ITMI960442A1 - Solventi utilizzabili come cleaning agents - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale a nome:
La presente invenzione si riferisce a solventi utilizzabili come cleaning rinsing agents e che sono in grado di rimuovere olii, grassi, cere, ecc. dalle superfici che non sono obiettabili per tossicità, non hanno impatto sull'ozono e basso impatto sul global warming.
Più in particolare la presente invenzione si riferisce a solventi aventi le caratteristiche indicate che sono in grado di rimuovere sostanze oleose, grassi, cere, ecc. senza solubilizzarli .
Il problema tecnico che si propone di risolvere con la presente invenzione riguarda l'esigenza di avere a disposizione solventi che non siano tossici e abbiano le caratteristiche sopra indicate. Tale problema è particolarmente sentito in quanto le legislazioni dei vari paesi hanno impedito o stanno per impedire l'uso della maggior parte dei solventi, utilizzati fino ad ora, per problemi di impatto sull'ozono.
Quali esempi di solventi che non potranno più essere utilizzati per il loro impatto sull'ozono si possono menzionare i solventi clorurati, i clorofluorocarburi (CFC) e in futuro anche gli idroclorofluorocarburi (HCFC).
Più specificamente il problema tecnico da risolvere riguarda solventi che siano in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle in modo tale che i processi di separazione per il recupero dei solventi richieda solamente comuni mezzi meccanici, quali scrematura o filtrazione, senza dover ricorrere a processi di separazione più complessi e costosi, quali ad esempio la distillazione frazionata, o azeotropica.
Un'altra caratteristica che devono possedere i solventi è quella della non infiammabilità per non incorrere in problemi di sicurezza, di stoccaggio e di trasporto.
Era sentita l'esigenza di avere a disposizione solventi che combinassero le caratteristiche indicate e nello stesso tenqpo fornissero prestazioni confrontabili a quelle dei solventi clorurati o clorofluorocarburi utilizzati correntemente nelle operazioni di lavaggio.
Sono stati inaspettatamente e sorprendentemente trovati solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle costituiti da idrofluoropolieteri aventi formula generale
dove n e m sono numeri interi compresi fra 0 e 20, escludendo il caso in cui m ed n sono contemporaneamente 0, e aventi punto di ebollizione fra 30° e 200°C, e preferibilmente fra 60° e 150°C, ed aventi un rapporto molare O/C compreso fra 0,5-1.
In genere gli idrofluoropolieteri sono costituiti da una miscela di componenti a diverso peso molecolare con i punti di ebollizione compresi nei campi precedentemente descritt ri.
Le sostanze oleose o grassi e cere a base di sostanze oleose che si possono rimuovere senza solubilizzazione sono gli olii siliconici, fluorosiliconici o a base idrogenata.
Gli olii a base siliconica sono ben noti e in generale sono polimetilsilossani a diversa viscosità, ad esempio da 50 a 30.000 cSt.
Fra i fluorosiliconi si possono citare il trifluoropropilmetilpolisilossano, ecc.
Con olii a base idrogenata si intendono prodotti basati su olii minerali derivati dal petrolio o su olii sintetici o semi-sintetici . Si possono citare le ragie minerali, polialfaolefine, olii minerali come ad esempio l'estere dimero.
I risultati della presente invenzione sono tanto più inaspettati se si considera che prove effettuate dalla Richiedente hanno evidenziato che i periluoropolieteri a terminali perfluoroalchilici -CF3, -C2FS, -C3F7 ed anche i fluoropolieteri contenenti un solo idrogeno terminale non sono in grado di rimuovere le sostanze oleose senza solubilizzarle con risultati industrialmente di interesse.
E' stato trovato, e ciò costituisce un ulteriore oggetto dell'invenzione, in particolare che per gli olii a base idrogenata o loro derivati è opportuno aggiungere ai solventi della presente invenzione un additivo, come sotto definito, per aumentare le capacità di rimozione delle sostanze oleose.
Gli additivi sono sostanze polari e liquide alla temperatura di utilizzo che devono essere solubili nel solvente dell'invenzione per almeno l'l% in peso.
Ovviamente si possono utilizzare concentrazioni superiori purché nei limiti di solubilità. In genere concentrazioni usuali sono comprese fra 5-10% in peso.
Fra le sostanze polari si possono citare gli alcoli, per esempio da 1 a 4 atomi di carbonio, preferibilmente alcol isopropilico; i chetoni fra cui si possono citare acetone, metiletilchetone , ecc.; eteri tra cui si può citare l'etere dietilico .
Gli additivi preferiti sono quelli che contengono gruppi polari in composti comprendenti carbonio e fluoro, per esempio in catene periluoroalcaniche o idrofluoroalcaniche; in generale il numero di atomi di carbonio è tale da rendere liquido il prodotto come sopra indicato per la solubilità.
I composti preferiti sono quelli da 2 a 6 atomi di carbonio, ad esempio CF3CH2OH, (CF3)2CHOH.
Altri composti preferiti sono sostanze polari comprendenti unità fluoroossialchileniche scelte fra (C3F60), (C2F40), (CFXO) in cui X è uguale ad F o CF3, (CR1R2CF2CF20) in cui R3 uguale o diverso da R2 è H, F, periluoroalchile C1-C3.
Si possono citare in particolare composti di formula generale:
tà
pefluoroossialchileniche statisticamente distribuite lungo la catena; m' ed n' sono interi tali da dare prodotti con punto di ebollizione in generale fra 25° e 300°C, e m'/n' è compreso fra 5 e 40, quando n' è diverso da 0; X è uguale a F o CF3; n' potendo anche essere 0;
dove ρ', q'e t' sono interi tali da dare prodotti con il punto di ebollizione sopra indicato in a), p'/q' varia fra 5 e 0,3, preferibilmente 2,7-0,5; t' potendo essere 0 e q'/q'+p'+t' minore o uguale i/ΐθ e il rapporto t'/p' è da 0,2 a 6,·
c) - (CRJR2CF2CF20) dove R1 ed R2 hanno il significato sopra indicato in a) ed n è un intero tale da dare prodotti con il punto di ebollizione sopra indicato,·
R£ quando è monofunzionale ha un terminale del tipo -OR3 in cui R3 è un pefluoroalchile
in cui L è un gruppo che contiene gruppi polari, in particolare scelti fra:
I fluoropolieteri indicati sono ottenibili con i processi ben noti nell'arte ad esempio i brevetti USA 3.665.041, 2.242.218, 3.715.378, e il brevetto europeo EP 239.123. I fluoropolieteri funzionalizzati si ottengono ad esempio secondo i brevetti EP 148.482, USP 3.810.874.
I solventi dell'invenzione permettono una rimozione delle sostanze oleose anche superiore al 97%. Il solvente che rimane sul substrato è facilmente rimovibile tramite evaporazione.
I substrati che si possono trattare con i solventi dell'invenzione sono in generale sia di tipo organico che inorganico. Si possono citare metalli, materiali ceramici o vetrosi, substrati polimerici.
La rimozione dei prodotti oleosi può essere effettuata secondo tecniche note: immersione o spruzzo. Nel caso dell'immersione, il contatto tra solvente dell'invenzione e superficie da pulire può essere favorito utilizzando un bagno ad ultrasuoni, il quale permette di rimuovere più efficacemente anche i contaminanti solidi.
I seguenti esempi vengono dati a titolo illustrativo ma non limitativo della presente invenzione.
ESEMPIO 1
De-oiling: rimozione di prodotti oleosi
Come solvente (HFPE) è stato impiegato un prodotto di formula:
avente intervallo di ebollizione compreso tra 100° e 120°C, peso molecolare medio numerico Mn = 380 e rapporto O/C pari a 0,66.
Il prodotto è costituito da una miscela di HFPE a diverso peso molecolare.
La capacità di rimuovere prodotti oleosi è stata verificata secondo il seguente metodo.
Una goccia del prodotto oleoso viene depositata sul fondo di un cristallizzatore di vetro, e l'HFPE viene aggiunto lentamente facendolo scorrere lungo le pareti del recipiente.
Si osserva quindi, il comportamento della goccia oleosa: se la goccia si stacca completamente dal fondo la prova è da ritenersi positiva;
se la goccia rimane ancorata al fondo, oppure si stacca solo parzialmente, la prova è negativa.
Le prove di de-oiling sono state effettuate con i seguenti olii :
Le prove di de-oiling sono state effettuate utilizzando sia l'HFPE puro sia in miscela con un additivo non ionico fluorurato avente formula
L'additivo è stato utilizzato nei casi in cui si è verificata solo una parziale rimozione della goccia da parte dell'HFPE.
La concentrazione di additivo impiegata nell'Esempio 1 è pari all'i% in peso.
L'additivo non ionico fluorurato è stato preferito a solventi polari quali alcooli, chetoni per evitare problemi di infiammabilità. Le miscele HFPE/additivo non hanno Flash point .
I risultati delle prove di De-oiling sono riportati in Tabella 1.
ESEMPIO 2 (COMPARATIVO)
A scopo comparativo, sono state effettuate prove di deoiling come descritto sopra (Esempio 1) utilizzando:
avente n/m = 40 e punto di ebollizione = 90°C e peso molecolare medio numerico Mn di 460.
PFC avente formula C6F14 e punto di ebollizione di 59°C 1,1,2-triclorotrifluoroetano (CFC-113)
I risultati sono riportati in Tabella l.
ESEMPIO 3
L'HFPE dell'esempio l è stato impiegato per verificare la capacità di rimuovere oli siliconici da substrati ceramici (chip) secondo il seguente metodo.
Una quantità nota di olio siliconico viene deposta uniformemente su componenti elettronici.
I componenti elettronici vengono pesati su bilancia analitica e successivamente messi a contatto con l'HFPE in esame.
Dopo 5 minuti di immersione, i componenti vengono lasciati asciugare per 1 ora a temperatura ambiente in modo da rimuovere completamente il solvente e quindi vengono nuovamente pesati.
II risultato della prova viene espresso come percentuale di olio rimosso.
Le condizioni della prova sono le seguenti: temperatura ambiente 20°C
quantità di olio 0,1 gr
quantità di HFPE 30 mi
Gli oli inpiegati sono i seguenti:
- MetilSilicone 500
- FluoroSilicone FS1265 Dow Corning
- Silicone DC200 Dow Corning
I risultati sono riportati in Tabella 2.
ESEMPIO 4 (COMPARATIVO)
Le stesse prove di rimozione dell'esempio 3 sono state ripetute con i seguenti fluidi:
- PFPE GALDEN Y dell'esempio 2
- 1,1,2-triclorotrifluoroetano (CFC-113)
- PFC dell'esempio 2
I risultati sono dati in Tabella 2.
Come si può notare confrontando i risultati dell' esempio 3 con quelli dell'esempio 4, gli HFPE della presente invenzione consentono di rimuovere oli siliconici con un'efficacia confrontabile a quella del CFC-113.
Gli HFPE presentano inoltre l'enorme vantaggio di staccare l'olio senza scioglierlo, per cui l'HFPE può essere recuperato per semplice filtrazione. Con i solventi comunemente utilizzati, l'olio passa in soluzione e pertanto l'unico mezzo di riciclo del solvente resta la distillazione.
TABELLA 1
TABELLA 2
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle costituiti da idrofluoropolieteri aventi formula generaledove n e m sono numeri interi compresi fra 0 e 20, escludendo il caso in cui m ed n sono contemporaneamente 0, e aventi punto di ebollizione fra 30° e 200°C ed aventi un rapporto molare O/C compreso fra 0,5-1.
- 2. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 1 in cui il punto di ebollizione è compreso fra 60° e 150°C.
- 3. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo le rivendicazioni 1 e 2 in cui le sostanze oleose, o grassi e cere a base di sostanze oleose, sono scelti fra gli olii siliconici, fluorosiliconici o a base idrogenata.
- 4. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 3 in cui gli olii a base idrogenata sono scelti tra gli olii minerali derivati dal petrolio o olii sintetici o semi-sintetici.
- 5. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 4 in cui gli olii a base idrogenata sono scelti tra le ragie minerali, polialfaolefine, olii minerali fra cui l'estere dimero.
- 6. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo le rivendicazioni 1-5 comprendenti come additivi sostanze polari liquide alla temperatura di utilizzo e solubili nei solventi per almeno L'1% in peso.
- 7. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 6 in cui gli additivi sono scelti fra alcoli, chetoni, eteri, e fra i composti comprendenti carbonio e fluoro.
- 8. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 7 in cui gli additivi comprendenti carbonio e fluoro sono scelti fra perfluoroalcani o idrofluoroalcani.
- 9. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 7 in cui gli additivi comprendenti carbonio e fluoro sono scelti fra sostanze polari comprendenti unità fluoroossialchileniche scelte fra (C3F60), (C2F40), (CFXO) in cui x è uguale ad F o CF3, {CRJR2CF2CF2O) in cui R1 uguale o diverso da R2 è H, F, perfluoroalchile C1-C3.
- 10. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 9 in cui gli additivi sono scelti fra composti di formula generale :in cui Rf è scelto fra a) -(C3F60)m, (CFXO)n,- dove l'unità (C3F60) e (CFXO) sono unità pefluoroossialchileniche statisticamente distribuite lungo la catena; m' ed n' sono interi tali da dare prodotti con punto di ebollizione in generale fra 25° e 300°C, e m'/n' è compreso fra 5 e 40, quando n' è diverso da 0; X è uguale a F o CF3; n' potendo anche essere 0;dove p', q'e t' sono interi tali da dare prodotti con il punto di ebollizione sopra indicato in a), p'/q' varia fra 5 e 0,3, preferibilmente 2,7-0,5; t' potendo essere 0 e q'/q'+p'+t' minore o uguale 1/10 e il rapporto t'/p' è da 0,2 a 6; c) -(CR1R2CF2CF2O) dove R3 ed R2 hanno il significato sopra indicato in a) ed n è un intero tale da dare prodotti con il punto di ebollizione sopra indicato; Rf quando è monofunzionale ha un terminale del tipo -OR3 in cui R3 è un pefluoroalchile C1-C3,· in cui L è un gruppo che contiene gruppi polari. 10. Uso di solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo la rivendicazione 9 in cui L è scelto fra:
- 11. Solventi in grado di rimuovere sostanze oleose senza solubilizzarle secondo le rivendicazioni 1-10.
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