DE29924232U1 - Wet cleaning of objects using a mixture of water and an organic solvent which is miscible with water within a defined range of concentrations and temperature and shows a miscibility gap outside this range - Google Patents

Wet cleaning of objects using a mixture of water and an organic solvent which is miscible with water within a defined range of concentrations and temperature and shows a miscibility gap outside this range

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Abstract

Objects are cleaned by intensive contact with a cleaning fluid consisting of water and an organic solvent which exhibits a miscibility gap with water under the conditions of use but which is miscible with water at a different temperature. A process for cleaning objects by intensive contact with a cleaning liquid consisting of water and an organic solvent which has good solvency properties for the dirt to be removed, wherein the cleaning liquid mixture forms a solution within a defined range of concentrations and temperatures and outside these ranges presents a miscibility gap. For the wet cleaning, the cleaning fluid is in the state of the miscibility gap and contains the solvent at a concentration which at the temperature prevailing during the cleaning operation is greater than the concentration at which the miscibility gap begins when the solvent is added to water.

Description

Dr. O.K. Wack Chemie GmbHDr. O.K. Wack Chemie GmbH

Reinigungsflüssigkeit zum Flüssigreinigen von GegenständenCleaning fluid for liquid cleaning of objects

Die Neuerung betrifft eine Reinigungsflüssigkeit zum Flüssigreinigen von Gegenständen.The innovation concerns a cleaning fluid for liquid cleaning of objects.

Bei der Flüssigreinigung werden entsprechend verschmutzte Gegenstände normalerweise mit in hoher Konzentration vorhandenem organischem Lösungsmittel in Berührung gebracht, das auf den jeweils zu entfernenden Schmutz abgestimmt ist. Ein Nachteil dieser Reinigung besteht darin, daß verhältnismäßig viel Lösungsmittel gebraucht wird und wegen seiner Verunreinigung nachgeschärft werden muß. Desweiteren besteht, insbesondere wenn bei höherer als Zimmertemperatur gearbeitet wird, Feuergefahr, da die Lösungsmitteldämpfe meistens leicht entzündlich sind. Bei einer Reihe von Lösungsmitteln ist desweiteren nicht auszuschließen, daß deren Rückstände auf der Oberfläche der gereinigten Gegenstände zurückbleiben, so daß der Reinigung eine oder mehrere Spülungen nachgeschaltet werden müssen, um die Reingungsmittelrückstände zuverlässig zu entfernen.In liquid cleaning, dirty objects are usually brought into contact with a high concentration of organic solvent that is tailored to the type of dirt to be removed. A disadvantage of this type of cleaning is that a relatively large amount of solvent is used and must be sharpened again to avoid contamination. There is also a risk of fire, particularly when working at temperatures higher than room temperature, as the solvent vapors are usually highly flammable. With a number of solvents, it cannot be ruled out that residues will remain on the surface of the cleaned objects, so that cleaning must be followed by one or more rinses in order to reliably remove the cleaning agent residues.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsflüssigkeit anzugeben, bei der die geschilderten Probleme nicht bestehen.The aim of the innovation is to provide a cleaning fluid that does not have the problems described.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Reinigungsflüssigkeit gemäß dem Hauptanspruch gelöst.A solution to this problem is achieved with a cleaning fluid according to the main claim.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung wenigstens eines auf den jeweiligen Schmutz abgestimmten, organischen Lösungsmittels, das im Wasser innerhalb gewisser Mischungsverhältnisbereiche löslich ist, d.h. eine klare Lösung bildet, und das in einem meist temperaturabhängigen Konzentrationsbereich eine Mischungslücke bildet, bei dem die Mischung trüb wird, und das in einer Konzentration derart verwendet wird,Surprisingly, it has been found that when using at least one organic solvent that is tailored to the respective dirt, which is soluble in water within certain mixing ratio ranges, i.e. forms a clear solution, and which forms a miscibility gap in a concentration range that is usually dependent on temperature, in which the mixture becomes cloudy, and which is used in a concentration such that

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daß im Bereich der bevorzugten Flüssigreinigungstemperatur eine Mischungslücke besteht, d.h. die Lösung trübe ist, im wesentlichen die gleiche Reinigungseffizienz erreicht wird, wie sie erreicht wird, wenn ausschließlich mit dem Lösungsmittel, d.h. dem Lösungsmittel in 100 %-iger Konzentration, gereinigt wird. Mit der neuerungsgemäßen Flüssigkeit kann die Konzentration des Lösungsmittels ganz erheblich herabgesetzt werden und liegt im allgemeinen lediglich im Bereich von 10 %, so daß der Einsatz des Lösungsmittels erheblich vermindert ist. Auch bei erhöhter Temperatur hat der sich über der Reinigungsflüssigkeit bildende Dampf einen so hohen Wassergehalt, daß keine Entflammungsgefahr besteht. Ein zusätzlicher Vorteil der neuerungsgemäßen Reinigungsflüssigkeit besteht darin, daß sich der zu entfernende Schmutz an der Oberfläche der Reinigungsflüssigkeit absetzt und dort abgezogen werden kann, so daß die Reinigungsflüssigkeit bzw. das Lösungsmittel nur wenig nachgeschärft werden muß. Da die Reinigungsflüssigkeit auch bzw. vorwiegend Wasser enthält, wird bei der Flüssigreinigung nicht nur organischer Schmutz, sondern auch anorganischer Schmutz entfernt.that in the range of the preferred liquid cleaning temperature there is a miscibility gap, i.e. the solution is cloudy, essentially the same cleaning efficiency is achieved as that achieved when cleaning is carried out exclusively with the solvent, i.e. the solvent in 100% concentration. With the liquid according to the innovation, the concentration of the solvent can be reduced quite considerably and is generally only in the range of 10%, so that the use of the solvent is considerably reduced. Even at elevated temperatures, the steam that forms above the cleaning liquid has such a high water content that there is no risk of ignition. An additional advantage of the cleaning liquid according to the innovation is that the dirt to be removed settles on the surface of the cleaning liquid and can be drawn off from there, so that the cleaning liquid or the solvent only needs to be sharpened slightly. Since the cleaning liquid also or mainly contains water, not only organic dirt but also inorganic dirt is removed during liquid cleaning.

Typische Schmutzarten, für die die neuerungsgemäße Flüssigkeit anwendbar ist, sind Öle, Fette, Flußmittel wie Harze, Pigmente, Staub, nicht ausgehärtete Epoxidmaterialien, Rückstände von Läpp- und Polierpasten, Rückstände von Bearbeitungsflüssigkeiten wie Stanzöle, Bohr- und Schneidemulsionen usw. Besonders gut eignet sich die neuerungsgemäße Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung von Leiterplatten, Schablonen, Metallteilen unterschiedlichster Geometrie und aus unterschiedlichsten Metallen. Typische organische Lösungsmittel sind Propylenglykolether, Ester, Ketone mit begrenzter Wasserlöslichkeit usw.Typical types of dirt for which the new fluid can be used are oils, greases, fluxes such as resins, pigments, dust, uncured epoxy materials, residues from lapping and polishing pastes, residues from processing fluids such as punching oils, drilling and cutting emulsions, etc. The new cleaning fluid is particularly suitable for cleaning circuit boards, stencils, metal parts of various geometries and made of various metals. Typical organic solvents are propylene glycol ethers, esters, ketones with limited water solubility, etc.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das organische Lösungsmittel Propylenglykolether ist, der in einer Konzentration zwischen 10 und 20 Gew.-% vorliegt. Bei einer Mischung von Dipropylenglykol-n-propyl-ether beispielsweise beginnt die Mischungslücke, sobald bei etwa 20 0C mehr als 5 % des Lösungsmittels dem Wasser zugesetzt wird. Für ein gutes Reinigungsergebnis jedoch ist es vorteilhaft, mit 10 % Dipropylenglykol-n-propyl-ether in Wasser zu arbeiten.Good results are achieved when the organic solvent is propylene glycol ether, which is present in a concentration between 10 and 20% by weight. In a mixture of dipropylene glycol n-propyl ether, for example, the miscibility gap begins as soon as more than 5 % of the solvent is added to the water at around 20 ° C. However, for a good cleaning result, it is advantageous to work with 10 % dipropylene glycol n-propyl ether in water.

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Vorteilhafterweise beträgt die Konzentration des organischen Lösungsmittels mindestens 10 Gew.-%. Schon mit dieser Konzentration wird im allgemeinen eine Reinigungswirkung erzielt, die ähnlich gut oder sogar besser als die mit dem reinen Lösungsmittel erzielte ist, jedoch den Vorteil hat, daß auch wasserlöslicher Schmutz gelöst wird. Auf den weiteren Vorteil, daß sich beim Arbeiten mit einer trüben Lösung mit den vorgenannten Eigenschaften der gelöste Schmutz an der Flüssigkeitsoberfläche absetzt und dadurch leicht entfernt werden kann, sei nochmals hingewiesen.The concentration of the organic solvent is advantageously at least 10% by weight. Even with this concentration, a cleaning effect is generally achieved that is as good as or even better than that achieved with the pure solvent, but has the advantage that water-soluble dirt is also dissolved. Another advantage that should be mentioned again is that when working with a cloudy solution with the aforementioned properties, the dissolved dirt settles on the surface of the liquid and can therefore be easily removed.

Vorteilhaft ist, wenn während des Flüssigreinigens die Flüssigkeit in intensive Bewegung versetzt wird, beispielsweise mittels Ultraschalls. Dadurch wird einerseits die Emulsion gut durchmischt und andererseits eine massive mechanische Wechselwirkung zwischen der Emulsion und den zu reinigenden Gegenständen erzielt.It is advantageous if the liquid is set into intensive movement during liquid cleaning, for example by means of ultrasound. This not only mixes the emulsion well, but also achieves a massive mechanical interaction between the emulsion and the objects to be cleaned.

Die Reinigungstemperatur liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 20 und 50 0C. Damit können auch temperaturempfindliche Gegenstände problemlos gereinigt werden. Es wird nicht viel Heizenergie verbraucht. Die auftretenden Dampfdrucke sind gering, wodurch die Prozeßführung einfach ist und die Umwelt gering belastet wird.The cleaning temperature is preferably in a range between 20 and 50 0 C. This means that even temperature-sensitive objects can be cleaned without any problems. Not much heating energy is used. The steam pressures that occur are low, which makes the process simple and has a low impact on the environment.

Mit Etherazetat als Lösungsmittel, vorteilhafterweise in einer Konzentration zwischen 5 und 15 Gew.-%, eignet sich die Reinigungsflüssigkeit besonders vorteilhaft zum Reinigen von unterschiedlichsten Verschmutzungen, wie Ölen, Fette, Harze, Kleber usw. Nicht ausgehärtete Epoxidmaterialien und Kleber werden vorteilhaft mit Propylenglykolether als Lösungsmittel, beispielsweise Dipropylenglykol-n-propylether oder Dipropylenglykol-n-butylether, entfernt.
25With ether acetate as solvent, advantageously in a concentration between 5 and 15 wt.%, the cleaning fluid is particularly suitable for cleaning a wide variety of contaminants, such as oils, greases, resins, adhesives, etc. Uncured epoxy materials and adhesives are advantageously removed with propylene glycol ether as solvent, for example dipropylene glycol n-propyl ether or dipropylene glycol n-butyl ether.
25

Zusammenfassend ermöglicht die Neuerung eine außerordentlich wirksame Reinigung von komplex verschmutzten Gegenständen mit geringem Lösungsmitteleinsatz, geringem Lösungsmittelverbrauch und geringer Umweltbelastung. Überraschenderweise werden mit geringeren Lösungsmittelkonzentrationen außerordentlich gute Reinigungswirkungen erzielt,In summary, the innovation enables extremely effective cleaning of complex soiled objects with low solvent use, low solvent consumption and low environmental impact. Surprisingly, extremely good cleaning results are achieved with lower solvent concentrations,

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beispielsweise können Kleber, insbesondere Epoxidkleber, mit einer wässrigen Reinigungsflüssigkeit entfernt werden, die zu 90 % aus Wasser besteht.For example, adhesives, especially epoxy adhesives, can be removed with an aqueous cleaning fluid that consists of 90 % water.

Die neuerungsgemäße Reinigungsflüssigkeit muß nicht zwingend eine trübe Emulsion sein. Die Emulsion kann auch transparent sein, wobei der Unterschied zwischen den beiden Emulsionen in deren Teilchengröße liegt. In milchig-trüben Emulsionen haben die in Wasser dispergierten Teilchen bzw. Tröpfchen des organischen Lösungsmittels allgemein einen Durchmesser von etwa 0,1 /im, während in transparenten Emulsionen die Teilchendurchmesser deutlich unter 0,1 &mgr;&idiagr;&eegr; liegen. Vorteilhaft sind jedoch größere Teilchendurchmesser, d.h. trübe Emulsionen.The cleaning fluid according to the innovation does not necessarily have to be a cloudy emulsion. The emulsion can also be transparent, with the difference between the two emulsions being their particle size. In milky-cloudy emulsions, the particles or droplets of the organic solvent dispersed in water generally have a diameter of about 0.1 μm, while in transparent emulsions the particle diameters are significantly less than 0.1 μm. However, larger particle diameters, i.e. cloudy emulsions, are advantageous.

Es versteht sich, daß der neuerungsgemäßen Reinigungsflüssigkeit weitere Bestandteile zugegeben werden können, beispielsweise Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren usw. Bei den neuerungsgemäßen Reinigungsflüssigkeiten ist die Konzentration an Wasser im allgemeinen erheblich größer als die Konzentration des organischen Lösungsmittels, so daß die innere, emulgierte Phase durch das Lösungsmittel gebildet ist und die äußere, zusammenhängende Phase durch das Wasser gebildet ist. Man spricht dann von einer Organik in Wasser oder Lösungsmittel in Wasser Emulsion. Zur Erkennung, ob es sich um eine solche Emulsion handelt, sei auf Römpps Chemielexikon, 8. Auflage, Franckh'sche Verlagshändlung, Stuttgart, 1981, Seite 1128 verwiesen.It goes without saying that other components can be added to the cleaning fluid according to the innovation, for example emulsifiers, corrosion inhibitors, etc. In the case of the cleaning fluid according to the innovation, the concentration of water is generally considerably higher than the concentration of the organic solvent, so that the inner, emulsified phase is formed by the solvent and the outer, coherent phase is formed by the water. This is then referred to as an organic-in-water or solvent-in-water emulsion. To determine whether this is such an emulsion, refer to Römpps Chemielexikon, 8th edition, Franckh'sche Verlagshändlung, Stuttgart, 1981, page 1128.

Claims (6)

1. Reinigungsflüssigkeit für die Flüssigreinigung von Gegenständen, mit einer Reinigungsflüssigkeit, die ein organisches Lösungsmittel mit guten Lösungseigenschaften für den zu entfernenden Schmutz aufweist, wobei die Reinigungsflüssigkeit in Form einer Emulsion des Typs Lösungsmittel in Wasser vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit innerhalb bestimmter Konzentrations- und Temperaturbereiche eine Lösung bildet und außerhalb dieser Bereiche eine Mischungslücke aufweist, wobei die Reinigungsflüssigkeit für die Flüssigreinigung im Zustand der Mischungslücke vorhanden ist und das Lösungsmittel in einer Konzentration enthält, die bei der bei der Flüssigreinigung herrschenden Temperatur deutlich über derjenigen Konzentration liegt, bei der, ausgehend von Wasser, bei Zugabe des Lösungsmittels die Mischungslücke einsetzt. 1. Cleaning liquid for the liquid cleaning of objects, with a cleaning liquid which has an organic solvent with good dissolving properties for the dirt to be removed, the cleaning liquid being in the form of an emulsion of the solvent in water type, characterized in that the cleaning liquid forms a solution within certain concentration and temperature ranges and has a miscibility gap outside these ranges, the cleaning liquid for liquid cleaning being in the state of the miscibility gap and containing the solvent in a concentration which, at the temperature prevailing during liquid cleaning, is significantly higher than the concentration at which, starting from water, the miscibility gap sets in when the solvent is added. 2. Reinigungsflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel Propylenglykolether ist. 2. Cleaning fluid according to claim 1, characterized in that the organic solvent is propylene glycol ether. 3. Reinigungsflüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Propylenglykolether in einer Konzentration zwischen 10 und 20 Gew.-% vorliegt. 3. Cleaning fluid according to claim 2, characterized in that the propylene glycol ether is present in a concentration between 10 and 20 wt.%. 4. Reinigungsflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ein Etherazetat enthält. 4. Cleaning liquid according to claim 1, characterized in that the organic solvent contains an ether acetate. 5. Reinigungsflüssigkeit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Etherazetat in einer Konzentration zwischen 5 und 15 Gew.-% vorliegt. 5. Cleaning fluid according to claim 4, characterized in that the ether acetate is present in a concentration between 5 and 15 wt.%. 6. Reinigungsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel besteht. 6. Cleaning liquid according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cleaning liquid consists of water and an organic solvent.
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