BE1006433A3

BE1006433A3 - Compositions contenant un ether fluore et utilisation de ces compositions.

Info

Publication number: BE1006433A3
Application number: BE9201063A
Authority: BE
Original assignee: Solvay
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-08-23
Also published as: US5413730A; JPH06220497A; EP0600538A1

Abstract

L'invention concerne des compositions comprenant du diflurométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et un alcool. Ces compositions sont utilisables notamment comme solvant pour le nettoyage de composants électroniques et pour le dégraissage des métaux.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Compositions contenant un éther fluoré et utilisation de ces compositions 
L'invention concerne des compositions comprenant un éther fluoré en combinaison avec un alcool et les utilisations de ces compositions, notamment comme agent de nettoyage. 



   Les hydrocarbures chlorofluorés complètement halogénés (CFC), tels que le   1,   1,   2-trichlor-1,   2,2-trifluoroéthane (CFC-113), sont largement utilisés comme solvants dans l'industrie pour le dégraissage et le nettoyage de surfaces diverses, particulièrement pour les pièces de forme compliquée et difficiles à nettoyer. Ces solvants peuvent être mis en oeuvre de différentes manières, principalement à froid ou à chaud. 



   Des compositions à base de CFC-113 sont aussi classiquement utilisées comme agent dessicatif, afin d'éliminer l'eau adsorbée à la surface de pièces délicates. 



   Toutefois, le CFC-113, de même que d'autres chlorofluoroalcanes complètement halogénés, est aujourd'hui suspecté de provoquer des problèmes d'environnement, d'une part dans le cadre de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique et d'autre part, dans le cadre du réchauffement de l'atmosphère (effet de serre). 



   L'influence qu'un produit peut avoir sur la couche d'ozone a été quantifiée à partir de modèles mathématiques complexes et est exprimée par son potentiel destructeur de l'ozone (ODP), relativement à celui du CFC-11. L'influence d'un produit sur l'effet de serre est exprimé, toujours relativement au CFC-11, par son potentiel de réchauffement global (GWP). 



   Selon le modèle retenu, l'ODP du CFC-113 varie de 0,8 à 0,9 et son GWP de 1,3 à 1,4. En conséquence, il y a actuellement un besoin urgent de trouver de nouvelles compositions solvantes, n'ayant pas d'influence néfaste sur la couche d'ozone. 



   A cette fin, un certain nombre de compositions azéotropiques 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 à base d'éthers fluorés ont été récemment proposées. Par exemple, la demande de brevet EP-A-0450855 de I. C. I. propose d'utiliser dans les opérations de nettoyage par solvant des compositions comprenant des éthers fluorés à bas poids moléculaire et à point 
 EMI2.1 
 d'ébullition d'environ 20 à environ 120 oC. Dans cette demande, on divulgue les mélanges azéotropiques 1-methoxy-1, 1, 2-trifluoro- 2-chloro-éthane/méthanol, méthoxytétrafluoroéthane/méthanol et éthoxytétrafluoroéthane/méthanol. Le brevet US-A-5,023, 010 de DU PONT DE NEMOURS divulgue les mélanges azéotropiques du   1,   1, 1, 2,3, 3-hexafluoro-3-méthoxypropane avec le méthanol, l'isopropanol ou le n-propanol. 



   Un des objets de la présente invention est de fournir d'autres compositions, formant éventuellement des azéotropes ou pseudo-azéotropes, particulièrement performantes lorsqu'elles sont utilisées comme agent de nettoyage dans des procédés de nettoyage par solvant. L'invention a encore pour objet de telles compositions possédant des propriétés particulièrement adaptées au nettoyage des cartes de circuits imprimés. Un autre objet de l'invention est de fournir de telles compositions présentant un ODP nul et un GVP particulièrement faible, compositions dès lors utilisables en remplacement des solvants à base de chlorofluoroalcanes complètement halogénés. 



   La présente invention concerne des compositions comprenant du difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et au moins un alcool. 



  De préférence, l'alcool est un alcool inférieur, tel que le méthanol, l'éthanol, le propanol et l'isopropanol. De manière particulièrement préférée, l'alcool est choisi parmi le méthanol, l'éthanol et l'isopropanol. De manière tout particulièrement préférée, l'alcool est le méthanol ou l'éthanol. 



   Le difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane peut être obtenu par tout moyen, notamment par réaction entre le trifluoroéthanol et le chlorodifluorométhane comme décrit dans le brevet US-3761524. 



   Les teneurs en difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et en alcool dans les compositions selon l'invention peuvent varier dans de larges mesures selon l'utilisation envisagée. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Généralement, les compositions selon l'invention contiennent au moins 75   X   en poids de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. 



  Elles en contiennent avantageusement au moins 85 % en poids. De manière particulièrement préférée, elles en contiennent au moins 90 X. Elles peuvent en contenir jusqu'à 99,995   %   en poids. Le plus souvent, elles en contiennent au plus 99,9   X   en poids, de préférence au plus 99,5   %   en poids. 



   Les compositions selon l'invention contiennent de 0,005 à 25 % en poids d'alcool. De préférence, elles en contiennent de 0,02 à 15 X. De manière particulièrement préférée, elles en contiennent de 0,2 à 10 %. 



   Le point d'ébullition du difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoro- éthane à pression atmosphérique est de 29,8    C.   En ce qui concerne son impact sur l'environnement, le difluorométhoxy- 2,2, 2-trifluoroéthane apparaît particulièrement intéressant, puisqu'en raison de l'absence de chlore dans sa structure moléculaire, il présente un ODP nul. 



   Divers additifs peuvent éventuellement être présents dans les compositions selon l'invention. Les compositions selon l'invention peuvent ainsi contenir des stabilisants, des agents tensioactifs ou tous autres additifs permettant d'améliorer les performances des compositions selon l'invention lors de leur utilisation. La nature et la quantité de ces additifs sont fonction de l'utilisation envisagée et sont aisément définies par l'homme du métier. En règle générale, la quantité d'additifs présente dans les compositions selon l'invention ne dépasse pas environ 25 % du poids de la composition, le plus souvent pas plus de 10 Z. 



   Dans les compositions selon l'invention, le difluorométhoxy- 2,2, 2-trifluoroéthane et l'alcool présentent la particularité de former des mélanges azéotropiques pour des compositions bien définies. Des compositions selon l'invention qui sont préférées sont dès lors celles qui contiennent le difluorométhoxy- 2,2, 2-trifluoroéthane et l'alcool dans des proportions dans lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope. De telles compositions sont notamment obtenues lorsque l'alcool est 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 le méthanol ou l'éthanol. Les compositions contenant du difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et du méthanol dans des proportions dans lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope sont particulièrement préférées. 



   Fondamentalement, l'état thermodynamique d'un fluide est défini par quatre variables interdépendantes : la pression (P), la température (T), la composition de la phase liquide (X) et la composition de la phase gazeuse (Y). Un azéotrope est un système particulier à 2 ou plusieurs composants pour lequel, à une température donnée et à une pression donnée, X est égal à Y. Un pseudo-azéotrope est un système à 2 ou plusieurs composants pour lequel, à une température donnée et à une pression donnée, X est substantiellement égal à Y.

   En pratique, cela signifie que les constituants de tels systèmes azéotropiques et pseudo-azéotropiques ne peuvent pas être séparés facilement par distillation et dès lors leur composition reste constante dans les opérations de nettoyage par solvant, ainsi que dans les opérations de récupération de solvants usagés par distillation. 



   Aux fins de la présente invention, on entend, par azéotrope ou pseudo-azéotrope, un mélange de deux ou plusieurs constituants dont le point d'ébullition (à une pression donnée) diffère du point d'ébullition de l'azéotrope vrai de 0,   5 oe   au maximum, ou encore dont la tension de vapeur (à une température donnée) diffère de celle de l'azéotrope vrai de 10 mbar au maximum. 



   Les compositions selon l'invention sont caractérisées par leurs compositions observées à une pression donnée. Il va sans dire que cela ne limite pas les compositions selon l'invention à ces compositions particulières. Il est en effet bien connu qu'un azéotrope à 2 ou plusieurs constituants voit sa composition et son point d'ébullition varier en fonction des conditions de pression retenues. 



   Le difluorométhoxy-2,   2, 2-trifluoroéthane   et le méthanol forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,1 à 7,5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. En particulier, ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 1 à 5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. A pression atmosphérique, la composition binaire 
 EMI5.1 
 constituée essentiellement d'environ 97 X en poids de difluorométhoxy-2, 2, 2-trifluoroéthane et d'environ 3 X en poids de méthanol constitue un azéotrope vrai, dont le point d'ébullition est d'environ 29,3    C.   Cette composition est tout particulièrement préférée. 



   Le difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et l'éthanol forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,01 à 3 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy- 2,2, 2-trifluoroéthane. En particulier, ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,03 à 1 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoro- éthane. Sous une pression de 4 bar, la composition binaire 
 EMI5.2 
 constituée essentiellement d'environ 99, 7 X en poids de difluorométhoxy-2, 2, 2-trifluoroéthane et d'environ 0, 3 X en poids d'éthanol constitue un azéotrope vrai, dont le point d'ébullition est d'environ 74,9    C.   Cette composition est tout particulièrement préférée. 



   Les compositions selon l'invention présentent en outre une très bonne compatibilité avec les différents types de surfaces à traiter, qu'elles soient en métal, en plastique ou en verre. 



   Les compositions selon l'invention conviennent dès lors pour toute opération de nettoyage à froid, soit simplement par immersion des pièces à nettoyer dans le solvant, soit par lavage des pièces avec un chiffon, une éponge ou tout autre objet trempé dans le solvant. 



   Elles trouvent également une application dans les techniques de nettoyage ou de dégraissage mettant en oeuvre une évaporation ou une distillation. 



   Des compositions conformes à l'invention convenant pour cette application sont celles dans lesquelles l'alcool est le méthanol ou l'éthanol, en une quantité réglée pour former un azéotrope ou pseudo-azéotrope avec le difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. Ces compositions possèdent en effet la propriété de ne pas se séparer en leurs constituants par évaporation ou par distillation. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



   L'invention concerne dès lors également l'utilisation des compositions selon l'invention, comme agent de nettoyage, solvant, dégraissant, défluxant ou dessicant. 



   L'invention concerne notamment l'utilisation de compositions selon l'invention comme agent dégraissant de surfaces solides. 



   L'invention concerne en particulier l'utilisation des compositions selon l'invention pour le dégraissage de surfaces à la vapeur. Dans sa forme la plus simple, le dégraissage à la vapeur consiste en l'exposition, à température ambiante, de l'objet à nettoyer dans les vapeurs du solvant porté à ébullition. En se condensant sur l'objet, les vapeurs du solvant distillé éliminent les graisses et toutes autres contaminations. 



   Pour les salissures plus difficiles à éliminer, nécessitant un traitement à température plus élevée afin d'améliorer le pouvoir nettoyant du solvant, ou pour les grandes installations de nettoyage dans lesquelles le nettoyage des pièces métalliques ou des assemblages doit être réalisé efficacement et rapidement, l'opération de dégraissage à la vapeur consiste, classiquement, d'abord en l'immersion de la pièce à nettoyer dans le solvant liquide à la température d'ébullition, éventuellement conjuguée à un traitement par des ultrasons, ce qui élimine la majeure partie des salissures, ensuite en l'immersion de la pièce, à une température proche de la température ambiante, dans du solvant fraîchement distillé et finalement en l'exposition de la pièce à des vapeurs du solvant qui, en se condensant sur celle-ci, réalisent un rinçage final.

   Eventuellement, cette dernière étape peut être précédée d'une aspersion de la pièce par du solvant liquide. Les compositions comprenant un azéotrope ou pseudoazéotrope entre le difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et le méthanol ou entre le difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et l'éthanol sont particulièrement bien adaptées à ces procédés de nettoyage. 



   L'invention concerne également l'utilisation des compositions selon l'invention comme agent de nettoyage de cartes de circuits imprimés contaminées par du flux décapant et ses résidus, c'est-à-dire pour éliminer de la surface de ces cartes 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 le flux décapant utilisé dans l'étape de soudure des composants électroniques et ses résidus. Le nettoyage de pièces électroniques, notamment le défluxage des cartes de circuits imprimés constitue une opération de nettoyage particulièrement importante d'un point de vue industriel et de plus en plus délicate à réaliser en raison de l'évolution actuelle vers des cartes de circuits imprimés de plus en plus complexes et de plus en plus denses en composants électroniques.

   Classiquement, les procédés de soudure des composants électroniques sur les cartes mettent en oeuvre un coating de celles-ci avec un flux décapant, suivi du passage de la carte ainsi recouverte dans une brasure fondue. Le flux nettoie les parties métalliques conductrices et favorise l'adhérence de la brasure. Des flux de brasage classiques sont constitués de collophane, utilisée seule ou avec certains activants. Le brasage réalisé à température élevée provoque une dégradation au moins partielle du flux. Celui-ci et ses résidus sont éliminés de la surface des cartes de circuits imprimés de manière particulièrement efficace et sélective avec les compositions selon l'invention, même lorsque ces flux sont fortement activés.

   Les compositions selon l'invention possèdent en effet un pouvoir solvant élevé pour le flux et ses résidus sans cependant altérer le matériau constituant le support de la carte ni les composants électroniques disposés sur celle-ci. En outre, les compositions selon l'invention présentent des caractéristiques de viscosité et de tension superficielle notamment, particulièrement bien adaptées à cette application. 



   Les compositions selon l'invention peuvent également être utilisées dans tout autre procédé en remplacement des compositions à base de CFC-113. Elles conviennent particulièrement bien comme agent dessicatif, c'est-à-dire pour éliminer l'eau adsorbée à la surface d'objets solides nécessitant une surface parfaitement propre, tels que circuits imprimés, plaques au silicium, verres d'optique, pièces détachées d'horlogerie et toutes autres pièces de précision. 



   Les exemples ci-après, non limitatifs, illustrent l'invention de manière plus détaillée. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



   Exemple 1
Pour mettre en évidence l'existence de compositions azéotropiques ou pseudo-azéotropiques entre le difluorométhoxy-2,2, 2trifluoroéthane et le méthanol, on a utilisé un appareillage en verre constitué d'un flacon bouilleur surmonté d'un condenseur à reflux. La température du liquide est mesurée au moyen d'un thermomètre plongeant dans le flacon. 



   25 ml de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane pur sont chauffés à la pression atmosphérique jusqu'à ébullition, puis de petites quantités de méthanol sont progressivement introduites dans le flacon au moyen d'une seringue graduée, via une tubulure latérale équipée d'un septum. 



   La détermination de la composition azéotropique se fait par relevé de l'évolution de la température d'ébullition du mélange en fonction de sa composition. La composition pour laquelle est observé un point d'ébullition minimum ou maximum est la composition azéotropique à la pression atmosphérique. 



   L'influence de la pression atmosphérique sur la température d'ébullition des mélanges est corrigée à l'aide de la formule suivante : tc = tr + 0,00012 (760-P) (273 + tr) avec tr, la température relevée   en C   tc, la température corrigée en    C  
P, la pression atmosphérique au moment de la mesure, en mm
Hg. 



   Le tableau I rassemble les températures d'ébullition corrigées, obtenues pour différentes compositions de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et de méthanol. 



   La meilleure estimation de la composition pour laquelle le point d'ébullition est minimum est d'environ 97 % en poids de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. Le point d'ébullition est de 29,5    C   0,2    C   pour des compositions contenant environ de 93 à 99,9 % en poids de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  TABLEAU I 
 EMI9.1 
 
<tb> 
<tb> Méthanol <SEP> Pourcentage <SEP> CF3-CH2-0-CHF2 <SEP> Température
<tb> ajouté, <SEP> ml <SEP> en <SEP> volume <SEP> en <SEP> poids <SEP> en <SEP> moles <SEP> corrigée <SEP> (GC)
<tb> 0 <SEP> 100,00 <SEP> 100,00 <SEP> 100,00 <SEP> 29,8
<tb> 0,5 <SEP> 98,04 <SEP> 98,88 <SEP> 94,77 <SEP> 29,4
<tb> 1,0 <SEP> 96,15 <SEP> 97,78 <SEP> 90,06 <SEP> 29,3
<tb> 1,5 <SEP> 94,34 <SEP> 96,71 <SEP> 85,81 <SEP> 29,3
<tb> 2,0 <SEP> 92,59 <SEP> 95,66 <SEP> 81,93 <SEP> 29,3
<tb> 2,5 <SEP> 90,91 <SEP> 94,64 <SEP> 78,40 <SEP> 29,5
<tb> 3,0 <SEP> 89,29 <SEP> 93,64 <SEP> 75,16 <SEP> 29,6
<tb> 3,5 <SEP> 87,72 <SEP> 92,65 <SEP> 72,16 <SEP> 29,8
<tb> 4,0 <SEP> 86,21 <SEP> 91,69 <SEP> 69,40 <SEP> 30,0
<tb> 5,0 <SEP> 83,33 <SEP> 89, <SEP> 83 <SEP> 64, <SEP> 47 <SEP> 30,3
<tb> 
 
Exemple 2
Cet exemple met en évidence le pseudo-azéotrope constitué de difluorométhoxy-2,2,

   2-trifluoroéthane et d'éthanol. 



   On a préparé une solution contenant 99,87   X   en poids de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et 0,13 % en poids d'éthanol par mélange des deux constituants. Cette solution a été soumise à une distillation, à pression atmosphérique, à l'aide d'une colonne de Vigreux. Différentes fractions du distillat, 
 EMI9.2 
 représentant chacune environ 12 à 15 X du volume de la solution initiale, ont été prélevées grâce à un répartiteur"pis-de- vache", puis analysées par chromatographie en phase gazeuse. 



   Le tableau II rassemble les résultats obtenus. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  TABLEAU II 
 EMI10.1 
 
<tb> 
<tb> Fraction <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> éthanol
<tb> du <SEP> distillat <SEP> (g/kg)
<tb> 1 <SEP> 0,60
<tb> 2 <SEP> 0,46
<tb> 3 <SEP> 0,51
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 51
<tb> 
 
L'analyse des résultats indique qu'il n'existe que de petites différences entre les compositions des différentes fractions de distillat recueillies au fur et à mesure que la distillation progresse.

Claims

REVENDICATIONS 1-Compositions comprenant du difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et au moins un alcool.
2-Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'alcool est choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le propanol et l'isopropanol.
3-Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles contiennent au moins 75 % en poids de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane et de 0,005 à 25 % en poids d'alcool.
4-Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'elles contiennent le difluorométhoxy- 2,2, 2-trifluoroéthane et l'alcool dans des proportions pour lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope. EMI11.1
5-Compositions selon la revendication 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 0, 1 à 7, 5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane.
6-Compositions selon la revendication 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 0,01 à 3 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2, 2-trifluoroéthane.
7-Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent de nettoyage.
8-Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent dégraissant de surfaces solides.
9-Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent de nettoyage de cartes de circuits imprimés contaminées par du flux décapant et ses résidus.
10-Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent dessicatif pour éliminer l'eau adsorbée à la surface d'objets solides.