JPH03504871A - 1,1―ジクロロ―1―フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物 - Google Patents

1,1―ジクロロ―1―フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合物様組成物 光皿企分団 本発明は、1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンおよびメタノールの共沸混合 物様混合物に関する0本発明は更に、1゜1−ジクロロ−1−フルオロエタン、 メタノールおよびニトロメタンの共沸混合物様混合物に関する。これらの混合物 は脱融剤などの様々な蒸気脱脂、低温洗浄および溶剤洗浄用途に有用である。
光亙坐宜量 フルオロカーボン基剤溶剤による蒸気脱脂および溶剤洗浄は固体表面、特に複雑 な部品および除去するのが困難な汚れの脱脂およびその他の洗浄用に産業界で広 範囲に利用されている。
その最も簡単な形態において、蒸気脱脂または溶剤洗浄は洗浄を行なう室温の目 的物を沸m溶剤の蒸気に晒すことから成る。
蒸気が目的物上に凝縮するとグリースまたは他の汚染を洗い落とすための清浄な 蒸留溶剤となる。最後に目的物から溶剤が蒸発すると、その目的物を簡単に液体 溶剤中で洗浄する場合にあるような残留物を後に残さない。
溶剤の洗浄作用を改良するのに高温度が必要である除去するのが困難な汚れのた めに、または金属部品および集成装置の洗浄を効果的に且つ速やかに行わなけれ ばならない多量の組立てライン操作のために、蒸気脱脂の通常の操作は洗浄を行 なう部品を沸!!溶剤のサンプに浸漬してその大部分の汚れを除去した後、新た に蒸留された溶剤が入っているサンプにその部品を浸漬し、そして最後にその部 品を沸騰しているサンプ上の溶剤蒸気に晒してその溶剤蒸気を洗浄された部品上 に凝縮させることから成る。更に、部品に蒸留溶剤を噴霧した後最後にすすぎ洗 いすることもできる。
前記に記載した操作に適当な蒸気脱脂装置は当該技術分野において周知である。
例えば、シェリカー(Sherliker)らは米国特許第3.085,918 号明細書に沸騰サンプ、清浄なサンプ、水分離器および他の補助装置から成るこ のような適当な蒸気脱脂装置を開示している。
低温洗浄は多数の溶剤を用いるもう一つの応用である。大部分の低温洗浄用途で の汚れた部品を液体中に浸漬するかまたは溶剤に浸したばろ布または類僚のもの で拭いて自然乾燥させる。
トリクロロトリフルオロエタンのようなフルオロカーボン溶剤は脱脂用途および 他の溶剤洗浄用途に有用な効果的で、非毒性でしかも非引火性の薬剤として近年 広範囲な利用が行なわれている。トリクロロトリフルオロエタンはグリース、油 、蝋等に対する十分な溶解力があることが見出だされた。したがって、これは電 動機、圧縮機、重金属部品、精巧な精密金属部品、印刷回路板、ジャイロスコー プ、誘導装置、宇宙船およびミサイルの器材、アルミニウム部品等を洗浄するの に広範囲に利用されている。
この技術は極性機能性で、増加された溶解力のような別の所望な特性を与える成 分を含むトリクロロトリフルオロエタンのような所望なフルオロカーボン成分お よび安定剤を含んでいる共沸混合物組成物の方向に向いてきている。共沸混合物 組成物はそれらが最低または最高沸点を示し且つ沸騰によって分別しないので望 ましいものである。この挙動はこれらの溶剤を用いる前記に記載した蒸気脱脂装 置において再蒸留された物質を最後のすすぎ洗浄用に生成するので望ましいもの である。したがって、蒸気脱脂システムは蒸留器として用いる。溶剤組成物が定 沸点を示さなければ、すなわち共沸混合物でも共沸混合物様でもなければ、分別 が起こり、望ましくない溶剤分布が作用して工程の洗浄および安定性を損なうこ とがある。溶剤混合物の一層揮発性の成分の優先蒸発は、それらが共沸混合物で も共沸混合物様でもないならばその場合であるが、汚れに対する一層低い溶解力 、金属、プラスチックまたはエラストマー成分に対する少ない不活性および増加 された引火性および毒性のような望ましい特性が少なくてもよい変更された組成 物との混合物を生じるであろう。
この技術は蒸気脱脂および他の洗浄用途のための新規な且つ特定の用途のための 別のものを与える新規なスルオロカーボン基剤共沸混合物の混合物または共沸混 合物様混合物を引き続き探究している。現在、特に興味が引かれるのは現在用い られている完全にハロゲン化されたフルオロカーボンに対して成層圏に安全な代 替物であると思われるフルオロカーボンを基剤とするこのような共沸混合物様混 合物である。完全にハロゲン化されたフルオロカーボンは地球の保護オゾン層に 関連する環境問題を引き起こす疑いがある。数学的な模型は1,1−ジクロロ− 1−フルオロエタン(FC−141b)のようなヒドロクロロフルオロカーボン が大気圏の化学的性質に悪影響を及ぼすものではなく、オゾン減少および室温効 果による地球の温暖化の原因としては完全にハロゲン化された種類に比較すると 無視できるものであるということを立証した。
本発明者は1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンを含む共沸混合物組成物につ いての唯一の開示、すなわちn−ペンタンおよびイソペンタンが1,1−ジクロ ロ−1−フルオロエタンと二成分共沸混合物を生成することを記載しているAn onユ肚廷−arch Disclosures、162巻、70頁(1977 )について承知している。
米国特許第3,936,387号明細書にメタノールと、1.2−ジクロロ−1 −フルオロエタンでありFC−141bの異性体であるFC−141との共沸混 合物組成物を開示している。同様に、米国特許第4,035,258号明細書に エタノールと1.2−ジクロロ−1−フルオロエタンとの共沸混合物組成物を開 示している。当該技術分野で周知であるように、共沸混合物を予想するための公 表された信転できる根拠はないので、この知識は本発明者を本発明の共沸混合物 組成物へと導くものではなかった。更に、同じく周知であるように、共沸混合物 組成物の存在は当該技術に熟練した者にも関連のある成分の間に共沸混合物を予 想することを不可能にする。例えば、米国特許第3,936,387号明細書に FC−141とイソプロパツールは共沸混合物組成物を生成するが、FC−14 1bとインプロトノールは共沸混合物を生成しないということを開示している。
ニトロメタンはアルコールを含むクロロフルオロカーボン混合物による金属の攻 撃を防止するための既知の安定剤である。
例えば、米国特許第3,573,213号明細書に1.1.2−トリクロロ−1 ,2,2−)リフルオロエタンとニトロメタンとの共沸混合物の混合物であって その混合物中でニトロメタンがこのような安定化機能を行なうことが規定されて いる混合物を開示している。
したがって、本発明の目的は室温で液体であり且つ蒸留または蒸発の工程中に分 別すくことがないFC−141bを基剤とする新規な共沸混合物様組成物であっ て脱融剤用途などの蒸気脱脂および他の溶剤洗浄用途で利用するための溶剤とし て有用な組成物を提供することである0本発明のもう一つの目的は前記の用途で の利用のための新規な環境上容認できる溶剤を提供することである。
発W先肌 本発明によれば、新規な共沸混合物様組成物はFC−141bおよびメタノール を含んで成ることが見出だされた。
本発明の好ましい態様において、共沸混合物様組成物はFC−141bを約93 〜約98重景%およびメタノールを約7〜約2重量%含んで成る。
本発明の更に好ましい態様において、共沸混合物様組成物はFC−141bを約 95.0〜約97.0重量%およびメタノールを約5〜約3重量%含んで成る。
本発明者による真の共沸混合物の最良の推定値および本発明者の最も好ましい態 様はFC−141b約96,2重量%およびメタノール約3.8重量%であり、 765mmHg(102kPa)での沸点約29.8°Cである。
更に、本発明によれば、新規な共沸混合物様組成物はFC−141b、メタノー ルおよびニトロメタンを含んで成ることが見出だされた。
本発明の好ましい態様において、共沸混合物様組成物はFC−141bを約93 〜約98重量%、メタノールを約7〜約2重量%およびニトロメタンを約0.1 〜約0.01重量%含んで成る。
本発明の更に好ましい態様において、共沸混合物様組成物はFC−141bを約 95.0〜約97.0重量%、メタノールを約5〜約3重量%およびニトロメタ ンを約0.1〜約0.01重量%含んで成る。
本発明者による真の共沸混合物の最良の推定値および本発明者の最も好ましい態 様はFC−141b約96.0重量%、メタノール約3.9重量%およびニトロ メタン約0.01重量%であり、760tm Hg(101kPa)での沸点約 29.4°C±(1,1’cである。
前記に定義した範囲内の組成物はいずれも、定義された範囲外のある種の組成物 と同様に下記に更に詳細に定義するような共沸混合物様である。
厳密なまたは真の共沸混合物組成物は確認されなかったが、定義された範囲内に あることが確認された。真の共沸混合物が存在するところにかかわりなく、定義 された範囲内の組成物はいずれも、定義された範囲外のある種の組成物と同様に 下記に詳細に定義するような共沸混合物様である。
これらの共沸混合物様組成物は概して非引火性液体であり、すなわちタグオープ ンカップ(Tag 0pen Cup)試験法−ASTM −01310−86 で試験を行なった場合に引火点を示さない。しかしながら、蒸気相は狭い範囲の 燃焼限界(周囲条件での空気中の9.9〜15.2容量%)を示す。
基本的な原理から、流体の熱力学的状態は4種類の可変数である圧力、温度、液 体組成物および蒸気組成物、またはそれぞれP−T−X−Yによって定義される 。共沸混合物はXとYが所定のPおよびTで等しい2種類以上の成分の系に特有 な特性である。実際に、これは混合物の成分を蒸留の際に分離することができず 、したがって前記に記載の蒸気相溶剤洗浄において分離することができないこと を意味する。
この研究の目的のために、共沸混合物様組成物とは、組成物がその共沸特性に間 してまたは沸騰若しくは蒸発によって分別しない傾向に関して真の共沸混合物の ように振舞うことを意味しようとするものである。このような組成物は真の共沸 混合物であってもよいしそうでなくてもよい。例えば、このような組成物におい て沸騰または蒸発の際に生成された蒸気組成物は元の液体組成物と同一であるか または実質的に同一である。したがって、沸騰または蒸発の際に、液体組成物は それが仮に変化するとしても最小限度にまたは無視できる程度にした変化しない 。このことは沸騰または蒸発の際に液体組成物が実質的な程度に変化する非共沸 混合物様組成物とは対照的である。
したがって、候補混合物が本発明の意味の範囲内の「共沸混合物様(azeot rope−1ike) Jであるかどうか確認するための一つの方法はその混合 物をその分離成分に分離すると予怨される条件下(すなわち分解、段数)でその 試料を蒸留することである。混合物が非共沸混合物でも非共沸混合物様でもない 場合、その混合物は分別して、すなわち最低沸点組成物を最初に留去して次々に その各種成分を分離するものである。混合物が共沸混合物様である場合、混合物 成分を全て含み且つ共沸するかまたは単一物質のように振舞う、ある程度限定さ れた量の最初の蒸留留分が得られる。この現象は混合物が共沸混合物様でない場 合、すなわち共沸混合物系の一部分ではない場合には生じることができない。候 補混合物の分別度が過度に大きい場合、次に、真の共沸混合物により近い組成物 を選択して分別を最小限度にしなければならない。当然ながら、蒸気脱脂でのよ うに共沸混合物様組成物が蒸留することによって真の共沸混合物が生じ、しかも 濃縮する傾向がある。
前記により、共沸混合物様組成物のもう一つの特性は同一成分を各種の比率で含 んでいる共沸混合物様である一定の範囲の組成物が存在することであるというこ とになる。このような組成物はいずれも本文中で用いている共沸混合物様という 用語に包含されると思われる。−例として、与えられた共沸混合物の組成物が異 なる圧力でその組成物の沸点を変化させる程度で少なくとも僅かに変化すること は周知である。したがって、AおよびBの共沸混合物は温度および/または圧力 に依存して変化する組成物とは別に特定の種類の関係を示す。したがって、本発 明の意味の範囲内の共沸混合物様を定義するもう一つの方法は、FC−141b およびメタノールのこのような混合物が本文中で開示された最も好ましい組成物 の(約765m*Hgでの) (102kPa)沸点29.8℃±約0.05℃ の範囲内で沸騰するということを明らかにすることである。FC−141b、メ タノールおよびニトロメタンの混合物は本文中で開示された最も好ましい組成物 の(約765lllllHgでの) (102kPa)沸点29.4°C士約0 .1°Cの範囲内で沸騰する。
当該技術に熟練した者によって容易に理解されるように、共沸混合物の沸点は圧 力に伴って変化するものである。
本発明の実施態様において、本発明の共沸混合物様組成物は浸漬または噴霧によ るような当該技術分野において周知の任意の方法でまたは通常の脱脂装置を利用 して固体表面を前記の組成物で処理することによって固体表面を洗浄するのに用 いることができる。
本発明の新規な溶剤である共沸混合物様組成物のFC−141b、メタノールお よびニトロメタン成分は既知の物質である。好ましくは、これらはこの系の溶解 性または共沸性による悪影響に及ぼされないような十分に高い純度で用いなけれ ばならない。
実施■土 この実施例は組成物に対する沸点の最小値曲線が1.1−ジクロロ−1−フルオ ロエタン96.2重量%およびメタノール3.8重量%の範囲に存在することを 示し、共沸混合物がこの組成物の付近に生成することを示す。
沸騰液体混合物の温度をダブりニー・スウィートスロウスキ−(W、Swiet oslawski)によって’Ebulliometric Measures en−ts」、t4g、−インホール′・バブト・シング・コーポレーシlヱ( 初動お山] Pu肛Ijμ口≧■、、) (1945)に記載されたのと本質的 に同じ方法で比較沸点上昇法を用いて測定した。二つの沸点測定装置それぞれに 測定された量の1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンを入れて本実施例で用い た。沸点測定装置は多量のバラストを通って互いに連通し、ml磁弁および電子 圧力変換器で調節された乾燥空気の供給を用いてその圧力を±0.05mllH g(7Pa)以内に保持した。精確な圧力調節が精確な沸点測定のために必要で ある。
各沸点測定装置は1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンを沸騰させる電熱式加 熱サンプルから成る。冷却器をこのサンプに連結し、このシステムを全還流下で 操作した。沸騰している液体および蒸気のスラツプを精確な温度測定に用いられ る調節されたサーミスタが入っているサーモウェル上のコットレルポンプによっ てサンプから吸入排出した。1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンを調節され た圧力下で沸騰させた後、測定された量のメタノールを一方の沸点測定装置に滴 定した。沸点の変化をもう一方の1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンだけが まだ入っている沸点測定装置に関して測定した。
温度および圧力の測定を測定された滴定と同様に、コンピューター化されたデー タ取得システムによっていずれも自動的に行なった。沸点測定をそれぞれの組成 物について通常760mHg(101kPa)および765ml(g(102k Pa)付近の2種類の圧力で行なった。これらの測定値をわずかな測定された直 線補正を適用することによって正確に760mHg(101kPa)および76 5mHg (102kPa)に補正した。このような沸点測定値は±0.002 °Cまで精確であると思われる。
下記の表−1に1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンおよびメタノールの各種 の混合物について765m+Hg (102kPa)に補正された沸点測定値を 示す、これらのデータの補間により最低沸点がメタノール約3〜5重量%の付近 に存在することが分かる。
精確な最低価についての最良の推定値はメタノール約3.8重量%であるが、そ の混合物はメタノール約3〜5重量%の付近にあり0.01℃以内に共沸する。
したがって、最低沸点共沸混合物はこの組成物の範囲に存在することが分かる。
、表二」− 玉」弓11看 100、              0.        32.22699 .55             0.45       30.87399. 11             0.89       30.25198.8 1             1.19       30.07B98.52              1.48       29.97698.23              1.77       29.91097.94              2.06       29.86697.66              2.34       29.83997.37              2.63       29.82397.09              2.91       29.81396.80              3.20       29.80596.52              3.48       29.80296.24              3.76       29.80195.97              4.03       29.80195.55              4.45       29.80595.14              4.86       29.80B94.74               5.26       29.81494.07              5.93       29.82293.41              6.59       29.82692.79               7.21        29.830実m この実施例は蒸留法によって1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンおよびメタ ノールの間の共沸混合物の存在を更に確証する。
冷水で凝縮される自動液体分割ヘッドを備えた5段オルダーショウ蒸留塔をこの 実施例に用いた。蒸留塔にメタノール3.7重量%および1.1−ジクロロ−1 −フルオロエタン96.3重量%の混合物的340gを入れ、約1時間全還流下 で加熱して平衡を確実にした。還流比10:1をこの特殊な蒸留に用いた。元の 装入物の約40%を5段の類似型の塔頂留出留分に集めた。液体残留物の組成物 の他にこれらの留分の組成物をガスクロマトグラフィーを用いて分析した。表− ■に、開始物質、5段蒸留留分不確定の範囲内で同一であることを示し、混合物 が共沸混合物であることを示す。
元の装入物        96.3        ’   3.7蒸留留分 # 1       96.3          3.7蒸留留分#2        96.3          3.7蒸留留分# 3       9 6.3          3.7蒸留留分# 4       96.3           3.7蒸留留分# 5       96.3           3.7液体残留物        96.5          3.5 気圧計圧力は741mm)Ig(99kPa)であった。
本発明の組成物は脱融剤などの各種蒸気脱脂、低温洗浄および溶剤洗浄用途の溶 剤として有用である。
低級アルカノールをトリクロロトリフルオロエタンなどのある種のへロカーボン と組み合わせたような一層活性な溶剤の利用は、回路板集成装置で通常用いられ るようなある種のアルミニウム合金およびクロム酸塩コーティングと同様に、亜 鉛およびアルミニウムのような反応性金属を攻撃する望ましくない結果を与える ことがあることは当該技術分野において周知である。
実施■l この実施例は1.1−ジクロロ−1−フルオロエタン、メタノールおよびニトロ メタンの間に共沸混合物が存在することを確証する。
冷水で凝縮される自動液体分割ヘッドを備えた5段オルダーショウ蒸留塔をこの 実施例に用いた。蒸留塔にメタノール3.8重量%、1.1−ジクロロ−1−フ ルオロエタン96.0重ffi%およびニトロメタン0.2重量%から成る三成 分配合物を入れ、約1時間全還流下で加熱して平衡を確実にした。還流比5:1 を用いた。元の装入物の約40%を5段の類似型の塔頂留出留分に集めた。液体 残留物の組成物の他にこれらの留分の組成物をガスクロマトグラフィーを用いて 分析した。表−mに、開始物質、5段蒸留留分および液体残留物の組成物は組成 物を確認することに関係する不確定の範囲内で同一であることを示し、混合物が 共沸混合物であることを示す。
l:」一 定沸点留分(重量%)    3.9    96.0     0.01蒸気 温度(’C)       28.6気圧計圧力(imHg) (kPa)   740.9(99)(760nml(Hに補正された) (101KpA)蒸気温度(”C)   29.4本発明の組成物は脱融剤など の各種蒸気脱脂、低温洗浄および溶剤洗浄用途の溶剤として有用である。
国際調査報告 −一−醪^−−−−絢 PC’T/US 1191011111国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンおよびメタノールを含んで成る共沸 混合物様組成物であって前記の組放物の沸点が約765mmHg(102kPa )で約29.8℃±0.05℃である組成物。 2.固体表面を請求の範囲第1項に記載される共沸混合物様組成物で処理するこ とから成る固体表面の洗浄方法。 3.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約93重量%〜約98重量%およ びメタノールを約2重量%〜約7重量%含んで成る共沸混合物様組成物。 4.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約95.0重量%〜約97.0重 量%およびメタノールを約3重量%〜約5重量%含んで成る、請求の範囲第3項 に記載の共沸混合物様組成物。 5.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約96.2重量%およびメタノー ルを約3.8重量%含んで成る、請求の範囲第3項に記載の共沸混合物様組成物 。 6.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン、メタノールおよびニトロメタンを 含んで成る共沸混合物様組成物であって前記の組成物の沸点が約765mmHg (102kPa)で約29.4℃±0.1℃である組成物。 7.固体表面を請求の範囲第6項に記載される共沸混合物様組成物で処理するこ とから成る固体表面の洗浄方法。 8.1.1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約93重量%〜約98重量%、メ タノールを約2重量%〜約7重量%およびニトロメタンを約0.01重量%〜約 0.1重量%含んで成る共沸混合物様組成物。 9.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約95.0重量%〜約97.0重 量%、メタノールを約3重量%〜約5重量%およびニトロメタンを約0.01重 量%〜約0.1重量%含んで成る、請求の範囲第8項に記載の共沸混合物様組成 物。 10.1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを約96.0重量%、メタノール を約3.9重量%およびニトロメタンを約0.01重量%含んで成る、請求の範 囲第8項に記載の共沸混合物様組成物。
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