DE69132829T2

DE69132829T2 - Verfahren zum Waschen/Trocknen

Info

Publication number: DE69132829T2
Application number: DE69132829T
Authority: DE
Inventors: Satoru Asanome; Hiroshi Iida; Isamu Ito; Shuzo Kawashima; Fukuji Kuroiwa; Tishiji Tujimori; Ichiro Yoshida
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2011-05-01
Also published as: US5840126A; CN1057796A; US5361789A; EP0455465B1; DE69132829D1; CN1031980C; SG55009A1; US5203927A; KR970003672B1; EP0455465A3; EP0455465A2; CA2040989A1; KR910020252A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wasch/Trocknungsverfahren, welches für ein sorgfältiges Waschen und/oder Trocknen eines zu waschenden Artikels geeignet ist, wie elektronischer Präzisionsteile und elektronischer Präzisionsanordnungsteile, die in den Herstellungsschritten davon sorgfältig gewaschen werden müssen (d. h. sorgfältiges Waschen), und bei welchem, vom Standpunkt der Produktionseffizienz oder Korrosionsbeständigkeit, die Waschflüssigkeit nach dem Waschen durch Trocknen innerhalb einer kurzen Zeit entfernt werden muß.
Im Stand der Technik wurde das sorgfältige Waschen in den Herstellungsschritten von Präzisionsteilen und elektronischen Anordnungsteilen, wo ein Aufbringen von einer Verunreinigung oder Staub nicht zugelassen werden kann, primär durch das Waschen mit einem Fluorkohlenstoff praktiziert.
Als Detergens für ein derartiges sorgfältiges Waschen ist, abgesehen von einem Fluorkohlenstoff, ein Lösungsmittel vom Chlor-Typ, wie Trichlorethylen, bekannt, im Fall eines Metallartikels kann jedoch das im Waschschritt freigesetzte Chlor haften bleiben und ein Rosten verursachen, und im Fall eines Harz- oder Kautschukartikels kann eine Verformung oder Abmessungsänderung aufgrund einer Quellung auftreten, und somit entsteht das Problem einer nachteiligen Wirkung auf den Artikel. Im Gegensatz dazu tritt im Fall eines Fluorkohlenstoffs kein derartiges Problem auf, und die Trocknung tritt innerhalb einer sehr kurzen Zeit auf, und daher wurde das Waschen mit Freon 113 (Fluorkohlenstoff, hergestellt von Mitsui Dupont Fluorochemical Co. Ltd.) im Stand der Technik eingesetzt.
Ein Fluorkohlenstoff ist für Menschen und Tiere harmlos, zerstört jedoch die Ozonschicht, was in den letzten Jahren ein weltweites Problem geworden ist, und für den Umweltschutz in einem globalen Maßstab besteht nun die Tendenz zu einer völligen Abschaffung der Verwendung von Fluorkohlenstoffen. Von einem derartigen Standpunkt ist nun, als Alternative zum Waschverfahren unter Verwendung eines Fluorkohlenstoffs, die Entwicklung eines Waschwassers, das in der Zukunft keinerlei Regelung erfordert, im Gange.
Der kritische Punkt des sorgfältigen Waschens, zusätzlich zu einer sorgfältigen Reinigungswirkung, ist, daß das Trocknen nach dem Waschen rasch und sorgfältig durchgeführt werden kann. Es sollte auch keine nachteilige Wirkung auf den zu waschenden Artikel geben, wie im Fall eines oben angegebenen Detergens vom Chlor-Typ.
Beim Waschen mit Wasser ist es notwendig, auf einem elektronischen Präzisionsteil, der aus einem Metall besteht, die Erzeugung von Rost zu verhindern. Da der Siedepunkt von Wasser so hoch wie 100ºC liegt, verglichen mit jenem von Freon 113, der 47ºC beträgt, ist es schwer zu verdampfen, und ein Teil mit einer komplizierten Form oder einem blinden Gewindeloch kann nicht innerhalb einer kurzen Zeit und ohne Schwierigkeiten getrocknet werden.
Die US-4 899 768 offenbart eine Wafer-Wasch- und -Trocknungsvorrichtung, die ein chemisches Reinigungsbad zum Reinigen eines Wafers enthält. Gemäß dieser Literaturstelle wird jedoch die Reinigung mit einer flüssigen Chemikalie, wie einer Säure oder Alkalilösung, durchgeführt, und die Spülflüssigkeit ist reines Wasser oder ein organisches Lösungsmittel. Weder die Verwendung eines wasserabweisenden Surfactants, noch das Aufbringen zumindest einer Molekülschicht davon auf der Oberfläche des zu waschenden Artikels wird in dieser Literaturstelle gelehrt.
Die US-4 156 619 offenbart ein Verfahren zum Polieren und Reinigen von Halbleiterscheiben, das gegebenenfalls den Schritt des Untertauchens der Scheiben in Fluorwasserstoffsäure-Lösung oder einer wässerigen Lösung eines kationischen Surfactants enthält, um den Scheiben wasserabweisende Eigenschaften zu verleihen, bevor die Scheiben einem mechanischen Reinigungsschritt unterworfen werden. Danach werden die Scheiben mit Wasser gespült, und jegliche verbleibenden Wassertropfen können abzentrifugiert werden.
Demgemäß sind die Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die oben angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren, und ein sorgfältiges Waschen und Trocknen, nach dem Waschen, eines metallischen oder nicht-metallischen Artikels, der zu waschen ist, ohne nachteiligen Einfluß auf den Artikel, durch ein anderes Verfahren als jenes unter Verwendung eines Fluorkohlenstoffs effizient vorzunehmen.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Waschen und Trocknen eines Artikels (W) vorgesehen, welches die Schritte umfaßt:
(i) Eintauchen des Artikels (W) in eine wässerige Lösung (7), die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, wodurch zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels (W) aufgebracht wird, während der Artikel (W) gewaschen wird;
(ii) Spülen des Artikels (W) mit reinem Wasser, wodurch überflüssiges auf dem Artikel aufgebrachtes Surfactant entfernt wird, wobei zumindest eine Molekülschicht des Surfactants zurückbleibt;
(iii) Erhitzen des Artikels (W) mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC in einer Atmosphäre, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß der Siedepunkt von Wasser weniger als 100ºC wird; und dann
(iv) Trocknen des Artikels (W).
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung sind in den Unteransprüchen ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung enthält vorzugsweise die Schritte: Eintauchen des zu waschenden Artikels in eine wässerige Lösung, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, so daß zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht wird; und Erhitzen des Artikels mit Dampf auf eine Temperatur von 80ºC bis 95ºC in einer Atmosphäre, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß der Siedepunkt von Wasser 80ºC bis 95ºC wird, und Trocknen des Artikels.
Die vorliegende Erfindung enthält auch vorzugsweise die Schritte: Geben des Artikels in eine Vakuumkammer, Erhitzen des Artikels mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise 80ºC bis 95ºC, anschließendes Anblasen des Artikels mit einem Gas, wie Luft, und danach Vakuumtrocknen des Artikels.
Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe durchgeführt werden kann, wird nun anhand bloßer Beispiele auf die folgenden Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
Fig. 1 eine Darstellung ist, welche die Grundprinzipien und Schritte von zwei Waschverfahren und den Verfahren zum Trocknen nach dem Waschen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 eine Zeichnung der Schritte und eine Schnittansicht ist, die ein Beispiel der Vorrichtung zum Durchführen des Waschens und Trocknens zeigt;
Fig. 3 eine Zeichnung der Schritte und eine Schnittansicht ist, welche ein Beispiel einer Vorrichtung zeigt, die eine Waschbehandlung ohne Verwendung der wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants vornimmt;
Fig. 4 eine Zeichnung ist, welche die Kettenstruktur eines Perfluoralkylcarboxylats, das ein Beispiel des wasserabweisenden Surfactants gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und ein Modell zeigt, bei dem das Surfactant, als eine Molekülschicht, auf der Oberfläche des zu waschenden Artikels haftend aufgebracht ist;
Fig. 5 bis 7 Schnittansichten anderer Beispiele der Trocknungsvorrichtung sind, die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
Fig. 8 eine Zeichnung ist, die ein herkömmliches Waschsystem unter Verwendung einer Waschlösung, die ein Surfactant enthält, veranschaulicht;
Fig. 9 eine Zeichnung ist, die ein Beispiel einer Schaumunterdrückungsanordnung veranschaulicht, die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist; und
Fig. 10 bis 20 Zeichnungen sind, die andere Beispiele von Schaumunterdrückungsanordnungen veranschaulichen, die zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Fig. 21 ist eine Darstellung, welche die bevorzugten Schritte des Wasch/Trocknungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine Darstellung, welche die Grundprinzipien und Schritte des Waschverfahrens und des Trocknungsverfahrens nach dem Waschen veranschaulicht.
In der vorliegenden Erfindung wird, beim Durchführen eines Waschens/Trocknens während des Herstellungsverfahrens von Teilen oder elektronischen Teilen, der zu waschende Artikel in eine wässerige Lösung eingetaucht, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, so daß zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht oder haftend aufgebracht wird, gefolgt vom Trocknen gemäß einem bekannten Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln (z. B. Zentrifugieren), Anblasen mit Gas (z. B. Luft), Erhitzen, u. a.
Da die wässerige Lösung des wasserabweisenden Surfactants auch eine Waschwirkung hat, kann das Waschen durchgeführt werden, indem der Artikel in die wässerige Lösung von wasserabweisendem Surfactant eingetaucht wird. Alternativ dazu ist es möglich, den Artikel, der in einem anderen Schritt gewaschen wurde, in eine wässerige Lösung von wasserabweisendem Surfactant einzutauchen, so daß zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants darauf aufgebracht wird.
Somit ist nach dem Waschen mit der wässerigen Lösung von wasserabweisendem Surfactant, oder durch Eintauchen des Artikels, der in einem anderen Schritt gewaschen wurde, in eine wässerige Lösung eines wasserabweisenden Surfactants zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels vor dem Trocknen gemäß einem bekannten Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas, Erhitzen, u. a., aufgebracht.
Nach dem Eintauchen des Artikels in die wässerige Lösung, die Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, so daß zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht wird, wie oben beschrieben, wird der Artikel mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise 80ºC bis 95ºC, in einer Atmosphäre erhitzt, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß der Siedepunkt von Wasser weniger als 100ºC, vorzugsweise 80ºC bis 95ºC, beträgt, und dann wird der Artikel durch ein bekanntes Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas, Erhitzen, u. a., getrocknet.
Eine Wasch/Trockungsvorrichtung zum Durchführen des Waschens/Trocknens unter Verwendung einer wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants, wie in Fig. 2 gezeigt, hat einen Tank 6, um die wässerige Lösung von Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften zu enthalten, eine Sprühspülanordnung zum Entfernen von überflüssigem Surfactant, das auf dem Artikel W im Tank 6 aufgebracht wird, und eine Vakuumkammer 12 zum Trocknen des zu waschenden Artikels nach dem Sprühwaschen.
Die Vakuumkammer 12 hat eine Einrichtung zum Abstrahlen von Dampf, so daß der Artikel W, der gewaschen wird, mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80ºC bis 95ºC, in einer Atmosphäre erhitzt werden kann, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß der Siedepunkt von Wasser weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80ºC bis 95ºC, beträgt, und hat ferner ein Gasgebläsemittel, so daß das Wasser durch das Anblasen mit Gas, wie Luft, anschließend abgezogen werden kann. Das Mittel zum Abstrahlen von Dampf und das Gasgebläse- (z. B. Luftgebläse-) mittel können gemeinsam ein Gebläsemittel (Düse) verwenden.
Als oben angegebene wasserabweisende Surfactants können Surfactants verwendet werden wie Surfactants vom Kohlenwasserstoff-Typ mit einer Alkyl-Kettenlänge der hydrophoben Gruppe von 12 bis 18, Surfactants vom Fluor-Typ mit einer Alkyl-Kettenlänge der hydrophoben Gruppe von 6 bis 12, und Surfactants vom wasserabweisenden Silicium-Typ.
Es bestehen keine spezifischen Begrenzungen für die Bedingungen zum Eintauchen des zu waschenden Artikels in die wässerige Waschlösung, die wasserabweisendes Surfactant enthält, und es können beliebige Bedingungen verwendet werden, die zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants an der Oberfläche des Artikels bilden können, solange zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht wird. Obwohl die bevorzugten Bedingungen in Abhängigkeit von den Arten der verwendeten Surfactants variiert werden können, beträgt die bevorzugte Konzentration des Surfactants in der wässerigen Waschlösung 300 ppm oder mehr, insbesondere 450 bis 5000 ppm, beträgt die bevorzugte Temperatur 30ºC bis weniger als 100ºC, insbesondere 40ºC bis 60ºC, und beträgt die bevorzugte Eintauchzeit 10 s oder mehr, insbesondere 30 s bis 2 min.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Trocknungsvorrichtung verwendet zum Trocknen des Artikels, wie eines nicht-metallischen (z. B. Kunststoff-) Präzisionsteils, eines elektronischen Teils, eines nicht- metallischen (z. B. Kunststoff-) Gehäuses zum Aufnehmen von Teilen, nach einem sorgfältigen Waschen durch die Entfernung von Wasser oder Feuchtigkeit, die daran haften, durch das Einstrahlen elektromagnetischer Wellen auf den zu trocknenden Artikel, um die daran haftende Feuchtigkeit zu erhitzen, und, während des oder nach dem Erhitzen der Feuchtigkeit, Anblasen mit Gas, Vakuumtrocknen oder Zentrifugaltrocknen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben angegeben, das wasserabweisende Surfactant der wässerigen Waschlösung zugesetzt, um das Reinigungsvermögen davon zu verstärken, dies kann jedoch Probleme eines Schäumens während des Zirkulations- und Filterprozesses verursachen, der das Führen der Waschlösung durch ein feines Filter umfaßt, und der zum Aufrechterhalten eines gewünschten Sauberkeitsfaktors der Waschlösung vorgenommen wird. Fig. 8 zeigt das übliche Waschsystem, d. h. ein System zum Zirkulieren einer Waschlösung, die durch das Zusetzen von Surfactant zu Wasser erhalten wird.
In diesem System wird die Waschlösung 26 von einem Wärmetauschergefäß 27 in ein Filter 28 gepumpt und vollständig filtriert, und wird dann zu einem Waschgefäß 29 transferiert. Während die Waschlösung gepumpt wird, läuft die Lösung im Waschgefäß 29 durch den oberen Teil davon in ein Überlaufgefäß 30 über, das am Rand des Gefäßes 29 angeordnet ist, und Verunreinigungen, wie Öl, die am Artikel, der gewaschen wird, haften, werden entfernt, weil die Verunreinigungen an der Oberfläche der Waschlösung im Waschgefäß 29 schweben, da sie ein spezifisches Gewicht haben, das niedriger ist als jenes der Waschlösung. Das Überlaufen der Waschlösung 26 wird vorgenommen, um ein erneutes Haften der Verunreinigungen am Artikel zu verhindern, wenn er aus dem Gefäß entfernt wird. Die Waschlösung 26 läuft in das Überlaufgefäß 30 über und wird zum Wärmetauschergefäß 27 durch eine Abzugsrohrleitung 31 zurückgeführt, und so wird die Waschlösung 26 kontinuierlich recycliert und filtriert, um eine gewünschte Sauberkeit davon aufrechtzuerhalten. Im allgemeinen wird die Waschlösung 26 erhitzt, um das Waschvermögen zu verstärken, in diesem Fall wird jedoch ein Teil des Wasser verdampft und demgemäß wird der Pegel der Waschlösung gesenkt, und die Konzentration des Surfactants kann nicht auf einem gewünschten konstanten Pegel aufrechterhalten werden. Daher ist es notwendig, der Lösung Wasser in einer Menge zuzusetzen, die der durch die Verdampfung verlorengegangenen entspricht. Dies wird effektiv vorgenommen, indem automatisch Wasser durch ein automatisches Ventil 35 durch die Einwirkung eines Pegelsensors 32 zugeführt wird, der am Wärmetauschergefäß 27 montiert ist; 36 bezeichnet einen Heizer.
Luft wird in die Waschlösung 26 gemischt, wenn die Lösung im Überlaufgefäß 30 in die Abzugsrohrleitung 31 eintritt, und als Ergebnis wird Schaum 33 an der Oberfläche der im Wärmetauschergefäß 27 zurückgehaltenen Lösung erzeugt.
Der Schaum 33 wird kontinuierlich erzeugt, und läuft in einer kurzen Zeit vom Wärmetauschergefäß 27 über. Zusätzlich wird der vorhergehende Pegelsensor 32 durch die Einwirkung des erzeugten Schaums gehoben, und arbeitet so nicht wie erforderlich.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann jedoch die oben angegebene Erzeugung von Schaum, die festgestellt wird, wenn eine Waschlösung, die dazu neigt, ein Schäumen zu verursachen, der oben angegebenen Zirkulation unterworfen wird, effektiv unterdrückt oder verhindert werden.
Im allgemeinen ist die durch die Abzugsrohrleitung 31 abgegebene Menge an Waschlösung 26 größer als jene, die durch die Einwirkung der in Fig. 8 gezeigten Zirkulationspumpe in das Waschgefäß gepumpt wird, und demgemäß wird Luft in die Waschlösung 26 gemischt, und daher wird Schaum erzeugt. Wenn im Gegensatz dazu die durch die Abzugsrohrleitung 31 abgegebene Menge an Waschlösung 26 kleiner ist als jene, die durch die Einwirkung der Zirkulationspumpe in das Waschgefäß gepumpt wird, steigt der Wasserpegel im Überlaufgefäß 30, und innerhalb einer kurzen Zeit läuft die Waschlösung 26 vom Überlaufgefäß 30 über.
Im Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Schäumen effektiv verhindert werden, da das Überlaufgefäß 30 mit der Waschlösung 26 auf einen Pegel gefüllt ist, bei dem keine Luft in die Lösung 26 gemischt wird, und die Fließrate der durch die Abzugsrohrleitung 31 abgegebenen Waschlösung wird automatisch so gesteuert, daß die Menge davon gleich jener ist, die von der Zirkulationspumpe in das Waschgefäß 29 gepumpt wird.
In der vorliegenden Erfindung wird durch das Eintauchen des Artikels in eine wässerige Lösung, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält (das Wasser abweist), vor dem Trocknen durch ein bekanntes Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) und Erhitzen, zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht. Dies dient auch dazu, den Artikel zu waschen, und, wenn der Artikel bereits in einem anderen Schritt gewaschen wurde, ist die Aufgabe, zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels als Vorbehandlung für den Trocknungsschritt aufzubringen.
Die wässerige Lösung, die das Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, ist an sich keine ausgezeichnete Waschlösung, zeigt jedoch bei der Verwendung beispielsweise in Kombination mit einer Beschallungswäsche ein starkes Waschvermögen. In Abhängigkeit vom zu waschenden Artikel, oder von der Verursachersubstanz einer Verunreinigung, kann ein ausreichendes Waschen unter Verwendung der wässerigen Lösung des Surfactants mit wasserabweisenden Eigenschaften als Waschlösung durchgeführt werden.
Somit wird nach dem Waschen mit der wässerigen Lösung, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, beim Hochziehen des Artikels aus dem Tank das Surfactant auf der Artikeloberfläche so aufgebracht, daß zumindest eine Molekülschicht darauf ausgerichtet wird. Als Ergebnis hat die Oberfläche des Artikels gute wasserabweisende Eigenschaften, wodurch das Spülwasser zu Tröpfchen geformt wird, und sie kann, indem danach eine Trocknung durch ein bekanntes Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) und Erhitzen, durchgeführt wird, leicht und rasch getrocknet werden.
Wenn nämlich der Artikel mit einer wässerigen Lösung gewaschen wird, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, weist er, da die Waschlösung selbst wasserabweisende Eigenschaften hat, ein gutes Trocknungsvermögen auf, und das Trocknen kann durch eine anschließende Trocknung auf herkömmliche Weise, wie Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) und Erhitzen, leicht und rasch bewirkt werden.
Wenn der Artikel im Gegensatz dazu mit einer wässerigen Lösung gewaschen wird, welche von der wässerigen Lösung verschieden ist, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, wird die anschließende Trocknung schwierig. Daher wird auch nach dem Waschen mit einer derartigen wässerigen Lösung ohne wasserabweisende Eigenschaften der Artikel in eine wässerige Lösung, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, als Vorbehandlung vor der Trocknung nach dem Spülen eingetaucht. Nach dem Eintauchen wird beim Abziehen des Artikels zumindest eine Molekülschicht auf der Oberfläche des Artikels wie oben beschrieben aufgebracht, wodurch wasserabweisende Eigenschaften an der Oberfläche des Artikels geschaffen werden, und danach kann eine Trocknung durch ein herkömmliches Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) und Erhitzen, rasch durchgeführt werden.
Beim Eintauchen in die wässerige Lösung, die Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, wird das Surfactant, wie oben beschrieben, als zumindest eine Molekülschicht auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht, wodurch das Spülwasser an der Oberfläche des Artikels zu Tröpfchen geformt wird und beim Trocknen leicht entfernt werden kann. Bei einem Artikel, der besonders schwer zu trocknen ist, wie einem Teil mit einer komplizierten Form, kann, auch wenn die Oberfläche wasserabweisende Eigenschaften hat, die Trocknung unzureichend sein, wenn nur bekannte Trocknungsverfahren, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) und Erhitzen, verwendet werden.
Durch ein Erhitzen nach dem Blasen von Dampf gegen den Artikel wird die Viskosität des Wasser gesenkt, und es wird leicht verdampft, wodurch die Trocknung leichter wird. Da Wasser jedoch einen hohen Siedepunkt von 100ºC aufweist, kann das bloße Blasen von Dampf gegen den Artikel, in Abhängigkeit vom Artikel, den Artikel überhitzen, und so kann der Artikel beschädigt werden. Ferner kann die aufgebrachte Molekülschicht des Surfactants entfernt werden.
Demgemäß setzt die vorliegende Erfindung ein Verfahren ein, bei welchem das Erhitzen mit Dampf, jedoch in einer Atmosphäre bewirkt wird, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß die Temperatur nicht 100ºC erreicht. In einer verminderten Druckatmosphäre wird der Siedepunkt von Wasser gesenkt und wird niedriger als 100ºC, was der Siedepunkt unter Atmosphärendruck ist. Daher wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Artikels, der gewaschen wird, und so daß der Siedepunkt derart ist, daß die aufgebrachte Molekülschicht des Surfactants nicht entfernt wird, der Druck der Atmosphäre in der Behandlungsstufe des Erhitzens mit Dampf vermindert.
Somit wird, indem das Erhitzen mit Dampf bei einer relativ niedrigen Temperatur bewirkt wird, so daß der Artikel, der gewaschen wird, nicht beschädigt wird, und die haftend aufgebrachte Molekülschicht des Surfactants nicht entfernt wird, die Viskosität des Wassers an der Oberfläche des Artikels verringert, und eine latente Verdampfungswärme wird dieser verliehen, wodurch die anschließende Trocknung nur durch ein herkömmliches Trocknungsmittel, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft), Erhitzen, bewirkt werden kann.
Durch das Erhitzen des Artikels, der gewaschen wird, mit Dampf auf eine relativ niedrigere Temperatur in einem derartigen Ausmaß, daß er nicht beschädigt wird, und die ausgerichtete Molekülschicht des Surfactants nicht entfernt wird, kann er, wie oben beschrieben, durch ein herkömmliches Trocknungsmittel, wie Vakuumtrocknen, Abschütteln, Anblasen mit Gas (z. B. Anblasen mit Luft) oder Erhitzen, mit relativer Leichtigkeit getrocknet werden, er wird jedoch lange Zeit brauchen, um zu trocknen, und ein sehr komplizierter Artikel wird schwer zu trocknen.
Wenn nach dem Erhitzen mit Dampf auf eine niedrige Temperatur, wie oben beschrieben, ein Anblasen mit Luft durchgeführt wird, wird das zu Tröpfchen geformte Wasser an der Oberfläche des Artikels weggeblasen. Wenn heiße Luft zu dieser Zeit verwendet wird, dann kühlt der Artikel (der vorher mit Dampf erhitzt wurde) nicht ab, und daher wird die zur Verdampfung des Wassers notwendige latente Wärme zugeführt, und die Trocknung erfolgt auch durch Verdampfung.
Auch nach dem Anblasen mit Luft kann Wasser an Stellen, wohin die geblasene Luft nicht reicht, wie in einer Senke, etc., verbleiben, wenn jedoch anschließend eine Vakuumtrocknung bewirkt wird, wird Wasser in den Senken, etc., abgesaugt, wodurch eine rasche Trocknung erzielt werden kann, auch wenn der Artikel, der gewaschen wird, eine komplizierte Form aufweist und schwer zu trocknen ist.
Nachdem die wässerige Lösung, die Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, zugeführt und hochgezogen wurde, wird, wie oben beschrieben, ein Erhitzen mit Dampf unter einem verminderten Druck durchgeführt und vorzugsweise auch ein Anblasen beispielsweise mit Luft und/oder eine Vakuumtrocknung. Der Dampf mit niedriger Temperatur hat weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80ºC bis 95ºC. Auf diese Weise wird die Viskosität des Wasser verringert, und es wird durch Wärme leichter verdampfbar. Wenn ein Anblasen mit Luft anschließend durchgeführt wird, wird demgemäß das Wasser leicht weggeblasen. Dann wird aufgrund der anschließenden Vakuumtrocknung Wasser in Senken, etc., leicht abgesaugt.
Eine Serie dieser Behandlungen kann in einer einzigen Vakuumkammer vorgenommen werden und ist leicht durchführbar. Der Vakuumkessel, der den Artikel enthält, kann nämlich einen verminderten Druck haben und mit Dampf erhitzt werden. Dann wird die Dampfzufuhr unterbrochen, und die Düse wird auf eine Luftquelle umgeschaltet, wodurch Luft hineingeblasen wird. Anschließend wird das Einblasen von Luft gestoppt, und eine Vakuumtrocknung wird vorgenommen, um die Serie von Trocknungsbehandlungen zu vollenden.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften der Kohlenwasserstoff-Typ, der Silicium-Typ und der Fluor-Typ verwendet werden, der Kohlenwasserstoff-Typ und der Fluor-Typ sind jedoch für dieses Waschen und Trocknen am besten geeignet. Im Fall des Kohlenwasserstoff-Typs werden Surfactants mit einer hydrophoben Gruppe mit einer Alkyl-Kettenlänge von 12 bis 18, und im Fall des Fluor-Typs jene mit einer Alkyl- Kettenlänge von 6 bis 12 bevorzugt.
Die Wasch/Trocknungsvorrichtung, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, d. h. die Vorrichtung, die das Waschen und Trocknen unter Verwendung einer wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants vornimmt, ist mit einer oder mehreren Spülanordnungen vorzugsweise in Form von Sprühwäschen neben dem Waschgefäß versehen, das die wässerig Lösung von Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften hält, um überflüssiges Surfactant vom Artikel so zu entfernen, daß die notwendige Minimalmenge an wasserabweisendem Surfactant immer auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht ist, wodurch die wasserabweisende Wirkung stabil aufrechterhalten werden kann.
Die Vorrichtung kann auch mit einer Vakuumkammer zum Trocknen des Artikels nach dem Sprühwaschen versehen sein. Die Vakuumkammer hat ein Mittel zum Abstrahlen von Dampf, so daß der Artikel mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80 bis 95ºC, in einer Atmosphäre mit einem verminderten Druck so erhitzt werden kann, daß der Siedepunkt weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80 bis 95ºC, beträgt, und kann ferner ein Gebläsemittel aufweisen, durch das Wasser durch das Anblasen mit Gas (z. B. Luft) entfernt werden kann.
Um dies zu erzielen, können die drei Behandlungen, d. h. Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur, Anblasen mit Gas und Vakuumtrocknen, kontinuierlich in einer einzigen Vakuumkammer vorgenommen werden, um eine bessere Durchführbarkeit zu ergeben und die Vorrichtung zu vereinfachen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Feuchtigkeit, die an der Oberfläche von nichtmetallischen Artikeln, wie Präzisionsteilen, elektronischen Teilen und Gehäusen zur Aufnahme der Teile, haftet, erhitzt, indem auf diese Artikel elektromagnetische Wellen mit 2450 MHz eingestrahlt werden, ohne die Artikel per se zu erhitzen. Je höher die Einstrahlungsleistung der elektromagnetischen Wellen und je länger die Einstrahlungszeit, desto höher die Erhitzungsrate der an der Oberfläche des Artikels haftenden Feuchtigkeit. Die Temperatur der erhitzten Feuchtigkeit beträgt höchstens 100ºC. Zusätzlich ist der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Artikeln, wie jenen aus Kunststoff, per se sehr klein. Wenn auf den Artikel elektromagnetische Wellen während des Aufblasens beispielsweise von Luft darauf eingestrahlt werden, bewegen sich daher die Wassertropfen immer über die Oberfläche des Artikels, und die Temperatur des Artikels per se steigt nicht. Somit übt die Einstrahlung der elektromagnetischen Wellen keinen nachteiligen Einfluß auf den Artikel, wie eine Wärmeverformung, aus. Wenn ein Artikel, der dazu neigt, eine Wärmeverformung einzugehen, behandelt wird, können die vorhergehenden nachteiligen Wirkungen wie eine Wärmeverformung effektiv durch die Senkung der Einstrahlungsleistung der elektromagnetischen Wellen eliminiert werden, indem auf den Artikel die elektromagnetischen Wellen intermittierend eingestrahlt werden, oder indem die Einstrahlungsleistung oder die Dauer der Einstrahlungszeit gesteuert wird, wobei die Temperatur des Artikels unter Verwendung eines Infrarot-Strahlungsthermometers überwacht wird.
Wenn der Artikel, wie oben erläutert, einem Anblasen mit Luft unterworfen wird, während die am Artikel haftende Feuchtigkeit durch Einstrahlung elektromagnetischer Wellen erhitzt wird, kann der Artikel ohne nachteilige Wirkung, wie eine Wärmeverformung, auf den Artikel effektiv getrocknet werden.
Zusätzlich ist es auch möglich, ein Anblasen mit Gas, wie das Anblasen mit Luft, vorzunehmen, nachdem der Artikel durch die Einstrahlung der elektromagnetischen Wellen erhitzt wird, ohne nachteilige Wirkung auf den Artikel, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Artikels. Beispielsweise gilt dies für Fälle, in denen die Wärmebeständigkeit des zu waschenden Artikels sehr hoch ist, oder der Artikel eine Form hat, die das Verweilen von Wasser verhindern kann, und so wird er durch das Verweilen von Wasser bei einer hohen Temperatur darauf nicht beschädigt.
Die Temperatur der erhitzten Feuchtigkeit beträgt höchstens 100ºC unter Atmosphärendruck, wenn jedoch der Artikel durch Einstrahlung elektromagnetischer Wellen unter einem verminderten Druck in der Vakuumkammer erhitzt wird, kann der Siedepunkt von Wasser willkürlich durch das Steuern des Vakuumgrads reduziert werden. Wenn der Artikel durch Einstrahlung elektromagnetischer Wellen bei einem verminderten Druck von nicht mehr als dem vorherbestimmten Pegel entsprechend dem Vakuumgrad erhitzt wird, was sicherstellt, daß die Temperatur des Artikels nicht höher ist als die Wärmebeständigkeitstemperatur davon während der gesamten Einstrahlung elektromagnetischer Wellen, steigt somit die Temperatur des Artikels per se nicht an, und so hat die Einstrahlung elektromagnetischer Wellen keine nachteilige Wirkung auf den Artikel, wie eine Wärmeverformung.
Wenn, wie oben erläutert, der zu waschende Artikel erhitzt wird, um die an diesem haftende Feuchtigkeit zu entfernen, wobei eine Einstrahlung elektromagnetischer Wellen unter einem verminderten Druck in der Vakuumkammer verwendet wird, kann der Artikel ohne nachteilige Wirkung, wie eine Wärmeverformung, auf den Artikel effektiv getrocknet werden.
Zusätzlich ist es auch möglich, die Behandlung unter einem verminderten Druck vorzunehmen, nachdem der Artikel durch die Einstrahlung elektromagnetischer Wellen erhitzt wird, ohne nachteilige Wirkung auf den Artikel, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu waschenden Artikels. Dies gilt beispielsweise in Fällen, in denen die Wärmebeständigkeit des zu waschenden Artikels sehr hoch ist, oder der Artikel eine Form hat, die das Verweilen von Wasser verhindern kann, und so wird er durch das Verweilen von Wasser darauf bei einer hohen Temperatur nicht beschädigt.
Wenn auf den Artikel elektromagnetische Wellen eingestrahlt werden, während der Artikel einem Zentrifugieren unterworfen wird, bewegen sich ferner die Wassertropfen immer über die Oberfläche des zu waschenden Artikels, und die Temperatur des Artikels per se steigt nicht an, und so hat die Einstrahlung der elektromagnetischen Wellen keine nachteilige Wirkung auf den Artikel, wie eine Wärmeverformung. Wenn ein Artikel, der dazu neigt, eine Wärmeverformung einzugehen, behandelt wird, können die vorhergehenden nachteiligen Wirkungen, wie eine Wärmeverformung, effektiv eliminiert werden, indem die Einstrahlungsleistung der elektromagnetischen Wellen durch das intermittierende Einstrahlen der elektromagnetischen Wellen auf den Artikel gesenkt wird, oder indem die Einstrahlungsleistung oder die Dauer der Einstrahlungszeit gesteuert wird, wobei die Temperatur des Artikels unter Verwendung eines Infrarot-Strahlungsthermometers gesteuert wird.
Wenn, wie oben erläutert, der zu waschende Artikel, um die am Artikel haftende Feuchtigkeit zu entfernen, durch die Einstrahlung elektromagnetischer Wellen erhitzt wird, während der Artikel einem Zentrifugieren unterworfen wird, kann der Artikel ohne nachteilige Wirkung, wie eine Wärmeverformung, auf den Artikel effektiv getrocknet werden.
Zusätzlich ist es auch möglich, die Behandlung durch Zentrifugieren vorzunehmen, nachdem der Artikel durch Einstrahlung elektromagnetischer Wellen erhitzt wird, ohne nachteilige Wirkung auf den Artikel, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu waschenden Artikels. Dies gilt beispielsweise in Fällen, in denen die Wärmebeständigkeit des zu waschenden Artikels sehr hoch ist, oder der Artikel eine Form hat, die das Verweilen von Wasser verhindern kann, und so wird er durch das Verweilen von Wasser darauf bei einer hohen Temperatur nicht beschädigt.

BEISPIELE

Praktische Ausführungsformen des Wasch/Trocknungsverfahrens und der Wasch/Trocknungsvorrichtung werden mit Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben, sind jedoch keinesfalls darauf beschränkt. Fig. 2 und 3 sind Beispiele der Vorrichtung zum Vornehmen des Waschens und Trocknens. Fig. 2 zeigt die Schritte des Verfahrens und eine Längsschnittansicht der Vorrichtung. Die Vorrichtung ist mit einer Waschanordnung oder einem Waschgefäß 1, das eine wässerige Lösung eines Surfactants mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, einer ersten Sprühspülanordnung 2, einer zweiten Sprühspülanordnung 3, einer Zentrifugiertrocknungsanordnung 4 und einer Vakuumtrocknungsanordnung 5 versehen, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
In Fig. 2 enthält die Waschanordnung 1 eine wässerige Lösung 7, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, in einem Wassergefäß 6, mit einer darin vorgesehenen Beschallungserzeugungsanordnung 8. Die Waschanordnung 1 ist eingerichtet, den Strom von Verunreinigungen rückzugewinnen, der durch das Waschen, Erhitzen desselben im Heizwassergefäß 9 und Reinigen desselben mit dem Filter 10 zur Wiederverwendung erzeugt wird.
Die erste Sprühspülanordnung 2 und die zweite Sprühspülanordnung 3 strahlen reines Wasser gegen den Artikel W, der gewaschen wird, um die vorherige Waschflüssigkeit abzuwaschen.
Die Zentrifugiertrocknungsanordnung 4 entfernt Wasser durch die Zentrifugalkraft, indem der Korb 11, in den der Artikel W gegeben wird, durch den Motor M gedreht wird.
Die Vakuumtrocknungsanordnung 5 entfernt Wasser durch Absaugen, indem der Druck mit einer Vakuumpumpe VP vermindert wird, wenn der Artikel W in der Vakuumkammer 12 luftdicht eingeschlossen ist.
Die Bezugszahl 13 ist eine Fördermaschine. Um das Waschen und Trocknen vorzunehmen, wenn der zu waschende Artikel W in das Gefäß 6 gegeben wird, dass die wässerige Lösung 7 eines Surfactants mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, wird die Beschallungserzeugungsanordnung 8 getrieben, Verunreinigungen und Staub von der Oberfläche des Artikels W zu entfernen. Nach der Vollendung des Waschens wird der Artikel W von der Fördermaschine 13 aufgehoben und zur ersten Sprühspülanordnung 2 befördert, wobei das Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften in zumindest einer Molekülschicht an der Oberfläche des Artikels W als Ergebnis des Waschens ausgerichtet ist.
In der Praxis ist selten nur eine Molekülschicht haftend aufgebracht, und üblicherweise ist eine Vielzahl von Molekülschichten vorhanden. In der ersten Sprühspülanordnung 2 wird zumindest etwas von der überflüssigen wässerigen Lösung von Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften mit reinem Wasser abgewaschen. Wenn das gesamte überflüssige wasserabweisende Surfactant bloß mit dem reinen Wasser entfernt werden kann, das von der ersten Sprühspülanordnung 2 abgestrahlt wird, reicht diese Sprühspülung mit reinem Wasser allein als erster Schritt aus, wenn jedoch nicht, wird der Artikel W zur zweiten Sprühspülanordnung 3 befördert, um erneut mit reinem Wasser gewaschen zu werden. Demgemäß bleibt zumindest eine Molekülschicht des Surfactants mit wasserabweisenden Eigenschaften auf der Oberfläche des Artikels W aufgebracht.
Nachdem so überflüssiges wasserabweisendes Surfactant entfernt wurde, wird die Trocknung auf herkömmliche Weise durchgeführt. Das heißt, in der Zentrifugiertrocknungsanordnung 4 wird der Artikel W in den Korb 11 gegeben, der vom Motor M gedreht wird, und das Wasser wird durch die Zentrifugalkraft entfernt. Alternativ dazu wird, wenn der Artikel W in der Vakuumkammer 12 luftdicht eingeschlossen ist, der Druck durch eine Vakuumpumpe VP vermindert, um das Wasser abzusaugen.
Obwohl überflüssiges Surfactant durch das Sprühspülen entfernt werden kann, wie oben beschrieben, verbleibt zumindest eine Molekülschicht an der Oberfläche des Artikels W, wodurch die Oberfläche Wasser abweist, und das darauf aufgebrachte Wasser wird zu Tröpfchen geformt. Als Ergebnis fällt das Wasser unter seinem eigenen Gewicht ab, und daher wird, verglichen mit dem Fall der Verwendung eines Surfactants ohne wasserabweisende Eigenschaften, oder wenn kein Surfactant verwendet wird, die aufgebrachte Wassermenge auf etwa 1/3 reduziert, und so wird die Belastung bei der nächsten Trocknungsbehandlung erleichtert.
Ferner weist der Oberflächenfilm des wasserabweisenden Surfactants Wasser ab, wie oben angegeben, daher bildet das Wasser Tröpfchen, und diese Tröpfchen können sogar durch ein herkömmliches Trocknungsverfahren, wie Zentrifugalkraft oder Vakuumabsaugung, leicht entfernt werden.
Zum Trocknen nach dem Sprühspülen mit reinem Wasser, zusätzlich zu den Zentrifugaltrennungs- oder Vakuumtrocknungsverfahren, können auch Verfahren wie Anblasen beispielsweise mit Luft oder Erhitzen eingesetzt werden.
Die Vakuumkammer 12 der Vakuumtrocknungsanordnung 5 hat ein Mittel zum Abstrahlen von Dampf, wodurch der Artikel W mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC in einer Atmosphäre mit einem verminderten Druck erhitzt werden kann, so daß der Siedepunkt des Wassers niedriger ist als 100ºC, und hat ferner ein Gebläsemittel, wodurch das Wasser durch Anblasen mit Gas wie Luft entfernt werden kann.
Daher kann durch das Abstrahlen von Dampf unter einem verminderten Druck der Artikel mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise 80ºC bis 95ºC, erhitzt werden, wie oben angegeben. Dieses Erhitzen mit Dampf senkt die Oberflächenspannung des Wassers und erhitzt ferner den Artikel W, um dadurch das Wasser leicht verdampfbar zu machen. In derselben Vakuumkammer 12 wird dann das Wasser durch Anblasen mit einem Gas bei Normaltemperatur (z. B. Luft) oder heißem Gas (z. B. Luft) darin weggeblasen, und dann wird das Wasser durch Absaugen unter einem Vakuum abgegeben.
Die Temperatur des Dampfs mit niedriger Temperatur ist vom Druck abhängig, und daher beträgt die Grenze etwa 40ºC, was etwa - 700 mmHg entspricht, was die Kapazität einer herkömmlichen Vakuumpumpe ist; eine weitere Senkung der Temperatur kann durch die Verbesserung der Kapazität der Vakuumpumpe vorgenommen werden.
Die Vorrichtung in Fig. 2 ist dazu bestimmt, die Trocknungswirkung zu verstärken, indem das Waschen mit einer wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants vorgenommen wird, und die wasserabweisende Wirkung des nach dem Waschen auf der Oberfläche des Artikels W aufgebrachten wasserabweisenden Surfactants ausgenützt wird, im Fall eines Artikels, an dem Öl haftet, wie eines Artikels W, der nach einer mechanischen Bearbeitung zu waschen ist, kann eine geeignete Wäsche nur unter Verwendung des wasserabweisenden Surfactants und der Beschallungserzeugungsvorrichtung in Kombination erhalten werden.
So wird im Fall eines zu waschenden Artikels W, an dem eine ölige Komponente haftet, nach dem vorherigen Waschen des mit der öligen Komponente überzogenen Artikels in einem speziellen Waschgefäß 14, wie in Fig. 3 gezeigt, der Artikel W in einer Sprühspülanordnung 15 gespült. Dann wird der Artikel W unter Verwendung einer Fördermaschine 13 zur in Fig. 2 gezeigten Waschanordnung 1 transferiert, welche die wässerige Lösung des wasserabweisenden Surfactants enthält, und das wasserabweisende Surfactant wird darauf aufgebracht. In diesem Fall sollte die Beschallungserzeugungsanordnung 8 im Wassergefäß 6 nicht angetrieben werden, wenn jedoch der Artikel W nach der Entfernung der öligen Komponente mit der wässerigen Lösung des wasserabweisenden Surfactants erneut zu waschen ist, wird die Beschallungserzeugungsanordnung 8 angetrieben, um das Waschen vorzunehmen. Die nachfolgenden Vorgänge sind wie in Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 3 hat das Gefäß 14 zum Waschen der öligen Komponente eine wässerige Lösung 16, die ein alkalisches Entfettungsmittel (z. B. Fine Cleaner FC35, erhältlich von Nippon Perkarizing Co.) enthält, das für das Waschen von Öl im Waschgefäß geeignet ist, und hat die Beschallungserzeugungsanordnung 8 darin. Die an der Oberfläche schwebende ölige Komponente wird von der Rückgewinnungsanordnung 17 rückgewonnen, und dann wird der flüssige Oberflächenteil allein vom Ölsammelschwimmer 18 rückgewonnen, und danach wird die ölige Komponente abgetrennt und in der Öltrennanordnung 19 entfernt.
Als nächstes werden das Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften und die Wasch- und Trocknungsbedingungen beschrieben. In der vorliegenden Erfindung wird das Waschen mit einer wässerigen Lösung, die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, oder eine Trocknungsvorbehandlung nach dem Waschen praktiziert. Daher ist ein Surfactant mit einer starken Waschwirkung und wasserabweisenden Eigenschaften erforderlich. Spezifischer ist es wichtig, ein Surfactant zu verwenden, um die Oberflächenspannung zu senken sowie die Netzbarkeit und Permeabilität zu erhöhen. Allgemein werden als Surfactant der Kohlenwasserstoff-Typ, Silicium-Typ und Fluor-Typ verwendet, als Ergebnis einer Untersuchung der Erfinder werden jedoch die Surfactants vom Fluor-Typ mit den folgenden Charakteristiken zum Erzielen der Aufgaben der vorliegenden Erfindung am meisten bevorzugt.
(1) Sehr hohes Vermögen, die Oberflächenspannung zu senken. Beispielsweise für den Fluor-Typ:
15 dyn/cm, den Silicium-Typ: 22 dyn/cm, und den Kohlenwasserstoff-Typ: 30 dyn/cm.
(2) Gute wasserabweisende Eigenschaften und ölabweisende Eigenschaften.
(3) Ausgezeichnete wärmebeständige Stabilität.
(4) Geringe Toxizität.
Wenn ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften und mit einer niedrigen Oberflächenspannung verwendet wird, wird daher die Spülbarkeit verstärkt, und die aufgebrachte Wassermenge wird kleiner, wodurch eine Verstärkung der Trockenbarkeit erwartet werden kann. Aufgrund der ölabweisenden Eigenschaften kann auch das vom zu waschenden Artikel freigesetzte Öl leichter von der Öltrennanordnung rückgewonnen werden, und ein erneutes Aufbringen der Ölkomponente auf dem Artikel kann verhindert werden.
Für die Surfactants vom Fluor-Typ wurden die optimalen Behandlungsbedingungen zum Senken der aufgebrachten Wassermenge untersucht. In den Versuchen wurden der anionische Typ, d. h. Perfluoralkylcarboxylat (S-113) und Perfluoralkylphosphat (S-112), der nicht-ionische Typ, d. h. Perfluoralkylaminoxid (S-141), und der kationische Typ, d. h. Perfluoralkyltrimethylammoniumsalz (S-121), durch das Variieren der Temperatur und der Behandlungszeit getestet. Die zu waschenden Artikelproben waren Aluminiumbleche (d. h. Aluminium A 5052) mit einer Größe von 50 mm · 50 mm · 1 mm.
Die Versuche wurden durch das Variieren der Temperatur um 10ºC in einem Bereich von 30ºC bis 70ºC durchgeführt, und die Eintauchzeit betrug 15, 30, 45, 60, 90 und 120 Sekunden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Als Ergebnis wurde insgesamt gefunden, daß eine höhere Temperatur und eine längere Eintauchzeit die aufgebrachte Wassermenge reduziert. Unter den anionischen, nichtionischen und kationischen Typen war die aufgebrachte Wassermenge beim anionischen Typ am geringsten, gefolgt vom nicht- ionischen Typ. Unter den anionischen Typen hinterläßt ein Perfluoralkylcarboxylat eine besonders geringe aufgebrachte Wassermenge, und ein Perfluoralkylphosphat hat im wesentlichen dieselbe Wirkung wie ein Perfluoralkylaminoxid.
Als Ergebnis wurde gefunden, daß ein Perfluoralkylcarboxylat vom anionischen Typ die stärksten wasserabweisenden Eigenschaften vorsieht. Im Fall eines Perfluoralkylcarboxylats vom anionischen Typ war die aufgebrachte Wassermenge Null bei einem Eintauchen bei 50ºC während 90 Sekunden oder länger, bei 60ºC während 60 Sekunden oder länger, und bei 70ºC während 45 Sekunden oder länger.
Ein Perfluoralkylcarboxylat hat eine wie in Fig. 4 gezeigte Kettenstruktur, und obwohl die Alkylkohlenstoff-Kettenlänge in dieser Fig. 8 ist, sieht eine Alkylkohlenstoff- Länge von etwa 6 bis 12 im wasserabweisenden Surfactant vom Fluor-Typ ausgezeichnete wasserabweisende Eigenschaften vor. In diesem Zusammenhang hatte der Kohlenwasserstoff-Typ mit Alkylkohlenstoff-Kettenlängen von etwa 12 bis 18 auch ausgezeichnete wasserabweisende Eigenschaften.
Als nächstes wurden für die wasserabweisenden Eigenschaften des Surfactants die besten Konzentrationen bei der Verwendung von Perfluoralkylcarboxylaten bestimmt. Bei 40ºC, 50ºC und 60ºC wurde die Perfluoralkylcarboxylat-Konzentration auf 30 ppm, 150 ppm, 300 ppm, 1500 ppm und 3000 ppm variiert, wobei die Eintauchzeit auf 1 Minute festgelegt wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, auch wenn die Konzentration 3000 ppm bei 40ºC war, betrug die aufgebrachte Menge etwa 30%. Bei 50ºC, als die Konzentration 1500 ppm oder höher wurde, war die aufgebrachte Wassermenge Null, und bei 60ºC, bei einer Konzentration von 300 ppm oder mehr, war die Wassermenge Null. Daher kann bei einer Eintauchzeit von 1 Minute und einer Flüssigkeitstemperatur von 60ºC die aufgebrachte Wassermenge Null werden, wenn die Konzentration auf 300 ppm oder höher eingestellt wird.
Als nächstes wurde eine detaillierte Untersuchung bei etwa 300 ppm durchgeführt, wobei die Eintauchzeit auf 30 Sekunden, 1 Minute und 1 Minute 30 Sekunden variiert wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
Wie aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, war bei Eintauchen bei 50ºC während 1 Minute und 30 Sekunden und Einstellen der Konzentration auf 450 ppm oder mehr die aufgebrachte Wassermenge Null. Bei 60ºC, bei Konzentrationen von 450 ppm oder mehr, bei Eintauchen während 1 Minute, war die aufgebrachte Wassermenge Null, und bei Eintauchen während 1 Minute und 30 Sekunden, bei Konzentrationen von 300 ppm, war die aufgebrachte Wassermenge Null. Daher muß bei Eintauchen bei 60ºC während 1 Minute, um starke wasserabweisende Eigenschaften zu erhalten, die Konzentration auf 450 ppm oder höher eingestellt werden.
Da die Oberflächenspannung von reinem Wasser mit einem Perfluoralkylcarboxylat auf etwa 17 dyn/cm durch einen Zusatz von 300 ppm davon gesenkt werden kann, ist ferner vom Standpunkt der Oberflächenspannung eine Konzentration von 300 ppm oder mehr zweckmäßig, angesichts des Behandlungsspielraums werden jedoch 600 ppm am meisten bevorzugt. Die Oberflächenspannung beträgt 73 dyn/cm für reines Wasser und 20 dyn/cm für Freon 113.
Als nächstes wurde in einer wässerigen Lösung mit einer Perfluoralkylcarboxylat-Konzentration von 600 ppm, was die optimale Konzentration ist, durch die Bestimmung der aufgebrachten Wassermenge nach Beschallungswaschen (d. h. Frequenz 28 kHz, Leistung 200 W) bei einer Flüssigkeitstemperatur von 60ºC während 1 Minute, die wasserabweisende Wirkung ermittelt. Als Ergebnis hatte ein Artikel, der einer Beschallungswäsche in einer wässerigen Lösung mit Ammoniumperfluoralkylcarboxylat (Konzentration: 600 ppm) unterworfen wurde, etwa 1/3 der aufgebrachten Wassermenge verglichen mit einem nur mit reinem Wasser gewaschenen Artikel. Als er einem Anblasen mit Luft (Luft bei 6 kg/cm² G wurde 3 s lang aus einer Distanz von 50 cm aufgeblasen) unterworfen wurde, verglichen mit einem Artikel, der einem Anblasen mit Luft nach Waschen nur mit reinem Wasser unterworfen wurde, wurde die aufgebrachte Wassermenge 1/1000 oder weniger. So können durch die Entfernung von Wasser durch Anblasen mit Luft nach dem Waschen mit einer wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants die Trocknungswirkungen verstärkt werden.
Auch wenn die aufgebrachte Wassermenge stark reduziert wird, kann dennoch nicht immer eine vollständige Trocknung bewirkt werden, und daher wurde ein Erhitzen des Artikels als Verfahren zum Realisieren einer vollständigen Trocknung untersucht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein Erhitzen des Artikels zu einer Senkung der Viskosität von Wasser führt, und eine leichtere Verdampfbarkeit durch Wärme fördert. Insbesondere ist, im Gegensatz zur Verdampfungswärme von Freon 113, die 35 cal/g beträgt, jene von Wasser 15-mal größer mit 539 cal/g, wobei ein größerer Wärmeinhalt für die Wasserverdampfung notwendig ist, und daher war es wichtig, vorher eine große Wärmemenge für den Artikel vorzusehen.
Demgemäß wurde als Ergebnis einer Untersuchung von Wärmequellen gefunden, daß ein Erhitzen mit Dampf, verglichen mit heißem Wasser oder heißer Luft, am effektivsten war. Dampf hat eine große Menge an Wärmespeicherung, und kann mit einer hohen Geschwindigkeit erhitzt werden, und daher kann ein ausreichender Wärmeinhalt zur Wasserverdampfung vorgesehen werden.
Da der Siedepunkt von Wasser so hoch wie 100ºC ist, besteht dennoch, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Artikels, der gewaschen wird, die Besorgnis, daß der Artikel beschädigt werden kann, und daß die ausgerichtete(n) Molekülschicht(en) von Surfactant, die absichtlich darauf aufgebracht wurde(n), entfernt wird(werden).
Demgemäß wurde in der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufblasen von Dampf in einer verminderten Atmosphäre, in der die Temperatur nicht so hoch wie 100ºC wird, versucht. Als Ergebnis wurde gefunden, daß, als Dampf durch das Vermindern des Drucks abgestrahlt wurde, so daß der Siedepunkt von Wasser weniger als 100ºC, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80 bis 95ºC, war, das Wasser effektiv entfernt wurde, die ausgerichteten Moleküle von Surfactant jedoch nicht entfernt wurden. Daher liegt in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Artikels, der gewaschen wird, die Temperatur des Dampfstrahls vorzugsweise innerhalb dieses Bereichs.
Es wurde gefunden, daß Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur wertvoll ist, die folgenden verschiedenen Versuche und Verbesserungen, wie nachstehend gezeigt, wurden jedoch wiederholt, um die Trocknungswirkung weiter zu verstärken.
(1) Vakuumtrocknen allein, durchgeführt nach Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur.
(2) Nach dem Trocknen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur wird eine Vakuumtrocknung bewirkt, gefolgt von der Zufuhr heißer Luft in einem Vakuumkessel.
(3) Nach dem Trocknen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur wird die Abdeckung des Vakuumkessels geöffnet, und heiße Luft wird hineingeblasen, gefolgt von einer Vakuumtrocknung.
(4) Nach dem Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur wird eine Zufuhr heißer Luft (Trocknungsersatz) in einem Vakuumkessel bewirkt, gefolgt von einer Vakuumtrocknung.
Unter den obigen wurden die besten Ergebnisse durch das Verfahren (3) erhalten, bei dem heiße Luft unter Atmosphärendruck nach einem Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur eingeblasen wurde. Im Verfahren (1) blieb Wasser sogar nach einer Vakuumtrocknung während 30 Minuten zurück.
Das Einblasen von Luft war effektiv, wie oben beschrieben, und daher wurde das Einblasen von Luft mit heißer Luft versucht, indem auf die Wirkung eines Einblasens von Luft ohne Beschädigung des Artikels abgezielt wurde, oder durch das Erhitzen mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur, und es wurden äußerst gute Ergebnisse erhalten. Durch das Vornehmen des Einblasens von heißer Luft während 10 Sekunden wurde nahezu das gesamte Wasser weggeblasen und durch Erhitzen verdampft. Als eine Vakuumtrocknung nach dem Einblasen von heißer Luft während 20 Minuten bewirkt wurde, war der Artikel vollständig getrocknet.
Im Fall des Waschens eines Artikels mit einer einfachen Form ist eine Vakuumtrocknung nicht immer erforderlich, im Fall eines Artikels mit einer komplizierten Form, wie eines mit Senken, etc., wird jedoch eine vollständige Trocknung nur möglich gemacht, indem schließlich eine Vakuumabsaugung bewirkt wird. Die Vakuumtrocknung wird im allgemeinen bei Umgebungstemperatur bewirkt, die Vakuumevakuierung kann jedoch, wenn gewünscht, während eines Erhitzens auf eine Temperatur von weniger als 100ºC durchgeführt werden.
Das beste Trocknungsverfahren wurde bestimmt, wie oben beschrieben, und in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und den Eigenschaften des zu waschenden Artikels sowie der die Verunreinigung bewirkenden Substanz ist es klar, daß der Artikel sogar mit einer wässerigen Lösung eines wasserabweisenden Surfactants für eine Trocknungsvorbehandlung gewaschen werden kann, ohne Notwendigkeit einer speziellen Wäsche, wie in Fig. 3 gezeigt.
Beispielsweise wurde ein mit Arosin behandelter Aluminiumartikel mit drei Arten von Schneidölen (d. h. GM5, GS5 und FW68, alle erhältlich von Nippon Oil Co., Ltd.) überzogen, einer Beschallungswäsche (d. h. 28 kHz · 200 W) in der oben angegebenen wässerigen Perfluoralkylcarboxylat-Lösung bei 60ºC während 1 Minute unterworfen, dann mit reinem Wasser sprühgespült und getrocknet. Als Ergebnis wurden bei allen drei Ölen keine Ölflecken gefunden, und daher wurde eine gute Entfettungsbehandlung bewirkt.
In Bezug auf die Wirkung beim Abwaschen von Staub wurde gefunden, daß ein Waschen mit einer wässerigen Lösung von wasserabweisendem Surfactant gemäß der vorliegenden Erfindung eine bessere Wirkung ergibt als ein Waschen mit einem herkömmlichen Fluorkohlenstoff wie im Stand der Technik, mit einer verbleibenden Nutzungsmenge von etwa 1/10 oder weniger.
Als nächstes wurde die Wirkung auf den Artikel, der gewaschen wird, untersucht, wenn er gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewaschen und getrocknet wird. Die zu waschenden Artikel waren zwei Arten von Kanizen-plattierten Produkten, zwei Arten von Arosin-plattierten Produkten und eine Art eines batterieoxidierten behandelten Produkts, und die Korrosionsbeständigkeit davon wurde getestet. Als Ergebnis wurde in keinem der fünf Produkte eine Abnormität gefunden. Nachdem ein Cellophanband haftend darauf aufgebracht wurde, wurde auch ein Haftungstest durchgeführt, indem das Band vom Artikel abgeschält wurde, es wurde jedoch in keinem der fünf Produkte eine Abnormität gefunden.
Als nächstes wird eine Vorrichtung zum Abziehen von Wasser und Trocknen von nicht-metallischen Präzisionsteilen, elektronischen Teilen und Gehäusen zur Aufnahme von Teilen beschrieben, die sorgfältig mit Wasser gespült wurden, gefolgt vom Aufblasen von Luft darauf oder dgl., während oder nach der Einstrahlung elektromagnetischer Wellen auf diese Artikel, um die daran haftende Feuchtigkeit zu erhitzen. Die Vorrichtung umfaßt, wie in Fig. 5 gezeigt, einen drehbaren Tisch 21, der es ermöglicht, den Artikel W, der gewaschen wird, effizient zu erhitzen, und eine Anordnung 22 zum Einstrahlen elektromagnetischer Wellen, die auf das Material elektromagnetische Wellen mit 2450 MHz einstrahlen kann, wodurch die am Artikel haftende Feuchtigkeit erhitzt wird, und eine Luftgebläseanordnung 23 zum Anblasen des Artikels beispielsweise mit Luft, um die erhitzte Feuchtigkeit am Artikel zu entfernen, und so Wasser abzuziehen oder diesen zu trocknen. Der Tisch 21 muß nicht drehbar sein, da dies von der Form des Artikels W abhängig ist. Es ist zu beachten, daß 25 eine Abdeckung bezeichnet. Dieses Drehsystem kann auch bei der Sprühwaschanordnung verwendet werden, wodurch die Wassersprühdüsen so angeordnet werden können, daß der Wassersprühstrahl nur aus einer oder zwei Richtungen kommt.
Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung ist eine weitere Trocknungsvorrichtung zum Verdampfen der Feuchtigkeit, welche an nicht-metallischen Präzisionsteilen, elektronischen Teilen und Gehäusen zur Aufnahme der Teile haftet, die sorgfältig mit Wasser gespült wurden, um die Materialien zu trocknen, indem ein verminderter Druck auf diese Artikel W während oder nach der Einstrahlung elektromagnetischer Wellen auf diese Materialien ausgeübt wird, um die daran haftende Feuchtigkeit zu erhitzen. Die Vorrichtung umfaßt, wie in Fig. 6 gezeigt, einen drehbaren Tisch 21, der es ermöglicht, den Artikel W effizient zu erhitzen, und eine Anordnung 22 zum Einstrahlen elektromagnetischer Wellen, die auf den Artikel elektromagnetische Wellen mit 2450 MHz einstrahlen kann, wodurch die am Artikel haftende Feuchtigkeit erhitzt wird, und eine Vakuumpumpe VP zum Erzeugen eines verminderten Drucks oder eines Vakuums, um die am Artikel haftende erhitzte Feuchtigkeit am Artikel abzudampfen und zu entfernen, um diesen so zu trocknen. Der Tisch 21 muß nicht drehbar sein, da dies von der Form des Artikels W abhängig ist.
Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung ist eine weitere Trocknungsvorrichtung zum Schleudertrocknen von nichtmetallischen Präzisionsteilen, elektronischen Teilen und Gehäusen zur Aufnahme der Teile, die sorgfältig mit Wasser gespült wurden, indem diese Artikel einem Zentrifugieren, während oder nach der Einstrahlung elektromagnetischer Wellen auf diese Artikel, unterworfen werden, um die an den Artikeln haftende Feuchtigkeit zu erhitzen. Die Vorrichtung umfaßt, wie in Fig. 7 gezeigt, einen drehbaren Tisch 21, der es ermöglicht, den Artikel W, der gewaschen wird, effizient zu erhitzen, und eine Anordnung 22 zum Einstrahlen elektromagnetischer Wellen, die auf den Artikel elektromagnetische Wellen mit 2450 MHz einstrahlen kann, wodurch die am Artikel haftende Feuchtigkeit erhitzt wird. Der Tisch 21 kann auch bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden, und so kann die erhitzte Feuchtigkeit am Artikel durch Schleudertrocknung entfernt werden.
Als nächstes kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung die Erzeugung von. Schaum im Waschlösungs-Zirkulationssystem effektiv unterdrückt oder verhindert werden. Einige Beispiele davon werden nun mit Bezugnahme auf Fig. 9 bis 20 veranschaulicht.
Ein Schaumunterdrückungsmittel 36 ist in einem Waschlösungs-Überlaufgefäß 30 im Zirkulationssystem der Waschlösung 26 angeordnet, wie in Fig. 8 gezeigt. Verschiedenste Mittel 36 sind in Fig. 11 bis 21 gezeigt.
In den in Fig. 11 bis 12 gezeigten Ausführungsformen umfaßt eine Schaumunterdrückungsvorrichtung in einem System zum Zirkulieren einer Waschlösung beispielsweise ein Waschlösungs-Überlaufgefäß 30, das die Lösung speichern kann, und ein Ventil 39 oder 40, das durch eine Auftriebskraft geöffnet und geschlossen wird, die auf einen Schwimmer 37 oder 38 ausgeübt wird; wobei sich das Ventil 39 oder 40 auf dem Wasserpegel im Überlaufgefäß 30 öffnet oder schließt, auf dem ein Auslaßabzug 31 für die Lösung keine Luft einschließt.
In der in Fig. 11 und 12 gezeigten Schaumunterdrückungsvorrichtung schwebt das Ventil 39 oder 40 auf einem Pegel, auf dem die Menge der zirkulierten Lösung, die in das Überlaufgefäß 30 eindringt, durch die Fließrate davon, die durch das Ventil abgezogen wird, ausgeglichen wird.
Eine in Fig. 13 und 14 gezeigte Schaumunterdrückungsvorrichtung umfaßt, in einem System zum Zirkulieren einer Waschlösung, ein Überlaufgefäß 30, das die Lösung speichern kann, einen äußeren Zylinder 41 oder 42, der mit einem Auslaßabzug 31 verbunden ist und ein Loch hat, durch das die Lösung in den Zylinder eindringen kann, und einen inneren Zylinder 45 oder 44, der das Loch des äußeren Zylinders 41 oder 42 durch die auf einen Schwimmer 43 oder 44 ausgeübte Auftriebskraft öffnet und schließt; wobei das Loch des äußeren Zylinders 41 oder 42 auf dem Wasserpegel im Überlaufgefäß 30 geöffnet und geschlossen wird, auf dem der Auslaßabzug 31 für die Lösung keine Luft einschließt. Der innere Zylinder 45 oder 44 schwebt auf einem Pegel, auf dem die Menge der zirkulierten Lösung, die in das Überlaufgefäß 30 eindringt, durch die Fließrate davon, die durch das Loch des äußeren Zylinders 41 oder 42 abgezogen wird, ausgeglichen wird.
Es ist zu beachten, daß die Größen der Löcher im äußeren Zylinder (oder manchmal im inneren Zylinder) in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine beliebige Größe sein können, so daß die vom Überlaufgefäß 30 überlaufende Flüssigkeitsmenge zufriedenstellend daraus abgeführt werden kann.
Eine in Fig. 15 und 16 gezeigte Schaumunterdrückungsvorrichtung umfaßt, in einem System zum Zirkulieren einer Lösung, ein Überlaufgefäß 30, das die Lösung speichern kann, einen inneren Zylinder 46 oder 47, der mit einem Auslaßabzug 31 verbunden ist und ein Loch hat, durch das die Lösung in den Zylinder eindringen kann, und einen äußeren Zylinder 50 oder 49, der das Loch des inneren Zylinders 46 oder 47 durch die auf einen Schwimmer 48 oder 49 ausgeübte Auftriebskraft öffnet und schließt; wobei das Loch des inneren Zylinders 46 oder 47 auf dem Wasserpegel im Überlaufgefäß 30 geöffnet und geschlossen wird, auf dem der Auslaßabzug 31 für die Waschlösung keine Luft einschließt. Der äußere Zylinder 50 oder 49 schwebt auf einem Pegel, auf dem die Menge der zirkulierenden Waschlösung, die in das Überlaufgefäß 30 eindringt, durch die Fließrate davon, die durch das Loch des inneren Zylinders 46 oder 47 abgezogen wird, ausgeglichen wird.
Eine in Fig. 17 und 18 gezeigte Schaumunterdrückungsvorrichtung umfaßt, in einem System zum Zirkulieren einer Waschlösung, ein Überlaufgefäß 30, das die Waschlösung speichern kann, einen inneren Zylinder 51 oder 52, der mit einem Auslaßabzug 31 verbunden ist, und einen äußeren Zylinder 55 oder 54 mit einem Loch, durch das die Waschlösung in den Zylinder eindringen kann, wobei das Loch des äußeren Zylinders durch die auf einen Schwimmer 53 oder 54 ausgeübte Auftriebskraft geöffnet und geschlossen wird; und das Loch des äußeren Zylinders 55 oder 54 auf dem Wasserpegel im Überlaufgefäß 30 geöffnet und geschlossen wird, auf dem der Auslaßabzug 31 für die Waschlösung keine Luft einschließt. Der äußere Zylinder 55 oder 54 schwebt auf einem Pegel, auf dem die Menge der zirkulierten Lösung, die in das Überlaufgefäß 30 eindringt, durch die Fließrate davon, die durch das Loch des äußeren Zylinders 55 oder 54 abgezogen wird, ausgeglichen wird.
Eine in Fig. 19 und 20 gezeigte Schaumunterdrückungsvorrichtung umfaßt, in einem System zum Zirkulieren einer Lösung, ein Überlaufgefäß 30, das die Waschlösung speichern kann, einen äußeren Zylinder 56 oder 57, der mit einem Auslaßabzug 31 verbunden ist, und einen inneren Zylinder 60 oder 59 mit einem Loch, durch das die Lösung in den Zylinder eindringen kann, wobei das Loch des inneren Zylinders durch die auf einen Schwimmer 58 oder 59 ausgeübte Auftriebskraft geöffnet und geschlossen wird; und das Loch des inneren Zylinders 60 oder 59 auf dem Wasserpegel im Überlaufgefäß 30 geöffnet und geschlossen wird, auf dem der Auslaßabzug 31 für die Lösung keine Luft einschließt. Der innere Zylinder 60 oder 59 schwebt auf einem Pegel, auf dem die Menge der zirkulierenden Waschlösung, die in das Überlaufgefäß 30 eindringt, durch die Fließrate davon, die durch das Loch des inneren Zylinders 60 oder 59 abgezogen wird, ausgeglichen wird.
Jeder der oben angegebenen Schwimmer hat einen Hohlraum darin und ein Mittel zum Abführen der Luft aus dem Hohlraum am oberen Teil davon, so daß die Auftriebskraft gesteuert werden kann, indem die Waschlösung in den Schwimmer eingeführt wird.
Die Formen der oben angegebenen inneren und äußeren Zylinder können, zusätzlich zur Form eines Kreises, ferner eine beliebige Querschnittsform haben, wie ein Dreieck, ein Quadrat oder ein Vieleck.
Nun wird die bevorzugte Wasch/Trocknungsvorrichtung zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf das Blockbild von Fig. 21 erläutert, obwohl die vorliegende Erfindung keinesfalls darauf beschränkt ist.
In Fig. 21 ist A ein Ultraschall-Waschgefäß, B ein erstes Sprühspülgefäß, C ein Eintauchperlgefäß, D ein zweites Sprühspülgefäß, und E, E' und E" ein erstes, zweites bzw. drittes Vakuumtrocknungsgefäß.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die beispielsweise in einem Korb enthaltenen Artikel durch ein geeignetes Fördermittel vom Ultraschall-Waschgefäß A zu den Vakuumtrocknungsgefäßen E, E' und E" befördert. Die zu waschenden Artikel werden zuerst in das Ultraschall-Waschgefäß A eingetaucht, durch das eine wässerige Waschlösung eines wasserabweisenden Surfactants vom Fluor-Typ zirkuliert wird, während die Artikel einer Ultraschallbehandlung unter den Bedingungen von beispielsweise 60ºC während 60 Sekunden unterworfen werden. Dann werden die Artikel zum ersten Sprühspülgefäß B befördert, in dem sie durch das Aufsprühen von reinem Wasser bei beispielsweise 40ºC während 60 Sekunden gespült werden. In dieser Stufe wird im wesentlichen eine Molekülschicht von Surfactant an den Oberflächen der Artikel gebildet. Dann werden die Artikel in reines Wasser im Wasserperlgefäß C bei 40ºC während 60 Sekunden eingetaucht, während reine Luft durchgeperlt wird, wodurch die Bildung einer Molekülschicht des Surfactants sogar in Senken, blinden Gewindelöchern oder dgl. sichergestellt wird, und die Artikel werden ferner mit reinem Wasser bei beispielsweise 40ºC während 60 Sekunden besprüht und gespült.
Die Artikel mit einer Molekülschicht des Surfactants vom Fluor-Typ an der Oberfläche davon werden beispielsweise (1) mit Dampf mit einer niedrigen Temperatur (z. B. 90ºC) unter beispielsweise 40 mmHg erhitzt, (2) einem Anblasen mit heißer Luft bei 90ºC unter Atmosphärendruck unterworfen, und (3) werden dann einer Vakuumtrocknung unter 40 mmHg unterworfen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die oben angegebenen Trocknungsschritte (1), (2) und (3) in Serie in den Vakuumtrocknungsgefäßen E, E' bzw. E" bewirkt werden, wie mit der durchgehenden Linie in Fig. 21 gezeigt, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jedoch alle Trocknungsschritte (1), (2) und (3) in jedem Vakuumgefäß E, E' und E" bewirkt, wie mit der gestrichelten Linie von Fig. 21 gezeigt. Die bevorzugte Trocknungszeit beträgt 3 bis 6 Minuten, wodurch die gewünschte sorgfältige Wäsche und Trocknung erzielt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, indem eine Waschbehandlung durch das Eintauchen des zu waschenden Artikels in eine wässerige Lösung von wasserabweisendem Surfactant, oder durch das Eintauchen des Artikels, der zuerst in einem anderen Schritt gewaschen wurde, in eine wässerige Lösung von wasserabweisendem Surfactant durchgeführt wird, zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels aufgebracht. Als Ergebnis wird aufgrund der wasserabweisenden Wirkung der Oberfläche des Artikels Wasser abgestoßen und zu Tröpfchen geformt, wodurch eine sorgfältige Wäsche und Trocknung, nach der Wäsche, effizient ohne Verwendung eines Fluorkohlenstoffs und ohne nachteilige Wirkungen auf den Artikel, der gewaschen wird, durchgeführt werden können.
Durch das Geben des zu waschenden Artikels in eine Vakuumkammer, Erhitzen mit Dampf in einer Atmosphäre mit einem verminderten Druck, bei dem der Siedepunkt von Wasser auf eine Temperatur von 100ºC oder weniger, vorzugsweise 99ºC oder weniger, bevorzugter 80ºC bis 95ºC, gesteuert wird, oder Anblasen mit heißer Luft nach dem Erhitzen mit Dampf, gefolgt von Vakuumabsaugung, kann auch sogar ein Artikel mit einer komplizierten Form, der schwer vollständig zu trocknen ist, völlig und rasch getrocknet werden.
Ferner können gemäß der vorliegenden Erfindung Artikel, insbesondere jene, die wärmeempfindlich sind, nach dem Waschen mit Wasser ohne nachteilige Wirkung aufgrund der Wärme effektiv getrocknet werden.
Außerdem kann die Erzeugung von Schaum im System effektiv unterdrückt oder verhindert werden, indem der Pegel der Waschlösung im Überlaufgefäß für das Waschgefäß so gesteuert wird, daß keine Luft im Waschlösungsabfluß im Waschlösungs-Zirkulationssystem eingeschlossen wird.

Claims

1. Verfahren zum Waschen und Trocknen eines Artikels (W), welches die Schritte umfaßt:

(i) Eintauchen des Artikels (W) in eine wässerige Lösung (7), die ein Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften enthält, wodurch zumindest eine Molekülschicht des wasserabweisenden Surfactants auf der Oberfläche des Artikels (W) aufgebracht wird, während der Artikel (W) gewaschen wird;

(ii) Spülen des Artikels (W) mit reinem Wasser, wodurch überflüssiges auf dem Artikel aufgebrachtes Surfactant entfernt wird, wobei zumindest eine Molekülschicht von Surfactant zurückbleibt;

(iii) Erhitzen des Artikels (W) mit Dampf auf eine Temperatur von weniger als 100ºC in einer Atmosphäre, die auf einen derartigen Druck vermindert ist, daß der Siedepunkt von Wasser weniger als 100ºC wird; und dann

(iv) Trocknen des Artikels (W).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Surfactant mit wasserabweisenden Eigenschaften zumindest ein Surfactant ist, das ausgewählt wird aus: Surfactants vom Kohlenwasserstoff-Typ mit einer hydrophoben C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkyl-Gruppe, Surfactants vom Fluor-Typ mit einer fluorierten C&sub6;-C&sub1;&sub2;-Alkyl-Gruppe, und Surfactants vom hydrophoben Silicium-Typ.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Surfactant vom Fluor-Typ ein anionisches Perfluoralkylcarboxylat oder ein anionisches Perfluoralkylphosphat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die Trocknung durchgeführt wird, indem der Artikel (W) durch zumindest eines von Vakuumtrocknen, Abschütteln, Blasen von Gas darauf und Erhitzen getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem, nach dem Erhitzen mit Dampf, Gas auf den Artikel geblasen wird, und der Artikel einer Vakuumtrocknung unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der Artikel vor dem Erhitzen des Artikels in eine Vakuumkammer gegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Trocknung durchgeführt wird, indem der Artikel durch das Einstrahlen elektromagnetischer Wellen auf den Artikel erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Artikel zumindest einem von Vakuumtrocknen, Zentrifugieren und Anblasen mit Gas während des oder nach dem Erhitzen durch elektromagnetische Wellen unterworfen wird.