DE60012076T2 - Reinraumwischtücher mit niedrigem Gehalt an flüchtigen, organischen Verbindungen - Google Patents

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Description

  • Verweis auf verwandte Anmeldungen
  • Bei dieser Anmeldung handelt es sich um eine Teilfortführung der am 7. Mai 1999 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung S.N. 60/133,094.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In der Elektronikindustrie sind in den Produktionsbereichen wegen der extrem kleinen elektrischen Leitungen und Vorrichtungen sowie der Dichte der Leitungen und Vorrichtungen, die derzeit von Kunden elektronischer Schaltkreise verlangt werden, wie z.B. von integrierten Schaltkreisen, die man typischerweise in Computerchips und Speichervorrichtungen findet, ultrareine Flächen erforderlich, wie z.B. Reinräume.
  • Die Maschinen in der Elektronikindustrie und die die Maschinen und Arbeitsbereiche umgebenden Flächen werden typischerweise dadurch gereinigt, dass man die Flächen mit Tüchern, Reinigungstüchern sowie mit verschiedenen Lösungsmitteln, Benetzungsmitteln und Reinigungslösungen benetzten Reinigungstüchern abwischt.
  • Lösungen von Isopropylalkohol (IPA) in Wasser sind dazu verwendet worden, die nötige Benetzung für die effiziente Reinigung von Reinraumanlagen und -flächen, wie Tischplatten, zur Verfügung zu stellen. Diese Lösungen hinterlassen keinen Rückstand und stellen Oberflächenspannungen von etwa 45 Dyn/cm bei ca. 6 Gew.-% IPA zur Verfügung. Obwohl diese Lösungen gute Leistung liefern, steht die Halbleiterindustrie unter immer größerem Druck, die Emissionen flüchtiger, organischer Chemikalien (volatile organic chemicals = VOCs) zu verringern.
  • Der starke Druck, die VOC-Emissionen zu verringern, besteht erst seit relativ kurzer Zeit. US-A-4,328,279 beschreibt die Verwendung gänzlich nicht-flüchtiger, anionischer und nichtionischer, oberflächenaktiver Mittel, um die Benetzung der Fasern in einem Reinigungstuch zu verbessern. Man kann davon ausgehen, dass diese Tenside einen Rückstand auf den Flächen von Reinräumen hinterlassen.
  • Von acetylenischen Alkoholen und Glycolen wird berichtet, dass sie effektive Additive bei der Reinigung von Spiegeln und Linsen in Gegenwart relativ großer Mengen eines niederen Alkohols, wie Ethanol und Ammoniak, sind (siehe US-A-4,054,534).
  • Eine ähnliche Lösung erwies sich als effektiv bei der Reinigung von Fotorezeptoren, wie in US-A-3,979,317 beschrieben.
  • US-A-3,728,269 beschreibt die Verwendung eines Gemischs aus einer Reihe von Alkoholen, darunter kleine Mengen von 3,5-Dimethyl-1-hexyn-3-ol zur Reinigung von Flächen.
  • Ähnlich beschreibt US-A-4,689,168 die Verwendung von Lösungen, die 3,5-Dimethyl-1-hexyn-3-ol enthalten, zusammen mit anderen oberflächenaktiven Mitteln für eine Formulierung zur Reinigung harter Flächen. In dieser Offenbarung heißt es ausdrücklich, dass die Reinigungslösung beim Schütteln eine Emulsion bilden muss.
  • US-A-3,819,522 beschreibt die Verwendung von ethoxylierten, acetylenischen Glycolen in Anti-Beschlag-Fensterreinigern, die ein anionisches Sulfat benötigen, um das Glycol akzeptabel zu machen.
  • Das österreichische Patent 257 015 ("Chemical Abstract", 67: 118 464) beschreibt die Verwendung von 3,5-Dimethyl-1-hexyn-3-ol zusammen mit einem Amin und einem nicht-flüchtigen, oberflächenaktiven Mittel zur Reinigung von Glas.
  • Schließlich wird in einem technischen Artikel die Bewertung von Lösungen gering- und nicht-flüchtiger, organischer Verbindungen als Ersatz für Reinigungsformulierungen mit hohem VOC-Anteil in Reinräumen erörtert ("Chemical Abstracts", 121: 159 750; Allison et al., "Characterization of Low and Non Volatile Organic Compound Containing Cleaners for Cleanroom Work Surfaces", 1st Int. SAMPE Environ. Conf., 21. – 23. Mai 1991).
  • Acetylenische Alkohole sind bekannte, oberflächenaktive Mittel der in US-A-4,117,249 beschriebenen Art.
  • Ethoxylierte, acetylenische Glycole sind in US-A-5,650,543 als effektive, oberflächenaktive Mittel offenbart.
  • In EP-A-O 343 304 geht es um ein Reinigungstuch, das ein ein Benetzungsmittel enthaltendes, schmelzgeblasenes Polypropylensubstrat aufweist. Dieses Benetzungsmittel ist ein funktionelles Organosilicontensid. In einem Vergleichsbeispiel offenbart dieses Dokument die Verwendung der ethoxylierten 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diole, die von Air Products & Chemicals, Inc., unter der Marke "Syrfinol® 440" und "Syrfinol® 465" vertrieben werden. Diese gelten im Vergleich zu den in diesen Dokumenten gelehrten Organosilikon-Benetzungsmitteln als unvorteilhaft. Die Syrfinole werden in einem wässrigen Lösungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von Benetzungsmittel zu Wasser von 1% verwendet.
  • Der Stand der Technik hat versucht, ein effektives Reinigungstuch für Reinräume zur Verfügung zu stellen, z.B. der in US-A-4,328,279 beschriebenen Art, doch es ist nicht gelungen, bei der Bereitstellung eines effektiven, vorbenetzten Reinigungstuchs, das die Kriterien der Elektronikindustrie und gleichzeitig die Anforderungen lokaler und nationaler Umweltvorschriften bezüglich der Emissionen verschiedener, organischer Substanzen Produkte mit geringem VOC und NVR (low non-volatile residue = geringem, nicht-flüchtigem Rückstand) herzustellen, dabei aber gleichzeitig Detergenzeffekte (Schäumen) zu vermeiden. Mit der Erfindung eines neuartigen, vorbenetzten Reinigungstuchs, das eine nachstehend im einzelnen beschriebene, unerwartet überlegene Leistung zeigt, wurden die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und gleichzeitig die Vorgaben der Elektronikindustrie sowie lokaler und nationaler Umweltvorschriften erfüllt.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Bei der Erfindung handelt es sich um ein vorbenetztes Reinigungstuch zur Reinigung von Oberflächen und mit Eigenschaften geringer flüchtiger, organischer Chemikalien und nicht-flüchtiger Rückstände, umfassend ein Tuchsubstrat, benetzt mit einer wässrigen Lösung von Wasser und einer wirksamen Menge eines acetylenischen Alkohols als oberflächenaktives Mittel, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,001 bis 0,5 Gew.-% liegt.
  • Vorzugsweise ist das oberflächenaktive Mittel ein acetylenisches Diol. Stärker bevorzugt ist das oberflächenaktive Mittel ein acetylenisches Glykol. Alternativ ist das oberflächenaktive Mittel ein exthoxyliertes, acetylenisches Diol.
  • Vorzugsweise ist das oberflächenaktive Mittel Dimethyloctyndiol. Alternativ ist das oberflächenaktive Mittel Tetramethyldecyndiol.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den Ansprüchen aufgeführt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Wegen strenger werdender Vorschriften steht die Elektronikindustrie immer stärker unter Druck, die Emissionen flüchtiger, organischer Chemikalien zu verringern. In der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass die Verwendung acetylenischer Alkohole in wässriger Lösung eine effiziente Benetzung von Oberflächen mit stark verringerten Mengen an VOCs und NVRs erlaubt.
  • In der Vergangenheit verwendete man Lösungen von Isopropylalkohol (IPA) in Wasser, um die notwendige Benetzung für die effiziente Reinigung von Reinraumanlagen und Labortischplatten zur Verfügung zu stellen. Die Lösungen hinterlassen keinen Rückstand und stellen eine Oberflächenspannung von etwa 45 Dyn/km bei 6% IPA zur Verfügung.
  • Wenn man in der Vergangenheit versuchte, diese Art Reinigung durchzuführen, wurden größtenteils herkömmliche, oberflächenaktive Mittel verwendet, die einen Rückstand oder nicht-flüchtigen Rückstand (NVR) hinterlassen können. Die acetylenischen Diole und ihre verschiedenen chemischen Derivate sind flüchtig und führen nicht zu einer Ansammlung von NVRs. Gleichzeitig sind die acetylenischen Diole und ihre Derivate stark oberflächenaktiv, ohne zu schäumen, so dass sie in wässrigen Lösungen in viel geringeren Konzentrationen als frühere, oberflächenaktive Mittel verwendet werden können. Dadurch gibt es wesentlich weniger flüchtige, organische Chemikalien (VOCs).
  • Bei der Erfindung geht es um die Verwendung von vollständig flüchtigen, stark oberflächenaktiven Benetzungsmitteln mit ultrareinem Wasser, mit dem ein Reinigungstuch vorbenetzt wurde. Tabelle 1 zeigt die Brauchbarkeit verschiedener acetylenischer Alkohole und vorzugsweise Diole, wie Surfynol 61, 82 und 104, das von Air Products & Chemicals, Inc., aus Allentown, PA, erhältlich ist, bei der Verringerung der Oberflächenspannung von Wasser, was die notwendige Benetzung für Reinigungsanwendungen zur Verfügung stellt. Wesentlich geringere Mengen dieser Mittel werden gebraucht, um die Oberflächenspannung zu verringern, als bei Isopropylalkohol der Fall ist. Zum Vergleich: Die Oberflächenspannung von 4 Gew.-%igem IPA beträgt 50 Dyn/cm ("J. Liq. Chrom.", Band 10, 1987, S. 561 – 581). Tabelle 1
    Figure 00050001
  • Die erfindungsgemäßen, acetylenischen Diole umfassen Dimethyloctyndiol (Surfynol 82), Tetramethyldecyndiol (Surfynol 104), ethoxyliertes Tetramethyloctyndiol, 2,6,9,13-Tetramethyl-2,12-tetradecadien-7-in-6,9-diol, 2,6,9-Trimethyl-2-decen-7-in-6,9-diol, 7,10-Dimethyl-8-hexadecyn-7,10-diol, 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol, 4,7-Dimethyl-5-decyn-4,7-diol, 3,6-Diethyl-4-octyn-3,6-diol, 2,5-Dicyclopropyl-3-hexyn-2,5-diol, 2,5-Diphenyl-3-hexyn-2,5-diol, 5,8-Dimethyl-6-dodecyn-5,8-diol und verschiedene andere, ethoxylierte Derivate, in denen die ethoxylierte Komponente 1 bis 30 Einheiten beträgt.
  • Die Menge des acetylenischen Alkohols oder Diols in Wasser liegt im Bereich von etwa 0,001 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis 0,3 Gew.-% und am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 0,05 bis 0,2 Gew.-%.
  • Das Substrat für das Reinigungs- oder Wischtuch, das mit dem wässrigen, acetylenischen Diol benetzt wird, kann eine gewebte oder vliesförmige, faserartige Bahn sein. Bei den Fasern kann es sich um Naturfasern, wie Baumwolle oder Abaca, oder Synthetikfasern, wie Polyester, Nylon, Polyester/Cellulose, Rayon, Polypropylen, Rayon/Polyester, Polypropylen/Cellulose, Polyurethan, Baumwolle/Polyester handeln. Das Reinigungs- oder Wischtuch kann mehr- oder einschichtig sein. Das Reinigungs- oder Wischtuch könnte in einer kontinuierlichen Rolle mit gezahnten Reißnähten vorliegen oder einzeln aufeinandergestapelt und in einem Paket oder Behälter versiegelt angeboten werden. Jedes Reinigungs- oder Wisch tuch könnte auch einzeln in einer Manschette oder einem Umschlag verpackt werden, um vor der Verwendung besonders rein gelagert zu werden. Alternativ könnte das vorbenetzte Substrat in Form eines natürlichen oder synthetischen Schwamms oder Kissens vorliegen.
  • Das hochreine Wasser ist typischerweise entionisiertes Wasser. Es kann auch filtriert und destilliert werden, um besonders rein zu sein.
  • Die Erfindung erreicht ihr Ziel, sowohl VOCs als auch NVRs zu verringern, unerwartet dadurch, dass sie sich die Fähigkeit dieser acetylenischen Alkohole und vorzugsweise Diole oder Glycole und verschiedener ethoxylierter Derivate davon zunutze macht, die Oberflächenspannung von Wasser im Vergleich zu den bisher verwendeten, oberflächenaktiven Mitteln stark zu verringern, ohne einen nicht-flüchtigen Rückstand zu hinterlassen, und gleichzeitig den Ausstoß von VOCs zu senken. Diese acetylenischen Alkohole und vorzugsweise Diole sind stark oberflächenaktiv und können die Oberflächenspannung von Wasser weit unter 40 Dyn/cm und Konzentrationen unter 1 Gew.-% senken. Diese starke Oberflächenaktivität erlaubt die Verwendung von entsprechend weniger oberflächenaktivem Mittel, um die notwendige, oberflächenaktive Leistung beim Reinigen zu erzielen. Außerdem haben die acetylenischen Alkohole und vorzugsweise Diole sehr geringe Schäumeigenschaften.
  • Dieser Ansatz ist dem in der Technik bekannten überlegen, weil er die Menge von VOCs und NVRs in Reinigungsformulierungen senkt. Dies ist besonders kritisch in der Elektronikindustrie, z.B. bei der Herstellung von Halbleitermaterialien, beim Züchten von Siliciumkristallen, bei der Herstellung elektronischer Vorrichtungen, bei der Herstellung optischer Fasern, bei der Herstellung integrierter Schaltkreise sowie der Herstellung der Montage und Verpackung von Schalttafeln.
  • Die Erfindung wurde anhand verschiedener, bevorzugter Ausführungsformen vorgestellt, doch ihr ganzer Umfang geht aus den folgenden Ansprüchen hervor.

Claims (17)

  1. Vorbenetztes Reinigungstuch zum Reinigen von Oberflächen und mit Eigenschaften geringer flüchtiger, organischer Chemikalien und nicht-flüchtiger Rückstände, umfassend ein Tuchsubstrat, benetzt mit einer wässrigen Lösung von Wasser und einer wirksamen Menge eines acetylenischen Alkohols als oberflächenaktives Mittel, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,001% bis 0,5% in Gewicht liegt.
  2. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel ein acetylenisches Diol ist.
  3. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel ein acetylenisches Glykol ist.
  4. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel ein alkoxyliertes, acetylenisches Diol ist.
  5. Reinigungstuch nach Anspruch 4, worin das alkoxylierte, acetylenische Diol ein ethoxyliertes, ethylenisches Diol mit einem Gehalt an ethoxylierten Einheiten im Bereich von 1 bis 30 Einheiten ist.
  6. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel Dimethyloctindiol oder Tetramethyldecindiol ist.
  7. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Tuchsubstrat ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Baumwolle, Manilahanf, Polyester, Nylon, Polyester/Zellulose, Kunstseide, Polypropylen, Kunstseide/Polyester, Polypropylen/Zellulose, Polyurethan, Baumwolle/-Polyester und Mischungen derselben.
  8. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus ethoxyliertem Tetramethyloctindiol, 2,6,9,13-Tetramethyl-2,12-tetradecadien-7-in-6,9-diol, 2,6,9-Trimethyl-2-decen-7-in-6,9-diol, 7,10-Dimethyl-8-hexadecin-7,10-diol, 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-7,4-diol, 7,4-Dimethyl-5-decin-7,4-diol, 3,6-Diethyl-4-octin-3,6-diol, 2,5-Dicyclopropyl-3-hexin-2,5-diol, 2,5-Diphenyl-3-hexin-2,5-diol, 5,8-Dimethyl-6-dodecin-5,8-diol und Mischungen derselben.
  9. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,01% bis 0,3% in Gewicht liegt.
  10. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,05% bis 0,2% in Gewicht liegt.
  11. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Tuchsubstrat ein faseriges Substrat, ein gewebtes, faseriges Substrat, ein nicht-gewebtes, faseriges Substrat oder ein Schwamm ist.
  12. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Wasser hochreines Wasser ist.
  13. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Wasser entionisiertes Wasser ist.
  14. Reinigungstuch nach Anspruch 1, worin das Wasser destilliertes Wasser ist.
  15. Vorbenetztes Reinigungstuch nach Anspruch 1 zum Reinigen von Oberflächen in einem Herstellungsbereich für elektronische Materialien und mit Eigenschaften geringer flüchtiger, organischer Chemikalien und geringer, nicht-flüchtiger Rückstände, umfassend: ein gewebtes, faseriges Polyester/Zellulose-Tuchsubstrat, benetzt mit einer wässrigen Lösung von hochreinem Wasser, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus destilliertem Wasser und entionisiertem Wasser, und einer wirksamen Menge eines acetylenischen Diols als oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethyloctindiol, Tetramethyldecindiol und Mischungen davon, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,001% bis 0,5% in Gewicht liegt.
  16. Reinigungstuch nach Anspruch 15, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,01% bis 0,3% in Gewicht liegt.
  17. Reinigungstuch nach Anspruch 15, worin das Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Wasser im Bereich von etwa 0,05% bis 0,2% in Gewicht liegt.
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