JP2010012412A

JP2010012412A - 物品の水切り方法

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Publication number: JP2010012412A
Application number: JP2008174613A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Mitsuoka; 宏明光岡; Masaaki Tsuzaki; 真彰津崎
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: JP5217697B2

Abstract

【課題】含フッ素エーテルからアルコールを十分除去するとともに、含フッ素エーテルが系外へ排出されるのを防ぐことができる物品の水切り方法の提供。
【解決手段】物品をアルコールに接触させるアルコール接触工程３、物品を、１−メトキシ−２−トリフルオロメチル−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンと１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタンの混合物等の含フッ素エーテルに接触させるエーテル置換工程４、エーテル置換工程４から、アルコールを含んだ含フッ素エーテルを取り出す取出し工程、取出し工程で取り出された、前記アルコールを含んだ含フッ素エーテルに、該含フッ素エーテルの質量に対して、０．２〜２倍の量の水を接触させる水抽出工程６、含フッ素エーテルとアルコールを含んだ水とを分離させる水分離工程７、水と分離された含フッ素エーテルを、上記エーテル置換工程４に戻す工程を有する物品の水切り方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品、光学部品、精密機械部品等の物品の水切り方法に関する。

従来、水溶性洗浄剤で洗浄した後等において、物品に付着した水分を除去する方法としては、物品をアルコールに接触させた後、アルコールよりも乾燥性の高いフッ素化溶剤に物品を接触させることで、水分を除去し、乾燥させる方法が広く知られている。

上記方法において、物品をフッ素化溶剤に接触させた後のフッ素化溶剤は、アルコールを含む。このアルコールを除去せずにフッ素化溶剤を使い続けると、物品はしだいに乾燥しにくくなり、物品にしみが発生する等の洗浄不良が起こるおそれがある。
このため、アルコールを含んだフッ素化溶剤に水を接触させることで、アルコールを除去し、フッ素化溶剤を再利用する方法が行われている。（特許文献１および特許文献２参照。）
特開２００７−２７２３９号公報（従来技術）特開平６−２１０１０３号公報（背景技術）

しかし、このような従来の方法においては、アルコールを除去するための指標となるものがなかったため、水の接触量によりアルコールの除去率が変わり、安定した水切り乾燥ができなくなる場合があった。具体的には水の接触量が少ない場合には、アルコール除去率が低いために物品の乾燥性が悪くなり洗浄不良が生じ、一方で水の接触量が多い場合は、アルコール除去率は高くなるが、地球温暖化の観点から極力放出量を削減することが望まれているフッ素化溶剤が廃水に含まれて排出される量が増加し、この排出されたフッ素化溶剤をより多く補充する必要生じる。

本発明は、フッ素化溶剤の一種である含フッ素エーテルからアルコールを十分除去するとともに、廃水として排出される含フッ素エーテルを低減することができる物品の水切り方法の提供を目的とする。

本発明は、物品をアルコールに接触させるアルコール接触工程、
該物品を、式１で表される含フッ素エーテルに接触させるエーテル置換工程、
エーテル置換工程から、アルコールを含んだ含フッ素エーテルを取り出す取出し工程、
取出し工程で取り出された、前記アルコールを含んだ含フッ素エーテルに、該含フッ素エーテルの質量に対して、０．２〜２倍の量の水を接触させる水抽出工程、
含フッ素エーテルとアルコールを含んだ水とを分離させる水分離工程、
水と分離された含フッ素エーテルを、上記エーテル置換工程に戻す工程
を有する物品の水切り方法を提供する。

Ｒ^ｆ−Ｏ−Ｒ・・・式１
式１において、Ｒ^ｆは炭素原子数が３〜６のパーフルオロアルキル基であり、Ｒは炭素原子数が１〜３のアルキル基であり、Ｒ^ｆおよびＲに含まれる炭素原子数の合計は４〜９である。

本発明によれば、アルコールを含む、式１で表わされる含フッ素エーテルに対し、所定量の水を接触させることにより、該含フッ素エーテルからアルコールを十分除去するとともに、含フッ素エーテルの排出量を低減できる。
含フッ素エーテルを含む含フッ素溶剤は、地球温暖化の観点から極力放出量を削減することが望まれている化合物である。これを含む廃水は適切に処理する必要があるため、この排出量が低減できることは非常にメリットがある。

＜含フッ素エーテル＞
本発明における含フッ素エーテルは、式１で表される化合物である。Ｒ^ｆは炭素原子数が３〜６のパーフルオロアルキル基であり、Ｒは炭素原子数が１〜３のアルキル基であり、Ｒ^ｆおよびＲに含まれる炭素原子数の合計は４〜９である。
Ｒ^ｆ−Ｏ−Ｒ・・・式１
Ｒ^ｆは直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。

表面にアルコールが付着した物品を含フッ素エーテルに接触させ、物品の表面を含フッ素エーテルに置き換えて乾燥させることから、含フッ素エーテルとしては沸点が３０〜１００℃であるものを用いるのが好ましく、この観点から、Ｒ^ｆおよびＲに含まれる炭素原子の数の合計が５である含フッ素エーテルがより好ましい。
含フッ素エーテルは１種で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

式１で示される含フッ素エーテルとしては、具体的には、以下の化合物が挙げられる。
１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン、１−エトキシ−１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン、１−メトキシ−２−トリフルオロメチル−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタン、１−エトキシ−２−トリフルオロメチル−１，１，２，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１−エトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタン、１−メトキシ−１−ペンタフルオロエチル―２―トリフルオロメチル−１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロパン
なかでも、含フッ素エーテルで置換された被洗浄物が容易に乾燥し、また取り出し後に容易な取り扱いが可能な沸点であるものが含フッ素エーテルによる水切り乾燥方法に適することから１-メトキシ−２-トリフルオロメチル-１，１，２，３，３，３-ヘキサフルオロプロパン、１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタン、１−エトキシ−２−トリフルオロメチル−１，１，２，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１−エトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタンが好ましい。

また、上記、含フッ素エーテルは単一成分だけでなく２種類以上の混合物として使用されてもよいことから、２種以上の混合物としては、１−メトキシ−３−トリフルオロメチル−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンと１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタンの混合物（沸点６１℃）、１−エトキシ−３−トリフルオロメチル−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンと１−エトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタンの混合物（沸点７６℃）が好ましい。

＜アルコール＞
本発明において用いられるアルコールは、入手が容易なもので、式１で表される含フッ素エーテルに溶解するものが好ましい。水への溶解度が高く、その結果として前記アルコールを含んだ含フッ素エーテルから抽出が容易で、含フッ素エーテルの再利用が容易であるという観点から、沸点が６０〜９０℃である、メタノール、エタノール、２−プロパノールが挙げられる。

＜物品＞
本発明は、例えば、切削・研磨加工を施された部品に付着した切削油・加工油や切削・研磨くずを洗剤等の水溶性洗浄剤での洗浄後に部品に付着している水を除去し乾燥する工程、加工後および表面処理前等のレンズなど光学部品を洗剤等の水溶性洗浄剤での洗浄後にレンズに付着している水を除去し乾燥する工程、およびメッキ処理が施された部品に付着するメッキ液の洗浄後に部品に付着している水を除去し乾燥する工程等に適用することができる。

すなわち、本発明の水切り方法を適用できる物品としては、プリント基板、フープ剤関係、液晶表示器、磁気記録部品、半導体材料、圧電素子材料、磁気記録部品、光電変換部品等の電子部品、電動機部品、発券用等部品、貨幣検査用等部品等の電機部品、ベアリング、時計等の精密機械部品、光学レンズ、プリズム、水晶、ポリゴンミラー、光学フィルター等の光学部品、超硬チップなど加工用精密機械部品等様々な物品が挙げられる。

これらの物品を構成する基材の材質としては、鉄、ステンレス、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、銀、銅、銅合金、錫、硫酸アルマイト等の金属および、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、金で材料表面をめっき処理した金属、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＣＴＦＥ樹脂、エポキシ樹脂のようなプラスチック材料、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、フェノールおよびフタル酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、２，６−ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体等の高分子材料、およびガラスが挙げられる。
本発明における含フッ素エーテルはこれら基材に影響を及ぼさないという観点で好ましい。

＜アルコール接触工程＞
アルコール接触工程は、例えば、切削・研磨加工を施された部品に付着した切削油・加工油や切削・研磨くずを洗剤等の水溶性洗浄剤での洗浄後に部品に付着している水を除去し乾燥する工程、レンズなどの光学部品を洗剤等の水溶性洗浄剤での洗浄後にレンズに付着している水を除去し乾燥する工程、およびメッキ処理が施された部品に付着するメッキ液の洗浄後に部品に付着している水を除去し乾燥する工程等において、被洗物品に付着した水をアルコールに溶解させて除去することを目的として行われる。物品にアルコールを接触させる方法としては、アルコールをスプレー式で吹き付ける方法、アルコールの蒸気に接触させる方法、アルコールの液体中に浸漬する方法のいずれでもよく、これらの方法を組合せた方法であってもよい。

＜エーテル置換工程＞
エーテル置換工程において、物品を含フッ素エーテルに接触させる方法としては、物品を含フッ素エーテル液中に浸漬する方法、物品に含フッ素エーテルをスプレー式に吹き付ける方法、物品を含フッ素エーテルの蒸気に接触させる方法等が挙げられる。

また、物品に付着しているアルコールを、含フッ素エーテルで置き換える効率を高めるためには、同一の接触方法を繰り返したり、異なる接触方法を組み合わせて行ってもよい。特に、物品を含フッ素エーテルに浸漬する方法または吹き付ける方法と、蒸気と接触させる方法とを組み合わせると、物品に付着しているアルコールを含フッ素エーテルに置き換える効果が高くなる。この場合、含フッ素エーテル中に物品を浸漬、またはスプレー式に吹き付けた後、蒸気にさらしてすすぐのが好ましい。

また、含フッ素エーテルに物品を浸漬する方法においては、浸漬時に超音波を照射する方法、物品を浸漬液中で上下に動かす方法、物品を浸漬液中で回転させる方法、または物品を浸漬液から液の上部にある蒸気エリアに出し入れする方法を採用することで、アルコールを含フッ素エーテルに置き換える効果を向上できる。

本工程で物品から垂れ落ちる含フッ素エーテルに含まれるアルコールの濃度は、物品の形状に依存する。物品の形状が平滑で凹凸がない場合、凝縮液のアルコール濃度は０．０１質量％から１０質量％だが、物品の形状が複雑で凹凸に富む場合、凝縮液のアルコール濃度は３０質量％にもなる。さらに、物品から垂れ落ちる含フッ素エーテルに含まれるアルコールの濃度は、物品を搭載するための器具の形状にはより大きな影響を受け、目の細かい網や、小さな隙間が多い複雑な形状をしている場合、凝縮液のアルコール濃度が５０質量％にもなる場合がある。

＜取出し工程＞
取出し工程において、物品の表面に付着していたアルコールを含んだ含フッ素エーテルは、水抽出工程に送られる。

具体的な方法としては、背景技術（特許文献２）にあるように、物品を含フッ素エーテル蒸気と接触させ、表面に凝縮した含フッ素エーテルを受け皿で採取する方法、物品にスプレーした含フッ素エーテルの液を受け皿等で採取する方法、物品を浸漬した槽の液を採取する方法、含フッ素エーテルの蒸気を発生させる槽（以降、蒸気槽と記す）の液を採取する方法等がある。

＜水抽出工程＞
水抽出工程においては、アルコールを含んだ含フッ素エーテルに、該含フッ素エーテルの質量に対して、０．２倍以上の量の水を接触させ、アルコールを水で抽出する。
０．２倍以上の量の水を添加した場合は、含フッ素エーテル中のアルコールを十分除去できるので、前記アルコールが除去されたフッ素化エーテルエーテルが置換工程に戻して運転しても、物品の表面にしみ等の不良が発生せず、水切り乾燥が安定して運転できる。上記水の量は、好ましくは上記含フッ素エーテルの質量に対して０．４倍以上とする。

一方、接触させる水の量が多すぎる場合は、多くの含フッ素エーテルが水中に取り込まれ、廃水として排出されるおそれがあるため、接触させる水の量は、アルコールを含んだ含フッ素エーテルに対し２倍以下とし、好ましくは１倍以下とする。

上記含フッ素エーテルと水とを接触させる方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。水と含フッ素エーテルの比重の違いを利用して、接触槽の下部から水を供給し、上部から含フッ素エーテルを供給し、両者を連続的に接触させる方法、接触槽において、バッチで水層と含フッ素エーテルからなる層を混合する方法、含フッ素エーテル層をポンプでくみ上げ、これを水を入れた接触槽の上から流す方法等がある。

アルコールを含んだ含フッ素エーテルは、できるだけ細かい液滴状にして水と接触させることが好ましい。細かい液滴にするためには、接触槽の下部から水を供給し、上部から含フッ素エーテルを供給する場合は、流し出す部分を、それぞれ網目状もしくは細孔とすればよい。バッチで水層と含フッ素エーテルからなる層とを混合する場合は、撹拌機を用いて撹拌する方法、接触槽を密閉し、振とう機などを用いて振り混ぜる方法を適用できる。

＜水分離工程、エーテル置換工程に戻す工程＞
水抽出工程の後、静置するなどして含フッ素エーテル層と水層とを上下２層に分離する。２層に分離した下側の層は含フッ素エーテルであるので、本工程で分離された下側の層はエーテル置換工程に戻す。また、上側の層はアルコールを含んだ水層なので、廃水として処理する。

以下に本発明の実施例および比較例を、図１を用いながら説明する。例４〜９、１２は実施例、例１〜３、１０〜１１は比較例である。

＜物品＞
あらかじめよく洗浄したＳＵＳ３０４ステンレス板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）を準備した。

（洗浄試験１）例１〜１１
上記物品を切削油（ダフニカットＡＳ−４０Ｈ：出光興産株式会社製）に１０秒間浸漬して引き上げ、５分間放置した。その後、３Ｌのビーカーに満たした２Ｌの洗剤（パワークリーナー：花王株式会社製）に１分間浸漬し、次いで、別の３Ｌビーカーに満たした２Ｌの洗剤（パワークリーナー）に１分間浸漬した（水系洗浄工程１）。その後、３Ｌビーカーに満たした２Ｌの水道水に１分間浸漬、さらに別の３Ｌビーカーに満たした２Ｌの水道水に１分間浸漬した。引き続き、３Ｌビーカーに満たした２Ｌの蒸留水に１分間浸漬、さらに別の３Ｌビーカーに満たした２Ｌの蒸留水に１分間浸漬した（すすぎ工程２）。

そして、３Ｌのビーカーに満たした２Ｌのエタノールに浸漬し、１分間保持した。さらに、別の３Ｌのビーカーに満たした２Ｌのエタノールに浸漬し、１分間保持した。いずれも４０℃で４０ｋＨｚの超音波を照射した状態で行った（アルコール接触工程３）。

物品をエタノールから取り出し、次いで、含フッ素エーテルであるＨＦＥ−７１００（住友スリーエム社製品名、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２−Ｏ−ＣＨ_３とＣＦ_３ＣＦ（ＣＦ_３）ＣＦ_２−Ｏ−ＣＨ_３の混合物、沸点６１℃）の蒸気に３分間接触させ、物品を取り出してエタノールを含フッ素エーテルで置換した。蒸気発生装置としては、冷却コイルを装着した３Ｌガラス製ビーカーを用い、含フッ素エーテルを２００ｍｌ入れ、これを６１℃に加熱して蒸気を発生させた（エーテル置換工程４）。

前記含フッ素エーテルに物品を接触させるエーテル置換工程４において、物品の表面で凝縮して垂れ落ちてくる含フッ素エーテルを、物品の下部に容器を設けることで採取して取出した。なお、エーテル置換工程において、物品の表面で凝縮する含フッ素エーテルの質量は１０ｇで、凝縮液のエタノール濃度は５質量％だった。

取出した前記含フッ素エーテルを１００ｍｌのガラス製容器に入れ、水を表１で示す割合で加えて密栓し、２５℃において５分間、振とう機で１秒間に１往復の速さで振り混ぜて接触させた(水抽出工程６)。

前記含フッ素エーテルと水の接触後、静置して含フッ素エーテルと水とを二層分離させ、含フッ素エーテルと水を分離し（水分離工程７）、前記含フッ素エーテルを前記含フッ素エーテル蒸気発生装置に戻した。

上述した、物品に加工油を付着させた後、水系洗浄剤で洗浄し、アルコールと接触させた後、含フッ素エーテルに接触させ、採取した凝縮液を水と接触させて洗浄槽に戻すという一連の操作を、３０回／日で５日間連続的に繰り返した。なお、水系洗浄工程１、すすぎ工程２、アルコール接触工程３の各液は１日に１度新しい液に交換した。

（洗浄試験２）例１２
アルコールとしてエタノールの代わりに２−プロパノールを用いたこと以外は、例７と同様に洗浄試験を行った。

＜評価方法＞
（１）エタノール除去率
試験終了後、水抽出工程後の含フッ素エーテル中のエタノールの含有割合、および、エーテル置換工程で発生した凝縮液におけるエタノールの含有割合を、アジレント社製ガスクロマトグラフ（アジレント６８９０ＧＣシステム）により測定し、エタノールが除去された割合を算出した。

（２）洗浄性、乾燥性の評価
５日後運転終了時のステンレス板表面の乾燥状態を目視で確認した。

（３）含フッ素エーテルの損失率
また、前記水抽出工程後の水層に含まれる含フッ素エーテルの濃度を、アジレント社製ガスクロマトグラフ（アジレント６８９０ＧＣシステム）により測定した。上記水層に含まれる含フッ素エーテル量の、初期含フッ素エーテルの仕込み量に対する割合を、含フッ素エーテルの損失率として算出した。

＜評価結果＞
例１〜１１の評価の結果を１に示す。
エタノール除去率は、○：９０％以上、△：エタノール除去率８０％〜９０％、×：エタノール除去率８０％未満、として表した。
また、洗浄性、乾燥性については、○：速やかに溶剤が蒸発した、△：ゆっくり溶剤が蒸発した、×：蒸発せずシミが残った、として表した。
含フッ素エーテルの損失率は、○：含フッ素エーテル損失率０．０２％未満、△：含フッ素エーテル損失率０．０２〜０．０５％、×：含フッ素エーテル損失率０．０５％以上、として表した。

例１２の評価結果を表２に示す。
なお、表２において、２−プロパノール除去率は、○：９０％以上、△：２−プロパノール除去率８０％〜９０％、×：２−プロパノール除去率８０％未満である。洗浄性、乾燥性、および含フッ素エーテルの損失率に関する○、×、△の意義は、表１と同様である。

本発明は、電子部品、光学部品、切削部品等の物品の洗浄、乾燥に適用できる。

本発明の水切り方法のフロー図。

符号の説明

Ａ：洗浄乾燥のフロー
Ｂ：含フッ素エーテル中のアルコールを除去するフロー
１：水系洗浄工程
２：すすぎ工程
３：アルコール接触工程
４：含フッ素エーテルに接触させるエーテル置換工程
５：含フッ素エーテル取出し工程
６：水抽出工程
７：水分離工程
８：分離された水

Claims

水または水溶液が付着した物品をアルコールに接触させるアルコール接触工程、
該物品を、式１で示される含フッ素エーテルに接触させるエーテル置換工程、
エーテル置換工程から、アルコールを含んだ含フッ素エーテルを取り出す取出し工程、
取出し工程から取り出された、前記アルコールを含んだ含フッ素エーテルに、該含フッ素エーテルの質量に対して、０．２〜２倍の量の水を接触させる水抽出工程、
含フッ素エーテルとアルコールを含んだ水とを分離させる水分離工程、
水と分離された含フッ素エーテルを、上記エーテル置換工程に戻す工程
を有する物品の水切り方法。
Ｒ^ｆ−Ｏ−Ｒ・・・式１
式１において、Ｒ^ｆは炭素原子数が３〜６のパーフルオロアルキル基であり、Ｒは炭素原子数が１〜３のアルキル基であり、Ｒ^ｆおよびＲに含まれる炭素原子数の合計は４〜９である。
含フッ素エーテルが、１−メトキシ−２−トリフルオロメチル−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンおよび１−メトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタンから選ばれる１種以上である請求項１に記載の水切り方法。
アルコールが、メタノール、エタノールまたは２−プロパノールである請求項１または２に記載の水切り方法。
上記エーテル置換工程において、物品を含フッ素エーテルの蒸気と接触させる請求項１、２または３に記載の水切り方法。
上記エーテル置換工程において、物品を、含フッ素エーテルの液体に浸漬した後、含フッ素エーテルの蒸気と接触させる請求項４に記載の水切り方法。
上記水抽出工程において、接触槽の下部から水を供給し、該接触槽の上部から含フッ素エーテルを供給し、両者を連続的に接触させる請求項１〜５のいずれかに記載の水切り方法。