KR100394159B1

KR100394159B1 - 세정방법및세정장치

Info

Publication number: KR100394159B1
Application number: KR1019970706245A
Authority: KR
Inventors: 마리우스 아 엠 퀴민; 미카엘 슈나이더
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 인크.
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2003-10-30
Also published as: AU4998896A; GB9505055D0; CZ284597A3; DE69616293T2; EP0813590B1; DE69616293D1; KR19980702838A; EP0813590A1; ATE207527T1; JP3945659B2; WO1996028535A1; CA2212740C; JPH11501867A; CZ289873B6; CA2212740A1

Abstract

본 발명의 세정 방법에서, 하나 이상의 제품을, 물(a)와 유기 성분(b)의 총량을 기준으로 하여, 물(a) 0.01 내지 80중량%와 물과 공비물을 형성하고 공비 증류 후에 분리 상을 형성하는 특징을 갖는 유기 용매(b) 99.99 내지 20중량%를 함유하는 세정제와 접촉시킨다. 이어서, 세정된 제품을, 린스의 총량을 기준으로 하여, 99.99 내지 60중량%의 물과 0.01 내지 40중량%의 유기 용매를 함유하는 린스로서, 린스 중의 함수량이 세정제 중의 함수량보다 많은 린스로 헹군다, 사용된 세정제와 린스를 합하여 공비 증류시킨다. 공비물을 수-풍부 상과 용매-풍부 상으로 분리시키고 재순환시킨다.

Description

세정 방법 및 세정 장치

본 발명의 방법은 하나 이상의 제품을 세정하는 방법에 관한 것이다.

많은 공업 공정에서, 가공 동안에 또는 추가 처리 전에 제품으로부터 그리스, 염 또는 기타 수용성 또는 수불용성 불순물을 제거하기 위해서 제품을 세정해야 한다. 예를 들어, 유리, 금속 또는 중합체 표면과 같은 경질 표면을 갖는 제품은 종종 제조, 가공 또는 재순환 공정 동안에 하나 이상의 세정 작업을 거친다. 우수한 세정능 및 신속한 증발 속도로 인해 유기 용매가 빈번하게 사용된다. 유기 용매의 종류에 따라, 환경으로의 유기 용매의 방출을 최소화하도록 주의하는 것이 좋다. 수성 세정 조성물도 공지되어 있다. 수성 세정 조성물의 주성분은 염기, 산, 계면활성제, 증강제 등의 활성 성분과 특정한 경우, 하나 이상의 유기 용매 소량 및 임의의 첨가제 소량과 혼합되는 물이다. 이러한 수성 조성물의 단점 중의 하나는 증발 시간이 대체로 길다는 것이다. 다른 단점은 이러한 수성 조성물이 빈번히 제품에 잔류하여 제품의 고순도가 요구되는 경우 허용되지 않는다는 것이다. 따라서, 금속 처리 산업, 광학 산업 또는 기타 산업에서, 마지막 세정 단계 후에 제품이 수성 세정 조성물로 세정되고 고순도 제품이 요구되는 경우, 제품을 고순도 물로 세정하는 것이 보통이다. 불행하게도, 물 단독의 증발 속도는 매우 느리다. 제품이 매우 느리게 건조되거나, 건조 시간을 단축시킬려면, 제품을 강제 건조시키는 데 많은 에너지가 필요하다.

미국 특허 제5,271,773호에는 제품을 테르펜 수용액으로 세정하는 방법이 기술되어 있다. 테르펜 수용액은 수불용성 오염물을 효과적으로 세정하고 침강시에 오염물을 세척액으로부터 신속하게 방출시킨다고 공지되어 있다. 수불용성 물질로 오염된 제품은 다음과 같이 세정된다: (a) 제품을 1.86 내지 37.2용적%의 테르펜 및 0.14 내지 2.8용적%의 계면활성제를 포함하는 수용액과 접촉시키고, (b) 제거된 오염물을 수용액으로부터 분리시키고, (c) 테르펜을 물에서 분리시킨 다음, 이들 물을 사용하여 제품을 헹굴 수 있다. 미국 특허에서는 테르펜, 계면활성제 및 잔여량의 오염물을 포함하는 분리된 수용액이 제품을 세정하기 위해 바로 재순환될 수 있다고 교시하고 있다. 그러나, 이 방법으로는 고순도를 얻을 수 없다, 또한, 수성 조성물을 테르펜 및 계면활성제를 분리하기 위해 여과할 수 있다. 불행하게도, 많은 적용에서, 회수된 물의 순도는 세정된 제품을 헹구는데에 여전히 충분하지 못하다.

따라서, 본 발명의 한가지 목적은 고순도 제품을 얻을 수 있는, 하나 이상의 제품의 세정 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 바람직한 목적은 상당량의 할로겐화 용매를 사용하지 않는 유효한 세정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한가지 양태를

물(a)와 유기 용매(b)의 총량을 기준으로 하여, 물(a) 0.01 내지 80중량%와 물과 공비물을 형성하고 공비 증류 후에 분리 상을 형성하는 특징을 갖는 유기 용매(b) 99.99 내지 20중량%를 함유하는 세정제와 제품(들)을 접촉시키는 단계(I),

단계(I)에서 세정된 하나 이상의 제품을, 린스의 총량을 기준으로 하여,99.99 내지 60중량%의 물과 0.01 내지 40중량%의 유기 용매를 함유하는 린스로서, 린스 중의 함수량이 세정제 중의 함수량보다 많은 린스로 헹구는 단계(II),

단계(I)에서 사용한 세정제의 적어도 일부와 단계(II)에서 사용한 린스의 적어도 일부를 합하고, 합한 액체를 공비 증류시킨 다음, 공비물을 수-풍부 상과 용매-풍부 상으로 분리시키고, 용매-풍부 상의 전부 또는 일부를 단계(I)로 재순환시키고 수-풍부 상의 전부 또는 일부를 단계(II)로 재순환시키는 단계(III) 및

헹군 제품(들)을 임의로 건조시키는 단계(IV)를 포함하여, 하나 이상의 제품을 세정하는 방법이다.

본 발명의 다른 양태는 상기 세정제가 제공된 하나 이상의 용기, 상기 린스가 제공된 하나 이상의 용기, 증류 장치, 응축기 및 액체/액체 분리기를 포함하는 세정 장치이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 세정제가 제공된 용기(A) 및 상기 린스가 제공된 용기(B)를 포함하는, 제품을 세정하고 헹구는 수단이다.

도 1은 바람직한 세정 방법 및 세정 장치를 개략적으로 도시하고 있다.

본 발명의 방법, 장치 및 수단은 경질 표면, 예를 들어, 전체 또는 일부가 목재, 바람직하게는 금속, 세라믹, 유리섬유, 유리 또는 플라스틱으로 제조된 표면을 갖는 제품을 세정하는데 특히 유용하다. 금속 표면은, 예를 들어 알루미늄, 강철, 구리, 청동 또는 이의 합금으로 제조될 수 있다. 금속 제품은, 예를 들어 자동차, 항공기, 기차의 부품, 고급기술 산업에 사용되는 금속 성분, 정밀 금속 부품, 인쇄회로판 또는 식품 또는 음료 용기와 같은 용기이다.

본 발명의 방법의 단계(I)에서, 하나 이상의 제품을, 0.01 내지 80중량%, 바람직하게는 1 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 40중량%의 물(a)와 99.99 내지 20중량%, 바람직하게는 99 내지 40중량%, 보다 바람직하게는 98 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 95 내지 60중량%의 하기에 상세히 기술되는 유기 용매(b)를 함유하는 세정제와 접촉시킨다. 물(a)와 유기 용매(b)의 비율은 물(a)와 유기 용매(b)의 총량을 기준으로 한다. 세정제 중의 물의 비율은 소정의 세정 온도에서 유기 용매 중의 용해도보다 높을 수 있다; 이러한 경우, 세정제는 에멀젼이다. 단계(I)에서 사용된 세정제는 하기의 다른 성분을 함유할 수 있다. 일반적으로, 성분(a)와 성분(b)의 총량은 세정제 총량의 75% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 양이다. 본 발명의 방법은 세정제가 성분(a)와 성분(b)로만 이루어진 경우에 가장 편리하게 취급할 수 있다.

"유기 용매"는 다음 특징을 갖는 유기 화합물 또는 둘 이상의 유기 화합물의 혼합물을 의미한다:

i) 물과 대기압에서 공비물을 형성하고,

ii) 공비 증류 후에 분리상을 형성한다; 이는 공비물이 응축되는 경우에 2가지 상, 즉 수-풍부 상 및 용매-풍부 상이 형성됨을 의미한다. 반드시 상 분리가 실온에서 일어나지는 않으며, 상 분리는 20 내지 98℃, 바람직하게는 40 내지 85℃, 가장 바람직하게는 40 내지 65℃ 범위의 온도에서 일어나는 것으로 충분하다.

이러한 용매는 당 분야에 공지되어 있다. 물과 공비물을 형성하는 유기 화합물의 예, 이의 비점, 공비물 중의 유기 화합물(들)의 비율, 대기압에서 공비물의 비점 및 수-풍부 상과 용매-풍부 상의 조성은 문헌에 열거되어 있다[참조:CRC Handbook of Chemistry and Physics, 51th edition, 1970-1971, pages D-1 to D-44, published by The Chmical Rubber Co., Ohio].

하기 표 I에는 상기 (i) 및 (ii)의 특징을 갖는 화합물, 대기압에서 이의 비점, 인화점, 대기압에서 물과의 공비물의 비점, 공비물 중의 용매의 중량비(잔여량은 물이다) 및 각각 실온에서, 수성상 및 용매상 중의 용매의 중량비가 나타나있다.

[표 1a]

[표 Ib]

[표 Ic]

[표 Id]

[표 Ie]

[표 If]

표 II에는 2가지 3원 시스템이 나타나 있다.

[표 IIa]

[표 IIb]

다른 유용한 3원 시스템은 물, 탄화수소(예:운데칸) 및 하기 산소화 유기 화합물(예:프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르)의 배합물이다.

공비물은, 공비물의 총량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5중량% 이상, 보다 바람직하게는 15중량% 이상, 가장 바람직하게는 25중량% 이상의 유기 용매와, 95중량% 이하, 보다 바람직하게는 85중량% 이하, 가장 바람직하게는 75중량% 이하의 물로 이루어진다. 공비물 중의 유기 용매의 상한은, 공비물의 총량을 기준으로 하여, 바람직하게는 80중량%, 보다 바람직하게는 60중량%, 가장 바람직하게는 49중량%이며, 따라서 공비물 중의 물의 하한은, 공비물의 총량을 기준으로 하여, 바람직하게는 20중량%, 보다 바람직하게는 40중량%, 가장 바람직하게는 51중량%이다.

유기 용매의 비점은 대기압에서 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 150℃ 이상이다. 유기 용매는 바람직하게는 비할로겐화물이다. 보다 바람직하게는, 유기 용매는 산소화된 화합물 및/또는 탄화수소를 함유하며, 가장 바람직하게는 이들로 이루어진다. 탄화수소는 바람직하게는 5 내지 20개, 보다 바람직하게는 6 내지 18개, 가장 바람직하게는 10 내지 12개의 탄소원자를 함유한다.

또한, 유기 용매는 바람직하게는 친유성 화합물(예:오일, 그리스, 탄화수소상 광유)에 대해 우수한 세정능을 나타낸다, 보다 바람직하게는, 광유와 완전 혼화성이다.

또한, 유기 용매는 바람직하게는 단계(I)에 사용되는 세정제와 단계(II)에 사용되는 린스의 표면 장력이 비희석수의 표면장력보다 낮도록 선택된다. 감소된 표면 장력은 세정되고 헹구어지는 제품의 습윤성을 증가시킨다.

가장 바람직한 유기 용매는 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르(PnB), 프로필렌 글리콜 모노 이소부틸 에테르(PiB), 프로필렌 글리콜 모노 3급 부틸 에테르(PtB), 프로필렌 글리콜 모노 n-프로필 에테르(PnP), 디프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르(DPnB), 디프로필렌 글리콜 모노 n-프로필 에테르(DPnP) 또는 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(DMM)이다. 표 III에는 바람직한 유기 용매의 특성이 열거되어 있다.

[표 IIIa]

1)용해도는 50℃에서 15.0%이다.

2)용해도는 50℃에서 27.3%이다.

3)물의 표면장력: 72mN/m

4)공비물의 비점 미만

5)물의 흡수량: 9.3g

6)물의 증발: 60min

[표IIIb]

1)용해도는 50℃에서 15.0%이다.

2)용해도는 50℃에서 27.3%이다.

3)물의 표면장력: 72mN/M

4)공비물의 비점 미만

5)물의 흡수량: 9.3g

6)물의 증발: 60min

헹군 제품에 흡수된 액체의 양은 다음과 같이 측정한다: 금속 스크류를 함유하는 표준화된 바스켓을 린스 속에 침지시킨다. 침지 전후의 중량을 측정하고 차이를 계산한다.

측정된 증발 시간은 린스 98% 이상을 증발시키는데 소요되는 시간(분)을 나타낸다, 증발 시간은 다음과 같은 조건하에서 측정한다: 금속 스크류를 함유하는 표준화된 바스켓을 스케일 상에서 현탁시키고 린스 속에 침지시켜 60℃에서 공기의 선형 유동을 유지시킨 표준화된 챔버에 둔다.

린스의 인화점은 DIN 51758에 따르는 펜스키-마르텐스 클로즈드 컵 방법(Pensky-Martens Closed Cup method)에 따라서 측정한다.

상기한 필수 특성(i) 및 (ii)를 갖는 열거된 모노- 및 디프로필렌 글리콜은 친유성 화합물에 대한 우수한 세정능, 대기압에서 100℃ 이상의 비점을 갖고 세정제 및 린스에 대한 바람직하게 낮은 표면장력을 제공한다.

세정 방법에서 편리한 취급이 요망되는 경우, 유기 용매는 공비물과 린스 둘다, 보다 바람직하게는 세정제도 또한 40℃ 이상, 보다 바람직하게는 55℃ 이상, 가장 바람직하게는 100℃ 이상의 인화점을 갖도록 선택하는 것이 바람직하다. 공비물과 린스 둘 다의 임화점이 55℃ 이상일 경우, 간단한 장치가 방화 또는 방폭시킬 필요가 없는 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 상기 표 III에 나타낸 바와 같이, 다양한 농도에서 물과 혼합시킨 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르 및 디프로필렌 글리콜 모노 n-프로필 에테르는 공비물의 비점 이상의 인화점을 갖는다.

프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르가 가장 바람직한 유기 용매인데, 이는 상기 한 모든 필수적이고 바람직한 특성을 갖기 때문이다.

상기한 물과 유기 용매 외에, 세정제는 하기에 추가로 기술하는 증류 단계(III)에 유해한 영향을 미치지 않는 한 임의 첨가제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 이들의 양은, 세정제의 총 중량을 기준으로 하여, 25중량% 이하, 바람직하게는 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5중량% 이하, 가장 바람직하게는 1중량% 이하이다. 그러나, 세정제는 일반적으로 상당량의 할로겐화 용매를 함유해서는 안되는데, 이는 일반적으로 할로겐화 용매의 양이, 세정제 총 중량을 기준으로 하여, 5중량% 이하, 바람직하게는 2중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5중량% 이하임을 의미한다. 가장 바람직하게는, 세정제는 할로겐화 용매를 함유하지 않는다.

예를 들어, 세정제는 하나 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. 유용한 계면활성제는 미국 특허 제5,164,106호, column 5, line 61 내지 column 7, line 19 및 유럽 특허원 제0,236,651호, Page 5, line 16 내지 page 6, line 14에 기술되어 있다. 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 양쪽성 또는 쯔비터이온성일 수 있다. 세정제가 계면활성제를 함유할 경우, 이의 양은 일반적으로, 세정제의 총량을 기준으로 하여, 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.01 내지 5중량%, 가장 바람직하게는0.1 내지 3중량%이다.

세정제는 알칼리 금속 수산화물, 카보네이트, 포스포네이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 피로포스페이트, 트리포스페이트, 테트라피로포스페이트, 메타실리케이트, 폴리실리케이트 및 실리케이트와 같은 하나 이상의 염기성 화합물을 함유할수 있다. 나트륨 및 칼륨은 가장 바람직한 알칼리 금속 이온이다. 다른 유용한 염기성 화합물은 아민이다. 또한, 세정제는 하나 이상의 산성 화합물, 예를 들어 포름산, 아세트산 프로피온산, 부탄산 또는 펜탄산과 같은 유기산; 황산, 염산 또는 질산과 같은 무기산을 함유할 수 있다. 염기성 또는 산성 화합물이 세정제 속에 포함될 경우, 이의 양은 일반적으로, 세정제 총량을 기준으로 하여, 0.1 내지 25중량%, 바람직하게는 0.2 내지 15중량%, 가장 바람직하게는 0.3 내지 5중량%이다.

세정제는 부식 억제제를, 세정제의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10 내지 500ppm, 보다 바람직하게는 20 내지 200ppm의 양으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 니트라이트, 포스페이트, 보레이트, 실리카보네이트, 실리케이트 또는 아민, 예를 들어 암모니아, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌 테트라민, 벤조트리아졸 또는 모노-, 디- 또는 트리알칸올 아민, 바람직하게는 모노- 또는 트리-에탄올 아민 또는 프로판올 아민과 같은 부식 억제제가 당해 기술 분야에 익히 공지되어 있다.

하나 이상의 유기 용매가, 증류 단계(III)에 유해한 영향을 미치지 않는 한, 필수적인 특성( i ) 및 (ii)를 갖지 않는 세정제에 포함될 수 있다. 그러나, 세정제가 상기한 추가의 유기 용매를 함유하지 않는 것이 바람직하다.

기타 공지된 임의의 첨가제는 방부제, 살균제, 착색제 또는 향료이지만, 세정제는 바람직하게는 상기한 첨가제를 상당량 함유하지는 않는다.

본 발명의 방법의 단계( I )에서, 세정되는 하나 이상의 제품을 상기한 세정제와 접촉시킨다. 세정제는 공지된 방법, 예를 들어 제품(들)에 분무시키거나 제품(들)을 세정제 속에 침지시킴으로써 제품(들)과 접촉시킨다. 세정제를 제품과 접촉시키는 방법은 중요하지 않다. 제품은 하나 이상의 세정제와 1회, 2회 또는 수회 접촉시킬 수 있다. 둘 이상의 세정 단계에서 제품은 물 또는, 바람직하게는 제품으로부터 용해된 오염물과 함께 린스를 제거하기 위한 하기 추가로 기술되는 린스로 헹굴 수 있다. 제품은 바람직하게는 임의로 진탕되고 상기한 세정제를 함유하는 하나 이상, 보다 바람직하게는 1 내지 5개의 용기에 침지시킨다. 진탕은 예를 들어 펌프에 의해, 교반에 의해 또는 초음파 진탕에 의해 수행할 수 있다. 세정 단계( I )에서의 온도는 바람직하게는 20 내지 98℃, 보다 바람직하게는 40 내지 85℃, 가장 바람직하게는 40 내지 75℃이다. 단계( I )은 바람직하게는 대기압에서 수행한다.

본 발명의 방법의 단계(II)에서, 세정되는 하나 이상의 제품은 물 99.99, 바람직하게는 99, 보다 바람직하게는 98, 가장 바람직하게는 96중량% 내지 60, 바람직하게는 65, 보다 바람직하게는 70중량%와 상기 상세하게 기술한 유기 용매 0.01, 바람직하게는 1, 보다 바람직하게는 2, 가장 바람직하게는 4중량% 내지 40, 바람직하게는 35, 보다 바람직하게는 30중량%를 함유하는 린스로 헹군다. 물 및 유기 용매의 비율은 린스의 총 중량을 기준으로 한다. 린스 중의 유기 용매의 비율은 물에 대한 이의 용해도보다 높을 수 있고, 이러한 경우 린스는 에멀젼이다.

본 발명의 방법에 사용된 린스에서, 물과 상기한 유기 용매의 총량은, 린스의 총 중량을 기준으로 하여, 일반적으로 90중량% 이상, 바람직하게는 95중량% 이상, 보다 바람직하게는 98중량% 이상, 가장 바람직하게는 99.5중량% 이상이다.

물과 상기한 유기 용매 외에, 린스는 하기에 추가로 기술하는 증류 단계(III)에 유해한 영향을 미치지 않는 한, 임의의 첨가제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 이들의 양은, 린스의 총 중량을 기준으로 하여, 10중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이하, 보다 바람직하게는 2중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5중량% 이하이다. 이러한 첨가제는, 예를 들어 상기한 필수적인 특성(i) 및 (ii)를 갖지 않는 하나이상의 유기 용매이다. 그러나, 린스가 상기한 추가의 첨가제를 함유하지 않는 것이 바람직하다.

린스는, 세정제의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10 내지 500ppm, 보다 바람직하게는 20 내지 200ppm의 부식 억제제를 임의로 함유할 수 있다. 예를들어, 니트라이트, 포스페이트, 보레이트, 실리카보네이트, 실리케이트 또는 아민-, 예를 들어, 암모니아, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌 테트라민, 벤조트리아졸로 또는 모노-, 디- 또는 트리알칸올 아민, 바람직하게는 모노- 또는 또는 트리-에탄올 아민 또는 프로판올 아민과 같은 부식 억제제가 당해 기술 분야에 익히 공지되어 있다.

린스는 일반적으로, 린스의 총 중량을 기준으로 하여, 0.05중량% 이하, 바람직하게는 0.02중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.005중량% 이하의 고분자 화합물 및/또는 이온성 화합물을 함유한다. "고분자"는 분자량이 500 이상임을 의미한다.가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에 사용된 린스는 이온성 화합물 및/또는 고분자 화합물의 측정가능한 양을 함유하지 않는다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에 사용된 린스는 물과 상기한 유기 용매로 이루어진다.

세정 단계(II)에서의 온도는 바람직하게는 20 내지 98℃, 보다 바람직하게는 40 내지 85℃, 가장 바람직하게는 40 내지 75℃이다. 단계(II)는 바람직하게는 대기압에서 수행한다. 단계(II)에서, 세정되는 하나 이상의 제품을 상기한 린스와 접촉시킨다. 린스는 공지된 방법, 예를 들어 제품(들) 상에 분무시키거나 제품(들)을 린스 속에 침지시킴으로써 제품(들)과 접촉시킨다. 린스를 세정하고자 하는 제품과 접촉시키는 방법은 중요하지 않지만, 린스는 선행 단계에 사용된 세정하고자 하는 충분한 정도로 제거해야 한다. 제품은 하나 이상의 상이한 린스와 1회, 2회 또는 수회 접촉시킬 수 있다. 제품은 바람직하게는 임의로 진탕되고 상기한 린스를 함유하는 하나 이상, 더욱 바람직하게는 1 또는 2개의 용기에 침지시킨다. 진탕은, 예를 들어 펌프에 의해, 교반에 의해 또는 초음파에 의해 수행할 수 있다. 이후에, 제품을 용기로부터 제거한다. 놀랍게도, 세정 단계 후에 일반적으로 이들을 물 단독으로 세정할 때보다 상기한 린스를 사용하여 세정할 때 액체가 제품에 보다 덜 부착된다는 것이 발견되었다. 이는 린스에 포함되는 유기 용매가 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 이소부틸 에테르 또는 프로필렌 글리콜 모노 3급 부틸 에테르일 경우에 특히 현저하다. 소량, 예를 들어 15중량% 이하의 상기한 유기 용매를 물과 혼합할 경우 조차도, 흡수되는 액체의 양은 일반적으로 제품이 물 단독으로 헹구어질 경우 흡수되는 액체의 양의 단지 약 95%이하이고, 통상적으로는 단지 약 65% 이하이며, 몇몇 경우에는 약 50% 이하이다. 따라서, 후속적인 임의 단계(IV)에서 제품(들)을 건조시킴을 의미하는 액체를 증발시키는데 소요되는 에너지 소모가 상당히 감소된다.

본 발명의 방법의 단계(III)에서, 단계( I )에 사용된 린스의 적어도 일부, 바람직하게는 전량과 단계(II)에 사용된 린스의 적어도 일부, 바람직하게는 전량을 합하고, 합한 액체를 공비 증류시킨다. 세정제와 린스를 합하여 증류시키는 방법은 매우 저렴하고 본 발명의 방법을 간소화하는데, 이는 하나의 증류 장치만이 필 요하기 때문이다. 유용한 증류 장치가 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 증류는 바람직하게는 20 내지 99℃, 보다 바람직하게는 85 내지 99℃에서 수행한다. 증류는 바람직하게는 대기압에서 수행한다. 이는 감압하에서, 바람직하게는 10 내지 900mbar, 보다 바람직하게는 20 내지 500mbar에서 수행할 수도 있다. 상기한 바와같이, 세정제 및 린스 중의 유기 용매는 유기 용매와 물의 공비물이 증류되도록 선택한다, 상기한 바와 같이, 공비물은, 공비물 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5중량% 이상, 보다 바람직하게는 15중량% 이상, 가장 바람직하게는 25중량% 이상의 유기용매와 95중량% 이하, 더욱 바람직하게는 85중량% 이하, 가장 바람직하게는 75중량% 이하의 물로 이루어진다. 바람직하게는, 공비 증류되는 액체는 과량의 물을 함유하는데, 이는 액체가, 물이 실질적으로 모든 유기 용매가 증류 제거될 때 증류 칼럼의 바닥에 남을 정도로 물을 함유한다는 것을 의미한다. 공비물의 증류가 완결될 때, 세정제 및/또는 린스에 임의로 포함되는 물, 오일과 같은 세척 제거된 오염물, 상기한 고분자 첨가제 또는 이온성 첨가제는 일반적으로 증류 칼럼의바닥에 남는다. 이 잔사를 분리, 정제 및 세정 공정으로의 임의의 재순환과 같이 추가 가공할 수 있다.

증류된 공비물을 바람직하게는 90 내지 5℃, 더욱 바람직하게는 75 내지 40℃의 온도로 냉각시킴으로써 응축시킨다. 유용한 응축제는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 응축제는 후술하는 액체/액체 분리기에서 집성될 수 있다. 응축제는 물과 같은 액체를 사용하거나 공기와 같은 가스를 사용하여 냉각시킬 수 있다. 냉각 공정에서 발생된 열은 후속적인 임의의 건조 공정, 예를 들어 세정 제품을 가열된 공기로 건조시키는데 사용될 수 있다.

응축물은 액체/액체 분리기에서 수-풍부 상과 용매-풍부 상으로 분리된다. 이러한 분리 단계에서의 온도는 바람직하게는 20 내지 98℃, 더욱 바람직하게는 40 내지 85℃, 가장 바람직하게는 40 내지 75℃이다. 분리 단계에서의 온도는 바람직하게는 세정 단계(II)에서 린스의 온도와 거의 동일하다. 경사 여과기 또는 액체/액체 원심분리기와 같은 유용한 분리 장치가 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 분리 장치에서의 액체는 증류된 공비물을 응축시키기 위한 응축제로서 작용한다.

용매-풍부 상은 용해된 물을 최소량으로 함유하고, 수-풍부 상은 용해된 유기 용매를 최소량으로 함유하며, 이로 인하여 이러한 양은 일반적으로 온도에 따라 좌우된다. 약 65℃의 온도에서, 용매-풍부 상은 용해된 물을 바람직하게는 0.1 내지 35중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 20중량%, 가장 바람직하게는 3 내지 15중량% 보다 함유하고, 수-풍부 상은 융해된 유기 용매를 바람직하게는 0.1 내지 35중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 20중량%, 가장 바람직하게는 1 내지 15중량%함유한다.

일반적으로, 용매-풍부 상은 개질하지 않은 채로 세정 단계( I )에 사용될 수 있고, 수-풍부 상은 개질하지 않은 채로 세정 단계(II)에 사용될 수 있다. 이는 상기한 바람직한 유기 용매, 특히 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르의 주된 잇점 중의 하나이다.

경우베 따라, 상기에서 보다 상세하게 기술한 임의의 첨가제를, 이들을 단계(I) 및 (II)에서 세정제 및 린스로 재사용하기 전에 용매-풍부 상 및/또는 수-풍부 상에 가할 수 있다.

임의 단계(IV)에서, 헹군 제품을 건조시킨다. 건조 단계 동안 온도는 20 내지 250℃, 보다 바람직하게는 20 내지 150℃, 가장 바람직하게는 40 내지 100℃이다. 바람직하게는, 건조 온도는 린스의 인화점보다 15℃ 이상 낮다. 증발된 린스는 공지된 방법, 예를 들어 응축에 의해서 배출시키거나 회수할 수 있다. 건조는 유리하게는 주위 압력 또는 감압하에서 수행한다. 상기한 모노- 또는 디프로필렌글리콜 에테르를 유기 용매로서 사용할 경우에도, 본 발명의 방법에 사용된 린스는 물 단독보다 더 빨리 증발된다. 소량, 예를 들어, 15중량% 이하의 상기한 유기 용매를 물과 혼합할 경우조차도, 건조 시간은 일반적으로 물 단독으로 세정할 때 소요되는 건조 시간의 단지 약 90% 이하이고, 통상적으로는 단지 70% 이하이며, 몇몇 경우에는 단지 약 50%이다. 감소된 건조 시간은 습식 제품을 건조시키는 비용을 절감시킨다. 제품은 바람직하게는 질소 또는 공기의 스트림과 같은 가스 스트림에서 건조시킨다.

본 발명의 방법은 뱃치식으로, 바람직하게는 연속식으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태 및 본 발명의 세정 장치는 도면을 참조로 하여 실시예 1과 2애서 상세하게 기술한다. 실시예는 본 발먕의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 달리 기술하지 않는 한, 모든 부와 %는 중량에 따른다.

실시예 1

세정 장치에는 세정제로서 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르 중의 물의 포화 용액을 함유하는 2개의 세정 용기(1,2)가 장착되어 있다. 세정 장치에는 린스로서 물 중의 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르의 포화 용액을 함유하는 헹굼 용기(3)가 장착되어 있다. 또한, 세정 장치에는 증류 장치(4), 응축기(5), 액체/액체 분리기(6), 건조 장치(7), 임의로 가스 정제 장치(8) 및 임의로 냉각기(9)가 장착되어 있다.

세정 장치가 적동될 때, 세정하고자 하는 제품(도시되지 않음)을 먼저 세정용기(1)에서, 이후에 세정 용기(2)에서 침지시킨다. 세정 용기 중의 세정제의 온도는 바람직하게는 약 65℃이다. 이 온도에서, 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르 중의 물의 농도는 약 12%이다. 이후에, 세정된 제품을 헹굼 용기(3) 속으로 통과시킨다. 헹굼 용기 중의 린스의 온도도 또한 바람직하게는 약 65℃이다, 이 온도에서, 물 중의 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르의 농도는 약 4.5중량%이다. 헹굼 제품은 헹굼 용기로부터 제거하고 이들을 가열된 공기(12)로 건조시키는 건조장치(7)에 통과시킨다. 가열된 공기의 온도는 바람직하게는 약 70℃이다. 증발된 린스를 가스 정제 장치(8)에 통과시킬 수 있다.

세정 용기(1) 중의 세정제에 소정량의 불순물이 함유될 경우, 세정제의 일부 또는 전부를 증류 장치(4)에 공급한다. 세정 용기(2) 중의 세정제의 일부 또는 전부를 이후에 사용하기 위하여 세정 용기(1)에 공급할 수 있다. 또한, 세정 용기(2) 중의 세정제의 일부 또는 전부를 사용 후에 증류 장치(4)에 직접 공급할 수 있다. 린스는 헹굼 용기로부터 증류 장치(4)로 공급한다. 증류 장치(4)로 공급되는 세정제와 린스의 양에 따라서, 증류 장치 중의 물의 양이 공비 증류 동안 증류 제거되는 물의 양보다 많도록 추가량의 물을 증류 장치에 공급한다. 또한, 물과 유기 용매를 주기적으로 또는 연속적으로 증류 장치에 가하여 증발된 린스를 보충한다. 공비물의 비점은 대기압에서 약 97℃이다. 이는 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르 약 30중량%와 물 약 70중량%로 이루어진다. 공비물은 응축기(5)에서 바람직하게는 약 65℃의 온도로 냉각시킨다. 응축기(5)에서 발생된 열은 건조 장치(7)에서 제품을 건조시키기 위하여 사용되는 공기(12)를 가열하는데 사용된다. 응축된 액체를 액체/액체 분리기(6)에 공급하여 수-풍부 상(10)과 용매-풍부 상(11)으로 분리한다. 용매-풍부 상은 세정 목적으로 사용되는 세정 탱크(2)로 재순환된다. 수-풍부 상(10)은 헹굼 탱크(3)로 재순환되어 세정된 제품을 헹구는데 사용된다. 수-풍부 상의 일부를 냉각기(9)에서 냉각시켜서 증발된 린스를 세척하는데 사용한 다음 증발 장치(4)로 재순환시키는 것이 바람직하다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 세정 장치를 사용하고 방법은 실시예 1과 동일하게 수행한다. 그러나, 세정 용기(1, 2)에는 세정제로서 유기 용매 중의 물의 포화 용액이함유된다. 유기 용매는 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르 약 10%와 운데칸 약 90%의 혼합물이다. 헹굼 용기(3)에는 린스로서 물 중의 상기한 유기 용매의 포화 용액이 함유된다.

세정 용기 중의 세정제의 온도는 바람직하게는 약 40℃이다. 이 온도에서, 유기 용매 중의 물의 농도는 약 1%이다. 헹굼 용기 중의 린스의 온도는 바람직하게는 약 65℃이다. 이 온도에서, 물 중의 유기 용매의 농도는 약 4%이다.

Claims

물(a)와 유기 용매(b)의 총량을 기준으로 하여, 물(a) 0.01 내지 80중량%와 물과 공비물을 형성하고 공비 증류 후에 분리 상을 형성하는 특징을 갖는 유기 용매(b) 99.99 내지 20중량%를 함유하는 세정제와 제품(들)을 접촉시키는 단계(I),

단계(I)에서 세정된 하나 이상의 제품을, 린스의 총량을 기준으로 하여, 99.99 내지 60중량%의 물과 0.01 내지 40중량%의 유기 용매를 함유하는 린스로서, 린스 중의 함수량이 세정제 중의 함수량보다 많은 린스로 헹구는 단계(II) 및

단계(I)에서 사용한 세정제의 전부 또는 일부와 단계(II)에서 사용한 린스의 전부 또는 일부를 합하고, 합한 액체를 공비 증류시킨 다음, 공비물을 수-풍부 상과 용매-풍부 상으로 분리시키고, 용매-풍부 상의 전부 또는 일부를 단계(I)로 재순환시키고 수-풍부 상의 전부 또는 일부를 단계(II)로 재순환시키는 단계(III)를 포함하여, 하나 이상의 제품을 세정하는 방법.
제1항에 있어서, 헹군 제품(들)을 건조시키는 추가의 단계(IV)를 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공비물과 린스의 인화점이 40℃ 이상인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 용매가 할로겐화되지 않은 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 용매가 산소화된 화합물, 탄화수소 또는 이들의 혼합물인 방법.
제5항에 있어서, 산소화된 화합물이 프로필렌 글리콜 모노 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 이소부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 3급-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 n-프로필 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노 n-프로필 에테르 또는 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 세정제가, 물(a)와 유기 성분(b)의 총량을 기준으로 하여, 물(a) 1 내지 60중량%와 유기 용매(b) 99 내지 40중량%를 함유하고, 린스가, 린스의 총량을 기준으로 하여, 99 내지 65중량%의 물과 1 내지 35중량%의 유기 용매를 함유하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(I)에서 하나 이상의 제품을 세정제와 둘이상의 단계로 접촉시키고, 이러한 세정단계들 사이에서 제품을 물 또는 린스로 헹구고, 이어서 세정된 제품을 단계(II)에서 린스로 헹구는 방법.
물(a)와 유기 용매(b)의 총량을 기준으로 하여, 물(a) 0.01 내지 80중량%와 물과 공비물을 형성하고 공비 증류 후에 분리 상을 형성하는 특징을 갖는 유기 용매(b) 99.99 내지 20중량%를 함유하는 세정제가 제공된 하나 이상의 용기,

린스의 총량을 기준으로 하여, 99.99 내지 60중량%의 물과 0.01 내지 40중량%의 유기 용매를 함유하는 린스로서, 린스 중의 함수량이 세정제 중의 함수량보다 많은 린스가 제공된 하나 이상의 용기,

증류 장치,

냉각기 및

액체/액체 분리기를 포함하는 세정 장치.
물(a)와 유기 용매(b) 총량을 기준으로 하여, 물(a) 0.01 내지 80중량%와 물과 공비물을 형성하고 공비 증류 후에 분리 상을 형성하는 특징을 갖는 유기 용매(b) 99.99 내지 20중량%를 함유하는 세정제가 제공된 용기(A)와,

린스의 총량을 기준으로 하여, 99.99 내지 60중량%의 물과 0.01 내지 40중량%의 유기 용매를 함유하는 린스로서, 린스 중의 함수량이 세정제 중의 함수량보다 많은 린스가 제공된 용기(B)를 포함하는, 제품을 세정하고 헹구는 수단.