ES2335362T3

ES2335362T3 - Metodo de limpieza y enjuagado.

Info

Publication number: ES2335362T3
Application number: ES07013715T
Authority: ES
Inventors: Tsuyoshi Hanada; Masaaki Tsuzaki; Maki Shigematsu; Hidekazu Okamoto
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: US7662192B2; EP1640443A1; DE602004013154T2; CA2530180C; ES2304613T3; DE602004024253D1; ATE449156T1; CA2530180A1; AU2004252335A1; KR101080657B1; JP2010242097A; JPWO2005001015A1; JP4655931B2; KR20060029217A; AU2009200896B2; SG161108A1; KR101026095B1; DE602004013154D1; US20060135390A1; ATE392466T1

Abstract

Un método para limpiar y enjuagar un artículo, caracterizado por comprender una etapa de limpieza en la que se pone en contacto un artículo que tiene unido un elemento contaminante con un disolvente de hidrocarburo que contiene un hidrocarburo aromático y una etapa de enjuagado en la que se lo pone en contacto con un éter fluorado, siendo el éter fluorado un compuesto representado por la fórmula 1: Fórmula 1R1-O-R2 en la que R1 y R2 que son independientes entre sí, es un grupo alquilo fluorado, siendo el número de átomos de flúor contenidos en cada R1 y R2 al menos uno, y siendo el número total de átomos de carbono contenidos en R1 y R2 de 4 a 8, y no conteniendo el disolvente de hidrocarburo un éter glicólico.

Description

Método de limpieza y enjuagado.

La presente invención se refiere a un método de limpieza y enjuagado a través del uso de un disolvente no inflamable que se utiliza para eliminar la suciedad, como por ejemplo los aceites y las grasas que se adhieren a artículos como piezas electrónicas, v.g., como circuitos impresos, piezas de instrumentos de precisión, sustratos de vidrio y piezas moldeadas de resina, así como flux (soldante y protector de impresos) y polvo sobre tarjetas de circuitos impresos.

Hasta el momento, ha estado muy extendido el uso de un hidroclorofluorocarbono (en adelante denominado "HCFC") como dicloropentafluoropropano (en adelante denominado "R-225") como disolvente de fluorocarbono para la limpieza de precisión destinada a eliminar aceites, flux, polvo, ceras y similares, que se adhieren a artículos, v.g., durante el procesado y las etapas de maquinaria dentro de la industria de instrumentos de precisión, la industria de instrumentos ópticos, la industria eléctrica y electrónica, la industria de tratamientos plásticos, etc.

No obstante, el uso de CFC se abolirá totalmente en los países desarrollados para el 2020 debido a su potencial para destruir la capa de ozono. Los hidrofluorocarbonos (en adelante denominados "HFC"), hidrofluoroéter (en adelante denominado "HFE") y similares son conocidos como disolventes de fluorocarbono que constituyen una alternativa a los HCFC, que no contienen cloro en su molécula y cuyo potencial de destrucción de la capa de ozono es cero.

Por ejemplo, se conoce un método para limpiar un artículo compuesto de una tarjeta de circuitos impresos, metal, etc, a través del uso de HFE que tiene un punto de ebullición de aproximadamente 20 a 120ºC (consultar, documento de patente 1). No obstante, dicho método con frecuencia no elimina de forma adecuada los elementos contaminantes, ya que la capacidad de disolución del HFE para el contaminante no es suficiente. Existe otro método conocido para limpiar un articulo a través del uso de un hidrocarburo alifático o similar.

No obstante, existe el problema de que es improbable que estos disolventes de hidrocarburo se sequen y que se necesite entonces una gran cantidad de energía para secar el artículo tras la limpieza, a pesar de que estos disolventes de hidrocarburo tienen un potencial de destrucción de la capa de ozono de cero y una alta eficacia de eliminación de los elementos contaminantes.

Se ha propuesto un método para enjuagar con HFE tras la limpieza con un disolvente de hidrocarburo (ver documento de patente 2) como método para resolver el problema. No obstante, este documento no describe ningún ejemplo específico de HFE.

Sin embargo, incluso en el método mencionado, HFE tiene una baja solubilidad para el disolvente de hidrocarburo utilizado para la limpieza, dependiendo de su tipo, y el disolvente de hidrocarburo no puede eliminarse suficientemente por enjuagado del artículo que es el objeto de la limpieza con el HFE, de manera que el disolvente de hidrocarburo permanece en la superficie del artículo objeto de la limpieza; esto causa el problema de un enjuagado defectuoso, como es la aparición de manchas.

Documento de patente 1: JP-A-H05-271692 (reivindicaciones)

Documento de patente 2: JP-A-H10-202209 (reivindicaciones)

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método para la limpieza y enjuagado de un artículo empleando HFE, que hasta el momento ha sido difícil de aplicar para el enjuagado debido a su insuficiente solubilidad para un disolvente de hidrocarburo, así como un método con un rendimiento de limpieza y un rendimiento de enjuagado excelentes.

La presente invención proporciona un método para limpiar y enjuagar un artículo que comprende una etapa de limpieza en la que se pone en contacto el artículo que tiene unido un elemento contaminante con un disolvente de hidrocarburo que contiene un hidrocarburo aromático, y una etapa de enjuagado en la que se lo pone en contacto con un éter fluorado, consistiendo el éter fluorado en un compuesto representado por la fórmula 1:

fórmula 1R^{1}-O-R^{2}

en la que cada R^{1} y R^{2}, que son independientes entre sí, son un grupo alquilo fluorado, siendo el número de átomos de flúor contenido en cada R^{1} y R^{2} al menos uno, y siendo el número total de átomos de carbono contenidos en R^{1} y R^{2} de 4 a 8, y no conteniendo dicho disolvente de hidrocarburo un éter glicólico.

La presente invención permite el uso del compuesto representado por la fórmula 1, que ha sido difícil de aplicar para enjuagado hasta el momento en la etapa de enjuagado, consiguiendo de este modo un rendimiento de limpieza y un rendimiento de enjuagado excelentes.

El éter fluorado de la presente invención es un compuesto representado por la fórmula 1. Cada R^{1} y R^{2} tiene al menos un átomo de flúor, preferiblemente de 2 a 10 átomos de flúor, y el número total de átomos de carbono contenido en R^{1} y R^{2} es de 4 a 8. El éter fluorado en la presente invención es superior en cuanto a la estabilidad térmica con respecto a HFE conteniendo cada R^{1} y R^{2} del mismo un átomo de flúor.

Entre los ejemplos específicos de éter fluorado representado por la fórmula 1 se incluyen éter 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetílico (CHF_{2}CF_{2}-O-CH_{2}CF_{3}, denominado en adelante "HFE347"), éter 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,3,3-tetrafluoropropílico (CHF_{2}CF_{2}-O-CH_{2}CF_{2}CHF_{2}, en adelante denominado "HFE458"), etc. En la presente invención, el éter fluorado puede utilizarse en solitario o se pueden utilizar al menos dos tipos de éteres fluorados mezclados.

Por otra parte, dado que el secado se lleva a efecto reemplazando el disolvente de hidrocarburo en la superficie del artículo que recubre por el éter fluorado, el éter fluorado consiste preferiblemente en un éter fluorado que tiene un punto de ebullición comprendido entre 30 y 100ºC, más preferiblemente, que tiene un número total de átomos de carbono contenidos en R^{1} y R^{2} en el intervalo de 4 a 6.

El disolvente de hidrocarburo que se utilice en la etapa de limpieza de la presente invención contiene un hidrocarburo aromático y no contiene éter glicólico.

El hidrocarburo aromático es preferiblemente un hidrocarburo aromático que tiene un número de átomos de carbono en el intervalo comprendido entre 7 a 10, en particular, en vistas a una alta detergencia, un punto de inflamación alto y una alta solubilidad para el éter fluorado representado por la fórmula 1, y además es un hidrocarburo aromático que tiene 9 ó 10 átomos de carbono. Entre los ejemplos específicos de hidrocarburo aromático se incluyen tolueno, xileno, mesitileno, metil etil benceno, dietil benceno, etc. Entre otros, el metil etil benceno se aplica preferiblemente ya que tiene una solubilidad adecuada para el compuesto representado por la fórmula 1.

El contenido total de hidrocarburo aromático en el disolvente de hidrocarburo es preferiblemente un 10% en masa y más preferiblemente al menos un 30% en masa desde el punto de vista de potenciar la solubilidad entre el éter fluorado representado por la fórmula 1 y el disolvente de hidrocarburo y llevar a cabo el enjuagado de manera eficiente en un breve período de tiempo.

El disolvente de hidrocarburo de la presente invención puede contener además un hidrocarburo alifático además del hidrocarburo aromático. El hidrocarburo alifático tiene la ventaja de que presenta una estabilidad térmica superior a la de otros disolventes de hidrocarburo, además de su bajo precio y un alto rendimiento de limpieza.

El hidrocarburo alifático es preferiblemente un hidrocarburo saturado lineal o ramificado que tiene al menos 8 átomos de carbono, incluyéndose entre los ejemplos específicos n-octano, n-decano, n-undecano, n-dodecano, queroseno, licores minerales, etc.

La limpieza de un artículo se lleva a cabo normalmente en condiciones de calentamiento a una temperatura comprendida entre 30 y 100ºC, y el disolvente de hidrocarburo tiene preferiblemente un punto de ebullición de al menos 100ºC, siendo particularmente preferible al menos 150ºC, ya que el punto de ebullición del disolvente de hidrocarburo es preferiblemente más alto que la temperatura de limpieza.

Es preferible seleccionar una combinación del éter fluorado y el disolvente de hidrocarburo de manera que la diferencia entre los puntos de ebullición del disolvente de hidrocarburo y el éter fluorado sea al menos 50ºC, desde el punto de vista de la eficiencia para separar y recuperar el disolvente de hidrocarburo y el éter fluorado por destilación en un proceso de recogida de los mismos desde la etapa de limpieza y la etapa de enjuagado.

Entre los ejemplos específicos de la combinación preferible de éter fluorado utilizado en la etapa de enjuagado y el disolvente de hidrocarburo utilizado en la etapa de limpieza se pueden mencionar los siguientes: en el caso de que el éter fluorado sea HFE347 o HFE458, el disolvente de hidrocarburo puede consistir en uno seleccionado entre hidrocarburos aromáticos que tienen 9 átomos de carbono, como metil etil benceno.

Por otra parte, el disolvente de hidrocarburo de la presente invención puede contener al menos un miembro seleccionado entre alcoholes, compuestos orgánicos con contenido en nitrógeno y compuestos de órgano silicio, si es necesario, incluyéndose entre los ejemplos específicos, los compuestos que se indican a continuación.

Alcoholes: alcohol 2-etilbutílico, alcohol 2-etilhexílico, alcohol nonílico, alcohol decílico y ciclohexanol.

Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno: N-metil-2-pirrolidona y 1,3-dimetil-2-imidazolidinona.

Compuestos de órgano silicio: dimetil polisiloxano, ciclopolisiloxano y octametil ciclotetrasiloxano.

En la presente invención, la etapa de enjuagado puede llevarse a cabo también utilizando el éter fluorado que contiene un auxiliar de enjuagado. El auxiliar de enjuagado que se utilice puede consistir en un auxiliar de enjuagado seleccionado entre hidrocarburos, alcoholes inferiores y cetonas. El índice de mezclado del auxiliar de enjuagado es preferiblemente menos de 20% en masa en función de la cantidad total del éter fluorado y el auxiliar de enjuagado, más preferiblemente, menos de 10% en masa para impedir que la mezcla sea inflamable.

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Dado que se somete a destilación el éter fluorado para su reutilización, el auxiliar de enjugado es preferiblemente un auxiliar de enjugado que tiene un punto de ebullición comprendido entre 30 y 100°C como en el caso del éter fluorado, con el fin de aumentar la eficiencia de recuperación del auxiliar de enjuagado. Por otra parte, un caso más preferible es que la mezcla de solución del éter fluorado y el auxiliar de enjugado sea una composición azeotrópica o de tipo azeotrópica, ya que se hace innecesario ajustar la cantidad del auxiliar de enjuagado que se va a añadir tras la destilación y porque se puede llevar a cabo la limpieza con vapor además con la mezcla del éter fluorado y el auxiliar de enjuagado tras la etapa de enjuagado.

Entre los ejemplos específicos del auxiliar de enjuagado se incluyen los compuestos que se enumeran a continuación.

Hidrocarburos: n-pentano, n-hexano, isohexano, n-heptano, isooctano, ciclopentano, ciclohexano y metil ciclohexano.

Alcoholes inferiores: alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol n-propílico, alcohol isopropílico y alcohol butílico.

Cetonas: acetona y metil etil cetona.

El método para la limpieza y enjuagado de un artículo que tiene elementos contaminantes unidos con arreglo a la presente invención será descrito a continuación con arreglo a un procedimiento específico.

En primer lugar se pone en contacto el disolvente de hidrocarburo con un artículo que tiene unido un elemento contaminante. El método para poner en contacto el articulo con el disolvente de hidrocarburo se puede aplicar a través de cualquiera de los métodos apropiados, como por ejemplo un método de inmersión del artículo en el disolvente de hidrocarburo, y un método de pulverizado del disolvente de hidrocarburo sobre el artículo.

La temperatura en el momento de contacto del artículo con el disolvente de hidrocarburo se selecciona preferiblemente en un intervalo que no incluye el punto de inflamación del disolvente de hidrocarburo, prefiriéndose un ligero calentamiento, con el fin de eliminar los elementos contaminantes. Específicamente, es preferible sumergir el artículo en un baño del disolvente de hidrocarburo a una temperatura por lo menos 10°C más baja que el punto de inflamación. Por otra parte, en el método de contacto por inmersión, se puede utilizar en combinación un medio para aplicar una fuerza mecánica, como vibración ultrasónica, agitación, oscilación y cepillado, para mejorar la disolución y eliminación del elemento contaminante. Se establece un tiempo de contacto del artículo con el disolvente de hidrocarburo para que se separe el elemento contaminante en el grado deseado.

A continuación, se enjuaga el artículo que ha sido limpiado por contacto con el disolvente de hidrocarburo, poniéndolo en contacto con un líquido de enjuagado de éter fluorado. El método para poner en contacto el artículo con el líquido de enjuagado puede aplicarse también a través de un método de inmersión del artículo limpiado en el líquido de enjuagado, un método de pulverizado del líquido de enjuagado sobre el artículo limpiado, un método de contacto del artículo limpiado con vapor del líquido de enjuagado, y similares.

Asimismo, para elevar la eficiencia del enjuagado, se puede repetir el mismo método de enjuagado o se pueden llevar a cabo diferentes métodos de enjuagado en combinación. En particular, se aumenta la eficacia de enjuagado a través de una combinación del método de inmersión o el método de pulverizado con el método de contacto con vapor. En este caso, es preferible sumergir el artículo limpiado en el líquido de inmersión o pulverizar el líquido de enjugado sobre el artículo limpiado y, a continuación, exponer el artículo a vapor para llevar a efecto el enjuagado.

Asimismo, en el caso en el que se sumerja el artículo limpiado en el líquido de enjuagado y después se ponga en contacto con el vapor para llevar a efecto el enjuagado, es preferible ajustar el líquido de enjuagado inmediatamente antes del contacto con el vapor a una temperatura por lo menos 10°C más baja que el punto de ebullición del éter fluorado ya que con ello se puede mejorar la eficiencia del enjuagado. Esto es debido a que el éter fluorado continúa condensándose en la superficie del artículo limpiado hasta que se calienta el artículo limpiado hasta el punto de ebullición del éter fluorado.

A continuación, se exponen ejemplos y ejemplos comparativos de la presente invención. Los ejemplos 1, 7, 13 y 15 son ejemplos de la presente invención y los ejemplos 2 a 6, 8 a 12, 14 a 18 y 20 a 24 son ejemplos comparativos de referencia.

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Ejemplos 1 a 6

Se prepararon soluciones mixtas de HFE347 (punto de ebullición 56ºC) o una composición azeotrópica de HFE347 y etanol (HFE347/etanol = 94,5/5,5 (en función de la masa), punto de ebullición 54ºC) con uno de los disolventes de hidrocarburo indicados en la tabla 1 y se llevó a cabo la medición de cada solución mixta para determinar el contenido máximo de cada disolvente de hidrocarburo en el que la solución mixta no experimentaba separación de fases en dos fases. Se midió el contenido máximo de cada uno de los disolventes de hidrocarburo mencionados añadiendo el disolvente de hidrocarburo a 100 g de HFE a 25°C hasta que se produjo la separación de fases.

En la tabla 1 se muestran los resultados de la medida. En los "resultados de medida" de la tabla 1, 100 indica que el contenido máximo del disolvente de hidrocarburo fue al menos 50%; 101 que el contenido máximo del disolvente de hidrocarburo fue de 30 a 50%; y 102 que el contenido máximo del disolvente de hidrocarburo fue menos de
30%.

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TABLA 1

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Ejemplos 7 a 12

Se prepararon soluciones mixtas de HFE458 (punto de ebullición 93°C) o una composición aceotrópica de HFE458 y etanol (HFE458/etanol = 71,0/29,0 (en función de la masa) punto de ebullición 74°C), con un disolvente de hidrocarburo tal como se indica en la tabla 2 y se llevó a cabo la medida de cada solución mixta para determinar el contenido máximo de cada disolvente de hidrocarburo en el que la solución mixta no experimentó separación de fases en dos fases, de la misma manera que en los ejemplos 1 a 6. En la tabla 2 se muestran los resultados de la medida. Los símbolos 100, 101 y 102 en los "resultados de medidas" de la tabla 2 tienen el mismo significado que en la tabla 1.

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TABLA 2

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Ejemplos 13 a 18

Se sumergió una red de alambre de 100 mallas cortada a un tamaño de 50 mm x 50 mm en cada uno de los disolventes de hidrocarburo, tal como se indican en la tabla 1, durante un minuto, y después se sumergieron en HFE347 o la composición azeotrópica de HFE347 y etanol a temperatura ambiente durante 3 minutos. A continuación, se sacó la red de alambre y se observó el aspecto de la red de alambre. En la tabla 3 se muestran los resultados de la evaluación. En la tabla 3, 100 indica que no se observaron manchas; 101 que se observaron manchas ligeras y 102 que se observaron manchas evidentes.

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TABLA 3

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Ejemplos 19 a 24

Se sumergió una red de alambre de 100 mallas cortada en un tamaño de 50 mm x 50 mm en cada uno de los disolventes de hidrocarburo tal como se indican en la tabla 2, durante un minuto y después se sumergió en HFE458 o una composición azeotrópica de HFE458 y etanol a temperatura ambiente durante 3 minutos. A continuación, se sacó la red de alambre y después se observó el aspecto de cada red de alambre. En la tabla 4 se muestran los resultados de la evaluación. En la tabla 4, 100 indica que no se observaron manchas; 101 que se observaron manchas ligeras; y 102 que se observaron manchas evidentes.

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TABLA 4

4

Claims

1. Un método para limpiar y enjuagar un artículo, caracterizado por comprender una etapa de limpieza en la que se pone en contacto un artículo que tiene unido un elemento contaminante con un disolvente de hidrocarburo que contiene un hidrocarburo aromático y una etapa de enjuagado en la que se lo pone en contacto con un éter fluorado, siendo el éter fluorado un compuesto representado por la fórmula 1:

Fórmula 1R^{1}-O-R^{2}

en la que R^{1} y R^{2} que son independientes entre sí, es un grupo alquilo fluorado, siendo el número de átomos de flúor contenidos en cada R^{1} y R^{2} al menos uno, y siendo el número total de átomos de carbono contenidos en R^{1} y R^{2} de 4 a 8, y no conteniendo el disolvente de hidrocarburo un éter glicólico.

2. El método de limpieza y enjuagado según la reivindicación 1, en el que el éter fluorado es éster 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetílico o éter 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,3,3-tetrafluoroproílico.

3. El método de limpieza y lavado según la reivindicación 1 ó 2, en el que el disolvente de hidrocarburo contiene metil etil benceno como hidrocarburo aromático.

4. El método de limpieza y enjuagado según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que el total del contenido de hidrocarburo aromático en el disolvente de hidrocarburo es al menos 10% en masa.

5. El método de limpieza y enjuagado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el disolvente de hidrocarburo contiene además un hidrocarburo alifático.

6. El método de limpieza y enjuagado según la reivindicación 5, en el que el hidrocarburo alifático es un hidrocarburo saturado lineal o ramificado que tiene al menos 8 átomos de carbono.