JP5013562B2

JP5013562B2 - 洗浄方法及び装置

Info

Publication number: JP5013562B2
Application number: JP17941698A
Authority: JP
Inventors: 道則横澤; 秀明菊地
Original assignee: Du Pont Mitsui Fluorochemicals Co Ltd
Current assignee: Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP2000008095A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再汚染を防止できる物品の洗浄方法に関するものである。さらに詳しくは、ハイドロフルオロカーボンを用いて機械部品、電子部品、プリント基板等の洗浄作業に際して被洗浄物に付着した汚れ成分を素早く有効に除去すると共に、被洗浄物に洗浄液の汚れ成分を再付着させない洗浄方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機械部品、電子部品、プリント基板等の被洗浄物に付着した汚れの洗浄方法においては、トリクロロエタンや１，１，２−トリクロロトリフルオロエタンが広く賞用されていたが、オゾン層保護の観点から我が国でも生産が中止されている。これらの代替品として、水洗浄や炭化水素系での洗浄、ジクロロメタンなどの塩素系の洗浄剤が使用されている。しかしながら水洗浄は排水処理や乾燥に問題を抱え、炭化水素系洗浄剤は可燃性、又塩素系洗浄剤は毒性等の問題があり、必ずしも満足がいくものではなかった。
【０００３】
これらの問題を解決する方法として、本発明の出願人は先に、不燃性であり、かつオゾン層破壊のおそれの少ないハイドロフルオロカーボン（以下ＨＦＣという）やハイドロフルオロエーテル（以下ＨＦＥという）と高沸点の有機溶剤とを混合することにより有機溶剤の引火性を抑え、なおかつ洗浄後の物品表面に付着した有機溶剤を、これらＨＦＣあるいはＨＦＥですすぐことにより、安全且つ効率的に洗浄する方法を提案した（特開平１０−３６８９４号公報）。
【０００４】
この方法では、図２に示すように洗浄槽１とすすぎ槽２ａ、２ｂを設け、物品は洗浄槽でＨＦＣ或はＨＦＥ（以下ＨＦＣ及びＨＦＥを総称し、「ＨＦＣ／Ｅと呼ぶ）と高沸点の有機溶剤との混合洗浄液で洗浄され、次いですすぎ槽内でＨＦＣ／Ｅによりすすぎ、有機溶剤を除去する。洗浄槽は加熱して、ＨＦＣ／Ｅの蒸気を発生させ、洗浄槽およびすすぎ槽に満たされた引火性の有機液体を含有する洗浄剤を、ＨＦＣ／Ｅの飽和蒸気層９で覆う事により引火の危険性を防ぐことができる。洗浄槽及びすすぎ槽で発生したＨＦＣ／Ｅ及び有機液体蒸気は凝縮させ、オーバーフローさせて、すすぎ槽を経て洗浄槽に戻すことにより洗浄剤の組成が一定に保たれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この方法はＨＦＣ／Ｅのみを用いる方法に比して洗浄力にすぐれているが、従来のトリクロロエタンや１，１，２−トリクロロトリフルオロエタンを使用した洗浄方法と同じ様に長期間運転すると、洗浄槽内に汚れが蓄積し、洗浄力が劣化するので、連続的に油やフラックス等の汚れを除去し、なおかつ洗浄剤の組成を一定に保つことが不可能となるため、洗浄液の再生が必要であった。洗浄剤の再生方法としては蒸留が一般的であるが、蒸留のためには大きなエネルギーが必要であり、又蒸留後排出される汚れ成分廃液におよそ５０％前後のＨＦＣ／Ｅ洗浄剤が含まれ、これが廃棄されてロスとなることが避けられないため、コスト面及び環境面から見ても大きな問題があった。
【０００６】
発明者らは、ＨＦＣ／Ｅと高沸点の有機溶剤との混合溶剤系による洗浄方法における上記のごとき問題点を解決し、洗浄液再生のためのエネルギ−を節約し、排出される汚れ成分廃液中に同伴して失われるＨＦＣ／Ｅ洗浄剤の量を減少するための手段について検討した結果、洗浄槽及びすすぎ槽の他に汚れ除去槽を設けた洗浄装置を用い、洗浄槽及びすすぎ槽中の内容液を連続的に汚れ除去槽に送り、ここで両者を混合して、洗浄槽から送られて来た洗浄剤中の油やフラックス等の汚れ成分を洗浄剤から分離除去し廃棄し、一方、これにより汚れ成分が除去された清浄な洗浄液を洗浄槽に戻すことにより、上記問題点を解決し、高い洗浄力を維持し、洗浄槽内の洗浄液の組成も一定に保たれ、安定な運転が可能となることを見いだした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、少なくとも３つの槽を設けた洗浄装置を用い、被洗浄物品を、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5,- デカフルオロペンタン（第１溶剤）と、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（第２溶剤）とからなる洗浄剤を満たした洗浄槽中で洗浄して油またはフラックスを含む汚れを除去し、次いで第１溶剤を満たしたすすぎ槽で被洗浄物品に付着した第２溶剤をすすいで除去するとともに、洗浄槽及びすすぎ槽中の内容液を連続的に汚れ除去槽に送り、汚れ除去槽内の洗浄剤中から汚れ成分を不溶化して除去し、清浄化された洗浄剤を洗浄槽に戻すことを特徴とする物品の洗浄方法である。
【０００８】
また本発明においては上記洗浄方法を実施するために、物品の汚れ成分を溶解除去する有機洗浄液と、該洗浄液を溶解するすすぎ液との混合溶剤により物品を洗浄する洗浄槽、上記すすぎ液により有機洗浄液をすすいで除去するすすぎ槽、汚れ成分を溶解した洗浄槽中の洗浄液を、すすぎ槽から送られるすすぎ液と混合して、洗浄液中から汚れ成分を不溶化分離する汚れ除去槽、洗浄槽及びすすぎ槽から汚れ除去槽への送液管、及び汚れ除去槽から洗浄槽への清浄洗浄液送液管とを有する洗浄装置が用いられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで用いられる1,1,1,2,3,4,4,5,5,5,- デカフルオロペンタンは、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）であり、炭化水素の水素原子の一部が弗素原子のみで置換され、塩素原子を含まない弗素化炭化水素である。
【００１０】
本発明で第１溶剤として用いられるＨＦＣ液体としては、沸点が３０〜１５０℃のものが好ましい。ＨＦＣ液体の沸点が３０℃未満では、蒸発ロスが大きく、水の結露の問題もある。また、ＨＦＣ液体の沸点が１５０℃を越えるとその蒸発エネルギーが大きくなり、被洗浄物品を損傷するおそれが生ずる。
【００１１】
また、引火性等、安全面を考慮すると高度に弗素置換したＨＦＣが好ましい。より具体的には炭素と結合した原子の過半数が弗素であるもの、すなわち分子中のＦ／（Ｈ＋Ｆ）原子比が０．５を超えるものが好ましい。
【００１２】
このようなＨＦＣのうち、本発明に好適に使用できるものとして、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5,- デカフルオロペンタン（以下、ＨＦＣ４３−１０ｍｅｅという。沸点５５℃）が用いられる
【００１３】
第１溶剤と混合して用いる有機液体（第２溶剤）は、その沸点が第１溶剤の沸点よりも５０℃以上、好ましくは１００℃以上高く、且つ第１溶剤と適度の相溶性を有するものが好ましい。
これよりも沸点が低い有機液体を使用すると、第１溶剤とともに蒸発し、蒸気層中に含有され、凝縮管で液化された後、すすぎ槽に戻るため、第１溶剤でのすすぎ不足を起こし、なおかつ蒸気層中で被洗浄物に再付着し、シミの原因となる。また引火性の低減という効果が期待できない。
【００１４】
第１溶剤と相溶性の小さい有機液体で洗浄すると、被洗浄物品の表面に付着した有機液体を第１溶剤ですすぎ落とすことが困難である。適度の相溶性を有する有機液体を使用することにより、すすぎ槽内では物品に付着した有機液体をすすぎ落とすことができ、しかも洗浄槽から送られて来た洗浄液中の油やフラックスを溶解していた溶液を、汚れ除去槽で第１溶剤と混合した場合、第１溶剤の比率を増加させることにより油やフラックスが不溶化し分離させることができる。
【００１５】
このような有機液体として、沸点が第１溶剤の沸点よりも５０℃以上高いグリコールエーテル系化合物が好適であり、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが用いられる。
【００１６】
洗浄槽内における第１溶剤と第２溶剤との混合比率は、両成分の種類、両者の沸点差や、被洗浄物品の汚れの程度等にもよるが、第１溶剤／第２溶剤（重量比）＝１０／９０〜７０／３０の範囲で混合するのが好ましい。第１溶剤に対し第２溶剤の量が少ないと洗浄力が低下し、また多すぎると引火性が高くなったり、次工程の第１溶剤による第２溶剤のすすぎ不良となるので好ましくない。
【００１７】
本発明の洗浄方法は、フラックス等の汚れの洗浄に好適に使用される。本発明においては、先ず被洗浄物品を、洗浄槽において第１溶剤と第２溶剤とからなる洗浄剤を用いて汚れを除去し、次いですすぎ槽において被洗浄物品に付着した第２溶剤成分を該第１溶剤単体にてすすぐ。本発明において洗浄槽で用いる洗浄剤は、強く油やフラックス等の汚れをよく溶解する第２溶剤と、油やフラックス等の汚れを殆ど溶解しない第１溶剤とからなるので、このまま長期間運転していると、洗浄槽内に汚れが蓄積し洗浄力が落ちてくる。
【００１８】
そこで本発明においては、洗浄槽内で油やフラックスを溶解した洗浄剤を汚れ除去槽に送る。ここにはすすぎ槽から第１溶剤とが送られてくるので、洗浄槽内よりも貧溶媒である第１溶剤の比率が高くなり、油やフラックスは析出分離してくる。汚れ除去槽ではこれらの油は液状で、かつ比重が洗浄剤よりも軽いので、洗浄剤の上部に浮いてくる。その結果洗浄剤は油が除去され清浄度が高まり、再び洗浄槽に戻せば、洗浄力の回復した洗浄剤として、部品に付着した油の除去が可能となる。一方上に浮いた油は洗浄剤をほとんど含んでいないので、蒸留等の操作を行うことなく、そのまま廃棄することができる。従来の方法では廃棄物は５０％程度の洗浄剤を含んでいたが、本方法では廃棄物はほとんどが汚れ成分の油である。またフラックスの場合は、固形状で析出させフィルタ−等で除去することが可能となる。このようにして油やフラックス等の汚れのみを効果的に低エネルギ−で連続的に排出し、常時洗浄剤を清浄に保つことが可能である。
【００１９】
以下本発明に用いる洗浄装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の洗浄方法に用いる洗浄装置の一例である。図１において１は洗浄槽、２はすすぎ槽であり、本発明ではこの他に汚れ除去槽３を設けている。洗浄槽には第１溶剤と沸点がそれらより５０℃以上高い第２溶剤との混合物を、またすすぎ槽には第１溶剤を満たす。洗浄槽及びすすぎ槽は、それぞれ複数個の槽から構成されていても良い。
【００２０】
洗浄槽の温度は高い温度であることが洗浄効果を高める意味で好ましいが、一方、温度が高すぎると、被洗浄物が熱による損傷を受ける場合もあるので、洗浄槽の温度は通常ヒーター４で加熱して、第１溶剤の沸点と第１、第２溶剤混合物の沸点との間で、且つ被洗浄物品が熱による損傷を受けない温度で運転する。
【００２１】
洗浄槽及びすすぎ槽はいずれも上部が開口し、その開口部を通じて被洗浄物の出し入れを行えるタイプのものであることは、従来の多槽式洗浄装置と同様である。洗浄槽及びすすぎ槽内の洗浄液はヒーターで加熱されて蒸気を発生し、両槽の上部側面に取りつけた冷却部８により凝縮還流する。洗浄槽とすすぎ槽は１つの構造物内に収容され、第１層とすすぎ槽の上部の空間が蒸気層９として共有される構造にすることが好ましい。これにより洗浄槽、すすぎ槽からなる槽群と冷却部８との間に第１溶剤の飽和蒸気層９が形成され、有機液体を含有した洗浄剤の上部を覆う事により引火の危険性を防いでいる。
【００２２】
被洗浄物品はまず洗浄槽の上部開口部より装置内に導入され、一定時間洗浄槽に浸漬されて第１溶剤と第２溶剤からなる洗浄液により洗浄され、表面に付着した油やフラックス等を除去する。洗浄槽には洗浄液を加熱し、温浴とするためのヒーター４を備え、また洗浄効率を高めるために、必要に応じて超音波発生器５を取りつけてもよい。
【００２３】
ついで被洗浄物を洗浄槽から取り出してすすぎ槽に移し、ここでその表面に付着した第２溶剤を第１溶剤ですすいで除去する。第１溶剤によるすすぎ方法は如何なる方法でも良く、第１溶剤の沸騰浴または冷浴のいづれか一方、もしくは双方のすすぎ槽を用い、被洗浄物品表面の混合液をすすぎ落とせば良いが、図１のように第１すすぎ槽２ａと第２すすぎ槽２ｂとを設け、第１すすぎ槽にはヒーター６を備え、加熱して沸騰浴ですすいだ後、超音波発振子が設置されている第２すすぎ槽２ｂ（冷浴）ですすぎを行うのが最も有効である。またすすぎ効果を高めるために撹拌機または超音波発生機を取りつけることもできる。図１では第２すすぎ槽は第１溶剤の沸点以下の温度に保持され、超音波発振器７を設置している。
【００２４】
すすぎ槽での浸漬によるすすぎが終わった後、更に第１層とすすぎ槽の上部の第１溶剤飽和蒸気層９に静置して蒸気洗浄を行った後、被洗浄物品を洗浄装置の上部開口部より取り出す。最後に被洗浄物品の表面に付着した第１溶剤単体を気化蒸散させ、洗浄された染みの無い物品が得られる。
【００２５】
一方洗浄液は、洗浄槽からポンプ１０により洗浄液送液管１１を通って、汚れ除去槽３に送液され、またすすぎ槽からは第１溶剤がオーバーフローによりすすぎ液送液管１２を通って汚れ除去槽に洗浄液が送液される。ここで両者が混合し、相対的に第１溶剤の比率が多くなるので、油やフラックス等の汚れ成分は析出し、洗浄剤の上部に浮いてくるので、そのまま廃棄する。これにより清浄化された洗浄液は清浄洗浄液送液管１３により洗浄槽に戻され、循環使用することができる。
【００２６】
汚れ除去槽における汚れ成分の分離は任意の方法で行うことができるが、例えば、図１のように、汚れ除去槽中に、下部が開放されている仕切り板１４を設け、洗浄槽及びすすぎ槽からの送液管１１及び１２が仕切り板の一方の側に注入され、一方清浄洗浄液送液管１３は仕切り板の反対側からオーバーフローにより清浄洗浄液を戻すように配管すれば、送液管１１及び１２の注入口付近で、油やフラックス等の汚れ成分１５が浮かび上って分離され、排出管１７より排出される。また底部の洗浄液１６は清浄化され、清浄洗浄液送液管１３からは常に清浄な洗浄液のみが洗浄槽に戻される。
【００２７】
また本発明の洗浄方法を実施するために用いられる装置は、洗浄槽、すすぎ槽、汚れ除去槽の少なくとも３つの槽と、洗浄槽及びすすぎ槽から汚れ除去槽への送液管、及び汚れ除去槽から洗浄槽への清浄洗浄液送液管とを有する装置である。本発明の装置は、物品の汚れ成分を溶解除去する有機洗浄液と、該洗浄液を溶解するすすぎ液とを用いて洗浄する方法に広く応用できるが、特に本発明のように、すすぎ液がハイドロフルオロカーボンであり、有機洗浄液が該ハイドロフルオロカーボンよりも５０℃以上高い沸点を有する有機液体を用いる洗浄法に適した装置である。
【００２８】
【実施例】
［実施例１］
第１溶剤のＨＦＣとして1,1,1,2,3,4,4,5,5,5,- デカフルオロペンタン（ＨＦＣ４３−１０ｍｅｅ）、第２溶剤としてジプロピレングリコ−ルモノメチルエ−テルを用い、各々６０重量％、４０重量％で混合した混合溶剤を洗浄液として図１の洗浄槽に入れた。またすすぎ槽には上記ＨＦＣ４３−１０ｍｅｅを入れた。次に洗浄槽及び第１すすぎ槽を沸騰させ空運転を行った。洗浄槽は６９℃、第１すすぎ槽は５５℃で安定した。次に汚れ成分として、冷凍機油（松村石油製５６Ｓ）を洗浄槽へ５重量％分加えたところ、洗浄液に溶解した冷凍機油が配管１２を通って汚れ分離槽に送られ、その上部に冷凍機油が浮き排出された。一方汚れ分離機から洗浄槽への戻りライン中の冷凍機油分を調べたところ０．５重量％であった。更に冷凍機油を洗浄液に対して５重量％分連続的に加えていったところ、汚れ分離槽から洗浄槽への戻りライン中の冷凍機油分は０．５重量％で変わらず、また洗浄層中の冷凍機油分も５重量％で一定のままであった。次に排出された冷凍機油中の洗浄剤量を調べたところ１０重量％であった。即ち産業廃棄物中に占める洗浄剤の割合は１０重量％であり、従来の蒸留によって排出された場合の５０重量％に比べ、大幅に低減が可能となった。廃棄物量としては４５％の減少となった。
【００２９】
次にこの状態で、表面に該冷凍機油が付着したステンレス製のソケットを、下記の洗浄サイクルにより洗浄したところ、油の除去率は９９．５％であった。
（１）洗浄槽（混合洗浄液温浴）２分浸漬
（２）第１すすぎ槽（第１溶剤沸騰浴）２分浸漬
（３）第２すすぎ槽（第１溶剤冷浴）１分浸漬
（４）蒸気層中１分静置。
【００３０】
［比較例１］
図２に示す装置を用いて実施例と同等の操作をおこなった。即ち、洗浄槽に最初５重量％分の冷凍機油を入れ、引き続き５重量％分の冷凍機油を入れた。その結果洗浄槽内の液は２層に分離し、上部に油が浮遊した状態であった。この状態で実施例と同様の洗浄試験を行ったところ、油の除去率は５４％であった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の洗浄液洗浄システムを用いることにより、汚れを連続的に排出することが可能のため、蒸留再生を行う必要がなく従ってそれにかかるエネルギ−を節約することが可能である。又汚れ成分とともに廃棄される第１溶剤の量も半分近くに減らすことができ、更に引火性の危険もないので、安全で環境保護の面でも優れた方法であり、精密部品や光学部品、電子部品等の金属製プラスチック製の部品等に付着した、油やフラックス除去用洗浄機に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄方法を実施するための装置の１例である。
【図２】従来の洗浄方法に用いられた装置の１例である。
【符号の説明】
１洗浄槽
２すすぎ槽
３汚れ除去槽
４ヒーター
５超音波発生器
６ヒーター
７超音波発生器
８冷却部
９飽和蒸気層
10 ポンプ
11 洗浄液送液管
12 すすぎ液送液管
13 清浄洗浄液送液管
14 仕切り板
15 汚れ成分
16 清浄洗浄液
17 排出管

Claims

少なくとも３つの槽を設けた洗浄装置を用い、被洗浄物品を、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5,- デカフルオロペンタン（第１溶剤）と、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（第２溶剤）とからなる洗浄剤を満たした洗浄槽中で洗浄して、油またはフラックスを含む汚れを除去し、次いで第１溶剤を満たしたすすぎ槽で被洗浄物品に付着した第２溶剤をすすいで除去するとともに、洗浄槽及びすすぎ槽中の内容液を連続的に汚れ除去槽に送り、汚れ除去槽内の洗浄剤中から油またはフラックスを含む汚れ成分を不溶化して除去し、清浄化された洗浄剤を洗浄槽に戻すことを特徴とする物品の洗浄方法。