DE2460209B2 - Zusammensetzung und verfahren zum trocknen einer wasserfeuchten oberflaeche - Google Patents

Description

(i) einem Phosphorsäure-monoalkyl- oder -dialkylester, worin jede Alkylgruppe 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder deren Mischung mit

(ii) einem gesättigten Alkyiamin mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und 1 bis 3 an das Aminstickstoffatom gebundenen Alkylgruppen in einer wenigstens zur Xeutralisierung des Phosphorsäureesters ausreichenden Menge und

<3) 0,025 bis 1 Gew.-»,». bezogen auf 1,1,2-Trichlor-1.2.2-trifluoräthan, eines partiell oleierten Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis - (2 - hydroxypropyl) - äthylen diamins mit durchschnittlich zwei Ölsäureestergruppen, das mit 0,7 bis 1,7MoI Dimethylsulfat pro MoI des Athylendiamins quaterniert ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Alkylgruppe des Phosphorsäureesters 8 Kohlensloffatome enthält lind das gesättigte Alkylainin ein Monoalkylamin mit 8 Kohlenstoffatomen ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oleierte Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin mit 1,2MoI Dimethylsulfat quaterniert ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gelöste Phosphatsalz in einer Menge von 0,28 ⁰Zu vorhanden ist.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oleierte N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyI)-äthylendiamin in einer Menge von 0,025 bis 0,05 ° 0 vorhanden ist.

6. Verfahren zum Trocknen eine; wasserfeuchten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 in Berührung bringt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- 5« kennzeichnet, daß man die Zusammensetzung gemäß Anspruch 4 verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusammensetzung nach Anspruch 5 verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine siedende Zusammensetzung verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche, nachdem sie mit der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 in Berührung gebracht worden ist, mit einem nichtwäßrigen organischen Lösungsmittel, in dem das Phosphorsäureestersalz und das oleierte Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrakis - (2 - hydroxypropyl) - äthylen diaminsalz löslich sind, in Berührung bringt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als nichtwäßriges organisches Lösungsmittel
fluoräthan verwendet.

Es ist bekannt, wasserfeuchte Oberflächen zu trocknen, indem man eine solche Oberfläche einer dichten, mit Wasser unmischbaren organischen Flüssigkeit, welche gegebenenfalls ein oberflächenaktives Mittel enthält, aussetzt. Die wasserunmischbare organische Flüssigkeit kann bewegt werden, indem man sie kocht oder auf mechanische Weise bewegt. In US-PS 33 97 150 wird ein Verdrängungstrocknungsverfahren zur Entfernung von Wasser von einer Oberfläche zur Vermeidung der Rostbildung auf einer eisenhaltigen Oberfläche beschrieben, bei dem man die Oberfläche einer Zusammensetzung aussetzt, die umfaßt !,!,I-Trichlor-l.l^-trifiuorälhan und 0,01 bis 10 Gew.-" 0, bezogen auf 1,1,2-Trichlor-l,2,2-trinuoräthan, eines wasserlöslichen Phosphatsaizes eines Phosphorsäure-inonoalykl- oder -dialkyksters, worin jede Alkylgruppe 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder deren Mischung und eines gesättigten aliphatischen Amins mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und 1 bis 3 an das Aminstickstoffatom gebundene Alkylgruppen, wobei das Amin in einer Mence eingesetzt wird, die wenigstens ausreicht, um im wesentlichen den Phosphorsäureester vollständig zu neutralisieren, die aber nicht in einem Überschuß von mehr als 10 ⁰Zo über die stöchiometrisch zur vollständigen Neutralisatii η des Esters erforderliche Menge vorhanden ist. Eine solche Zusammensetzung ist sehr brauchbar zum Trocknen wasserfeuchter, maschinengeformter Metallteile, wie Lager- und Ventilbestandteile, Kunststoffteile und elektroplatticrte Gold- oder Silberoberflächen, wie sie bei der Herstellung von Schmuck verwendet werden. Verwendet man sie jedoch für eine anspruchsvollere Trocknung, wie sie erforderlich ist bei wasserfeuchten Kristallglasoberflächein oder Siliciumoberfiächen, wie sie in elektrischen Schaltkreisen Verwendung finden, so können Schwierigkeiten auftreten, weil sehr kleine Wasserlröpfclien oder geringe Ablagerungsrückstände zurückgehalten werden und/oder an der Oberfläche gebildet weiden. Im Falle von Kristallglas beeinflußt dies ganz erheblich das ästhetische Aussehen des Kristalls, und im Falle von Siliciunioberflächen wird die Funktionalität der Oberfläche als elektronischer Bestandteil beeinflußt.

In der US-PS 32 38 011 wird die Verwendung von l.l^-Trichlor-l^^-trifluoräthan, welches 0,05 bis 0,5 Gew.-°'o eines partiell oleierten N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamins, das mit 0,7 bis 1,7 Molanteilen Dimethylsulfat quatemiert wurde, als Trockenrein igungsflüssigkeit beschrieben. In der Patentschrift wird dargelegt, daß eine solche TrokkenieinigungsfUissigkeit geringe Wasserkonzentrationen löst.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine flüssige Zusammensetzung und ein Verfahren für deren Anwendung bei anspruchsvolleren Trocknungsverfahren von wasserieuchten Oberflächen zur Verfügung zu stellen. Durch die Zusammensetzung und das Verfahren soll die Zurückhaltung und/oder Bildung von

Wassertröpfchen und Rückstandsflecken auf den getrockneten Oberflächen vermieden werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen wiedergegeben.

l,l,2-Trichlor-l,2,2-trirluoräthan 1st eine bekannte, im Handel erhältliche Verbindung.

Die Phosphorsäuremonoalkyl- und -dialkylester, die hier geeignet sind, haben die folgenden allgemeinen Formeln:

ROP(OH)₂ bzw. (RO)₂POII

worin R eine Alkylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet. Die genaue Art der Alkylgruppe ist nicht kritisch mit der Ausnahme, daß sie die angegebene Zahl an Kohlenstoffatomen enthalten muß. Es kann sich um eine geradkettige Gruppe handeln, wie bei Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Hexadecyl oder Octadecyl, oder um eine verzweigtkettige Gruppe, wie bei Isooctyl, 2-Äthylhexyl. Isodecyl, tert.-Dodecyl, oder wie sie in den verzweigtkettigen Alkoholen, die als Oxoalkohole Dekannt sind, vorliegt.

Die hier geeigneten gesättigten Alkylamine sind solche mit einer Gesamtzahl von 6 bis 20 Kohlensiotiatomen und mit der Strukturformel R'N(R").„ worin R' eine Alkylgruppe und jedes R" Wasserstoff oder eine Alkylgruppe bedeuten. Das Amin kann somit ein primäres Amin, wie Hexylamin. Octylamin, 2-Athylhexylamin, 1,1,3,3-Tetramethylbutylamin, Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin oder Octadecylamin, oder ein sekundäres Amin, wie Äthylbutylamin, Dipropylamin, Hexylmethylamin, Dibutylamin, Decylmethylamin, Butyloci>lainin, Dodecyimethylamin, Tetradecylmethylamin, Dioctylamin oder Octadecylmethylamin, oder ein leiüäres Amin, wie Triäthylamin, Decyldimethylamin, Tributylamin, Diäthyloctylamin, Tetradecyldimethylamin, Hexadccyldimethylamin, Decyldibutylamin oder Octadecyldimethylamin, sein. Auch Mischlingen von Aminen, wie sie oft technisch erhältlich sind, können verwendet werden.

Die dritte wesentliche Komponente in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist ein partiell oleiertes N,N,N'.N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin, welches im Durchschnitt zwei ölsäureestergruppen enthält und mit 0,7 bis 1,7 Molen Dimethylsulfat pro Mol Diamin quaterniert worden ist. Diese Stoffe und deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus US-PS 28 78 144. Das erfindungsgemäß bevorzugte Produkt wird erhalten, indem man etwa 1,2 molare Anteile Dimethylsulfat bei der Quaternierungsreaktion anwendet.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird hergestellt, indem man zunächst den Phosphorsäureester und die gewünschte Menge Amin, gewöhnlich in Gegenwart einer ausreichenden Menge an Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel, um den flüssigen Zustand der Mischung während der Herstellung des Säure-Basesalzes zu gewährleisten, mischt. Die Menge an Amin soll wenigstens ausreichen, um im wesentlichen den Phosohorsäureester vollständig zu neutralisieren, sie soll jedoch nicht in Mengen von mehr als einem lO'Vuigen Überschuß über die zur vollständigen Neutralisation des Phosphorsäureesters erforderliche stöchiometrische Menge vorliegen. Im allgemeinen wird etwa 1 Mol Amin pro Mol Phosphorsäureester benötigt, um eine im wesentlichen vollständige Neutralisation des Phosphorsäureesters zu bewirken. Bei der Neutralisation des Monoalkylesters ist das zweite saure Wasserstoffatom nicht sauer genug, um mit dem Amin zu reagieren. Im wesentlichen vollständige Neutralisation des reaktiven sauren Wasserstoffatoms in dem Phosphorsäureester ist wichtig, weil Rückstände von nicht neutralisiertem Phosphorsäureester schwierig von der Oberfläche zu entfernen sind. In einigen Fällen können solche sauren Rückstände zu Korrosion der getrockneten Oberfläche führen. Das Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel wird dann entfernt, und die gewünschte Menge an löslichem Phosphatsalz wird in dem !,l^-Trichlor-l^^-trifluoräthan aufgelöst. Anschließend wird die dritte Komponente zugegeben.

Die Menge des löslichen Phosphatsalzes des Phosphorsäurealkylesters und des gesättigten Alkylamins beträgt vorzugsweise etwa 0,05 bis 3"/o, bezogen auf das Gewicht von l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan. Die Menge der dritten Komponenten der Zusammensetzung gemäß der Erfindung beträgt vorzugsweise 0,025 bis 0,05°M>, bezogen auf das Gewicht von 1,1,2-Trichlor-l ,2,2-trifluoräthan.

Die bevorzugte Zusammensetzung gemäß der Erfindung enthält ein lösliches Phosphatsalz, hergestellt aus (a) einer Mischung aus Phosphorsäuremono-(tridecyl)- und -bis-(tridecyl}-estern, neutralisiert mit 2-Äthylhexylamin, aus (b) einer Mischung von Phosphorsäuremonooctyl- und -dioctylestern, worin die Octylgruppe herstammt von Oxooctylalkohol (d. h einem Octylalkohol. der nach dem Oxoverfahren hergestellt wurde), neutralisiert mit 2-Äthylhexylamin, und aus (c) einer Mischung von Phosphorsäuremono- und -di-n-octyl- und -mono- und -di-ndecylestern, neutralisiert mit 2-Äthylhexylamin, und als teilweise oleiertes Diamin dioleiertes Ν,Ν,Ν',Ν'·· Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin.

Geeignete Oberflächen, von denen Wasser mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nach dem Verfahren der Erfindung entfernt werden können, sind nicht auf irgendwelche spezielle Materialien beschränkt. Praktisch jede im wesentlichen wasserunlösliche feste Substanz kommt hier in Frage. Das von der Oberfläche zu entfernende Wasser kann in Form von dünnen Filmen, Tropfen verschiedener Größe oder durch Kapillarkräfte adsorbiertes Wasser sein. Das Wasser kann im wesentlichen rein sein oder eine verdünnte Lösung eines Salzes, Detergens oder einer Seife darstellen. Jedes solches auflösbare Mittel sollte jedoch nicht in solchen Mengen vorhanden sein, um das Wasser zum Lösungsmittel für die 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthanzusammensetzung zu machen. Typische Beispiele für Oberflächen, die nach den zur Zeit bekannten Verfahren besonders schwierig gut zu trocknen sind, die aber durch eine Behandlung mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen leicht und ständig getrocknet werden können, sind die folgenden:

a) Glaswaren, insbesondere Kristallglas, optische Linsen und Glasplatten, wie sie als Substrate für elektrische Schaltungen Verwendung finden;

b) Epoxy- und Phenolharzoberflächen, wie solche, die bei der Herstellung von elektronischen Schalttafeln Verwendung finaen;

C) Siliciumoberfläclien, wie Siliciumwaffeln und Siliciumchips, wie sie für Halbleiter Verwendung finden;

d) mattierte Nickeloberflächer., wie solche, die durch Elektrodenabscheidung auf Messing oder Kupfer zur Herstellung dekorativer satinartiger Überzüge erhalten werden;

e) Aluminiumoberflächen, wie solche, die als elektronische Substrate Verwendung finden, und

f) anodisierte Aluminiumteile, wie sie für dekorative Effekte verwendet werden.

Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zum Trocknen anderer Oberflächen verwendet werden, wie zum Trocknen von solchen Oberflächen, die von eisenartigcn Metallen gebildet werden, von Nickel und dessen Legierungen. von Chrom und dessen Legierungen, aus rostfreiem Stahl. Kupfer. Messing, Bronze. Silber und Aluminium. Auch Plastikoberfiächen können zur Entfernung des Wassers mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen behandelt werden. Darin eingeschlossen sind Oberflächen, die aus KunststofTmaterialien. wie Polyamiden, Polyäthylen, Polypropylen. Polyvinylchlorid und ABS (Acrylnitril Butadien Styrol)-Polymeren hergestellt werden. Wie zu erwarten, können Oberflächen von sehr wasserreaktiven Metallen, wie Alkalimetalien, nicht mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen getrocknet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgeführt, indem man die wasserfeuchte Oberfläche mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zusammenbringt. Dieses Zusammenbringen wird erzielt, indem man die Oberfläche mit der Zusammensetzung in Berührung bringt, z. B. durch Sprühen, Bürsten oder jeder anderen Verfahrensweise, durch welche die Zusammensetzung auf die Oberfläche aufgebracht oder an diese gebracht wird, beispielsweise indem man die Oberfläche in die Zusammensetzung taucht. Die Wasscrcntfcrnung kann bei Umgebungstemperatur vorgenommen werden, obwohl niedrigere und höhere Temperaturen bis zum Siedepunkt der für das Trocknen verwendeten Zusammensetzung angewendet werden können. Um die größte Trocknungswirksamkcit zu erzielen, wird vorzugsweise die Zusammensetzung bei ihrem Siedepunkt angewendet. Bei Systemen, die sich unter Druck befinden, können Temperaturen oberhalb des normalen atmosphärischen Siedepunktes der Zusammensetzung angewendet werden, obwohl dadurch kein besonderer Vorteil erzielt wird. Die Bchandlungszeit ist nicht kritisch, weil eine erhebliche Wasserentfernimg durch den unmittelbaren Kontakt der Oberfläche mit der Trocknungszusammensetzung bewirkt wird. Aus praktischen (iründcn wird die Oberfläche im allgemeinen mit der Zusammensetzung etwa 1 Minute in Beruhrung gebracht, jedoch sind längere oder kürzere Zeilen auch möglich.

Die· behandelte Oberfläche kann mit einem nichtwäßrigen organischen Lösungsmittel zur Entfernung von Sauren "des aufgelösten Stoffes gespült werden. Diese Stufe kann fortgelassen werden, wenn solche Spuren für den Endzweck der Oberfläche nicht abträelich sind. Wird diese Stufe eingesetzt, so wird das" organische Lösungsmittel von der Oberfläche abdampfen gelassen, und dabei bleibt die Oberfläche dann vollständig sauber und trocken zurück. Jedes organische Lösungsmittel kann verwendet werden unter der Voraussetzung, daß es wasserfrei ist, daß es die Spuren des aufzulösenden Stoffes von der Oberfläche löst und daß es die Oberfläche nicht angreift. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist 1.1.2-Trichior-l,2,2-trifluoräthan, weil es die aufzulösenden Stoffe löst, aber im allgemeinen die Oberfläche nicht angreift, d. h., daß die" Hauptkomponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hier das bevorzucte Lösungsmittel zum Spülen ist. Das Trichlortrifluoräthan'muß nicht rein sein; Mischungen davon mit wasserfreien Alkoholen, Methylenchlorid odr; Aceton, wie sie bekannt sind, können auch verwendet werden.

Eine besonders zum Trocknen wasserfeuchter Gegenstände geeignete Apparatur wird in US-PS 33 86 181 beschrieben. In dieser Patentschrift wird eine Apparatur beschrieben, bei welcher das Verfahren des Inberührungsbringens des wasserfeuchten Gegenstandes mit der Trocknungszusammensetzung durch Eintauchen des Artikels in eine Turbulcnzzonc der Trocknungszusammensetzung erfolgt und wobei das verdrängte Wasser an die Oberfläche der Trocknungszusammensetzung schwimmt in einer Ruhezone, worauf das verdrängte Wasser dann entfernt wird. In einer solchen Apparatur ist es erforderlich, die Wasserphase schnell abzutrennen.

Im folgenden Beispiel sind alle Teile und Prozentangaben auf Gewicht bezogen.

Beispiel

Zusammensetzungen wurden hergestellt aus 1.1.2-Trichlor-1.2.2-trifluoräthan und den beiden aufzulösenden Stoffen, die in der folgenden Tabelle mit A bzw. B gekennzeichnet sind. Die Zusammensetzungen wurden in geeignete Behälter gegeben und dort bis zum Sieden erhitzt. Die folgenden wasserfeuchten Gegenstände wurden in das dedendc Bad gegeben und anschließend in ein Bad aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan getaucht, wobei die Venveilzeit in jedem Bad zwischen etwa 0,5 und 1.5 Minuten lag: Kristallgläser, eine optische Glaslinse, ein elektronisches Substrat aus Aluminiumoxid, ein elektronisches Substrat auf Phenolharzbasis und eine mattierte Nickeloberfläche. Die bei einer mikroskopischen Untersuchung der behandelten Oberflächen gefundenen Ergebnisse sind in der Tabelle angezeigt.

Weiterhin wurden die vorher beschriebenen Zusammensetzungen geprüft auf Phasentrennung in folgender Weise: Eine bekannte Wassermenge wurde zu einer Probe jeder der Zusammensetzungen gegeben und bei Raumtemperatur (25° C) kräftig mit der Hand geschüttelt. Dann wurde die Probe 2 Stunden stehengelassen, bis zwei klare Phasen zu beobachten waren und dadurch angezeigt wurde, daß eine vollständige Trennung des Wassers von der Zusammensetzung erfolgt ist. Die Phasentrennzciten sind in der Tabelle anccßcben.

Trocknen und Phasentrennwirksamkeit von
Zusammensetzungen

Versuch-Nr.	Aufgelöster	Aufgelöster	Trocknungswirksamkeit	Phasentrennzeit
	Stoff A	StoffB
	Gew.-o/o	Gew.-°.'o		(Minuten)
1	0,28	0	schlecht	3
2	0	0,05	ausgezeichnet	120
3	0	0,10	ausgezeichnet	>180
4	0	0,50	ausgezeichnet	>180
5	0,28	0,010	schlecht	3
6	0,28	0,025	gut	4
7	0,28	0,050	ausgezeichnet	4

> — größer als.
Aufgelöster Stoff A:

Mischung aus etwa äquimolaren Mengen von Monoisooctvl- und Diisooctylphosphaten, die im wesentlichen vollständig mit 2-Äthylhexylamin neutralisiert ist

Aufgelöster Stoff B:

N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthyIendiamindioleat, quaterniert mit 1,23 Molen (pro Mol Dioleat) Dimethylsulfat.

Claims (1)

Patentansprache:

1. Zusammensetzung, bestehend aus

(1) U^-Trichlor-l^-trifluoräthan.

(2)0,01 bis lOGew.-o/o, bezogen auf 1,1,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan, eines gelösten Phosphatsalzes von ίο