 얻어졌으며, 이는 시스 HFCO-1233zd가 실리콘 베이스 윤활제 오일을 용해시킴을 실증하는 것이다.
실시예
29 -
HFCO
-1233
zd
/ 트랜스-1,2-디클로로에틸렌
트랜스 HFCO-1233zd 및 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 조합(combination)을 25:75 및 50:50의 트랜스 HFCO-1233zd:트랜스-1,2-디클로로에틸렌 중량비로 하여 제조하였다. 각각의 조합을 유리 용기에 첨가하였다. 실리콘 윤활제, 특히 고-점도 (12,500cP) 실리콘 오일이 각각의 용매에 약 10중량%의 농도로 첨가되었다. 그 결과 균일한, 단일상 용액이 얻어졌으며, 이는 상기 조합이 실리콘 오일을 트랜스 HFCO-1233zd 단독에 비하여 동등 이상의 정도로 용해시킴을 실증하는 것이다.
실시예
30 -
시스
HFCO
-1233
zd
/ 트랜스-1,2-디클로로에틸렌
시스 HFCO-1233zd 및 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 조합(combination)을 25:75 및 50:50의 시스 HFCO-1233zd:트랜스-1,2-디클로로에틸렌 중량비로 하여 제조하였다. 각각의 조합을 유리 용기에 첨가하였다. 실리콘 윤활제, 특히 고-점도 (12,500cP) 실리콘 오일이 각각의 용매에 약 10중량%의 농도로 첨가되었다. 그 결과 균일한, 단일-상(single-phase) 용액이 얻어졌으며, 이는 상기 조합이 실리콘 오일을 시스 HFCO-1233zd 단독에 비하여 동등 이상의 정도로 용해시킴을 실증하는 것이다.
실시예
31 - 세척제로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
금속 쿠폰(coupon)을 로진-베이스 솔더 플럭스로 코팅하고 건조되도록 하였다. 상기 쿠폰을 칭량하고 그 후에, 트랜스 HFC-1233zd에 담궜다. 상기 쿠폰을 제거하고, 건조되도록 하고, 다시 칭량하여 얼마나 많은 솔더 플럭스가 제거되었는지를 측정하였다. 다시 수행하여, 평균 25중량%의 플럭스가 제거되었다.
실시예
32 - 세척제로서의
시스
HFCO
-1233
zd
금속 쿠폰(coupon)을 로진-베이스 솔더 플럭스로 코팅하고 건조되도록 하였다. 상기 쿠폰을 칭량하고 그 후에, 시스 HFC-1233zd에 담궜다. 상기 쿠폰을 제거하고, 건조되도록 하고, 다시 칭량하여 얼마나 많은 솔더 플럭스가 제거되었는지를 측정하였다. 다시 수행하여, 평균 25중량%의 플럭스가 제거되었다.
실시예
33 - 세척제로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
/메탄올
금속 쿠폰(coupon)을 로진-베이스 솔더 플럭스로 코팅하고 건조되도록 하였다. 상기 쿠폰을 칭량하고 그 후에, 트랜스 HFC-1233zd 및 약 1 중량% 내지 약 10중량% (그리고 보다 더 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 5중량%이며, 약 1중량%, 약 2중량%, 약 3중량%, 약 5중량% 및 약 10중량% 포함) 범위에서 몇몇 다른 농도로 메탄올을 포함하는 조성물에 담궜다. 상기 쿠폰을 제거하고, 건조되도록 하고, 다시 칭량하여 얼마나 많은 솔더 플럭스가 제거되었는지를 측정하였다. 다시 수행하여, 실시예 31에서 제거된 것 보다 많은 양의 플럭스가 제거되었으며, 메탄올 3중량%를 포함하는 조성물에서 상기 플럭스의 약 98%가 제거되었다.
실시예
34 - 세척제로서의
시스
HFCO
-1233
zd
/메탄올
금속 쿠폰(coupon)을 로진-베이스 솔더 플럭스로 코팅하고 건조되도록 하였다. 상기 쿠폰을 칭량하고 그 후에, 시스 HFC-1233zd 및 약 1 중량% 내지 약 10중량% (그리고 보다 더 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 5중량%이며, 약 1중량%, 약 2중량%, 약 3중량%, 약 5중량% 및 약 10중량% 포함) 범위에서 몇몇 다른 농도로 메탄올을 포함하는 조성물에 담궜다. 상기 쿠폰을 제거하고, 건조되도록 하고, 다시 칭량하여 얼마나 많은 솔더 플럭스가 제거되었는지를 측정하였다. 다시 수행하여, 실시예 32에서 제거된 것보다 많은 양의 플럭스가 제거되었으며, 메탄올 3중량%를 포함하는 조성물에서 상기 플럭스의 약 98%가 제거되었다.
실시예
35 -
추출제로서의
트랜스
HFCO
-1233
zd
개똥 쑥 식물(artemisia annua plant)에서 의약, 특히 항-말라리아 약제인 식물-유래된 아르테미시닌(artemisinin)을 추출하였다. 아르테미시닌(artemisinin) 샘플을 바이알내에 칭량하여 넣었다. 화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd를 아르테미시닌이 용해될 때까지 상기 바이알에 첨가하였다. 결과는 의약, 특히 아르테미시닌 같은 식물-유래된 의약이 트랜스 HFCO-1233zd에 최대 약 3중량% 용해됨을 나타내었으며, 이는 트랜스 HFCO-1233zd가 바이오매스(biomass)로 부터의 약물 추출에 사용될 수 있음을 나타낸다.
실시예
36 -
추출제로서의
시스
HFCO
-1233
zd
개똥 쑥 식물(artemisia annua plant)에서 의약, 특히 항-말라리아 약제인 식물-유래된 아르테미시닌(artemisinin)을 추출하였다. 아르테미시닌(artemisinin) 샘플을 바이알내에 칭량하여 넣었다. 화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 시스 HFCO-1233zd를 아르테미시닌이 용해될 때까지 상기 바이알에 첨가하였다. 결과는 의약, 특히 아르테미시닌 같은 식물-유래된 의약이 시스 HFCO-1233zd에 최대 약 3중량% 용해됨을 나타내었으며, 이는 시스 HFCO-1233zd가 바이오매스(biomass)로 부터의 약물 추출에 사용될 수 있음을 나타낸다.
실시예
37 -
추출제로서의
트랜스
HFCO
-1233
zd
/디클로로에틸렌
트랜스 HFCO-1233zd 및 트랜스 1,2-디클로로에틸렌의 50:50 중량비 조합을 추출제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 35를 반복하였다. 용해도 및 추출 효율은 트랜스 HFCO-1233zd를 단독으로 사용한 경우에 관찰된 것과 동등하거나 혹은 그 보다 우수하다.
실시예
38 -
추출제로서의
시스
HFCO
-1233
zd
/디클로로에틸렌
시스 HFCO-1233zd 및 트랜스 1,2-디클로로에틸렌의 50:50 중량비 조합을 추출제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 36을 반복하였다. 용해도 및 추출 효율은 시스 HFCO-1233zd를 단독으로 사용한 경우에 관찰된 것과 동등하거나 혹은 그 보다 우수하다.
실시예
39 - 용매로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
조합
하이드로카본 윤활제, 특히 미네랄 오일을 각각 트랜스 HFCO-1233zd/메탄올을 약 98:2중량비로, 트랜스 HFCO-1233zd/펜탄을 약 96:4중량비로, 그리고 트랜스 HFCO-1233zd/메탄올/펜탄을 약 92:2:6중량비로 포함하는 바이알에 첨가하였다. 모든 경우에, 미네랄 오일 농도 10중량% 초과시에 균일한, 단일-상 용액이 형성되었다.
실시예
40 - 용매로서의
시스
HFCO
-1233
zd
조합
하이드로카본 윤활제, 특히 미네랄 오일을 각각 시스 HFCO-1233zd/메탄올을 약 98:2중량비로, 시스 HFCO-1233zd/펜탄을 약 96:4중량비로, 그리고 시스 HFCO-1233zd/메탄올/펜탄을 약 92:2:6중량비로 포함하는 바이알에 첨가한다. 모든 경우에, 미네랄 오일 농도 10중량% 초과시에 균일한, 단일-상 용액이 형성된다.
실시예
41 - 에어로졸로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
트랜스 HFCO-1233zd를 에어로졸 캔에 첨가하고, 적소에서 에어로졸 밸브를 클램핑하여 상기 캔을 밀봉하고 HFC-134a가 약 14중량% 그리고 트랜스 HFCO-1233zd가 약 76중량%의 농도가 되도록 HFC-134a 추진제를 첨가하여 분사 에어로졸을 제조하였다. 작동유(hydraulic fluid)를 금속 쿠폰에 면봉으로 적용하고 상기 쿠폰을 칭량하였다. 상기 트랜스 HFCO-1233zd-함유 에어로졸을 금속 기재에 10초동안 분사하였다. 상기 쿠폰이 건조되도록 하고 다시 칭량하였다. 약 60중량%의 작동유가 제거되었다.
실시예
42 - 에어로졸로서의
시스
HFCO
-1233
zd
시스 HFCO-1233zd를 에어로졸 캔에 첨가하고, 적소에서 에어로졸 밸브를 클램핑하여 상기 캔을 밀봉하고 HFC-134a가 약 14중량% 그리고 시스 HFCO-1233zd가 약 76중량%의 농도가 되도록 HFC-134a 추진제를 첨가하여 분사 에어로졸을 제조한다. 작동유(hydraulic fluid)를 금속 쿠폰에 면봉으로 적용하고 상기 쿠폰을 칭량한다. 상기 시스 HFCO-1233zd-함유 에어로졸을 금속 기재에 10초동안 분사한다. 상기 쿠폰이 건조되도록 하고 다시 칭량하였다. 약 60중량%의 작동유가 제거된다.
실시예
43 - 추출용 용제로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 트랜스 HFC-1233zd가 방향제(fragrance), 특히 식물-유래의 쟈스몬에 대한 추출제(extraction agent) 및 캐리어(carrier)로 사용가능함을 보여준다. 쟈스몬 약 0.39g을 두꺼운 벽 유리 튜브에 넣고 트랜스 HFC-1233zd 약 1.73g을 상기 유리 튜브에 첨가하였다. 그 후, 상기 튜브를 얼리고 밀봉하였다. 상기 튜브 해동시에, 상기 혼합물이 단일 액상임을 발견하였다. 상기 용액에서는 쟈스몬 약 20wt% 및 트랜스 HFCO-1233zd 약 80wt%가 포함되어 있었다. 상기 결과는 방향제, 특히 식물-유래된 방향제, 예컨대 쟈스몬이 트랜스 HFCO-1233zd에 최대 약 20중량%로 용해될 수 있음을 나타내었으며, 이는 트랜스 HFCO-1233zd가 방향제에 대한 추출제 및 캐리어로 사용될 수 있음을 보여준다.
실시예
44 - 추출용 용제로서의
시스
HFCO
-1233
zd
화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 시스 HFC-1233zd가 방향제(fragrance), 특히 식물-유래의 쟈스몬에 대한 추출제(extraction agent) 및 캐리어(carrier)로 사용가능함을 보여준다. 쟈스몬 약 0.39g을 두꺼운 벽 유리 튜브에 넣고 시스 HFC-1233zd 약 1.73g을 상기 유리 튜브에 첨가한다. 그 후, 상기 튜브를 얼리고 밀봉한다. 상기 튜브 해동시에, 상기 혼합물이 단일 액상임이 발견된다. 상기 용액은 쟈스몬 약 20wt% 및 시스 HFCO-1233zd 약 80wt%를 포함한다. 상기 결과는 방향제, 특히 식물-유래된 방향제, 예컨대 쟈스몬이 시스 HFCO-1233zd에 최대 약 20중량%로 용해될 수 있음을 나타내며, 이는 시스 HFCO-1233zd가 방향제에 대한 추출제 및 캐리어로 사용될 수 있음을 보여준다.
실시예
45 - 용매로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
합성 윤활제, 특히 폴리알킬렌글리콜(PAG) 윤활제 그리고 보다 구체적으로는 2 이상의 옥시프로필렌 그룹으로 필수적으로 구성되며, 약 37℃에서 점도가 약 10 내지 약 200 centistokes인 PAG(Idemitsu Kosan에서 판매 명칭 ND-8로 판매됨)를 트랜스 HFCO-1233zd를 포함하는 바이알에 첨가한다. PAG의 농도가 10중량%보다 큰 경우에 균일한, 단일-상 용액이 형성된다. 합성 윤활제 ND-8의 특성은 하기 표 11에 나타낸다.
[표 11]
실시예
46 - 용매로서의
시스
HFCO
-1233
zd
조합
합성 윤활제, 특히 폴리알킬렌글리콜(PAG) 윤활제 그리고 보다 구체적으로는 2 이상의 옥시프로필렌 그룹으로 필수적으로 구성되며, 약 37℃에서 점도가 약 10 내지 약 200 centistokes인 PAG(Idemitsu Kosan에서 판매 명칭 ND-8로 판매됨)를 시스 HFCO-1233zd를 포함하는 바이알에 첨가한다. PAG의 농도가 10중량%보다 큰 경우에 균일한, 단일-상 용액이 형성된다.
실시예
47 - 용매로서의 트랜스
HFCO
-1233
zd
조합
상기 실시예 45에 기재된 PAG 윤활제를 각각 트랜스 HFCO-1233zd/메탄올을 약 98:2중량비로, 트랜스 HFCO-1233zd/펜탄을 약 96:4중량비로, 그리고 트랜스 HFCO-1233zd/메탄올/펜탄을 약 92:2:6중량비로 포함하는 바이알에 첨가한다. 모든 경우에, PAG 오일 농도가 10중량% 보다 큰 경우에, 균일한, 단일-상 용액이 형성된다.
실시예
48 - 용매로서의
시스
HFCO
-1233
zd
조합
상기 실시예 45에 기재된 PAG 윤활제를 각각 시스 HFCO-1233zd/메탄올을 약 98:2 중량비로, 시스 HFCO-1233zd/펜탄을 약 96:4중량비로, 그리고 시스 HFCO-1233zd/메탄올/펜탄을 약 92:2:6중량비로 포함하는 바이알에 첨가한다. 모든 경우에, PAG 윤활제의 농도가 10중량% 보다 큰 경우에, 균일한, 단일-상 용액이 형성된다.
실시예
49 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 초임계(supercritical state) 및 근초임계 상태(near supercritical state)에서 화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 트랜스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)과 CO2의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 HFCO-1233zd:CO2를 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로하여 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 각각의 경우에 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
50 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 9와 같이, 동일한 폴리올 배합물 및 이소시아네이트를 사용하여 추가 시험을 행하였다. 상기 발포체는 핸드 믹스로 제조하였다. 일련의 발포제는 초임계(supercritical state) 및 근초임계 상태(near supercritical state)에서 화학식 Ⅱ의 화합물, 즉, 시스 HFCO-1233zd (CF3CH=CHCl)과 CO2의 조합으로 구성된다. 3가지 발포제는 시스 HFCO-1233zd:CO2를 25:75, 50:50 및 75:25 몰비로하여 형성된다. 각각의 발포제 조성물은 실시예 9에서 발포제로 사용된 발포 조성물과 대략 동일한 몰 퍼센트로 존재한다. 허용가능한 발포체가 각각의 경우에 형성되었으며, 바람직하게 각각의 조합에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
51 - 폴리우레탄
발포체
K-
팩터
실시예 11-50 각각에 대하여 발포제에 일정량의 물을 첨가하거나 및/또는 발포 배합물(foam formulation)에 물을 첨가하거나 및/또는 발포 오퍼레이션 시간을 추가하여 추가 시험을 행한다. 물은 발포 배합물의 총 중량을 기준으로 약 0.5중량%의 양으로 첨가된다. 허용가능한 발포체가 각각의 경우에 형성되었으며, 바람직하게 각각의 발포체에 대한 K-팩터는 상기 표 9에 나타낸 것과 대략 같거나 혹은 보다 우수하였다.
실시예
52
본 실시예는 냉매 조성물이 HFO-1234를 포함하며, 이때 상기 HFO-1234의 대부분, 바람직하게는 최소 약 75 중량%, 더 바람직하게는 최소 90중량%가 HFO-1234ye (CHF2-CF=CHF, 시스- 및 트랜스-이성질체)인 본 발명의 일 구현예의 성능을 보여준다. 보다 구체적으로, 본 실시예는 냉각 시스템, 고온 열 펌프 및 유기 랜킨 사이클(Organic Rankine Cycle) 시스템에서, 가공유(working fluid)로 사용되는 이러한 조성물을 설명한다. 첫번째 시스템의 예는 약 35℉의 증발 온도 및 약 150℉의 응축 온도(CT)를 갖는 시스템이다. 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 35℉ 내지 약 50℉의 증발온도 및 약 80℉ 내지 약 120℉의 CT를 갖는 시스템을 본 명세서에서는 "칠러(chiller)" 혹은 "칠러 AC" 시스템이라고 부른다. 비교하기 위해 R-123 및 적어도 약 90 중량%의 HFO-1234ye를 포함하는 본 발명의 냉매 조성물을 사용하는 이러한 시스템 각각의 오퍼레이션을 하기 표 12에 나타내었다:
[표 12]
상기 표에서 알 수 있듯이, 많은 중요한 냉각 시스템 성능 파라미터가 R-123에 비교적 가깝다. 많은 현존하는 냉각 시스템이 R-123 또는 R-123과 유사한 특성을 가지는 다른 냉매를 사용하도록 설계되어 왔으므로, 당해 기술 분야의 당업자들은 상대적으로 시스템의 수정을 최소화하면서, R-123 또는 유사한 고비점 냉매에 대한 대체물로 사용할 수 있는 저 GWP 및/또는 저 오존 파괴 용매의 실질적인 이점을 알 것이다. 특정한 구현에서, 본 발명은 개장 방법을 제공하며, 이는 현존하는 시스템 내의 냉매를 본 발명의 조성물, 바람직하게는 HFO-1234, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ye, 트랜스-HFO-1234ye, 및 이들의 모든 조합 및 모든 비율중 어떠한 하나 이상을 최소 약 90중량% 포함하거나, 및/또는 이로 필수적으로 구성되는 조성물로 실질적으로 디자인의 변경없이, 대체하는 단계를 포함하는 것으로 여겨진다.
실시예
53
본 실시예는 냉매 조성물이 HFCO-1233을 포함하며, 이때 상기 HFCO-1233zd의 대부분, 바람직하게는 최소 약 75 중량%, 더 바람직하게는 최소 90중량%가 HFCO-1233zd(CF3-CH=CHCl, 시스- 및 트랜스-이성질체)인 본 발명의 일 구현예의 성능을 보여준다. 보다 구체적으로, 본 실시예는 냉각 시스템, 고온 열 펌프 혹은 유기 랜킨 사이클(Organic Rankine Cycle) 시스템에서, 이러한 조성물의 열 전달 유체로서의 사용을 설명한다. 첫번째 시스템의 예는 약 35℉의 증발 온도 및 약 150℉의 응축 온도(CT)를 갖는 시스템이다. 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 35℉ 내지 약 약 50℉의 증발온도 및 약 80℉ 내지 약 120℉의 CT를 갖는 시스템을 본 명세서에서는 "칠러(chiller)" 혹은 "칠러 AC" 시스템이라고 부른다. R-123 및 적어도 약 90 중량%의 HFO-1233zd를 포함하는 냉매 조성물을 사용하는 이러한 시스템 각각의 오퍼레이션을 하기 표 13에 나타내었다:
[표 13]
상기 표에서 알 수 있듯이, 많은 중요한 냉각 시스템 성능 파라미터가 R-123에 비교적 가깝다. 많은 현존하는 시스템이 R-123 또는 R-123과 유사한 특성을 가지는 다른 냉매를 사용하도록 설계되었으로, 당해 기술 분야의 당업자들은 상대적으로 시스템의 수정을 최소화하면서, R-123 또는 유사한 고비점 냉매에 대한 대체물로 사용할 수 있는 저 GWP 및/또는 저 오존 파괴 용매의 실질적인 이점을 알 것이다. 특정한 구현에서, 본 발명은 개장 방법을 제공하며, 이는 현존하는 시스템 내의 냉매를 본 발명의 조성물, 바람직하게는 HFO-1233, 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1233zd, 트랜스-HFO-1233zd, 및 이들의 모든 비율의 조합중 어떠한 하나 이상을 최소 약 90중량%로 포함하거나, 및/또는 이로 필수적으로 구성되는 조성물로 실질적으로 디자인의 변경없이, 대체하는 단계를 포함하는 것으로 여겨진다.
실시예
54
본 실시예는 냉매 조성물이 HFO-1234를 포함하며, 이때 상기 HFO-1234의 대부분, 바람직하게는 최소 약 75 중량%, 더 바람직하게는 최소 90중량%가 HFO-1234yf인 본 발명의 일 구현예의 성능을 보여준다. 보다 구체적으로, 이러한 조성물은 4개의 냉각 시스템에서 HFC-134a의 대체물로 사용된다. 첫번째 시스템은 약 20℉의 증발 온도(ET) 및 약 130℉의 응축 온도(condenser temperature, CT)를 갖는 시스템이다(실시예 54A). 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 0 ℉ 내지 35℉의 ET 및 약 80℉ 내지 약 130℉의 CT를 갖는 시스템을 본 명세서에서는 "중간 온도"시스템이라고 부른다. 두 번째 시스템은 약 -10℉의 ET 및 약 110℉의 CT를 갖는 시스템이다(실시예 54B). 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 -20℉ 내지 약 20℉의 증발온도 및 약 80℉ 내지 약 130℉의 CT를 갖는 시스템을 본 명세서에서는 "냉각/냉동"시스템이라고 부른다. 세 번째 시스템은 약 35℉의 ET 및 약 150℉의 CT를 갖는 시스템이다(실시예 154). 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 30℉ 내지 약 60℉의 증발온도 및 약 90℉ 내지 약 200℉의 CT를 갖는 시스템을 본 명세서에서는 "자동 AV(automotive AV)"시스템이라고 부른다. 네번째 시스템은 약 40℉의 ET 및 약 60℉의 CT를 갖는 시스템이다(실시예 54D). 편의상, 이러한 열 전달 시스템, 즉 약 35℉ 내지 50℉의 증발온도 및 약 80℉ 내지 약 120℉의 CT를 갖는 시스템을 본 발명에서는 "냉동(chiller)" 또는 "냉동(chiller) AC" 시스템이라고 부른다. R-134a 및 적어도 약 90 중량%의 HFO-1234yf를 포함하는 냉각 조성물을 사용하는 상기 시스템들 각각의 오퍼레이션을 하기 표 14A -D에 나타냈다.
[표 14a]
[표 14b]
[표 14c]
[표 14d]
상기 표에서 알 수 있듯이, 많은 중요한 냉각 시스템 성능 파라미터들이 R-134a에 비교적 가깝다. 많은 현존하는 시스템들이 R-134a 또는 R-134a와 유사한 특성을 가지는 다른 냉매를 사용하도록 설계되었으로, 당해 기술 분야의 당업자들은 상대적으로 시스템의 수정을 최소화하면서, R-134a 또는 유사 용매의 대체물로 사용할 수 있는 저 GWP 및/또는 저 오존 파괴 용매의 실질적인 이점을 알 것이다. 특정한 구현에서, 본 발명은 개장 방법을 제공하며, 상기 방법은 종래의 시스템 내의 냉매를 본 발명의 조성물, 바람직하게는 HFO-1234 그리고 보다 더 바람직하게는 시스-HFO-1234ze, 트랜스-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) 및 HFO-1234ye(Z) 중 어떠한 하나 이상을 최소 약 90중량%로 포함하거나, 및/또는 이로 필수적으로 구성되는 조성물로 실질적으로 디자인의 변경없이, 대체하는 단계를 포함하는 것으로 여겨진다. 특정한 구현에서, 상기 대체 단계는 본 발명의 냉매가 적용될 수 있도록 하기 위해서, 시스템의 실질적인 재디자인을 필요로 하지 않으며, 장치의 주요 아이템을 대체할 필요가 없다는 점에서 드롭-인 대체(drop in replacement)이다.
Claims (16)
- 발포제 및/또는 열 전달 조성물 및/또는 용매, 및/또는 세척 유체(cleaning fluid), 및/또는 추출제(extracting agent) 및/또는 에어로졸로 사용되는, 하기 화학식 IA 또는 화학식 Ⅱ로 부터 선택된 최소 하나의 제 1 플루오로알켄을 포함함을 특징으로 하는 조성물.
CFwH2 -w=CR-CFzR3 -z (IA)
(여기서,
각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 또는 H이고, 화학식 (Ⅱ)에서 최소 하나의 R은 염소이며,
w는 1 또는 2이며,
z는 1 또는 2이며,
R'는 (CR2)nY이며,
Y는 CRF2이며,
n은 0, 1, 2 혹은 3이며, Br이 상기 화합물에 존재하면, 상기 화합물은 수소를 포함하지 않음)
- 제 1항에 있어서, 하이드로플루오로카본(HFCs), 에테르, 알코올, 알데히드, 케톤, 메틸 포르메이트, 포름산, 물, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 이산화탄소, 디메톡시메탄(DME), 상기 제 1 플루오로알켄과는 다른 제 2 플루오로알켄 및 이들의 어떠한 둘 이상의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부가적인 성분을 추가로 포함하는 조성물.
- 제 2항에 있어서, 상기 최소 하나의 제1 플루오로알켄은 트랜스-1,1,1, 트리플루오로, 3-클로로-프로펜 (트랜스 HFCO-1233zd), 시스-1,1,1-트리플루오로, 3-클로로-프로펜 (시스 HFCO-1233 zd) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
- 제 3항에 있어서, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 이소-펜탄, 노르말-펜탄, 시클로-펜탄, 부탄 및 이소-부탄, 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 하이드로카본을 약 15중량% 내지 약 85중량% 포함하는 조성물.
- 제 3항에 있어서, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 2-에틸-1-헥사놀, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 디메톡시메탄, 상기 제 1 플루오로알켄과는 다른 제 2 플루오로알켄, 메틸 포르메이트, 및 이들의 둘 이상의 조합 중 최소 하나를 포함하는 조성물.
- 제 3항에 있어서, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 최소 하나의 C1-C4 알코올을 포함하는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 플루오로알켄은 시스:트랜스 중량비가 약 30:70 내지 약 5:95인 트랜스-1,1,1, 트리플루오로, 3-클로로-프로펜 (트랜스 HFCO-1233zd), 및 시스-1,1,1-트리플루오로, 3-클로로-프로펜 (시스 HFCO-1233 zd)의 조합(combination)을 포함하는 조성물.
- 제 2항에 있어서, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 물을 포함하는 조성물.
- 제 2항에 있어서, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 CO2를 포함하는 조성물.
- (a) 하기 화학식 IA의 최소 하나의 플루오로알켄:
CFwH2 -w=CR-CFzR3 -z (IA)
(여기서, 각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 또는 H이며, w는 1 또는 2, 그리고 z는 1 또는 2이며, Br이 상기 화합물에 존재하면, 상기 화합물은 수소를 포함하지 않음); 및
(b) 윤활제, 안정화제, 금속 불활성화제, 부식 방지제, 점화 억제제, 트리클로로플루오로메탄(CFC-11), 디클로로디플루오로메탄(CFC-12), 디플루오로메탄(HFC-32), 펜타플루오로에탄(HFC-125), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 디플루오로에탄(HFC-152a), 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea), 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(HFC-236fa), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245fa), 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc), 물, CO2 및 이들이 둘 이상의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소 하나의 부가적인 성분을 포함하는 조성물.
- 청구항 10의 조성물을 포함하는 열 전달 유체.
- 제 10항에 있어서, 상기 화학식 IA의 최소 하나의 플루오로알켄은 CF2=CF-CH2F (HFO-1234yc), CF2=CH-CF2H (HFO-1234zc), 트랜스-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(E)), 시스-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(Z)), 및 이들의 둘 이상의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 조성물.
- 제 10항에 있어서, 상기 조성물은 화학식 IA의 화합물을 적어도 약 50중량% 포함하는 조성물.
- 물질을 하기 화학식 IA 또는 화학식 Ⅱ로 부터 선택된 화합물과 접촉시켜서 물질을 용매 추출하는 것을 포함하는 용매 추출방법.
CFwH2 -w=CR-CFzR3 -z (IA)
(여기서, 각각의 R은 독립적으로 Cl, F, Br, I 또는 H이고, 화학식 (Ⅱ)에서 최소 하나의 R은 염소이며,
w는 1 또는 2이며,
z는 1 또는 2이며,
R'는 (CR2)nY이며,
Y는 CRF2이며,
n은 0, 1, 2 혹은 3이며, Br이 상기 화합물에 존재하면, 상기 화합물은 수소를 포함하지 않음)
- 제 14항에 있어서, 상기 물질은 최소 하나의 알카로이드(alkaloid)를 포함하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 조성물은 발포제 형태이며, 상기 최소 하나의 부가적인 성분은 조성물의 약 1중량% 내지 약 10중량%를 구성하기에 충분한 양으로 상기 발포제에 존재하는 물인 조성물.
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