KR20010080533A

KR20010080533A - 세정제

Info

Publication number: KR20010080533A
Application number: KR1020017006442A
Authority: KR
Inventors: 데쯔오 이마이; 사또시 모찌즈끼
Original assignee: 미우라 유이찌, 쓰지 가오루; 가부시끼가이샤 도꾸야마
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2001-08-22
Also published as: WO2001021750A1; US6576600B1; CN1322234A; CN1167789C

Abstract

본 발명은, 높은 세정성을 지닌 할로겐계 용제를 사용하지 않는 세정제를 제공하는 것이다. (A) 물에 대한 상용성이 낮은 글리콜에테르, 바람직하게는 60 ℃에서의 물에 대한 용해도가 50 용량% 이하인 프로필렌글리콜알킬에테르, (B) 하기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물 및 (C) 물로 이루어지며, 균일상을 형성한다.

<화학식 I>

식 중, R¹및 R²는 서로 독립적으로 메틸 또는 에틸기이다.

Description

세정제{Detergent}

금속 부품, 전자 부품, 반도체 부품 등의 피세정물의 탈지 세정에는, 불연성으로 발화의 위험이 없고 세정력이 우수하다는 등의 이유에서 프론계 용제 또는 할로겐계 용제가 사용되어 왔다. 그러나, 최근 지구 환경의 파괴 문제, 인체에 대한 영향을 염려하여 계면 활성제, 알칼리를 주성분으로 하는 수계 세정제, 탄화 수소계 세정제, 알코올계 세정제, 또는 제3석유류 탄화 수소를 계면 활성제를 이용하여 물에 분산시킨 준수계 세정제로의 전환이 진행되고 있다.

그러나, 수계 세정제를 이용한 세정법에서는 발포성이 높고 세정성이 불충분하고 다량의 배수를 처리해야 하며, 피세정물을 부식시키는 등의 문제가 있다. 탄화 수소계 세정제, 알코올계 세정제는 모두 가연성이며 낮은 인화점을 가져서, 발화의 위험성을 갖는다. 또한, 준수계 세정제는 상분리되면 인화성을 가지며, 세정성이 불규칙하고, 다량의 배수를 해야만 하는 등의 결점이 있다.

이들 중, 특개평8-3592호 공보에서는, 물에 대한 상용성이 높은 프로필렌글리콜알킬에테르와, 물에 대한 상용성이 낮은 프로필렌글리콜알킬에테르 및 물의 3종의 물질을 필수로 하는 세정제가 제안되어 있다. 이 세정제는, 물의 배합량을 적당히 선택함으로써 비인화성으로 할 수가 있으며, 또한 상기 물에 대한 상용성이 낮은 글리콜에테르 성분이 강한 탈지성을 갖기 때문에, 각 성분이 균일상을 형성하는 조성에서 양호한 세정성을 가지고 있어 대단히 유용하다. 그러나, 이 세정제는 상기 각 성분이 균일상을 형성하는 조성 영역이 좁다는 점에서 더 한층 개량의 여지가 있었다. 특히, 상기 상용성이 낮은 글리콜에테르 성분을 다량으로 포함하는 경우에는, 비인화성인 영역이 극히 한정되게 되어 높은 세정성을 갖는 안정성이 높은 세정제를 제조하기 어렵다는 문제가 있었다.

<발명의 개시>

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 특정한 이미다졸리디논 화합물이 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매의 물에 대한 용해성을 크게 촉진하며, 상기 화합물 자체도 세정제의 탈지성을 향상시킨다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

그러므로, 본 발명의 목적은 신규한 조성을 갖는 세정 작용이 우수한 신규 세정제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은,

(A) 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매,

(B) 하기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물 및

(식 중, R¹및 R²는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸기임)

(C) 물

로 이루어지며, 균일상을 형성한 세정제에 의해 달성된다.

본 발명은, 금속 부품 등에 부착하는 유지, 전자 부품 등에 부착하는 플럭스 또는 지문 등의 오염을 세정하는 세정제에 관한 것이다.

도 1은, 프로필렌글리콜모노부틸에테르/1,3-디메틸-2-이미다졸리디논/물의 60 ℃에서의 상도이다.

도 2는, 프로필렌글리콜모노부틸에테르/디프로필렌글리콜모노메틸에테르/물의 60 ℃에서의 상도이다.

본 발명에서 상기 성분 (A)는 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매이다. 여기에서 물에 대한 상용성이 낮다는 것은 물과 소량 밖에 상용하지 않는 것이고, 적합하게는 60 ℃에서의 물에 대한 용해도, 즉 물에 대해 상용하는 비율이 50 용량% 이하, 더욱 적합하게는 30 용량% 이하인 것을 말한다. 또한, 극성 유기 용매란 바람직하게는 그 비유전율이 8 이상, 더욱 적합하게는 10 이상인 것을 말한다.

본 발명에서, 이 성분 (A)는 세정제에 탈지성을 부여하는 작용을 주로 부여하는 성분이다. 즉, 이러한 극성 유기 용매는 오일의 용해성, 계면 활성 능력이 풍부하기 때문에 피세정물 표면에 부착되어 있는 유분을 직접 용해하고, 또한 박리시키기 쉽다. 이러한 물에 대한 상용성이 낮은 유기 용매를 이용하지 않은 경우, 얻어지는 세정제는 오일과의 상용성이 불충분하여 충분한 세정성을 얻을 수 없게 된다. 또한, 물에 대한 상용성이 낮은 유기 용매이더라도, 노르말파라핀 등의 비극성인 것은, 물과의 상용성이 극단적으로 나쁘기 때문에 얻어지는 세정제는 균일성이 악화되어 바람직하지 못하다.

상기 성분 (A)로서는, 상기 성상을 갖는 공지된 유기 용매를 제한없이 사용할 수 있지만, 우수한 세정성이 발휘된다는 이유에서 글리콜에테르 화합물, 피롤리돈 화합물, 이미다졸리디논 화합물 등에 속하는 것을 이용하는 것이 바람직하고, 특히 글리콜에테르 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.

성분 (A)로서 사용할 수 있는 글리콜에테르 화합물로서는, 예를 들면 에틸렌 글리콜 화합물 및 프로필렌글리콜 화합물을 들 수 있다. 이들 중, 프로필렌 글리콜알킬에테르를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 하기 화학식 II로 표시되는 프로필렌글리콜알킬에테르가 적합하다.

식 중, R³및 R⁴는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, p와 q는 각각 독립적으로 0 내지 3이며, 단 p+q는 1 내지 3이고, R³과 R⁴가 함께 수소 원자일 수는 없으며, R³및 R⁴중 어느 하나가 수소 원자인 경우에는 다른 하나는 탄소수 3 이상의 알킬기이고, R³과 R⁴가 함께 메틸기 또는 에틸기인 경우에는 p+q은 2 내지 3이다.

여기에서, R³및 R⁴의 탄소수 1 내지 4의 알킬기는, 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있으며, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기 및 tert-부틸기 등을 들 수 있다.

상기 프로필렌글리콜알킬에테르를 구체적으로 예시하면 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 트리프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 트리프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노이소프로필에테르, 트리프로필렌글리콜 tert-부틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르가 적합하다.

또한, 성분 (A)로서 사용할 수 있는 피롤리돈 화합물로서는, 하기 화학식 III으로 표시되는 것이 바람직하다.

식 중, R⁵는 탄소수 7 내지 10의 알킬기이다.

여기서, R⁵의 탄소수 7 내지 10의 알킬기는, 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있으며, 구체적으로는 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 3-에틸헥실기 등을 들 수 있다.

상기 피롤리돈 화합물로서는, 예를 들면 N-헵틸피롤리돈, N-옥틸피롤리돈, N-(3-에틸헥실)피롤리돈, N-데실피롤리돈 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 N-옥틸피롤리돈이 적합하다.

또한, 성분 (A)로서 사용할 수 있는 이미다졸리디논 화합물로서는, 하기 화학식 IV로 표시되는 것이 바람직하다.

여기에서, R⁶및 R⁷은 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 5의 알킬기이다.

여기에서, R⁶및 R⁷의 탄소수 3 내지 5의 알킬기는 직쇄상일 수도 분지쇄상일수도 있으며, 구체적으로는 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기 등을 들 수 있다.

이러한 이미다졸리디논 화합물로서는, 예를 들면 1,3-디프로필-2-이미다졸리디논, 1,3-디이소프로필-2-이미다졸리디논, 1-프로필-3-부틸-2-이미다졸리디논, 1,3-디부틸-2-이미다졸리디논 및 1,3-디펜틸-2-이미다졸리디논 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 1,3-디프로필-2-이미다졸리디논 및 1,3-디이소프로필-2-이미다졸리디논이 적합하다.

본 발명에 있어서, 상기 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

본 발명에서, 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매는, 양호한 세정성 외에 용매의 입수 용이함 및 가격의 점에서, 상기 화학식 II로 표시되는 프로필렌글리콜알킬에테르를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서 성분 (B)는 하기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물이다.

<화학식 I>

식 중, R¹및 R²는 각각 독립적으로, 메틸 또는 에틸기이다.

이 성분은, 상술한 성분 (A)와 물과의 상용성을 현저히 향상시키는 작용을갖는다. 또한, 이 성분 자체에도 탈지 작용이 많이 있기 때문에 세정제의 탈지성을 높일 수 있다.

이러한 이미다졸리디논 화합물로서는, 예를 들면 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 및 1,3-디에틸-2-이미다졸리디논 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논이 적합하다. 또한, 이러한 이미다졸리디논 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수가 있다.

본 발명에서, 성분 (C)의 물은, 상기 성분 (A) 및 (B)의 인화성을 저감하는 작용을 가지고 있으며, 이에 따라 방폭(防爆) 설비가 불필요해지는 등, 설비 비용면, 용액의 취급 면에서 유리한 세정제를 얻을 수 있다.

상기한 성분 (A), (B) 및 (C)를 혼합하면, 이들 각 성분의 조성비에 따라 균일상을 형성하는 영역과 2상으로 분리되는 영역이 있다. 후술하는 실시예 1에서 성분 (A)로서 프로필렌글리콜모노부틸에테르(PB), 성분 (B)로서 1,3-디메틸이미다졸리디논(DMI) 및 성분 (C)로서 물을 이용하여 60 ℃에서 측정한 3 성분계의 상도를 도 1에 나타냈다. 또한, 비교예 1에서는 상기 조성물에 있어서, 성분 (B)를 디프로필렌글리콜모노메틸에테르로 바꾼 경우의 동 온도에서의 3 성분계의 상도를 도 2에 나타냈다.

영역 C는 3 성분이 균일하게 용해되지 않아 유상과 수상의 2상을 형성하는 영역이다. 도 1 및 도 2에서, 영역 A와 영역 B는 3 성분이 상용하여 균일상을 형성하는 영역이다. 본 발명에서는, 상기한 영역 A 및 B의 어떤 조성의 세정제도 사용 가능하지만, 영역 A는 물의 함유량이 적어 인화성을 갖는다. 따라서, 인화성을가지고 있지 않는 영역 B 조성의 세정제를 바람직하게 사용할 수 있다. 여기에서 인화성을 갖지 않는다는 것은 클리브랜드 인화점 측정법(JIS K 2265)으로 인화점을 관측할 수 없는 용액을 말한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 세정제는 성분 (A), (B) 및 (C)의 3 성분이 균일상을 형성하는 상태에서 사용된다. 높은 세정력을 얻기 위해서는 (B) 성분의 농도가 높을 수록 바람직한데, 그 농도는 균일상을 형성하는 농도 범위에서 사용될 필요가 있다.

도 1 및 도 2를 비교하면 분명한 바와 같이, (B) 성분에 하기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물을 이용함으로써, 도 1의 영역 C를 현저하게 작게 할 수가 있다. 그 결과, 성분 (A)의 농도를 높게 하더라도 용액의 균일성이 유지되고, 세정성을 현저히 높인 세정액을 얻을 수 있다.

<화학식 I>

여기에서, 각 성분의 구체적인 조성비는 각 성분의 종류에 따라 물에 대한 용해성에 다소의 차이가 있어서 일률적으로는 결정할 수 없지만, 통상적으로 성분 (A), 성분 (B) 및 성분 (C)의 합계량에 대하여 성분 (A)는 25 용량% 이상인 것이 바람직하다. 보다 세정성이 우수한 세정제를 얻기 위해서는, 성분 (A)는 50 용량% 이상, 특히 55 용량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 성분 (B)는 5 용량% 이상인것이 바람직하고, 특히 10 용량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 성분 (C)는 5 용량% 이상인 것이 바람직하고, 세정제를 비인화성으로 하기 위해서는 20 용량% 이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 성분 (A), 성분 (B) 및 성분 (C)의 각각의 상한은, 바람직하게는 성분 (A)는 90 용량% 이하, 더욱 적합하게는 70 용량% 이하이고, 성분 (B)는 바람직하게는 70 용량% 이하, 더욱 적합하게는 25 용량% 이하이고, 성분 (C)는 바람직하게는 70 용량% 이하, 더욱 적합하게는 30 용량% 이하이다.

본 발명의 세정제를 이용하는 세정 방법으로서는 공지된 방법을 어느 정도 무제한적으로 이용할 수가 있다. 예를 들면, 세정제 중에 유지가 부착된 피세정물을 침지하는 방법, 유지가 부착된 피세정물에 세정제를 샤워, 스프레이하는 방법 등을 이용할 수가 있다. 이 때 초음파 세정, 요동, 교반 등의 수단을 병용하면 더욱 효과적인 세정이 이루어진다.

세정 온도는, 특별히 제한되는 것을 아니지만, 상분리의 온도 의존성과 세정성의 균형으로부터 바람직하게는 30 내지 80이고, 더욱 적합하게는 40 내지 70 ℃ 이다.

세정제에 대한 유분의 용해도에는 한계가 있어, 피세정물에서 제거된 오일중, 용해도를 초과하는 분에 대해서는 부상 오일 또는 침전 오일이 되어 세정제로부터 자연히 분리된다. 이 때문에, 세정에 사용한 후의 세정제를 오일-물 분리 장치 등으로 처리함으로써 용이하게 오일을 분리하는 것이 가능하다. 또한, 회수된 세정제는 오일에 오염되지 않아 오랫동안 높은 세정 능력을 보유한다.

여기에서, 세정제에 대한 오일의 용해도는, 성분 (C), 즉 물의 함유량에 따라 용이하게 조절할 수가 있다. 즉, 성분 (C)의 함유량을 적게 함으로써 오일의 용해도가 높지만 탈지성이 높은 세정액이 얻어지고, 반대로 성분 (C)의 함유량을 많게 함으로써 오일의 용해도가 낮아 오일-물 분리성이 좋은 액을 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 이들 성분 (C)의 함유량이 다른 복수의 세정액을 조합하여 피세정물을 세정하는 수법, 구체적으로는 전후단 2조의 세정조를 구비한 세정 장치를 이용하여, 전단의 세정조에서 세정액으로서 성분 (C)가 적은 용액을 이용하여 피세정물을 세정하고, 계속해서 후단의 세정조에서 세정액으로서 성분 (C)가 많은 용액을 이용하여 피세정물을 세정하는 수법에 의해 세정하는 것이 효율적이다. 이러한 세정 시스템에 따르면, 보다 높은 세정성으로 간단히 피세정물로부터 오일을 제거하고, 제거된 오일은 계 밖으로 용이하게 분리할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 세정제는, 그 성분이 전부 유기 용제 및 물이고 증발 잔류가　없다. 따라서, 세정제가 피세정물에 부착된 채로 건조시켜도, 수계 세정제와 같이　염 등이 석출되지 않아 피세정물에 아무런 악영향을 미치지 않는다.

본 발명의 세정제는, 성분 (A), 성분 (B) 및 성분 (C)의 각 성분이 균일상을 형성하는 조성 영역이 넓으며, 특히 탈지성이 우수한 성분 (A), 즉 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매를 다량으로 함유하는 조성 영역이 넓다. 따라서, 상기 성분 (A)를 다량으로 포함하여 세정성이 우수한 세정제를 제조하기 쉬우며, 특히 비인화성인 상기 세정제를 제조하는 경우에 유리하다.

또한, 성분 (B), 즉 상기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물 자체도 탈지성을 향상시키기 때문에, 균일상을 형성하는 조성 전체에서 세정성의 향상효과가 발휘된다.

본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 다시 실시예를 드는데, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

또, 실시예 및 비교예에서 사용한 유기 용매는 하기의 것이다.

·성분 (A)

PB: 프로필렌글리콜모노부틸에테르(60 ℃에서의 물에 대한 용해도: 6 용량%)

DPP: 디프로필렌글리콜모노프로필에테르(60 ℃에서의 물에 대한 용해도: 10 용량%)

DPDE: 디프로필렌글리콜디에틸에테르(60 ℃에서의 물에 대한 용해도: 5 용량%)

DPI: 1,3-디프로필-2-이미다졸리디논(60 ℃에서의 물에 대한 용해도: 12 용량%)

NOP: N-옥틸피롤리돈(60 ℃에서의 물에 대한 용해도: 13 용량%)

·성분 B

DMI: 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(60 ℃에서 물과 어떠한 비율로도 상용)

DEI: 1-에틸-3-메틸-2-이미다졸리디논(60 ℃에서 물과 어떠한 비율로도 상용)

·기타

DPM: 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(60 ℃에서 물과 어떠한 비율로도 상용)

DPG: 디프로필렌글리콜(60 ℃에서 물과 어떠한 비율로도 상용)

<실시예 1 및 비교예 1>

성분 (A)로서 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 성분 (B)로서 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 및 성분 (C)의 물을 60 ℃에서 혼합했을 경우의 3 성분계의 상도를 측정하였다. 결과를 도 1로서 표시하였다.

또한, 비교로서 상기 조성물에서, 성분 (B)를 디프로필렌글리콜모노메틸에테르로 바꾼 경우의 동 온도에서의 3 성분계의 상도를 측정하였다. 결과를 도 2로서 표시하였다.

<실시예 2 내지 16 및 비교예 2 내지 10>

시판중인 머신오일을 50 mm×80 mm×1 mm의 알루미늄판에 약 50 mg/매 부착시킨 것을 시험편으로 하고, 표 1에 도시한 조성의 균일상을 이루는 세정제 1 L를 이용하여 세정하였다. 세정은 60 ℃의 표 1에 나타낸 조성의 세정제 중에 시험편을 30 초간 침지함으로써 행하였다. 세정 후, 시험편을 끌어 올려 20 ℃의 흐르는 물에서 1 분간 헹구고, 80 ℃에서 20 분간 건조 후, 중량법으로 유분 제거율을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

또한, 비교예로서, 표 1에 나타낸 조성의 용액을 조정하여 실시예와 동일한 시험을 행하였다. 일부 조성에서는 60 ℃로 가온했더니 2상으로 분리되어 균일한 세정제로서는 사용할 수 없었다. 결과를 종합하여 표 1에 나타냈다.

Claims

(A) 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매,

(B) 하기 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물 및

(C) 물

로 이루어지며, 균일상을 형성한 세정제.

<화학식 I>

식 중, R¹및 R²는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸기이다.
제1항에 있어서, 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매 (A)가 60 ℃에서의 물에 대한 용해도가 50 용량% 이하인 세정제.
제1 또는 2항에 있어서, 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매 (A)가, 하기 화학식 II로 표시되는 프로필렌글리콜알킬에테르 화합물, 하기 화학식 III으로 표시되는 피롤리돈 화합물 및 하기 화학식 IV로 표시되는 이미다졸리디논 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인 세정제.

<화학식 II>

<화학식 III>

<화학식 IV>

식 중, R³및 R⁴는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, p와 q는 각각 독립적으로 0 내지 3이며, 단 p+q는 1 내지 3이고, R³과 R⁴가 함께 수소 원자일 수는 없으며, R³및 R⁴중 어느 하나가 수소 원자인 경우에는 다른 하나는 탄소수 3 이상의 알킬기이고, R³과 R⁴가 함께 메틸기 또는 에틸기인 경우에는 p+q은 2 내지 3이고, R⁵는 탄소수 7 내지 10의 알킬기고, R⁶및 R⁷은 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 5의 알킬기이다.
제1항에 있어서, 물에 대한 상용성이 낮은 극성 유기 용매 (A)의 함유량이50 용량% 이상이고, 화학식 I로 표시되는 이미다졸리디논 화합물의 함유량이 10 용량% 이상이며, 물(C)의 함유량이 20 용량% 이상인 세정제.