JPS5927602B2 - 洗滌乾燥方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物品表面の付着水を洗浄除去するための方法に
関する。

各種めつき製品、光学レンズ、半導体材料などの物品は
、種々の表面処理ののちに水洗し、これを迅速かつ完全
に乾燥させる必要がある。

これが為、付着水を有する前記物品を洗液たる非水性液
体中に浸漬して引き上げるいわゆる洗滌乾燥方法、なら
びに洗液としてトリクロロトリフルオロエタン（プロソ
ー１１３と略記）ないしはそれに界面活性剤などを添加
した変改洗液が知られている。本発明者らは、さきに、
エタノール数％を含有するフロン１１３混合液を洗液と
して使用することを提案（特願昭５４−３９００８号）
した。添付第１図の装置は、本発明のものであつて、上
記提案のものではないが、両発明はその骨髄をひとくし
てするから、この図に従つて、上記提案について述べ、
その問題点を明らかにする。即ち、この装置は、エタノ
ール数％とプロソー１１３との混合液である洗液を収容
していて、物品を浸漬して付着水を除去する脱水槽１お
よびこの脱水槽で物品表面から除去した水を比重差によ
つて洗液から分離する水分離槽２を有する脱水域Ｐと、
加熱器１０を備えた蒸発域Ｑとから成り、前記脱水域と
蒸発域との上部には連通した空間１１が設けられていて
、この空間の上部を大気に開放し、その開放経路に設け
た冷却手段１２により、洗液蒸気を凝縮させ、この凝縮
した洗液を、返戻管１３を介して脱水域Ｐに返戻すると
共に、水分離槽２において分離されたエタノールを溶解
含有する水を排水管３を経て精溜塔のような回収装置に
送つてエタノールを分離回収し、これを脱水域に返還し
、前記水分離槽において分離された洗液の一部は、これ
を前記蒸発域へ管路９を経て供給すると共に、大気中に
蒸気として逸出して行く洗液相当量の洗液を脱水域もし
くは蒸発域に補充する洗滌装置である。上記、提案の装
置ならびに装置説明を同時的に説明して来た洗滌乾燥方
法に従えば、大低の物品の洗滌目的は達成せられるが、
光学レンズやウニハ一のように超高性能の洗滌度が要求
される物品にあつては、必ずしも満足するに足る結果を
与えないことがある。

それは物品の付着水中に微量のコロイド物質または電解
質が存在している場合である。その原因は、その物品を
洗液中に浸漬すると、まず、洗液中のエタノールが前記
物品の付着水中に溶解して行き、付着水の界面張力を低
下させ、浮力によつて付着水を浮上分離させることにな
るのであるが、エタノールを含む付着水の一部はその表
面張力が、水単独の場合の７０ダイン／ｔ礪からエタノ
ールを含む場合の２０ダイン／Ｃｍへと著しく低下して
いる。

換言すれば、物品表面は濡れ易い状態となつていて、エ
タノール含有水溶液の非常に薄い膜で覆われているので
ある。この膜はごく薄いから、洗液から物品を引き上げ
ると、簡単に乾燥してしまい、多くの場合にはとくに問
題とされることはないが、前述したように、付着水が、
コロイド性物質や電解質で汚染している場合には、それ
ら汚染物質の一部がエタノール含有水溶液の薄膜中にも
残留し、結局乾燥後の物品表面に汚斑として残るので、
超高性能が要求される場合には問題となるのである。本
発明は如上指摘した問題点を解決すべく為されたもので
ある。

再び第１図に基いて述べることにすれば、本発明はトリ
クロロトリフルオロエタンとエタノールとの混合液から
なる洗液を収容していて、物品を浸漬して付着水を除去
する脱水槽１、および脱水槽で物品表面から除去した水
を洗液から除去する水分離槽２を備えた脱水域Ｐ、加熱
器を備え、洗液を沸騰蒸発させる蒸発槽１６を備えた蒸
発域Ｑならびに洗液から電解質やコロイド物質を除去す
る手段を備えた精製域Ｒから成り、前記脱水域と蒸発域
との上部に空間１１を設け、この空間を大気に解放し、
その開放経路に冷却手段を設けて、洗液蒸気を凝縮させ
、この凝縮した洗液を脱水域に返戻すると共に、水分離
槽において分離されたエタノールを含有する水からエタ
ノールを分離して、これを脱水域、蒸発域および精製域
の少くとも１つへ返戻し、前記水分離槽で分離された洗
液を、蒸発域および精製域の少くとも一方へ導入し、精
製域で精製した洗液を蒸発域へ導くようにした装置の、
前記脱水槽およびまたは蒸発槽に付着水を有する物品を
浸漬することを特徴とする物品表面の付着水を除去する
洗滌乾燥方法である。すでに明らかなように、この方法
が、上に既提案装置について述べた方法と異る点は、回
収したエタノールを新たに付設した精製域に導入しても
よいこと、精製域で精製した洗液を蒸発域へ導くこと、
ならびに被洗滌物品は一旦脱水槽洗液内に浸漬後引き上
げて、蒸発槽洗液内に浸漬引き上げるか、ないしは蒸発
槽洗液中に浸漬し、引き上げることによつて洗滌乾燥が
行われるという点である。

以下、そのようなことが必要とされる理由ならびに、そ
の解決手段を遂一述べよう。先行提案方法によれば被洗
滌物品を浸漬して付着水を除去する脱水槽、および該槽
で除去した水を比重差によつて洗液から分離する水分離
槽を有する脱水域における洗液組成は、実操業下ではフ
ロン−１１３とエタノールとの共沸組成に近い組成とな
つている。即ち、フロン−１１３とエタノールとの混合
液の気液平衡をエタノール濃度により示したグラフであ
る第６図に示されるように、液中のエタノール濃度が、
かなり変動したとしても、この液相から蒸発されるガス
組成は共沸組成に近い。したがつて、エタノール濃度の
かなり高い浴組成で操業していてもしばらく継続してい
ると脱水域は、たちまち共沸組成に近い組成になり、余
分のエタノールは洗液を沸騰蒸発させるものであるとこ
ろの蒸発域に集まり、もとのエタノール濃度から約５０
％程度のエタノール濃度にまで上昇する。そこで本発明
者らは、エタノール濃度のちがいによる物品表面の水の
除去され易さについて調べることにした。即ち、ビーカ
一内にエタノール濃度の異るフロン−１１３との混合液
を入れ、軸から放射状に支持棒を派出した形のポリエチ
レンライニングを施した鍍金用ホルダーを水に浸し、該
ホルダーから水滴の分離する時間を測定した。その結果
は第４図に示される。この図から、混合液中のエタノー
ル濃度が高いほど水分離時間が短縮されることがわかる
。しかし、水のとれ易さは水分離時間だけの問題と解釈
することはできない。即ち物品を洗液へ浸漬して引き上
げたとき、その表面にどのような組成で液体が付着して
いるかゾ問題となる。第５図は、その点を解明するため
に本発明者らの行つた実験結果を示すものである。即ち
、フロン−１１３とエタノールとの混合液に少量の水を
加え、撹拌したのちに静置しておくと、混合液相と水相
との２相に分離する。そこで上層の水相を吉り、この組
成（縦軸）を測定した結果を、前記混合液のエタノール
濃度（横軸）を変じて調べたもの＼の関係を図示したも
のである。この図から判るように、混合液中のエタノー
ル濃度が４％から８％に変化しただけで、分離水中の水
の量が減少すると同時にフロン−１１３の濃度は急激に
増加している。このことは次のことを意味している。

つまり、このような混合液中に物品を浸漬して引き上げ
たとき、物品を湿潤して周囲に付着している液体の量は
混合液の組成によつて大して変化しないからこの付着液
中の水の量は、エタノール濃度８％の混合液の場合の方
が、エタノール濃度４０／）の混合液の場合より、圧倒
的に少量である。既述のように、電解質やコロイド状物
質などの汚染物質は主として水中に存在するから、乾燥
後の物品表面は、工タノール８％の混合液に浸漬した場
合の方が、エタノール４（Ｆｆ）の混合液に浸漬した場
合よりも圧倒的に清浄である。以上のことから、高いエ
タノール濃度を有している蒸発槽の洗液中に、被洗滌物
品を直接、又は脱水槽に浸漬したのちの被洗滌物品を浸
漬することにより、物品の洗滌乾燥をより高度完全なも
のフとすることができることがわかる。

事実、レンズとかウエハ一のような高度の乾燥および清
浄化を必要とするもの＼場合、脱水槽への浸漬だけでは
なお脱水が不満足な場合Ｇあるが、このような場合は上
記理由により、蒸発槽の洗液を利用して仕上げ脱水をす
べきである。この蒸発域は脱水域よりも、はるかにエタ
ノール濃度が高く維持されるので、脱水後の物品表面に
残留するエタノール水溶液の薄膜は、蒸発槽内で平衡が
くずれ、エタノールとフロン−１１３とが更に溶けこみ
、その中大部分は洗液中へ分散するので結局物品表面に
残る水の量は前述の原理に基づき圧倒的に少なく、従つ
て表面の汚染物質も除去される。そして蒸発槽に溶解度
以上に水が持込まれてもその水は洗液の蒸気に伴つて蒸
気として系外へ持ち去られ蒸発槽に蓄積することはない
。しかし一方、このように蒸発槽を脱水用にも利用する
場合には、被洗滌物品に付着した少量の汚染物質が、こ
の蒸発槽の洗液に蓄積して行くから、それをそのま＼放
置しておくと、被洗滌物品は、こ＼で再汚染されるおそ
れも生じて来る。

そこで本発明においては、付設した精製域において洗液
を精製し、これを蒸発域へ導くことによりこの問題を解
決したのである。次に、本発明方法の実施に使用するに
適した装置について第１図に基づいて説明する。

即ち、本発明装置の脱水域Ｐならびに蒸発域Ｑは、第１
図に例示したように、物品の出入できるように上部が大
気に開放された有底函体により構成され、これに、エタ
ノール回収装置および精製域Ｒが付属したものである。
前記函体１４の内部は底面に達する隔壁１４ａによつて
蒸発槽１６から成る蒸発域Ｑと、脱水域Ｐとに分たれて
いる。

脱水域は、また底面に達する２枚の隔壁１４ｂ，１４ｃ
とによつて、脱水槽１、水分離槽２洗液貯槽７とに分か
たれ、また水分離槽２には２枚の底面に達しない仕切壁
１４ｄ，１４ｅが設けられ、該槽内の液相を静止化させ
、エタノール含有水相と洗液相との分離を容易化ならし
めるようになつている。上記各壁の上端は、通常函体１
４の上面に達せず、これが為、函体内のこれら各壁上端
と函体上面との間が空間１１となつており、該空間を囲
む函体周壁面上には凝縮器１２例えば冷媒を導通する蛇
管が装備されている。脱水槽には洗液温度を適温（ふつ
う３５℃以上）に維持するためのヒータ１０ａが、また
、蒸発槽１内には、洗液を沸騰蒸発させるためのヒータ
１０ｂが付説されている。エタノール回収器４および精
製域Ｒに設けられる機器ならびに、それらを結ぶ管路等
それ自体には、とくに新規な点はないから、以下本発明
方法を述べつ＼、自然それらに触れることにする。被洗
滌物品が、その出入通路でもある函体内空間１１を通つ
て脱水槽１内洗液中に浸漬せられ、ついで蒸発槽１６内
洗液中に浸漬して引き上げられ、再び通路を通つて引き
上げられれば、そのまま自然乾燥で、本発明洗滌乾燥目
的は達成せられるものであることは既に述べたとうりで
ある。

脱水槽内洗液は隔壁１４ｂの上端を溢流して水分離槽２
内に入り、そこで仕切壁によつて静止化さわ、工タノー
ル含有水たる上層Ｗと洗液たる下層Ｓとに分液される。
上層Ｗは排水管３を通つて、エタノール回収器４に入り
、常法通り蒸溜ないし精溜に付され、溜取されたエタノ
ールは管路５を通つて洗液貯槽７に返戻され、釜残はそ
の取出管６を経て系外に棄却せられる。水分離槽２で分
液された洗液Ｓは、隔壁１４ｃを溢流して洗液貯槽７内
に貯留せられる。

この洗液の大部分は、管路８ａ−ポンプ８ｂ一管路８ｃ
を通つて脱水槽１へ循環するが、他の一部分は管路９ａ
−バルブ９ｂ−管路９ｃを通つて蒸発槽１６へ導入され
る。このように循環的に物品の洗滌に供される洗液は既
述の通り、汚染物質が遂次畜積するので、これを精製域
Ｒで精製する。

第１図記載の精製域は中間槽１７、イオン交換樹脂の充
填されているイオン交換器１８、ゼオライト、シリカ、
アルミナなどの吸湿剤を入れた脱水器１９、フイルタ２
０が、その順序に直列に管路によつて結合され、蒸発槽
１６から抜取管２１を経て、中間槽１７に入つて来た洗
液は、ポンプ２２により圧送され、上記、１８−１９−
２０の各機器内で精製、つまりイオン除去、脱水、コロ
イド済去が行われ、管路２３を経て蒸発槽１６へ戻され
る。その際管路９ａを通つて蒸発槽１６へ導入される洗
液の一部又は全部を、バルブ９ｂ／、管路９ｃ′を経て
、中間槽１７へ導入し、上述した蒸発槽洗液と共に精製
を受けしめることも推奨される。精製域Ｒの機器ならび
にその操作は、第２図のものと代替することもできる。

即ち、下部ヒーター１０ｃおよび上部に凝縮器１２ｂを
内装した蒸発器２４を用い、管路９ｃ′よりの洗液、お
よび抜取管２１から抜き取つた洗液を蒸発凝縮させ、該
凝縮液を、蒸発槽１へ導入するのである。また、精製域
を第３図のものとすることもできる。

即ち、第１図における中間槽１７に対し、ポンプ２２お
よび管路により該槽に逆滲透膜済器２５を閉回路で結合
し、滲透膜から滲出して来る清浄な洗液を蒸発槽に戻し
、戻した量に相当する洗液を蒸発槽から中間槽１７へ補
給するようにするのである。以上詳述した本発明方法な
らびに装置によれば、洗液の汚染は容易に除去されるか
ら、超高度清浄化の要求される物品の洗滌乾燥が極めて
容易に行われうるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法実施に適した装置の縦断面、第２図お
よび第３図は第１図中精製域装置の別態様断面図、第４
図は洗液中のエタノール濃度と水分離時間との関係図、
第５図はトリクロロトリフルオロエタン／エタノール中
のエタノール濃度と分離水中の各成分の組成との関係図
、第６図はトリクロロトリフルオロエタンーエタノール
混合液の気液平衡をエタノール濃度により示したグラフ
である。 １は脱水槽、２は水分離槽、３は排水管、４はエタノー
ル回収器、５はエタノール返戻管、６は釜残取出管、７
は洗液貯槽、８（Ａ，ｂ，ｃ）は循環路、９（Ａ，ｂ，
ｃ）は循環路、１０はヒータ、１１は連通空間、１２は
凝縮器、１３は凝縮液返戻管、１４は函体、１５は受樋
、１６は蒸発槽、１７は中間槽、１８はイオン交換器、
１９は脱水器、２０はフイルタ一、２１は抜取管、２２
はポンプ、２３は管路、２４は蒸発器、２５は逆滲透膜
Ｐ器、Ｐは脱水域、Ｑは蒸発域、Ｒは精製域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トリクロロトリフルオロエタンとエタノールとの混
   合液からなる洗液を収容していて、物品を浸漬して付着
   水を除去する脱水槽１、および脱水槽で物品表面から除
   去した水を洗液から除去する水分離槽２を備えた脱水域
   Ｐ、加熱器を備え、洗液を沸騰蒸発させる蒸発槽１６を
   備えた蒸発域Ｑ、ならびに洗液から電解質やコロイド物
   質を除去する手段を備えた精製域Ｒから成り、前記脱水
   域と蒸発域との上部に空間１１を設け、この空間を大気
   に解放し、その開放経路に冷却手段を設けて、洗液蒸気
   を凝縮させ、この凝縮した洗液を脱水域に返戻すると共
   に、水分離槽において分離されたエタノールを含有する
   水からエタノールを分離して、これを脱水域、蒸発域、
   および精製域の少くとも１つへ返戻し、前記水分離槽で
   分離された洗液を、蒸発域および精製域の少くとも一方
   へ導入し、精製域で精製した洗液を蒸発域へ導くように
   した装置の、前記脱水槽およびまたは蒸発槽に付着水を
   有する物品を浸漬することを特徴とする物品表面の付着
   水を除去する洗滌乾燥方法。 ２ 蒸発域の洗液の一部を精製域へ導入し、これを精製
   したのち、蒸発域へ戻す特許請求の範囲１記載の方法。 ３ 主として蒸気として大気中へ失われる洗液を、脱水
   域または蒸発域に、トリクロロトリフルオロエタンとエ
   タノールとの混合液であつて、エタノールの混合割合が
   ４．５〜７．８重量％である混合液として補充する特許
   請求の範囲１記載の方法。 ４ 精製域における洗液の精製手段がイオン交換器、脱
   水器およびフィルターの組合せから成る特許請求の範囲
   １記載の方法。 ５ 精製域における洗液の精製手段が洗液の蒸発および
   凝縮より成る特許請求の範囲１記載の方法。 ６ 精製域における洗液の精製手段が洗液の浸透膜透過
   である特許請求の範囲１記載の方法。