JPH04300689A

JPH04300689A - 水切り乾燥方法

Info

Publication number: JPH04300689A
Application number: JP9171591A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Sawano; 沢野　達郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属加工部品や電子部品
の水系洗浄に適用され、環境破壊が少なく、安全性が高
く、かつ作業性の良い水切り乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属加工部品や電子部品の洗浄は
、フロン１１３や１，１，１−トリクロロエタンなどの
塩素系有機溶剤を用い、超音波洗浄及び蒸気乾燥により
行われてきた。また、精密部品やめっき部品では、アル
カリ洗浄した後、又はめっきなどの処理を行い純水すす
ぎした後、乾燥による水しみを防止する目的で、フロン
１１３による蒸気乾燥が広く行われてきた。

【０００３】しかし、フロンなどの塩素系有機溶剤は、
オゾン層破壊物質として国際的に使用量の削減が求めら
れるようになってきている。このため、塩素系有機溶剤
と代替できる洗浄方法と水切り乾燥方法の開発が求めら
れている。

【０００４】現在、フロンによる水切り乾燥方法の代替
方法としては、以下のような方法が実用化または提案さ
れている。

【０００５】１）水により洗浄し、次世代フロンＨＣＦ
Ｃ２２５、又はＨＣＦＣ１２３、１４１ｂ及びメタノー
ル共沸溶剤を用いて水切り乾燥する方法。しかし、これ
らの溶剤は、現在市販されておらず、市販されたとして
も高価であるため経済性の点で問題がある。また、これ
らの溶剤は分子構造中に塩素原子を持つため、オゾン破
壊係数が０ではなく、将来オゾン層破壊物質として規制
される可能性がある。

【０００６】２）水による洗浄後、ＩＰＡ（イソプロパ
ノール）により蒸気乾燥する方法。この方法は、半導体
や液晶表示素子（ＬＤＣ）などの精密洗浄分野で一部実
用化されている。しかし、ＩＰＡは引火点が１２度であ
り、引火性が高いため消防法の規制を受け、防災設備を
必要とするなど、管理上の問題が多い。

【０００７】３）温純水引き上げによる水切り乾燥方法
。この方法は、シリコンウェハやガラス板を対象とし、
被洗浄物を一定の速さで温純水中より引き上げ、水の表
面張力を利用して水切りする方法である。この方法は、
被洗浄物の形状や材質により適用が限定され、立体的形
状のプレス加工部品や切削加工部品などには適用できな
い。

【０００８】４）遠心力で水分を振り飛ばす、スピンド
ライ法やリンサードライ法。この方法も、シリコンウェ
ハやガラス板を対象として実用化されている。しかし、
この方法も、３）の方法と同様に、プレス加工部品や切
削加工部品などには適用できない。

【０００９】５）水による洗浄後、熱風や赤外線により
乾燥する方法。この方法は、従来から広く用いられてき
た一般的な方法である。しかし、この方法は、一般に乾
燥時間が長く、量産部品では大型の乾燥炉を必要とする
。更に、精密部品の水切り乾燥では、水しみができやす
い欠点がある。

【００１０】６）水により洗浄し、エタノールやＩＰＡ
で水置換し、クリーンオーブン中で乾燥する方法。この
方法は、実験室規模や少量生産では適用できるが、エタ
ノールやＩＰＡを用いた場合には火災や爆発のおそれが
あるため量産規模では適用することが困難である。なお
、平成２年５月２８日から施行された消防法の改正によ
り、１分子を構成する炭素原子数が１〜３の飽和１価ア
ルコールを６０重量％未満の範囲で含有する水溶液は、
消防法で規制される危険物から外された。そこで、水に
より洗浄し、６０重量％未満のエタノール水溶液ですす
ぎ洗浄した後、クリーンオーブン中で乾燥することによ
り、乾燥時間の短縮と水しみ防止を図る方法が検討され
ている。しかし、この方法でもオーブン中での火災や爆
発のおそれは解消されず、実用上問題がある。

【００１１】７）水により洗浄し、シリコーン系溶剤に
界面活性剤を添加した水切り剤を用いて水切りし、界面
活性剤を含まないシリコーン系溶剤で十分すすぎ洗浄し
、更にパーフルオロカーボンで蒸気乾燥する方法。この
方法では、シリコーン系溶剤が危険物、第４類第２石油
類に該当し、消防法の規制を受けるため、管理上の問題
がある。しかも、界面活性剤を除去するにはシリコーン
系溶剤による多段すすぎ槽を必要とするため、シリコー
ン系溶剤の使用量が多く、消防法の基準量内に収まらな
いおそれが高い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述したようにフロン
１１３に代わる水切り乾燥方法として、種々の手段が開
発されているが、引火性の危険やオゾン層破壊などの安
全性や環境上の問題がある。また、部品形状による適用
制限、乾燥工程での水しみ発生や界面活性剤残存などの
品質問題を伴う問題もある。更に、乾燥時間が長く、装
置の大型化を要するという問題もある。

【００１３】本発明は、環境破壊を低減し、人体に対す
る悪影響がなく、火災のおそれや消防法上の規制を受け
ず、部品形状による制約が少なく、水しみや界面活性剤
残存などの品質問題がなく、短時間で作業でき、経済的
で実用的な水切り乾燥方法を提供することを目的とする
。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の水切り乾燥方法
は、洗浄剤による洗浄後又はめっき処理後に行われる水
切り乾燥方法において、水によるすすぎ工程と、１価ア
ルコール水溶液によるすすぎ工程と、不燃性不活性液体
による蒸気乾燥工程とを有することを特徴とするもので
ある。

【００１５】なお、不燃性不活性液体による蒸気乾燥工
程の前に、不燃性不活性液体によるすすぎ工程を加えて
もよい。また、１価アルコール水溶液によるすすぎ工程
の前に、不燃性不活性液体によるすすぎ工程を加えても
よい。

【００１６】本発明において、すすぎ工程は一般に多段
水洗が行われる。仕上すすぎ工程では、純水を用いるこ
とが好ましい。ただし、水しみが問題にならない場合に
は、市水を用いてもよい。

【００１７】本発明において、１価アルコール水溶液と
は、１分子を構成する炭素原子数が１〜３の飽和１価ア
ルコールを６０重量％未満の範囲で含有する水溶液を意
味する。炭素原子数が１〜３の飽和１価アルコールとし
ては、メタノール、エタノール、イソプロパノールなど
が挙げられる。ただし、メタノールは、毒性が強いため
、作業管理上好ましくない。前述したように、このよう
な１価アルコール水溶液は現在では消防法の規制を受け
ない。なお、例えばエタノールの６０重量％水溶液は、
約６５容量％水溶液に相当する。

【００１８】本発明において、不燃性不活性液体とは、
通常の大気雰囲気中において付近に反応性又は触媒性金
属がない状態で、４００〜７００℃の範囲で分解しない
か、又は他の元素と反応しない液体をいう。このような
不燃性不活性液体としては、不燃性、無毒、無臭で、非
常に安全性の高いフッ素系不活性液体が挙げられる。こ
のようなフッ素系不活性液体のうち、特に塩素を含まな
いパーフルオロカーボンは、環境破壊を招かないことか
ら好適である。パーフルオロカーボンとしては、分子式
Ｃ８　Ｆ１６・Ｏで表わされる成分、この成分とＣ８　
Ｆ１８、Ｃ７　Ｆ１６、Ｃ３　ＨＦ７　などの不純物と
を含むもの、及び一般式Ｃｎ　Ｆ２ｎ・Ｏで表わされ沸
点が８０〜１２０℃の範囲のものが挙げられる。

【００１９】

【作用】被処理部品をアルカリ水溶液や界面活性剤など
の洗浄剤を用いて洗浄すると、部品表面には洗浄剤が付
着している。この被処理部品を水ですすぐと、部品表面
は水で全面被覆された状態になる。

【００２０】次に、被処理部品を１価アルコール水溶液
ですすぐことにより、部品表面の水を１価アルコール水
溶液で置換する。ここで、水と１価アルコール水溶液例
えばエタノール５５重量％水溶液とでは、物性に著しい
違いがある。例えば、沸点については、前者が１００℃
、後者が８１．７℃である。また、表面張力については
、前者が約７２ｄｙｎｅ／ｃｍ、後者が約２７．５ｄｙ
ｎｅ／ｃｍである。

【００２１】この工程で被処理部品に付着する水の量は
、水を用いた場合を１とすると、エタノール２５重量％
水溶液では０．５、エタノール５５重量％水溶液では０
．４となる。この結果、次工程で乾燥すべき水の量が半
減する。また、１価アルコール水溶液の表面張力が低い
ということは、部品表面によくぬれ広がることを意味す
る。したがって、部品表面での水溶液の膜が薄くなり、
乾燥性と水しみ防止に効果がある。更に、１価アルコー
ル水溶液は沸点が低いことも乾燥性に効果がある。すなわち、次工程で不燃性不活性液体として沸点１００
℃付近のパーフルオロカーボンを用いた場合、蒸気乾燥
槽内に被処理部品を保持すると、１価アルコール水溶液
は沸点以上に加熱されため蒸発揮散する。このように１
価アルコール水溶液によるすすぎ工程を行うことにより
、乾燥性を向上できる。

【００２２】次いで、被処理部品を不燃性不活性液体を
用いて蒸気乾燥することにより、良好に水切り乾燥でき
、しかも水しみも防止できる。このように、水系の洗浄
及びすすぎ後に、１価アルコール水溶液によるすすぎ工
程及び不燃性不活性液体による蒸気乾燥工程を行うこと
により、良好に水切り乾燥できる。

【００２３】本発明において不燃性不活性液体として用
いられるパーフルオロカーボンのようなフッ素系不活性
液体は、一般に炭化水素系溶剤やアルコール、油脂、水
とは相互に溶解しない。例えば、Ｃ８　Ｆ１６・Ｏは比
重が１．７８（２５℃）と大きいため、比重１．０の水
や比重０．８８のエタノール５５重量％水溶液と比重差
によって容易に分離できる。このため、パーフルオロカ
ーボンと水などの他の成分が混合したとしても、各成分
を容易に分離回収して再使用できる。

【００２４】なお、部品の形状が単純な場合には、前述
したように１価アルコール水溶液によるすすぎ工程の後
に、直接不燃性不活性液体による蒸気乾燥工程を行って
も、良好に水切り乾燥できる。ただし、特に部品の形状
が複雑で乾燥が困難な場合には、不燃性不活性液体によ
る蒸気乾燥工程の前に、不燃性不活性液体によるすすぎ
工程を行うことが好ましい。不燃性不活性液体によるす
すぎ工程を行えば、比重差により大部分の水を分離でき
るので、蒸気乾燥槽に持ち込まれる水の量が少なくなる
。また、特に水しみのない乾燥が要求される場合には、
不燃性不活性液体によるすすぎ工程を超音波すすぎとす
ることが好ましい。超音波すすぎを行えば、キャビテー
ション作用により比重差だけでは分離できない部品表面
の水膜や水滴を不燃性不活性液体中に懸濁分散させて除
去できるので、次工程の蒸気乾燥により有効に水しみを
防止できる。

【００２５】更に、１価アルコール水溶液の濃度管理と
消費量節減のためには、水によるすすぎ工程の後、１価
アルコール水溶液によるすすぎ工程の前に、不燃性不活
性液体によるすすぎ工程を行うことが好ましい。このよ
うな工程を採用すれば、１価アルコール水溶液によるす
すぎ工程の前に、部品表面に付着した大部分の水が除去
される。また、前述したように不燃性不活性液体と１価
アルコール水溶液とが混合したとしても両者は容易に分
離回収できる。そして、回収後の１価アルコール水溶液
は、持ち込まれる水の量が少なくなっているため、濃度
変化が少なくなる。この結果、１価アルコール水溶液の
濃度管理が容易になり、その消費量も節減できるため、
経済的である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２７】以下の実施例では、図１〜図３に示すブラ
ウン管用電子銃部品を洗浄した後、水切り乾燥した。図
１はコンバージェンスカップ（Ａ部品）、図２はグリッ
ドカップ（Ｂ部品）、図３はカップホルダー（Ｃ部品）
である。いずれの図でも、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図を示す。

【００２８】いずれの部品も材質はステンレスであり、
金属光沢を有する。図１のコンバージェンスカップ及び
図２のグリッドカップは、板厚０．２ｍｍのものをプレ
ス成形加工したものであり、熱容量が小さく、かつ水切
りしにくい形状をしている。図３のカップホルダーは、
板厚２．０ｍｍのものを打ち抜き加工したものであり、
熱容量が大きく、かつ比較的水切りしやすい形状をして
いる。

【００２９】各部品を、市販のアルカリ性金属脱脂剤を
５０ｇ／ｌの濃度（ｐＨ１３）に調整した洗浄剤に建浴
し、５０℃で２０分間超音波洗浄した。市水流水で２分
間すすぎ、更にイオン交換水を用いて２分間すすいだ。その後、各部品を以下に示す種々の工程で水切り乾燥し
た。なお、１価アルコール水溶液としては、エタノール
を純水で所定濃度に希釈したものを用いた。また、不燃
性不活性液体としてはパーフルオロカーボンＦＸ３２５
２（住友３Ｍ製商品名）を用いた。

【００３０】［比較例１］（１）パーフルオロカーボン
に２０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（２）１００℃のパーフルオロカーボン蒸気中で１分間
乾燥。

【００３１】［比較例２］（１）パーフルオロカーボン
に２０℃で１分間浸漬して超音波揺動すすぎ。（２）１００℃のパーフルオロカーボン蒸気中で１分間
乾燥。

【００３２】［比較例３］（１）パーフルオロカーボン
に２０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（２）パーフルオロカーボンに２０℃で１分間浸漬して
超音波揺動すすぎ。（３）１００℃のパーフルオロカーボン蒸気中で１分間
乾燥。

【００３３】［実施例１〜６］（１）パーフルオロカー
ボンに２０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（２）所定濃度（表１に表示）のエタノール水溶液に２
０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（３）パーフルオロカーボンに２０℃で１分間浸漬して
揺動すすぎ。（４）１００℃のパーフルオロカーボン蒸気中で１分間
乾燥。

【００３４】［実施例７〜１０］（１）パーフルオロカ
ーボンに２０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（２）所定濃度（表１に表示）のエタノール水溶液に２
０℃で１分間浸漬して揺動すすぎ。（３）パーフルオロカーボンに２０℃で１分間浸漬して
超音波揺動すすぎ。（４）１００℃のパーフルオロカーボン蒸気中で１分間
乾燥。

【００３５】いずれの例でも、各工程の後、各部品を常
温大気中で１分間冷却した。以上の処理の直後に、各部
品の表面を肉眼で観察した。部品の表面が濡れておらず
水が溜っていなかった場合に水切り乾燥が良好であり、
水しみが観察されなかった場合に良品であるとして、各
水切り乾燥方法を評価した。表１では評価の基準として
良品数／試料数を用いている。

【００３６】表１から以下のことがわかる。Ｃ部品は熱
容量が大きく形状も簡単なため、エタノール水溶液によ
るすすぎ工程を行わなくても、パーフルオロカーボンに
よる超音波すすぎ及びパーフルオロカーボンによる蒸気
乾燥（比較例２、３）で十分に水切り乾燥できる。しか
し、Ａ部品及びＢ部品は板厚が薄く、水はけのよくない
形状であるため、比較例１の方法はもちろんのこと、比
較例２、３の方法でも水切り乾燥できない。これに対し
て、水系の洗浄及びすすぎ後に、エタノール水溶液によ
るすすぎ工程、パーフルオロカーボンによるすすぎ工程
及びパーフルオロカーボンによる蒸気乾燥工程を行った
場合には、エタノール水溶液のエタノール濃度が２５重
量％以上（実施例２〜６及び実施例８〜１０）であれば
、Ａ〜Ｃのどの部品でも良好に水切り乾燥できる。

【００３７】ただし、水しみ防止に関しては、パーフル
オロカーボンによるすすぎ工程をより厳しくすることが
好ましい。すなわち、エタノール水溶液によるすすぎ工
程後、パーフルオロカーボンによる蒸気乾燥工程前のパ
ーフルオロカーボンによるすすぎ工程が単なる浸漬すす
ぎの場合（実施例１〜６）には、エタノール濃度が高く
なるほど水しみの面積が小さくなるものの、エタノール
濃度６５重量％の水溶液を用いた場合でも水しみが完全
になくなるわけではない。一方、エタノール水溶液によ
るすすぎ工程後、パーフルオロカーボンによる蒸気乾燥
工程前に、パーフルオロカーボンによる超音波すすぎ工
程を行った場合には、エタノール水溶液のエタノール濃
度が２５重量％以上（実施例８〜１０）であれば、水し
みを完全になくすことができる。

【００３８】これらの結果から明らかなように、どのよ
うな形状の部品に対しても、エタノール濃度２５重量％
以上という比較的低濃度のエタノール水溶液によるすす
ぎ工程とパーフルオロカーボンによる蒸気乾燥工程とを
組み合わせることにより、良好に水切り乾燥することが
できる。更に、どのような形状の部品に対しても、エタ
ノール水溶液によるすすぎ工程、パーフルオロカーボン
による超音波すすぎ工程及びパーフルオロカーボンによ
る蒸気乾燥工程とを組み合わせることにより、水しみを
完全になくすことができる。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、フロンを用いずないことから環境破壊を低減し、
人体に対する悪影響がなく、安全で、部品形状による制
約が少なく、かつ経済的に水切り乾燥ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例において処理されたコ
ンバージェンスカップの平面図、（ｂ）は同断面図。

【図２】（ａ）は本発明の実施例において処理されたグ
リッドカップの平面図、（ｂ）は同断面図。

【図３】（ａ）は本発明の実施例において処理されたカ
ップホルダーの平面図、（ｂ）は同断面図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　洗浄剤による洗浄後又はめっき処理後
に行われる水切り乾燥方法において、水によるすすぎ工
程と、１価アルコール水溶液によるすすぎ工程と、不燃
性不活性液体による蒸気乾燥工程とを有することを特徴
とする水切り乾燥方法。