CN102358873B - 除硅油水基清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种除硅油水基清洗剂,包括与水混合形成混合液的辛基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐酯、乙二醇单烷基醚和聚乙二醇二甲醚,其中辛基酚聚氧乙烯醚占混合液总重量的0.01%-0.5%,山梨糖醇酐酯占混合液总重量的0.005%-0.1%,乙二醇单烷基醚占混合液总重量的0.1%-1.0%,聚乙二醇二甲醚占混合液总重量的0.01%-0.5%。本发明针对无尘室耗品中硅油含量超标且不易清洗,而现有的除硅油的清洗剂无法适用于无尘室耗品加工等问题,提出一种适用于清洗无尘室织物耗品的配方简单、成本低廉、去硅油效果好、易生物降解的水基清洗剂。
Description
技术领域
本发明属于织物用清洗剂技术领域,涉及一种织物清洗剂,特别涉及一种无尘室用的无尘室织物耗品的除硅油水基清洗剂。
背景技术
目前,无尘室织物耗品主要包括两种:防静电无尘服和无尘擦拭布。防静电无尘服是无尘室的常用静电和尘粒污染的防护装备;无尘擦拭布是无尘室的常用清洁工具。上述两种无尘室织物耗品广泛应用于半导体芯片、微处理器、装配生产线、LCD和LED、磁盘磁头等产业中。为了控制管理产品制作流程的不良率,针对无尘室污染源进行管控是非常必要的。污染物种类及其危害大致可分下列几种,(1)有机污染物:挥发性有机物,如各种常用有机溶剂;非挥发性有机物,如硅油、邻苯二甲酸二辛酯、酰胺化合物。有机污染物有可能沉积在产品表面,造成光罩雾化或蚀刻不良。(2)无机污染物:金属离子污染物,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+等;酸根离子污染物Cl-、F-、Br-、NO2-、NO3-、SO4 2-等。离子含量过高除了可能因离子本身易带电荷影响产品的电性外,还会产生强的氧化或还原作用而导致产品表面易氧化生锈腐蚀。(3)各种粒径的微尘,可以是有机微尘、无机微尘或细菌等。微尘污染可能造成上述的诸多危害,导致电子产品零件表面刮伤。
因为无尘室织物耗品与产品有间接和直接的接触,其本身的洁净度指标和所带污染物对产品的良率有很大的影响,所以无尘室织物耗品必须具备很高的洁净度,如低离子含量、低溶剂萃取物和低发尘量等。无尘室织物耗品还要求硅油含量≤2ng/cm2,硅油是指室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷。
无尘室织物耗品的生产加工过程:(1)采用聚酯纤维纱线、导电聚酯或聚酰胺纱线、聚酯/聚酰胺复合纤维纱线等通过机织或针织方式进行织造成坯布;(2)对坯布进行染整加工,通常采用溢流清洗机高温高压水洗除油或去浆、染色,聚酯/聚酰胺复合纤维需要经过碱减量开纤,处理后的布料经过拉幅定型,得到尺寸稳定和表面污渍少的布匹;(3)将(2)生产的布料进行裁剪分切,可采用冷裁、激光、超声波等裁切方式,防静电服还需要进行缝纫制作;(4)在无尘室内,超净清洗、烘干、真空包装后即得到可在无尘室下使用的织物耗品。
在上述生产加工过程中,坯布纱线纤维表面附着的污染物有:(1)纺丝油剂,其作用是降低纤维和金属的摩擦力、纤维和纤维的摩擦力、纤维和纤维的丝鸣,增加纤维抱合力和抗静电能力等,防止纤维在织造过程因摩擦出现断裂;(2)浆料,其作用是使经纱纤维在机织织造过程不散开。坯布需要在染整过程中,在一定温度条件下,通常为80℃-130℃,采用含表面活性剂或碱剂(如氢氧化钠、碳酸钠等)的水进行除油清洗。清洗后的化纤织物需要在140℃-180℃下,经过拉幅定型来烘干,以达到保持织物的尺寸稳定性和控制织物克重均衡的效果。由于染整厂的拉幅定型设备多以硅油作为润滑剂使用,在140℃-180℃的高温条件下,硅油会产生挥发,粘附到织物表面。因此,经过染整加工的织物,容易出现含硅油现象。硅油一般是无色(或淡黄色),无味、无毒、不易挥发的液体。润滑剂硅油的成分大部分为聚二甲基硅氧烷。无尘室织物在后加工超净清洗过程中,通常采用超纯水清洗,而聚二甲基硅氧烷的极性较小,容易在化纤表面上铺展粘附,所以,即使多次清洗也无法将这些硅油物质彻底清除,导致无尘室织物耗品的非挥发性有机物和硅油含量超标。在使用时,特别针对磁盘磁头和半导体行业,这些超标不合格的无尘室织物耗品上的硅油和其他非挥发性有机物,通过溶剂溶出或擦拭等方式脱落后,容易沉积在产品表面,对加工产品造成极大危害,影响产品良率。
目前清除这种聚二甲基硅氧烷(简称为硅油)的方法:(1)有机溶剂溶解去除法。硅油不溶于水、甲醇、二醇和-乙氧基乙醇,可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和丁醇。根据相似相容的原理,可采用上述有机溶剂浸泡清洗去除硅油。但是,这种类去除硅油的有机溶剂,大多极性较小,去除硅油的同时,也容易粘附在织物化纤的表面,导致织物的非挥发性化合物含量超标,用于无尘室耗品面料的加工过程是不合适的。(2)表面活性剂清洗。在织物拉幅定型后,采用带表面活性剂的水溶液,可在80℃-130℃温度下,进行染整清洗再加工,但加工后的织物不能再经过拉幅定型,织物尺寸不稳定,表面容易褶皱。如将除硅油工艺用于织物超净清洗加工中,那么受到清洗设备的限制,清洗温度一般不超过60℃。在60℃以下,常规的离子型、非离子型或两性型水溶性表面活性剂很难将化纤表面的硅油彻底去除,导致最终无尘室耗品中硅油含量超标;而且低温下,表面活性剂溶液搅拌容易起泡,滚筒清洗加工困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对无尘室耗品中硅油含量超标且不易清洗,而现有的除硅油的清洗剂无法适用于无尘室耗品加工等问题,提出一种适用于清洗无尘室耗品的配方简单、成本低廉、去硅油效果好、易生物降解的除硅油水基清洗剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种除硅油水基清洗剂,包括溶解于水中形成混合液的辛基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐酯、乙二醇单烷基醚和聚乙二醇二甲醚,其中辛基酚聚氧乙烯醚占混合液总重量的0.01%-0.5%,山梨糖醇酐酯占混合液总重量的0.005%-0.1%,乙二醇单烷基醚占混合液总重量的0.1%-1.0%,聚乙二醇二甲醚占混合液总重量的0.01%-0.5%。
所述聚乙二醇二甲醚取自CH3O(C2H4O)nCH3中的一种或两种以上的混合物,其中n为1~3的整数。
所述的辛基酚聚氧乙烯醚为C8H17C6H4O(CH2CH2O)nH中的一种、两种或两种以上的混合物,其中n取7-10。
所述辛基酚聚氧乙烯醚的HLB值为11.5~14.0。
所述的山梨糖醇酐酯为山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯中的至少一种。
所述的山梨糖醇酐酯HLB值为6.7~8.6。
所述乙二醇单烷基醚的分子式为CH2OHCH2OR,其中R为CH3、C2H5或C4H9。
所述除硅油水基清洗剂的HLB值在11.0~13.0之间。
本发明的除硅油水基清洗剂是一种包括辛基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐酯、乙二醇单烷基醚和聚乙二醇二甲醚的混合液,是一种无毒无腐蚀性、易生物降解的水基清洗剂组合物,可有效去除无尘室织物耗品上的硅油成份,同时有助于降低织物耗品的非挥发有机化合物总量。
无尘室织物耗品上所含的硅油,其主要成份为聚二甲基硅氧烷,该化合物结构甲基上的三个氢原子由于甲基的旋转占有较大空间,从而增加了相邻硅氧烷分子之间的距离;因分子间作用力与分子间距离的六次方成反比,故聚二甲基硅氧烷分子间作用力比碳氢化合物要弱得多,其表面张力比相近摩尔质量的碳氢化合物小,使得硅氧烷在化纤表面上易展布。本发明水基清洗剂中的聚乙二醇二甲醚,极性与二甲基硅油相近,根据相似相容原理,聚乙二醇二甲醚有利于协助作为表面活性剂的山梨糖醇酐酯和乙二醇单烷基醚对二甲基硅油的渗透、乳化和溶解。
本发明的水基清洗剂中的乙二醇单烷基醚一方面作为一种助溶剂,在非极性的硅油和极性的水分子之间起到的一个桥接的作用,和表面活性剂的共同作用,有助于硅油的分散、稳定乳化和溶解到水中;且乙二醇单烷基醚和聚乙二醇甲醚的成分与聚酯化纤或聚氨酯化纤的结构相似,在相似化学基团和结构的相互作用下,对化纤织物的表面起到更好的润湿作用,有助于硅油脱离化纤织物表面;另一方面,乙二醇单烷基醚分子中既有烷基,又有羟基、醚键和酯键,兼有醇类、醚类、酯类溶剂特性,是一种性能优异的溶剂,同时乙二醇单烷基醚具有较强的氢键作用,可作为多种有机溶剂与水的强偶联剂,对硅油有增溶效果。清洗剂中加入乙二醇单烷基醚,可有效提高表面活性剂的协同作用,改善对化纤表面硅油的润湿作用和渗透作用。
本发明的水基清洗剂中山梨糖醇酐酯是一种非离子表面活性剂,其极性与二甲基硅油相近,能更好地使硅油分散乳化,使水能够渗透润湿纤维表面,并能将纤维表面的硅油以及各种污染物分散于混合液中。本发明的另一种非离子表面活性剂是辛基酚聚氧乙烯醚,辛基酚聚氧乙烯醚均为无色至浅黄色透明液体,与水完全互溶,不燃不爆,易生物降解,不消耗臭氧。
本发明选择的是分子式为C8H17C6H4O(CH2CH2O)nH的辛基酚聚氧乙烯醚,n的取值不同,即分子链所带的氧乙烯基(CH2CH2O)的数量不同,使得辛基酚聚氧乙烯醚的HLB值(亲水疏水平衡值,也称水油度)有一定差异。本发明采用的辛基酚聚氧乙烯醚可以是在n=7-10范围内的任意一个整数或不同整数值的不同比例的混合物。
山梨糖醇酐酯可与辛基酚聚氧乙烯醚一起在混合液中形成混合胶束,使得辛基酚聚氧乙烯醚分子间吸引力增加,胶束更易形成,溶液的表面张力下降。使得本发明清洗剂溶液体系表面活性提高,洗涤性质、润湿性质等性能更优良,并在乙二醇单烷基醚的协同作用下,达到对硅油的增溶效果。
综上,本发明的除硅油水基清洗剂的各个组分相互协同,分别对硅油进行乳化、溶解,将硅油从织物上脱离去除掉,并且清洗剂中各个组分不会粘附在织物上造成二次污染。
具体实施方式
以下列举数个实施例来详细说明本发明,其中所采用的原料都为分析纯。本发明的清洗剂可按下述配方进行配置,也可按配比将各组分按一定倍数放大进行配制后,使用时再按倍数稀释成下述浓度,稀释所得清洗剂直接用于清洗防静电无尘面料和无尘布。
以下实施例中所采用的防静电无尘面料为0.5网格含导电丝的聚酯纤维机织布,克重为100±5g/m2,尺寸为9英寸×9英寸(约23cm×23cm);所采用的无尘布为聚酯纤维针织布,织造方式为纬编双罗纹针织,克重130±5g/m2,尺寸为9英寸×9英寸(约23cm×23cm),清洗设备为滚筒式衣物清洗机,清洗温度60℃,清洗时间30min,清洗后织物105℃下烘干30min,测试硅油含量和非挥发性化合物总量测试。
1、不挥发残余量(NVR)测试:指面料在不同溶剂中使用会溶出的不挥发性的溶出物质的总量,以非极性溶剂正己烷对无尘布进行萃取,并将萃取后的溶剂挥发后,以超微量天平计算其不挥发物之总量。再换算成单位面积的无尘擦拭布的NVR含量,测试方法按照标准IEST-RP-CC004.3Evaluating Wiping Materials Used in Cleanrooms and Other ControlledEnvironments(无尘室和其他受控环境擦拭材料的评估方法)。
2、硅油定量测试:采用正己烷溶出面料中的硅油,采用红外光谱测试硅油特征吸收峰,根据特征吸收峰值进行定量计算溶出硅油总量,测试结果再换算成单位面积的面料的硅油含量,测试方法按照标准IEST-RP-CC004.3。
3、除硅率:清洗前面料的硅油含量减去清洗后面料的硅油含量,再除以清洗前面料的硅油含量乘上100%。
实施例1,一种除硅油水基清洗剂,包括辛基酚聚氧乙烯醚OP-7[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)7H]、OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-40、乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)1CH3,将上述原料加入去离子水中配置成的混合液。其中各组分在混合液中的重量百分含量为:OP-7[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)7H]0.05%、OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]0.05%,(OP的HLB=12.8);山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20为0.01%、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-40为0.04%的(span的HLB=8.2);乙二醇甲醚1.0%;乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)1CH3(n=1)0.01%。配置成的水基清洗剂HLB=11.3。
将含硅量为1000ng/cm2的0.5网格含导电丝的聚酯纤维机织布放入清洗剂中,完全润湿后,在60℃下清洗30min,取出105℃下烘干30min,测定硅油含量和非挥发性化合物总量。本实施例清洗后的面料测试结果见表1。
实施例2,一种除硅油水基清洗剂,包括辛基酚聚氧乙烯醚OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]、山梨糖醇酐单棕榈酸酯span-40、乙二醇乙醚、聚乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)3CH3(n=3),将上述原料加入去离子水中配置成的混合液。其中各组分在混合液中的重量百分含量为:OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]0.01%(其HLB=14.0)、山梨糖醇酐单棕榈酸酯span-40为0.01%(其HLB=8.6),乙二醇乙醚1%、聚乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)3CH3(n=3)0.1%,配置成的水基清洗剂HLB=11.6。将含硅量为5000ng/cm2的聚酯纤维针织布放入清洗剂中,完全润湿后,在60℃下清洗30min,取出105℃下烘干30min,测定硅油含量和非挥发性化合物总量。本实施例清洗后的面料测试结果见表1。
实施例3,一种除硅油水基清洗剂,包括辛基酚聚氧乙烯醚OP-7[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)7H]、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20、乙二醇丁醚、CH3O(C2H4O)1CH3(n=1)、CH3O(C2H4O)2CH3(n=2)、CH3O(C2H4O)3CH3(n=3),将上述原料加入去离子水中配置成的混合液。其中各组分在混合液中的重量百分含量为:OP-7[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)7H]0.5%(其HLB=11.5),山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20为0.01%(其HLB=6.7)、乙二醇丁醚0.1%、CH3O(C2H4O)1CH3(n=1)0.25%、CH3O(C2H4O)2CH3(n=2)0.15%、CH3O(C2H4O)3CH3(n=3)0.1%,配置成的水基清洗剂,HLB=11.0,将含硅量为1000ng/cm2的聚酯纤维针织布放入清洗剂中,完全润湿后,在60℃下清洗30min,取出105℃下烘干30min,测定硅油含量和非挥发性化合物总量。本实施例清洗后的面料测试结果见表1。
实施例4,一种除硅油水基清洗剂,包括辛基酚聚氧乙烯醚OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]、山梨糖醇酐单棕榈酸酯span-40、乙二醇乙醚、乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)1CH3,将上述原料加入去离子水中配置成的混合液。其中各组分在混合液中的重量百分含量为:OP-10[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)10H]0.18%(其HLB=14.0)、山梨糖醇酐单棕榈酸酯span-40为0.1%(其HLB=8.6)、乙二醇乙醚0.5%、乙二醇二甲醚CH3O(C2H4O)1CH30.01%,配置成的水基清洗剂,HLB=12.0。将含硅量为5000ng/cm2的0.5网格含导电丝的聚酯纤维机织布放入清洗剂中,完全润湿后,在60℃下清洗30min,取出105℃下烘干30min,测定硅油含量和非挥发性化合物总量。本实施例清洗后的面料测试结果见表1。
实施例5,一种除硅油水基清洗剂,包括辛基酚聚氧乙烯醚OP-9[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)9H]、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20、乙二醇乙醚、CH3O(C2H4O)1CH3(n=1)、CH3O(C2H4O)2CH3(n=2),将上述原料加入去离子水中配置成的混合液。其中各组分在混合液中的重量百分含量为:OP-9[即C8H17C6H4O(CH2CH2O)9H]0.1%(其HLB=13.4)、山梨糖醇酐单月桂酸酯span-20为0.005%(其HLB=6.7)、乙二醇乙醚0.8%、CH3O(C2H4O)1CH3(n=1)0.1%、CH3O(C2H4O)2CH3(n=2)0.2%,配置成的水基清洗剂,HLB=13.0。将含硅量为3000ng/cm2的聚酯纤维针织布放入清洗剂中,完全润湿后,在60℃下清洗30min,取出105℃下烘干30min,测定硅油含量和非挥发性化合物总量。本实施例清洗后的面料测试结果见表1。
表1实施例1至5测试结果
注:无检出表示面料硅油总溶出物量小于5ng,尺寸按23cm×23cm计算,即小于0.01ng/cm2。
由上表数据可知:经过本发明水基清洗剂清洗的无尘室织物耗品,硅油去除率达到99.5%以上,同时非挥发性有机物的总量也大幅度降低,说明本发明清洗剂可有效降低无尘室织物耗品的硅油含量,同时有助于降低织物耗品的非挥发有机化合物总量。
Claims (4)
1.一种除硅油水基清洗剂,其特征在于,包括与水混合形成混合液的辛基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐酯、乙二醇单烷基醚和聚乙二醇二甲醚,其中所述辛基酚聚氧乙烯醚占混合液总重量的0.01%-0.5%,所述山梨糖醇酐酯占混合液总重量的0.005%-0.1%,所述乙二醇单烷基醚占混合液总重量的0.1%-1.0%,所述聚乙二醇二甲醚占混合液总重量的0.01%-0.5%,
所述的辛基酚聚氧乙烯醚为C8H17C6H4O(CH2CH2O)nH中的一种、两种或两种以上的混合物,其中n取7-10;
所述的山梨糖醇酐酯为山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯中的至少一种;
所述乙二醇单烷基醚的分子式为CH2OHCH2OR,其中R为CH3、C2H5或C4H9;
所述聚乙二醇二甲醚取自CH3O(C2H4O)nCH3中的一种或两种以上的混合物,其中n为1~3的整数。
2.如权利要求1所述的除硅油水基清洗剂,其特征在于,所述辛基酚聚氧乙烯醚的HLB值为11.5~14.0。
3.如权利要求1所述的除硅油水基清洗剂,其特征在于,所述的山梨糖醇酐酯HLB值为6.7~8.6。
4.如权利要求1-3任意一项权利要求所述的除硅油水基清洗剂,其特征在于,所述除硅油水基清洗剂的 HLB值在11.0~13.0之间。
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