JP4986410B2 - 高沸点芳香族炭化水素溶剤 - Google Patents

Description

本発明は人体に悪影響を及ぼすナフタレンを含まず、安全性が高い芳香族系溶剤、より詳しくは、１，２，４−トリメチルベンゼンと１，２，３−トリメチルベンゼン及び炭素数１０の芳香族を含み、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，３，５−トリメチルベンゼン及びナフタレンを実質的に含まない高沸点芳香族炭化水素溶剤に関する。

従来より、高沸点芳香族炭化水素溶剤は、洗浄剤、粘・接着剤、塗料、インク、電気絶縁油、感圧複写材料の染料溶解用溶剤、エポキシ樹脂もしくはウレタン樹脂用希釈剤、有害生物防除剤用溶剤、反応溶媒、ゴム等の溶剤などに広く用いられている。
しかし、芳香族溶剤のうちベンゼン、トルエン、キシレンは特に人体に悪影響を及ぼすことから、労働省の特定化学物質等障害予防規制で、ベンゼン１容量％を超えるもの、労働省の有機溶剤中毒予防規制では、トルエンとキシレンの合計量が５重量％を超えるものについては、使用制限や化合物存在の表示義務がある。
また、１，３，５−トリメチルベンゼンは、人の健康や生態系に有害なおそれのある化合物としてＰＲＴＲ（Pollutant Release and Transfer Register：化学物質排出移動量届出制度）の第一種指定化学物質に指定されている。
さらに、ナフタレンは、ＩＡＲＣ（国際ガン研究機関）により、その発がん性ランクが分類２Ｂの発がん性の可能性があるとされ、人体の危険性に対する規制がより厳しくなった。このような安全性の観点から、人体に悪影響を及ぼす成分を含まず、優れた溶解力を有する溶剤が望まれる。

また、芳香族溶剤に替わるものとして、毒性の少ないパラフィン系溶剤やナフテン系溶剤の使用等が考えられるが、パラフィン系溶剤は低温流動性が悪いばかりでなく、各種樹脂の溶解力が低く、用途が限られていた。一方、ナフテン系溶剤についてみると、芳香族炭化水素を核水添し、残存芳香族を１容量％以下とするアルキルシクロヘキサン系溶剤の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、このアルキルシクロヘキサン系溶剤は引火点も低く、安全面で問題があるばかりか、溶解性も高くなく、洗浄剤として使用した場合においても、その性能面で満足するものではなく、また、インキに処方した場合でも、その溶解性、安定性の面等においても必ずしも満足するものではなかった。
特開２００３−３１３５６２号公報

本発明は上記問題点を解決したもので、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，３，５−トリメチルベンゼン及びナフタレンを実質的に含まず、人体に対して安全性が高く、しかも溶解性に優れている芳香族系溶剤を提供することを課題とするものである。

本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、１，２，４−トリメチルベンゼンと１，２，３−トリメチルベンゼンの合計が１０〜３０容量％で、炭素数１０の芳香族分（ＡＣ１０）を６０容量％以上、かつ１，３，５−トリメチルベンゼンが１容量％未満で、ナフタレンが０．１容量％未満であり、ベンゼン、トルエン、及びキシレンが０．０１容量％未満である高沸点芳香族炭化水素溶剤である。上記本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、芳香族成分を９９容量％以上含有し、沸点が１６０〜２００℃、引火点が６０．５℃より大きく、かつ混合アニリン点が１６℃以下であることが好ましい。

また、本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、洗浄剤として、また、粘・接着剤、塗料、インク、電気絶縁油、感圧複写材料の染料、有害生物防除剤、反応溶媒、合成樹脂、ゴムからなる群から選択される物質のための溶剤として使用することができる。

本発明の芳香族系溶剤は、ベンゼン、トルエン、キシレン、１，３，５−トリメチルベンゼン及びナフタレンを実質的に含まないので、人体に対して安全性が高く、また、引火点が高いため、取扱い上の安全性が高く、しかも溶解性に優れている等の格別の効果を奏する。

本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、１，２，４−トリメチルベンゼンと１，２，３−トリメチルベンゼンの合計が１０〜３０容量％であるが、さらに好ましくは２０〜２６容量％にしたものである。１，２，４−トリメチルベンゼンと１，２，３−トリメチルベンゼンの合計が１０容量％より低いと、引火の危険性は低くなるが、塗料やインキ用等の溶剤として用いた場合に、溶解性、乾燥性等の性能が悪くなる。また逆に３０容量％を超えて含有すると、引火性の危険が高まると同時に、溶剤の蒸発が速まり、この場合も問題が残る。本発明の溶剤は、これらの問題を解決したものである。これら、１，２，４−トリメチルベンゼン及び１，２，３−トリメチルベンゼンは、タール軽油の高沸点留分を精留することにより、または、ベンゼン、キシレン類のメチル化または不均化により得ることができる。

また、本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、炭素数１０の芳香族分（ＡＣ１０）を６０容量％以上含有するが、さらに好ましくは６５〜７５容量％にしたものである。６０容量％未満になると、溶剤として重要な性能である溶解性、乾燥性のいずれかが不満足となり、この場合も問題が残る。このＡＣ１０は、ナフサの接触改質反応によって得られる改質留分を、精密蒸留により、沸点１８０〜２００℃の留分を分取することにより得ることができる。
上記ＡＣ１０の例としては、ジエチルベンゼン、メチルプロピルベンゼン、メチルイソプロピルベンゼン、テトラメチルベンゼン、ブチルベンゼン、メチルインダン等の炭素数１０のアルキルベンゼンを挙げることができる。

また、その他の成分として、１，２，４−トリメチルベンゼン、１，２，３−トリメチルベンゼン以外の炭素数９の芳香族分、炭素数１１以上の芳香族分が含まれても構わない。上記その他の炭素数９の芳香族分としては、ｏ−エチルメチルベンゼン、ｍ−エチルメチルベンゼン、ｐ−エチルメチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、インダン等が挙げられる。また、炭素数１１の芳香族分（ＡＣ１１）の例としては、アミルベンゼン、ブチルメチルベンゼン、エチルプロピルベンゼン、ジエチルメチルベンゼン、ジメチルインダン、エチルインダン、メチルナフタレン等が挙げられる。また、炭素数１２の芳香族分（ＡＣ１２）の例としては、ジプロピルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジメチルナフタレン等を挙げることができる。炭素数１１以上の芳香族分は、蒸発性の観点から１０容量％以下、好ましくは５容量％以下である。
本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、１，３，５−トリメチルベンゼンが１容量％未満で、ナフタレンが０．１容量％未満であり、ベンゼン、トルエン、及びキシレンが０．０１容量％未満であり、実質的にこれらの化合物を含まないものである。

本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、芳香族成分を９９容量％以上含有し、沸点が１６０〜２００℃であるが、さらに好ましくは１７５〜１９５℃にしたものである。また、引火点は６０．５℃より大きいものであるが、引火点が６０．５℃以下であると、洗浄剤としての使用時や、インク等の調合時に、加温した場合、引火性の蒸気が多く発生し、引火危険性が増加するため、好ましくない。引火点が６０．５℃以下であると国連の「危険物輸送に関する勧告 モデル規則」の引火性液体に該当し、また、６１℃以下であると「危険物船舶運送及び貯蔵規則」の引火性液体物質にも該当するため、６１℃を超えることがより好ましい。
芳香族成分としては、上記１，２，４−トリメチルベンゼン、１，２，３−トリメチルベンゼン、炭素数１０の芳香族分、及びその他に含有される成分中の芳香族成分が含まれる。
混合アニリン点は１６℃以下であるが、混合アニリン点が１６℃を超えると、樹脂の溶解度が低下し、溶解することができなくなるために好ましくない。

また、硫黄分としては、環境への負荷低減の意味からできるだけ低いほど好ましく、１０質量ｐｐｍ以下、好ましくは５質量ｐｐｍ以下、特には１質量ｐｐｍ以下である。

このようにして得られる本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、洗浄剤として、また、粘・接着剤、塗料、インク、電気絶縁油、感圧複写材料の染料、有害生物防除剤、反応溶媒、エポキシ樹脂もしくはウレタン樹脂等の合成樹脂、ゴムからなる群から選択される物質のための溶剤として使用することができる。

以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら制限されるものではない。
実施例１
１，２，４−トリメチルベンゼン（６．８容量％）、１，２，３−トリメチルベンゼン（１６．５容量％）、ＡＣ１０（７２．３容量％）等からなる高沸点芳香族炭化水素溶剤を調整した。なお、ＡＣ１０は、ナフサの接触改質反応によって得られる改質留分を、精密蒸留により、沸点１８０〜２００℃の留分に分取したものである。溶剤の組成及び性状を表１に示す。なお、組成及び物性測定は、以下に示す試験法にて行った。
密度：ＪＩＳ Ｋ ２２４９
引火点：ＪＩＳ Ｋ ２２６５
混合アニリン点：ＪＩＳ Ｋ ２２５６
硫黄分：ＪＩＳ Ｋ ２５４１−６
窒素分：ＪＩＳ Ｋ ２６０９
沸点範囲（蒸留性状）：ＪＩＳ Ｋ ２２５４
組成：ガスクロマトグラフ（ＦＩＤ検出器付）
蒸発速度比：断面積２０ｃｍ^２の１００ｃｃのビーカーに溶剤を５０ｃｃ採取する。
これを８０℃の恒温槽（防爆型）に入れ、蒸発量を測定した。単位時間、単位面積
当たりの溶剤の蒸発速度を算出し、参考例２を基準とした蒸発速度比を算出した。

実施例２
１，２，４−トリメチルベンゼン５．０容量％、１，２，３−トリメチルベンゼン５．０容量％、ノルマルプロピルベンゼン３０．０容量％、ノルマルブチルベンゼン６０．０容量％からなる高沸点芳香族炭化水素溶剤を調整した。溶剤の組成及び性状を表１に示す。

参考例１及び２
一般工業用溶剤として市販されている石油留分から成る高沸点芳香族炭化水素溶剤の組成と性状を参考例として表１に示す。
参考例１：カクタスソルベントＰ１００（ジャパンエナジー社製）
参考例２：カクタスソルベントＰ１５０（ジャパンエナジー社製）

比較例１
攪拌機を備えた２００ｍＬオートクレーブに、原料として炭素数９のトリメチルベンゼン１００ｇ及び、ニッケル触媒１０ｇを入れて、系内を水素で置換後、攪拌しながら水素圧４ＭＰａ、反応温度１６０℃で７時間、水素化反応を行った。反応後、室温まで冷却し、触媒を濾過して炭素数９のナフテン溶剤を得た。ナフテン溶剤の組成と性状を表１に示す。

比較例２
工業用溶剤として市販されている石油留分から成る炭素数１２のノルマルパラフィン（カクタスノルマルパラフィンＮ−１２、ジャパンエナジー社製）の組成と性状を表１に示す。

評価方法
〔洗浄力試験１〕
ストレートアスファルト系ピッチ（九重電気（株）製、Ｋ級３号）を溶解した３０％濃度のトルエン溶液に金属板（銅板５０×５０ｍｍ、厚さ０.７ｍｍ）を浸漬し、その後、金属板をトルエン溶液より取り出し、７０℃、２０分乾燥して、均一にピッチ０.０５ｇを付着させたものを洗浄対象物として使用した。この洗浄対象物を２００ｃｍ^３の洗浄液が充填された液温２５℃の洗浄槽において、攪拌子で攪拌する(４００ｒｐｍ)ことにより５分間洗浄を行った。洗浄槽から取りだした洗浄対象物を、乾燥して洗浄液を蒸散除去した。洗浄前後の付着物の重量差より洗浄率を計算し、洗浄率１００〜９０％を○、９０〜８０％を△、８０％以下を×として評価し、表１に示した。この結果から、本発明の溶剤は高いピッチ洗浄性を示すことがわかる。

〔洗浄力試験２〕
天然樹脂、石油アスファルト、天然ワックスを成分とするワックス（日化精工製アルコワックス５４２Ｍ）０.２gをガラス板（２０×７０ｍｍ、厚さ１.５ｍｍ）上に置き、７０℃にて３０分間溶融、その後室温まで放冷したものを洗浄対象物として用いた。この洗浄対象物を２００ｃｍ^３の洗浄液が充填された洗浄槽において液温２５℃、攪拌子で攪拌する(４００ｒｐｍ)ことにより１５分間洗浄を行った。洗浄槽から取りだした洗浄対象物を、乾燥して洗浄液を蒸散除去した。洗浄前後の付着物の重量差より洗浄率を計算し、洗浄率１００〜９０％を○、９０〜８０％を△、８０％以下を×として評価し、表１に示した。この結果から、本発明の溶剤は高いワックス洗浄性を示すことがわかる。

〔洗浄力試験３〕
鉱物油（ジャパンエナジー社製ＪＯＭＯ ＨＳトランスＮ）を積層メッシュ（富士フィルター工業製フジプレート、ＳＵＳ３１６、メッシュ２０μｍ）に浸漬し、その後、７０℃にて３０分間加熱し、その後室温まで放冷したものものを洗浄対象物として用いた。この洗浄対象物を２００ｃｍ^３の洗浄液が充填された洗浄槽において液温２０℃で超音波照射下に３０秒間洗浄を行った。洗浄槽から取りだした洗浄対象物を、乾燥して洗浄液を蒸散除去した。洗浄前後の付着物の重量差より洗浄率を計算し、１００〜９０％を○、９０〜８５％を△、８５％以下を×として評価し、表１に示した。この結果から、本発明の溶剤は高い鉱物油洗浄性を示すことがわかる。

〔溶解性試験１〕
合成ゴム樹脂系接着剤原体１に対し、１０倍容量の、実施例で得られた溶剤を加え、超音波槽に１５分間放置した後の樹脂等の溶解性について評価した。また、比較例１で得た溶剤を用いて、同様の試験を実施した。
評価は、無色透明○、白濁△、一部不溶×とした。結果を表１に示す。この結果から、本発明の溶剤は合成ゴム系樹脂に対して高い溶解性を示すことがわかる。

〔溶解性試験２〕
アルキド樹脂、顔料、ニトロセルロース及び有機溶剤（４７％）からなる塗料（ハケ塗り用ラッカー、ニッペホームプロダクツ社製）から、溶剤分の８０％を減圧下で除去した塗料原料を調製した。この塗料原料に、実施例で得られた溶剤を質量比で、塗料原料／溶剤＝３／２となるように混合し、混合直後の状態及び混合６時間後の状態を評価した。
実施例１、２ともに、混合直後の状態及び混合６時間後の状態は、均一な分散状態であった。これは、原料の塗料の状態と同等の分散状態であった。また、比較例１、２では塗料成分が分散せず、顔料、樹脂等は沈降した。
この結果から、本発明の溶剤は塗料、インキ等の希釈剤として優れていることがわかる。

〔蒸発速度測定試験〕
実施例で得られた溶剤を断面積２０ｃｍ^２の１００ｃｃのビーカーに５０ｃｃ採取し、これを８０℃の恒温槽（防爆型）に入れて単位時間、単位面積当たりの溶剤の蒸発量を測定した。蒸発速度を算出し、参考例２を基準とした蒸発速度比を算出した。結果を表１に示した。
この結果から、本発明の溶剤は市販品である参考例２とほぼ同等の蒸発速度であり、乾燥性の点からも好ましいことがわかる。

本発明の高沸点芳香族炭化水素溶剤は、洗浄剤として、また、粘・接着剤、塗料、インク、電気絶縁油、感圧複写材料の染料、有害生物防除剤、反応溶媒、エポキシ樹脂もしくはウレタン樹脂等の合成樹脂、ゴムからなる群から選択される物質のための溶剤として有用である。

Claims (3)

1. 芳香族成分を９９容量％以上含有し、沸点が１６０〜２００℃、引火点が６０．５℃より大きく、かつ混合アニリン点が１６℃以下である高沸点芳香族炭化水素溶剤であって、１，２，４−トリメチルベンゼンと１，２，３−トリメチルベンゼンの合計が１０〜３０容量％で、炭素数１０の芳香族分を６０容量％以上、かつ１，３，５−トリメチルベンゼンが１容量％未満で、ナフタレンが０．１容量％未満であり、ベンゼン、トルエン、及びキシレンが０．０１容量％未満であることを特徴とする高沸点芳香族炭化水素溶剤。
2. 請求項１に記載の高沸点芳香族炭化水素溶剤からなる洗浄剤。
3. 請求項１に記載の高沸点芳香族炭化水素溶剤を用いた、粘・接着剤、塗料、インク、電気絶縁油、感圧複写材料の染料、有害生物防除剤、反応溶媒、合成樹脂、ゴムからなる群から選択される物質のための溶剤。