жидкая очищающая композиция, ее вариант и способ удаления загрязнений с подложкой с использованием очищающей композиции

Формула изобретения

1. Жидкая очищающая композиция, содержащая сольватирующий агент и промывочный агент, отличающаяся тем, что она содержит сольватирующий агент с давлением паров при комнатной температуре не более 8 мм рт.ст., имеющий сольватирующую способность не менее 10, и промывающий агент с давлением паров при комнатной температуре от 80 - 760 мм рт.ст., имеющий показатель истощения озона не более 0,15, причем промывающий агент имеет более высокий удельный вес, чем сольватирующий агент, а сольватирующий агент составляет основную часть композиции, при этом отношение давления паров промывающего агента к давлению паров сольватирующего агента не менее 100 и при температуре кипения жидкой композиции паровое пространство над ней содержит в основном пары промывающего агента.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит промывающий и сольватирующий агенты, не смешивающиеся друг с другом.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сольватирующего агента она содержит одно или несколько следующих веществ: терпены, эфиры двухосновной кислоты, эфиры одноосновной кислоты, нефтяные растворители и алкилзамещенные 2-пирролидоны.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве промывающего агента она содержит фторуглероды, фторуглеводороды и/или простые эфиры.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве промывающего агента она содержит перфторгексен, а в качестве сольватирующего агента - терпен и/или эфир одноосновной кислоты.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит промывающий и сольватирующий агенты, смешивающиеся друг с другом.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве промывающего агента она содержит простой эфир.

8. Жидкая очищающая композиция, содержащая сольватирующий агент и промывающий агент, отличающаяся тем, что в качестве сольватирующего агента она содержит одно или более из следующих веществ: терпен, эфир двухосновной кислоты, эфир одноосновной кислоты, нефтяной растворитель, алкилзамещенный 2-пирролидон, кетон, простой эфир, спирт и амин, имеющие давление паров при комнатной температуре не выше 8 мм рт.ст., и в качестве промывающего агента она содержит одно или более из следующих веществ: фторуглеводород, фторуглерод и простой эфир, имеющие давление паров при комнатной температуре от 80 - 760 мм рт.ст. и показатель истощения озона не более 0,15, причем сольватирующий агент составляет основную часть композиции, где промывающий и сольватирующий агенты являются не смешивающимися друг с другом, промывающий агент имеет более высокий удельный вес, чем сольватирующий агент, а отношение давления паров промывающего и сольватирующего агента составляет не менее 100 и температура кипения композиции определяется температурой кипения промывающего агента, при этом паровая фаза над жидкой композицией при температуре ее кипения содержит в основном пары промывающего агента.

9. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что содержит сольватирующий агент в количестве 50 - 80 мас.% и промывающий агент в количестве 20 - 40 мас. %.

10. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что в качестве сольватирующего агента она содержит один или несколько следующих терпенов: альфа-пинен, бета-пинен, гамма-терпинен, дельта-3-карен, лимонен, дипентен и терпинолен.

11. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что в качестве сольватирующего агента она содержит эфир одноосновной кислоты, а в качестве промывающего агента - перфторгексан.

12. Композиция по п.9, отличающаяся тем, что в качестве сольватирующего агента она содержит эфир одноосновной кислоты, а в качестве промывающего агента - простой эфир.

13. Способ удаления загрязнений с подложки, включающий размещение и выдержку подложки в кипящей жидкой очищающей композиции, содержащей сольватирующий и промывающий агенты, извлечение подложки и последующую обработку, отличающийся тем, что сольватирующий агент выбирают с давлением паров при комнатной температуре не более 8 мм рт.ст. и с сольватирующей способностью не менее 10, а промывающий агент выбирают с давлением паров при комнатной температуре 80 - 760 мм рт.ст. с показателем истощения озона не более 0,15 и с большей величиной удельного веса, чем у сольватирующего агента, при этом отношение давления паров промывающего агента к давлению паров сольватирующего агента не менее 100 и паровое пространство над кипящей композицией содержит в основном пары промывающего агента, причем перед и после размещения подложки в кипящей очищающей композиции ее размещают в указанном паровом пространстве, а последующую обработку осуществляют путем погружения подложки в жидкую очищающую композицию того же состава при температуре ниже температуры кипения по меньшей мере на 5^oC, выдержки в ней подложки до выравнивания температуры подложки и очищающей композиции, извлечение подложки из жидкости и размещение ее в паровом пространстве, содержащем в основном пары промывающего агента и выдержку до окончания их конденсации и удаления подложки из паров.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают терпен, или эфир двухосновной кислоты, или эфир одноосновной кислоты, или нефтяной растворитель, или алкилзамещенный 2-пирролидон, или кетон, или простой эфир, или спирт, или амин, или смесь двух или более из указанных веществ, а в качестве промывающего агента выбирают фторуглеводород, или фторуглерод, или алифатический углеводород, или ароматический углеводород, или спирт, или кетон, или простой эфир, или смесь двух или более из указанных веществ.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают эфир одноосновной кислоты.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают фторуглерод.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают фторуглеводород.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают перфторгексан.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают простой эфир или нефтяной растворитель.

20. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают простой эфир.

21. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают эфир одноосновной кислоты, а в качестве промывающего агента - фторуглерод.

22. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают эфир одноосновной кислоты, а в качестве промывающего агента - фторуглеводород.

23. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают эфир одноосновной кислоты, а в качестве промывающего агента - перфторгексан.

24. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают нефтяной растворитель.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают нефтяной растворитель, а в качестве промывающего агента - фторуглерод.

26. Способ по п. 24, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают нефтяной растворитель, а в качестве промывающего агента - фторуглеводород.

27. Способ по п. 24, отличающийся тем, что в качестве сольватирующего агента выбирают нефтяной растворитель, а в качестве промывающего агента - перфторгексан.

28. Способ по п.20, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают простой эфир, а в качестве сольватирующего агента - эфир одноосновной кислоты.

29. Способ по п.20, отличающийся тем, что в качестве промывающего агента выбирают простой эфир, а в качестве сольватирующего агента - нефтяной растворитель.

30. Способ по п.13, отличающийся тем, что выбирают сольватирующий агент с сольватирующей способностью не менее 20, а промывающий агент выбирают с давлением паров 80 - 680 мм рт.ст., с показателем истощения озона не более 0,05, при этом отношение давления паров промывающего агента к давлению паров сольватирующего агента составляет не менее 200.

31. Способ по п. 13, отличающийся тем, что выбирают сольватирующий и промывающий агенты из несмешивающихся веществ.

32. Способ по п. 13, отличающийся тем, что выбирают сольватирующий и промывающий агенты из смешивающихся веществ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам удаления с подложек клейких загрязнений. Более конкретно, изобретение относится к способам эффективной очистки, в которых используются неазеотропные смеси сольватирующих и моющих веществ.

Изобретение обеспечивает способы очистки, имеющие характеристики и признаки, которые очень требуются для многочисленных и разнообразных случаев промышленного применения. Например, большинство металлических компонентов обрабатывается смазкой или другим технологическим веществом в течение производства, и эта смазка должна быть удалена перед тем, как компонент устанавливается в конечный продукт. Также часто требуется, чтобы излишек канифольного флюса обязательно удалялся с поверхности печатных плат прежде, чем платы допустимы для использования. Способы настоящего изобретения пригодны для использования в этих и многих других случаях применения. Таким образом, хотя настоящее изобретение изначально описывается здесь в связи с его применимостью для очистки печатных плат, из прочтения всей заявки очевидно, что изобретение имеет более широкое применение.

Печатная плата, как правило, состоит из жесткого или гибкого пластика-диэлектрика, армированного стекловолокном, имеющего электрические контакты и проводники на одной или обеих его сторонах. Электрические компоненты электрически соединяются с этими проводниками и/или компонентами с помощью одной или многих технологий пайки. Большинство технологий пайки, обычно используемых в промышленных процессах производства, включают в себя этап нанесения покрытия на всю схемную поверхность печатной платы или по меньшей мере на ее часть, припойного флюса перед выполнением фактической операции пайки. Канифольный флюс, как правило, используют один или в сочетании с активирующими добавками на основе аминов, например гидрохлорид амина, для очистки проводящих металлических элементов и активации получения прочного механического и электрического соединения с припоем.

После завершения процесса пайки наличие остаточного флюса на печатной плате оказывает вредное воздействие на рабочие характеристики электрической схемы и компонентов, находящихся на плате. Следовательно, любой остаточный флюс, имеющийся на плате, должен быть удален.

Технологии, применяемые для удаления клейких остатков с печатных плат многочисленны и разнообразны, начиная от простой очистки платы щетками с помощью растворителя до относительно сложной эмульсионной очистки. Смотри Леонида, справочник по конструированию, производству, компонентам и сборке печатных плат, глава 9, страницы 464 - 489 (1981). Одна из широко используемых технологий известна как обезжиривание в парах растворителя или очистка пар-жидкость-пар. В соответствии с этим способом печатная плата последовательно контактирует с: (1) относительно горячими парами, содержащими растворитель; (2) относительно холодной жидкостью, содержащей растворитель; и (3) относительно горячими парами, содержащими растворитель.

Оборудование, обычно используемое в связи с обезжириванием в парах растворителя, состоит из резервуара, имеющего две секции. Первая секция резервуара содержит кипящий растворитель, а вторая секция - относительно холодный некипящий растворитель. В паровом пространстве над кипящим растворителем предусматриваются змеевики охлаждения и пары растворителя конденсируются на змеевиках и переносятся к холодному растворителю во второй секции резервуара. Некоторая часть холодного жидкого растворителя возвращается в первую секцию резервуара для поддержания достаточного количества кипящего жидкого растворителя. Процесс очистки обычно выполняется путем введения сначала относительно холодной, содержащей загрязнения печатной платы в паровое пространство над кипящим растворителем. Из-за разности температур печатной платы и парами растворителя растворитель конденсируется на печатной плате и оказывает сольватирующее воздействие на остаточные канифольные флюсы. Таким образом, конденсированным парам и сольватированным канифольным флюсам позволяется вернуться в первую секцию резервуара. После того как печатная плата подвергается требуемой величине очищающего воздействия, она перемещается во вторую секцию резервуара и погружается в холодный растворитель, посредством которого плата охлаждается и выполняется окончательная очистка, которая может потребоваться. Затем относительно холодная плата снова поступает в пространство относительно горячего пара, где конденсирующиеся пары выполняют окончательную промывку платы. Такие процессы очистки пар-жидкость-пар описываются на страницах 475 - 477 справочника Леониды. В соответствии с указаниями Леониды процессы обезжиривания в парах растворителя требуют растворителей, имеющих температуру кипения ниже приблизительно 75^oC (167^oF).

Типы материалов, которые прежде использовали для удаления остаточных флюсов с печатных плат, также многочисленны и разнообразны. Например, хлорированные углеводороды, алифатические углеводороды, спирты и терпены являются известными растворителями канифольного флюса. Вследствие высоких давлений их паров и хорошей сольватирующей способности в парообразном состоянии хлорированные углеводороды, включающие в себя хлорфторуглероды, нашли широкое применение в способах обезжиривания в парах растворителя. Однако хлорированные углеводороды, как правило, являются относительно плохими растворителями ионных остатков, которые могут иметься на печатной плате или другой подлежащей очистке подложке. Смотри справочник Леониды, страница 466. По этой и другим причинам, хлорированные углеводороды, в основном, и хлорфторуглероды, в частности, иногда используют в комбинации с другими низкокипящими растворителями.

Смеси, содержащие хлорированные углеводороды и другие низкокипящие растворители предлагались для использования в процессах обезжиривания в парах растворителя. Однако, как правило, предшествующий уровень техники не предлагал, а в некоторых случаях даже противодействовал использованию смесей, имеющих компоненты с сильно отличающимися давлениями паров в процессах обезжиривания. Это особенно справедливо для предыдущего уровня техники, направленного на применение смесей растворителей, которые включают в себя хлорированные углеводороды, как иллюстрируется, например, в патенте США N 3640884, выданном Полфилду и др.

Хотя смеси растворителей используют для удаления канифольного флюса с печатной платы, они имеют тот недостаток, что кипят в широком диапазоне температур, а следовательно, подвергаются фракционированию при обезжиривании в парах или в случае применения ультразвуковой отмывки, которые являются открытыми для атмосферы (столбец 1, строки 47 - 51). Следовательно, Шолфилд требует использования тетрахлордифторэтана в виде бинарных и тройных азеотропных смесей для применения в качестве растворителей в процессах обезжиривания в парах. В других патентах, в которых описываются использование азеотропных смесей, содержащих хлорированные углеводороды в качестве растворителей в процессах очистительного обезжиривания в парах растворителей, являются патент США N 3960746, выданный Горскому, патент США N 3733218, выданный Бегану, и патент США N 4062795, выданный Хатчинсону.

Известен патент GB N 2220951, в котором описывается жидкая очищающая композиция, содержащая сольватирующий и промывающий агенты. Однако сольвтирующий агент данной композиции является воспламеняющимся веществом.

В патенте США N 3957531 раскрываются способ удаления загрязнений с подложки, в том числе и очистка печатной платы от канифольного флюса, от жировых загрязнений и композиция для очистки плат, содержащая сольватирующий и промывающий агенты. В указанном способе изделие сначала обрабатывают в кипящей жидкости, содержащей сольватирующий и промывающий агенты, а затем в промывающем агенте, температура которого по крайней мере на 50^o ниже температуры кипящей жидкости.

Хлорированные углеводороды и смеси, содержащие хлорированные углеводороды, нашли широкое применение преимущественно в качестве растворителей в процессах очистки печатных плат, однако использованию таких материалов с недавних пор оказывают сильное противодействие по экологическим причинам. В частности, использование хлорированных углеводородов, включающих хлорфторуглероды, подвергается экологами серьезной критике, поскольку было обнаружено, что рассеивание этих материалов в атмосфере разрушает озонновый слой. По этой причине применение хлорированных углеводородов сильно ограничено, а в некоторых случаях полностью запрещено. Таким образом, несмотря на привлекательные характеристики их растворяющей способности хлорированные углеводороды не выбирают больше для процессов обезжиривания в парах. Таким образом, в настоящее время существует потребность альтернативы типовым процессам обезжиривания предшествующего уровня техники, в которых для обеспечения эффективной очистки в значительной степени полагаются на хлорированные углеводороды.

Заявители открыли способы очистки, в которых клейкие загрязнения эффективно удаляются с подложки. В частности, способы настоящего изобретения, как правило, содержат (а) контактирование подложки с жидким сольватирующим веществом (агентом) и предпочтительно одновременно и/или последовательно, (b) контактирование подложки с моющим веществом (промывающим агентом), причем отношение давления паров указанного моющего вещества к давлению паров указанного сольватирующего вещества является относительно высоким, предпочтительно не менее чем приблизительно 20.

В соответствии с одним предпочтительным аспектом настоящего изобретения этап контактирования (a) содержит контактирование подложки с кипящей жидкой очищающей композицией, содержащей указанные сольватирующее и моющее вещества. Вследствие очень большого отличия летучести сольватирующего вещества от моющего вещества сольватирующее вещество имеет большую склонность оставаться в жидкой фазе и паровое пространство над кипящей жидкостью содержит только очень небольшие количества сольватирующего вещества и относительно большие концентрации моющего вещества. Это в высшей степени выгодное условие, поскольку необходимость регенерации и рециклирования сольватирующего вещества минимизируется в соответствии с предпочтительным способом настоящего изобретения. Кроме того, вследствие относительно нелетучей природы сольватирующего вещества, беспокойство относительно возможной утечки вредных сольватирующих материалов в атмосферу существенно уменьшается или исключается вообще.

В соответствии с другим предпочтительным аспектом настоящего изобретения этап контактирования (b) содержит контактирование подложки с паром, содержащим моющее вещество. Этот этап особенно предпочтительно использовать в связи с предпочтительным описанным выше вариантом воплощения кипящей жидкости, поскольку в таких вариантах воплощения паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью содержит существенные концентрации моющего вещества.

Особенно предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения содержит очищающую композицию, в которой сольватирующее и моющее вещества являются несмешиваемыми друг с другом. Ниже описываются преимущества, связанные с использованием такой композиции.

На чертеже приведено полусхематическое изображение предпочтительного устройства, используемого в связи со способами настоящего изобретения.

В изобретении используется сочетание этапов процесса и обрабатывающих веществ для эффективного удаления с подложки клейких загрязнений. Термин "подложка" используется здесь в широком смысле для обозначения любого устройства или изделия производства, которое может быть подвергнуто загрязнению нежелательными материалами. Таким образом, термин "подложка" включает в себя, например, детали машин, инструменты, сборки компонентов и печатные платы. Подобным образом термин "клейкое загрязнение" также используется в широком смысле для обозначения, например, нежелательных материалов, которые являются непросто удаляемыми с подложки с помощью обычных средств. Таким образом, термин "клейкое загрязнение" включает в себя органические и неорганические материалы, например, жиры, масла, воски, клеи и канифольные флюсы. Однако заявители ожидают, что настоящее изобретение будет особенно полезным в связи с очисткой печатных плат от канифольных флюсов и в связи с очисткой деталей машин от воска, жира и/или масел.

Способы настоящего изобретения содержат этап контактирования подложки, подлежащей очистке, с жидким сольватирующим веществом.

В этом контексте термин "сольватирующее вещество" относится к компонентам или смесям компонентов, которые имеют большую склонность сольватировать клейкое загрязнение. Предпочтительно, чтобы сольватирующие вещества настоящего изобретения имели сольватирующую способность при комнатной температуре равную по меньшей мере приблизительно 10, а даже более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 20. Сольватирующая способность определяется измерением весовых частей клейкого загрязнений растворимого в 100 весовых частях сольватирующего вещества при комнатной температуре. В соответствии с особенно предпочтительными вариантами воплощения клейкий остаток, по существу, полностью смешивается в сольватирующем веществе, по существу, в любых пропорциях.

Важным признаком настоящего изобретения является использование сольватирующего вещества, которое имеет относительно низкое давление паров. Было обнаружено, что использование сольватирующих веществ с низким давлением паров в сочетании с другими предпочтительными признаками настоящего изобретения обеспечивает способы очистки, которые являются как высоко эффективными, так и экологически неопасными. В частности, сольватирующие вещества с низким давлением паров имеют большую склонность оставаться в жидком состоянии. Основным недостатком хлорированных углеводородных растворителей предшествующего уровня техники была тенденция утечки таких соединений в окружающую среду. Кроме того, большая склонность сольватирующих веществ настоящего изобретения оставаться в жидком состоянии значительно упрощает разработку процесса. Соответственно, в одном варианте воплощения настоящего изобретения сольватирующие вещества предпочтительно имеют давление паров при комнатной температуре не более приблизительно 0,05 атм (примерно 40 мм ртутного столба) и даже более предпочтительно - не более приблизительно 0,01 атм (примерно 8 мм ртутного столба). Термин "комнатная температура" используется здесь, чтобы указать на температуру приблизительно равную 70^oF (примерно 20^oC).

Сольватирующее вещество может также иметь другие желательные признаки и характеристики. Например, сольватирующее вещество предпочтительно не будет оказывать вредного воздействия на прочность, целостность или рабочие характеристики материалов конструкции подложки или компонентов на ней. Что касается подложек, содержащих печатную плату, сольватирующее вещество предпочтительного инертно относительно них и не растворяет эпоксидную смолу, пропитывающую стекловолокно. Сольватирующие вещества настоящего изобретения также предпочтительно имеют низкую вязкость для улучшения технологических характеристик и низкую токсичность для улучшения характеристик безопасности. Очень предпочтительно, что сольватирующие вещества настоящего изобретения являются не опасными для атмосферы, почвы и воды. Химическая и фотохимическая стабильность также является другим предпочтительным признаком сольватирующих веществ настоящего изобретения.

Сольватирующее вещество настоящего изобретения предпочтительно выбирается из группы, состоящей из терпенов, эфиров двухосновных кислот, эфиров одноосновных кислот, нефтяных растворителей, алкилзамещенных 2-пирролидонов, кетонов, простых эфиров, спиртов, аминов и смесей двух или более упомянутых выше веществ с терпенами, являющимися предпочтительными для удаления клейких загрязнений, содержащих канифольный флюс. Хотя представляется, что все терпены и соединения на основе терпенов пригодны для использования в качестве сольватирующих веществ в соответствии с настоящим изобретением, особенно предпочтительно, чтобы сольватирующее вещество выбирали из группы, состоящей из альфа-пинена, бета-пинена, гамма-терминена; дельта-3-карена, лимонена, дипентена, терпинолена и смеси двух или более упомянутых выше веществ с лимоненом и дипентеном, являющихся предпочтительными. Как будет видно из приведенных выше примеров, особенно хорошие результаты были получены также при использовании органических эфиров.

Способы настоящего изобретения также требуют контактирования подложки с моющим веществом. Используемый здесь термин "моющее вещество" относится к компоненту или смеси компонентов, отличающемуся способностью отмывать с подложки сольватирующее вещество и любой растворенный им клейкий остаток. Другие характеристики моющего вещества будут широко изменяться в зависимости от таких факторов, как, например, тип подложки и используемое сольватирующее вещество, и все такие моющие вещества находятся в пределах объема настоящего изобретения.

В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения моющее вещество имеет давление паров при комнатной температуре, которое является относительно высоким по сравнению с давлением паров сольватирующего вещества при комнатной температуре. Более конкретно, предпочтительно, чтобы отношение давления паров моющего вещества к давлению паров сольватирующего вещества было не менее приблизительно 20 и даже более предпочтительно - не менее приблизительно 100. В другом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения давление паров моющего вещества при комнатной температуре предпочтительно составляет от приблизительно 0,01 атм (примерно 8 мм ртутного столба) до приблизительно 1 атм (примерно 760 мм ртутного столба) и даже более предпочтительно - от приблизительно 0,1 атм (примерно 80 мм ртутного столба) до приблизительно 0,9 атм (примерно 680 мм ртутного столба). Заявители обнаружили, что моющие вещества, имеющие давление паров в пределах описанных выше предпочтительных диапазонов, обеспечивают способы настоящего изобретения выгодными характеристиками. Например, предпочтительные способы не требуют продолжительного времени сушки для удаления с подложки моющего вещества. Этот выгодный признак имеет место вследствие того, что по меньшей мере частично используются моющие вещества с высоким давлением паров, которые склонны к легкому испарению с подложки, таким образом, оставляя ее чистой и сухой после этапа промывания. Описанные здесь моющие вещества, имеющие предпочтительные характеристики давления паров, обладают другими преимуществами, когда используются в соответствии с настоящими способами, как более подробно описывается ниже.

Моющие вещества настоящего изобретения также предпочтительно имеют небольшую или неизвестную склонность вызывать истощение озонового слоя. Более конкретно, очень предпочтительно, чтобы моющие вещества имели показатель истощения озона (ОДР) не более приблизительно 0,15, более предпочтительно - не более приблизительно 0,05 и далее более предпочтительно - приблизительно 0. Показатели истощения озона публикуются в Technical Progress On Protecting The Ozone Layer - Electronics, Degreasing and Dry Cleaning Solvents Technical Options Report United Nations Environment Programme (6130189).

Моющие вещества, содержащие CFC-113, CFC-114 и CFC-115 имеют показатели истощения озона более приблизительно 0,6 и, следовательно, являются непредпочтительными в соответствии с настоящим изобретением.

Как упоминалось выше и как подробно описывается ниже, особенно предпочтительно, чтобы сольватирующие и моющие вещества были несмешиваемыми друг с другом. Однако для некоторых случаев применения предпочтительно, чтобы моющее вещество в основном смешивалось с сольватирующим веществом. В соответствии с подробно описываемыми ниже предпочтительными вариантами воплощения очищаемые изделия контактируют с очищающей композицией, которая включает в себя как сольватирующее вещество, так и моющее вещество, оба в жидком состоянии. Для очищаемых изделий, которые являются хрупкими и, таким образом, подвергающимися опасности разрушиться, если композиция чрезмерно перемешивается, является желательным использование очищающей композиции, в которой моющее вещество и сольватирующее вещество полностью смешиваемы в любых пропорциях, поскольку такая композиция может быть использована более эффективно с небольшим перемешиванием или вообще без перемешивания, чем композиция, которая включает в себя сольватирующее и моющее вещества, которые являются несмешиваемыми друг с другом.

Специалисту в этой области техники будет очевидно, что моющие вещества являются относительно не опасными для атмосферного озона по меньшей мере частично, вследствие отсутствия или уменьшенного содержания хлора в молекулах, составляющих моющее вещество. Однако также будет очевидным, что уменьшенное содержание хлора приводит к уменьшению способности моющего вещества сольватировать многие клейкие загрязнения, включающие в себя канифольный флюс. Однако вследствие других признаков и характеристик настоящего изобретения относительно низкая сольватирующая способность моющих веществ настоящего изобретения не ухудшает эффективности очистки способов настоящего изобретения. Соответственно, первостепенной целью моющих веществ настоящего изобретения является отмывка сольватирующего вещества от очищаемой подложки и не требуется, чтобы моющие вещества обладали какой-либо способностью сольватировать клейкое загрязнение, хотя эта способность может иметься в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения.

Моющие вещества настоящего изобретения могут также иметь другие желательные и полезные характеристики. Например, моющее вещество предпочтительно не оказывает вредного воздействия на прочность, целостность и работоспособность материалов конструкции подложки компонентов. Что касается материалов, составляющих печатную плату, моющее вещество предпочтительно инертно относительно них и не растворяет эпоксидную смолу, пропитывающую стекловолокно. Также предпочтительно, что моющие вещества настоящего изобретения обладают низкой токсичностью и воспламеняемостью, что улучшает характеристики безопасности. Также очень предпочтительно, что моющие вещества настоящего изобретения не опасны для атмосферы, почвы и воды. Химическая и фотохимическая стабильность являются также другими предпочтительными признакам и моющих веществ настоящего изобретения. Каждая из характеристик, указанных выше в отношении моющего вещества, одинакового предпочтительна для моющей композиции в целом.

Предпочтительно, чтобы моющее вещество настоящего изобретения выбирали из группы, состоящей из хлорированных углеводородов, хлорфторуглеродов, фторуглеродов, фторуглеводородов, хлорфторуглеводородов, алифатических углеводородов, ароматических углеводородов, спиртов, кетонов, эфиров и смесей двух или более упомянутых выше веществ. Даже более предпочтительно, чтобы моющее вещество настоящего изобретения выбирали из группы, состоящей из моно- или ди-хлоруглеводородов, моно- или ди- хлорфторуглеродов, фторуглеродов, алифатических углеводородов, спиртов и смесей из двух или более упомянутых выше веществ. Используемый здесь термин "алифатический углеводород" относится к углеводородам, содержащим углерод и водород и включающим в себя прямую и разветвленную цепи и циклические углеводороды и насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Используемые здесь "термины " фторуглеводород" и "фторуглерод" относятся к фторзамещенным углеводородам, которые не содержат хлора. Предпочтительно использовать перфторгексан. Среди спиртов предпочтительными являются изопропил и фторированные спирты, например, пентафторпропанол. Среди хлорфторуглеродов предпочтительными является дихлорпентафторпропан.

Особенно предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения содержит обеспечения очищающей композиции, в которой сольватирующее вещество и моющее вещество являются несмешиваемыми друг с другом. Термин "несмешиваемые" используется здесь в своем обычном значении, означая, что жидкое сольватирующее вещество и жидкое моющее вещество не смешиваются друг с другом. Например, когда две жидкости наливают в один сосуд, каждая образует свой собственный слой, причем жидкость, которая имеет более высокий удельный вес, образует слой, который располагается ниже слоя жидкости, обладающей меньшим удельным весом. Таким образом, композиция этого варианта воплощения настоящего изобретения в состоянии покоя содержит расслаивающиеся жидкие фазы. Выгодой использования несмешиваемых жидкостей является то, что при использовании композиция склонна кипеть при относительно постоянной температуре, которая, по существу, равна температуре кипения одного моющего вещества. В связи с этим отмечается, что сольватирующее вещество, по существу, нерастворимо в моющем веществе и, как правило, загрязнение, удаленное с обрабатываемой подложки, также, по существу, нерастворимо в моющем веществе даже при повышенных температурах, которые могут использоваться для кипячения моющего вещества. Ввиду того, что сольватирующее и моющее вещества могут быть смешиваемы или несмешиваемы друг с другом, необходимо признать, что настоящее изобретение включает в свой объем очищающую композицию, которая содержит сольватирующее и моющее вещества, которые частично смешиваются друг с другом или частично не смешиваются друг с другом.

В предпочтительном варианте воплощения жидкое моющее вещество лежит ниже сольватирующего вещества в композиции расслаивающегося вида. В таком варианте воплощения относительно высококипящее сольватирующее вещество образует защитное покрытие или защитный слой поверх низкокипящего моющего вещества, когда композиция не используется. Вариант воплощения упомянутого выше типа композиции может быть обеспечен путем выбора моющего вещества, которое имеет более высокий удельный вес, чем у сольватирующего вещества.

Особенно предпочтительно, когда моющее вещество настоящего изобретения является неводным моющим веществом. Используемый здесь термин "неводное моющее вещество", относится к тем моющим веществам, которые содержат только небольшие количества, предварительно менее 5%, а даже более предпочтительно менее приблизительно 1% воды. Особенно предпочтительными являются, по существу, безводные моющие вещества. Хотя водные системы имеют некоторые желательные характеристики, например, легкую доступность и низкую стоимость, содержащие воду моющие вещества часто являются агрессивными по отношению к одному или более материалов конструкции подложки. Кроме того, подложки, которые моют водосодержащими системами, трудно сушатся. Таким образом, использование водосодержащих моющих веществ имеет ту опасную характеристику, что оно является потенциально вредным для очищаемой подложки, и/или для ее компонентов и позволяет получать подложки, которые трудно сушить. Соответственно, не является предпочтительным использование моющих веществ или моющих композиций, содержащих воду.

С другой стороны, в практике настоящего изобретения вода может быть использована в качестве сольватирующего вещества ввиду того, что вода способна растворять многие типы загрязнений, включая, в частности, неорганические загрязнения. Вода может быть использована в качестве сольватирующего вещества сама по себе или в сочетании с одним или более другими сольватирующими веществами. Она может быть особенно выгодно использована в композициях содержащих несмешиваемые составляющие.

Превосходные результаты были получены для многих случаев очистки, в которых использовали описанные выше сольватирующие и моющие вещества. Однако могут быть случаи применения, в которых улучшение очистки может быть реализовано с помощью применения поверхностно-активного вещества (веществ). Приемлемые поверхностно-активные вещества могут быть выбраны на основе знаний предшествующего уровня техники.

Специалистам в этой области техники доступны и известны многие технологии для выполнения этапов контактирования настоящего изобретения, и использование всех таких технологий находится в пределах его объема. Таким образом, как правило, достаточно, чтобы этапы контактирования настоящего изобретения выполнялись в условиях достаточных для достижения цели каждого этапа. Т.е., этап контактирования подложки с сольватирующим веществом предпочтительно выполняется в условиях достаточных для сольватирования или освобождения предварительно определенного типа и количества клейкого загрязнения с подложки, в то время как этап контактирования подложки с моющим веществом предварительно выполняется при условиях, достаточных для смывания определенного количества сольватирующего вещества с подложки. Например, представляется, что этап контактирования подложки с сольватирующим веществом может включить в себя очистку щетками или распыление на подложку сольватирующего вещества до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень сольватирования и/или освобождения. Тем не менее заявители обнаружили, что в соответствии с описываемыми ниже предпочтительными условиями контактирования достигается определенная и выгодная очистка.

Как правило, предпочтительно, чтобы этапы контактирования в соответствии с настоящим изобретением содержали погружение подложки в жидкость или пары, содержащие сольватирующее вещество и/или моющее вещество. Кроме того, встряхивание подложки и/или перемешивание контактирующей среды также является необходимым для обеспечения максимальной эффективности контактирования. В действительности, поддержание относительного движения между композицией и подложкой имеет склонность ускорять удаление загрязнения. При использовании очень рекомендуется и, таким образом, особенно предпочтительно, чтобы композиция, содержащая несмешиваемые жидкости, перемешивалась. Перемешивание несмешиваемых жидких составляющих композиции приводит к образованию их смеси и заставляет моющее вещество перемешиваться в направлении к поверхности нагреваемой композиции, где оно испаряется. Композиция в этом случае склонна кипеть более однородно. По завершении процесса очистки, включающего в себя завершение перемешивания композиции, несмешиваемые жидкости легко разделяются на два различных слоя, когда композиция охлаждается ниже температуры кипения моющего вещества. Удаляемое с обрабатываемой детали загрязнение, как правило, собирается в слое сольватирующего вещества. Таким образом можно избежать загрязнения моющего вещества.

На практике система также не может иметь температуры воспламенения, даже если она работает при температуре выше воспламенения высококипящего вещества. Это будет иметь место, поскольку может быть выбрано нижнее кипящее вещество, не имеющее температуры воспламенения и при работе нижнее кипящее вещество будет заполнять систему устройства невоспламеняющейся паровой фазой.

Что касается последовательности этапов контактирования, представляется, что этап контактирования подложки с моющим веществом может выполняться, по существу, одновременно и/или последовательно с этапом контактирования подложки с сольватирующим жидким веществом, причем в соответствии с некоторыми вариантами воплощения последовательное контактирование является предпочтительным.

Продолжительность контактирования в соответствии с настоящим изобретением также может широко изменяться в зависимости от ряда факторов, например, типа и природы клейкого загрязнения, материалов конструкции подложки и степени требуемой очистки, и все эти продолжительности находятся в пределах объема настоящего изобретения. Однако предпочтительно, чтобы этап контактирования подложки с сольватирующим веществом содержал поддержание подложки в контакте с сольватирующим веществом в течение времени, достаточного для сольватирования или по меньшей мере освобождения, по существу всего клейкого загрязнения с подложки. Представляется, что специалист в этой области техники, имеющий обычную квалификацию, руководствуясь настоящим описанием сможет легко определить достаточное время контактирования для любого конкретного случая применения без чрезмерного экспериментирования. Однако особенно предпочтительно, чтобы подложка контактировала с сольватирующим веществом в течение периода времени от приблизительно 30 с до примерно 5 мин, и даже более предпочтительно - от приблизительно 30 с до примерно 2 мин.

Этап контактирования подложки с моющим веществом предпочтительно содержит контактирование подложки с моющим веществом в течение периода времени достаточного для отмывания от подложки основной части, а предпочтительно всего сольватирующего вещества. И в этом случае представляется, что специалисту в этой области техники, имеющему среднюю квалификацию, при руководствовании описанием настоящей заявки легко определить точное время контактирования, требуемое для любого конкретного случая применения, не прибегая к чрезмерному экспериментированию. Однако, как правило, предпочтительно, чтобы подложка контактировала с моющим веществом в течение периода времени от приблизительно 30 с до приблизительно 5 мин, и даже более предпочтительно - от приблизительно 30 с до примерно 3 мин.

Использование этапов контактирования в соответствии с описанными выше периодами продолжительности особенно предпочтительно для способов, предназначенных для удаления канифольных припойных флюсов с печатных плат, особенно для способов, в которых применяется моющее вещество, содержащее хлорфторуглероды, хлорфторуглеводороды, фторуглероды или спирты, и сольватирующее вещество, содержащее терпен или материал на основе терпена, или эфир или материал на основе эфира, например, эфиры одноосновной или двухосновной кислоты, причем предшествующее вещество является предпочтительным.

Условия температуры и давления, в которых выполняются этапы контактирования, также могут широко изменяться в зависимости от многочисленных факторов, например, стоимости и доступности сред нагрева и охлаждения, и все эти изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения. Для простоты, как правило, предпочитают, чтобы этапы контактирования выполнялись при давлении приблизительно равном давлению окружающей среды. Что касается температурных условий, очень предпочтительно, чтобы этап контактирования подложки с сольватирующим веществом содержал: (1) обеспечение сольватирующего вещества при температуре от приблизительно 10^oC (примерно 50^oF) до приблизительно 150^oC (примерно 300^oF) и даже более предпочтительно - от приблизительно 30^oC (примерно 80^oF) до приблизительно 120^oC (примерно 250^oF) и (2) контактирование подложки с сольватирующим веществом. Также предпочтительно, что настоящее изобретение содержит контактирование подложки с кипящей жидкостью, содержащей сольватирующее вещество, особенно, когда такое кипение имеет место в пределах описанных выше диапазонов температур.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения этап контактирования подложки с моющим веществом содержит контактирование подложки с парами, содержащими моющее вещество, причем температура подложки меньше, чем приблизительно температура паров предпочтительно по меньшей мере на примерно 5^oC. Кроме того, предпочтительно, чтобы этап контактирования подложки с моющим веществом содержал:

(1) обеспечение моющего вещества при температуре от приблизительно 5^oC (примерно 40^oF) до приблизительно 120^oC (примерно 250^oF) и даже более предпочтительно - от приблизительно 20^oC (примерно 70^oF) до приблизительно 100^oC (примерно 230^oF; и; (2) контактирование подложки с моющим веществом. Заявители обнаружили, что эффективность этапов сольватирования и отмывания в соответствии с настоящим изобретением существенно улучшается, когда эти этапы выполняются при описанных выше температурных условиях.

Что касается фактического механизма контактирования, представляется, что все известные технологии контактирования пригодны для использования в соответствии со способами настоящего изобретения. Таким образом, для жидких сольватирующего и моющего вещества этап контактирования может содержать, например, распыление, очистку щетками и/или окунание подложки, причем окунание является предпочтительным. Для моющих веществ в парообразном состоянии этап контактирования может содержать, например, дутье паров моющего вещества по подложке и/или окунание подложки в пары моющего вещества, причем окунание является предпочтительным.

Особенно предпочтительный вариант воплощения способов содержит: (а) контактирование подложки с кипящей жидкой композицией, содержащей сольватирующее и моющее вещества; и (в) контактирование подложки с парами, содержащими основную объемную часть моющего вещества и небольшую объемную часть сольватирующего вещества, причем отношение давления паров указанного моющего вещества к давлению паров указанного сольватирующего вещества равно по меньшей мере приблизительно 20. Было обнаружено что этот вариант воплощения является очень предпочтительным, поскольку он позволяет производить упрощенную, но эффективную разработку процесса. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения применение кипящей жидкости, содержащей сольватирующее вещество, устанавливает между подложкой и сольватирующим веществом предпочтительное контактирование при повышенной температуре. Кроме того, обеспечение кипящей жидкости, содержащей сольватирующий компонент с низким давлением паров и моющий компонент с высоким давлением паров, приводит к созданию парового пространства над кипящей жидкостью, которое содержит моющее вещество в основной части и только небольшие количества, если они есть вообще, сольватирующего вещества. Таким образом, эффективное исключение сольватирующего вещества из парового пространства, связанного с большой близостью кипящей жидкости с парообразным моющим веществом, позволяет просто очень эффективно разрабатывать процесс. В своем наиболее предпочтительном виде сольвватирующее и моющее вещества являются несмешиваемыми друг с другом.

Теперь конкретно обратимся к чертежу, на котором иллюстрируется процесс очистки партиями в соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения. В способах настоящего изобретения в соответствии с этим вариантом воплощения используется очистительный резервуар 10 с перегородкой, имеющей и первую секцию 11 и вторую секцию 12, разделенные мембранной перегородкой или ловушкой 12. Первая секция 11 резервуара 10 наполнена до первого заданного уровня жидкостью очищающей композиции 14, содержащей сольватирующее вещество, а вторая секция 12 заполнена до второго заданного уровня выше указанного первого заданного уровня жидкой моющей композицией 15, содержащей моющее вещество. В паровом пространстве над жидкостями, содержащимися в резервуаре 10, предусмотрены конденсирующие змеевики 16. Первая секция 11 резервуара 10 снабжена нагревающими змеевиками 18 для введения тепла в жидкую очищающую композицию, а вторая секция 12 резервуара 10 снабжена охлаждающими змеевиками 20 для отвода тепла из жидкой очищающей композиции. Для вариантов воплощения типа, представленного на чертеже, особенно предпочтительно, чтобы очищающая композиция 14, содержащаяся в первой секции резервуара 11, содержала сольватирующее и моющее вещества, причем сольватирующего вещества предпочтительно больше, предпочтительно от приблизительно 50 до примерно 80 мас.% жидкой очищающей композиции, а моющего вещества предпочтительно меньше, предпочтительно от приблизительного 20 до примерно 40 мас.% жидкой очищающей композиции. Нагревательный элемент 18 предпочтительно регулирует повышением температуры жидкой очищающей композиции приблизительно до температуры кипения.

Над жидкостями, содержащимися в секциях 11 и 12 резервуара очистки, находятся пары 19 которые содержат моющее вещество в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно, когда температура в секции резервуара 11 повышается до температуры кипения жидкой очищающей композиции 14, содержащееся в ней моющее вещество предпочтительно испаряется и заполняет паровое пространство 19 резервуара очистки 10. Охлаждающий поток через конденсирующий змеевик 16 регулируется так, чтобы конденсировать примерно то же количество паров, которое производится кипящей жидкостью, содержащейся в первой секции резервуара 11. Средства передачи конденсированной жидкости (не показано) передают конденсированную жидкость во вторую секцию 12 резервуара 10. Соответствующая степень охлаждения моющего вещества, содержащегося во второй секции резервуара 12, регулируется высотой перегородки или ловушки перелива 13. Излишек жидкого моющего вещества переливается через ловушку 13 и поступает в первую секцию резервуара 11, таким образом, пополняя в ней потерю моющего вещества в результате испарения.

Далее будут описаны предпочтительные варианты способов настоящего изобретения в связи с использованием устройства, показанного на чертеже для очистки печатной платы, содержащей остаточный канифольный припойный флюс. Первый этап содержит контактирование загрязненной печатной платы с сольватирующим веществом путем погружения платы в кипящую жидкость, содержащуюся в первой секции 11 резервуара 10, таким образом, сольватируя и/или освобождая любой остаточный канифольный флюс, имеющийся на плате. Первый этап контактирования предпочтительно имеет продолжительность от приблизительно 1 до примерно 7 мин. Следующий этап содержит контактирование подложки с моющим веществом так, чтобы смыть сольватирующее вещество и растворенный в нем канифольный флюс или освобожденный посредством него с печатной платы. Это второй этап контактирования предпочтительно содержит две или более последовательно следующие стадии: (I) контактирование печатной платы с моющим веществом, подвергая плату воздействию паровым пространством 19, расположенным над резервуаром жидкости 10, по существу, непосредственно при удалении платы из контакта с сольватирующим веществом; (II) дополнительное контактирование печатной платы с моющим веществом путем погружения платы в относительно холодное моющее вещество, содержащееся во второй секции резервуара 10; (III) дополнительное контактирование печатной платы с моющим веществом путем погружения платы в паровое пространство 19, расположенное над резервуаром жидкости 10. Такая предпочтительная последовательность этапов контактирования, представляется, должна обеспечить высокоэффективную технологию очистки и сушки подложек, содержащих клейкое загрязнение.

Описанный выше этап контактирования (I) полезен, поскольку позволяет смывать с платы излишек сольватирующего вещества и связанного с ним загрязнения и возвращать под действием силы тяжести в кипящую жидкость. Таким образом, сводится к минимальной величине загрязнение моющей жидкости, содержащейся в секции 12 резервуара 10, сольватирующим веществом и/или удаленным загрязнением. Представляется, что для некоторых вариантов воплощения этап контактирования (I) будет обеспечивать приемлемо чистые и сухие печатные платы. Однако при более строгих требованиях предпочтительно, чтобы использовались дополнительные этапы контактирования (II) и (III). Конкретно, печатная плата предпочтительно удаляется из парового пространства над секцией резервуара 11 и погружается в относительно холодную моющую композицию, содержащуюся в секции резервуара 12. Этот дополнительный этап контактирования обеспечивает дополнительное промывание и также служит для охлаждения платы, предпочтительно до приблизительно температуры жидкости в секции резервуара 12. Окончательный этап в этом предпочтительном варианте воплощения содержит удаление печатной платы из холодной моющей жидкости и контактирование печатной платы еще раз с относительно горячими парами, содержащимися в паровом пространстве 19. Вследствие температурного периода моющее вещество в паровом пространстве будет конденсироваться на подложке, таким образом обеспечивая окончательный этап промывания и чистую сухую печатную плату.

Следующие примеры являются иллюстративными и сравнительными, но не ограничивающими настоящего изобретения. Назначение примеров в качестве сравнения не является обязательным указанием на то, что примеры представляют последовательность операций предыдущего уровня техники.

Пример 1. Приблизительно 270 мас. ч. моющего вещества, состоящего из 1,1,1-трихлорэтана, и приблизительно 630 мас.ч. сальватирующего вещества, состоящего из лимонена, загружали в нагреваемый сосуд для образования жидкой очищающей композиции, состоящей из приблизительно 70 мас.% сольватирующего вещества лимонена и примерно 30 мас.% моющего вещества 1,1,1-трихлорэтана. Затем жидкая очищающая композиция, содержащаяся в нагреваемом сосуде, доводилась до кипения, при этом температура жидкости составляла приблизительно 140^oC. Паровое пространство, простирающееся непосредственно над кипящей жидкостью, состояло, по существу, из 1,1,1-трихлорэтана и только незначительного количества (следов) лимонена. Вследствие потери тепла, главным образом через неизолированную стенку сосуда, температура парового пространства была приблизительно на 66^oC ниже температуры кипящей жидкости.

Прямоугольный металлический испытательный образец площадью 1 дюйм 2 дюйма и толщиной приблизительно 1/16 дюйма загрязняли приблизительно при комнатной температуре охлаждающим маслом. Затем загрязненный испытательный образец помещали в паровое пространство над кипящей жидкостью, после чего пары 1,1,1-трихлорэтана контактировали с испытательным образцом и конденсировались на нем. Испытательный образец выдерживали в паровом пространстве до тех пор, пока температура испытательного образца не достигала температуры парового пространства, что подтверждалось прекращением образования конденсата на испытательном образце. Испытательный образец удаляли из паров, подвергли визуальному исследованию и обнаружили, что он загрязнен охлаждающим маслом, что указывает на то, что только одного этапа контактирования испытательного образца с парообразным моющим веществом не достаточно для удаления, в основном, всего загрязняющего вещества с испытательного образца.

Затем еще загрязненный испытательный образец подвергали контактированию с сольватирующим веществом лимоненом путем погружения испытательного образца в кипящую жидкость на время, достаточное для сольватирования или освобождения, по существу, всего загрязнения, которое составляло 45-60 с. После этого испытательный образец удаляли из кипящей жидкости и помещали в сосуд, содержащий жидкий 1,1,1-трихлорэтан при приблизительно комнатной температуре на время, достаточное, чтобы дать возможность испытательному образцу охладиться примерно до комнатной температуры, которое составляло приблизительно 60 с. Дополнительное контактирование с моющим веществом затем достигалось повторным погружением испытательного образца в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью на время, достаточное для наблюдения прекращения конденсации на испытательном образце, которое составляло приблизительно 40-60 с, таким образом обеспечивая контактирование испытательного образца с парами, состоящими, по существу, из 1,1,1-трихлорэтана моющего вещества. И снова испытательный образец удаляли из паров и обнаруживали, что он, по существу, сух и свободен от загрязняющего охлаждающего масла и сольватирующего вещества.

Пример 2. Для удаления битумного покрытия, нанесенного на проволочный пруток, использовали устройство общего типа, показанное на чертеже за исключением того, что во второй секции 12 сосуда не предусматривали охлаждающих змеевиков 20. Очищающую композицию получали суммированием приблизительно 270 мас. ч. моющего вещества, состоящего из изопропанола, и примерно 630 мас.ч. сольватирующего вещества, состоящего из лимонена. Первую секцию устройства загружали жидкой очищающей композицией, а вторую секцию - жидкостью, по существу, состоящей из изопропанола. Жидкую очищенную композицию нагревали до кипения. Температура кипящей очищающей жидкости составляла приблизительно 92^oC. Пары, поднимающиеся от кипящей жидкости, конденсировались и передавались во вторую секцию устройства со скоростью достаточной для поддержания достаточно постоянного уровня жидкости как в его первой, так и во второй секции. Паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью содержало, по существу, изопропанол и только незначительные количества лимонена. Вследствие потери тепла, главным образом, через неизолированную стенку сосуда, температура парового пространства была приблизительно на 9^o ниже температуры кипящей жидкости. Жидкость во второй секции резервуара была при температуре примерно 25-40^oC и содержала, по существу, изопропанол и только небольшие количества (следы) лимонена.

Проволочный пруток покрывали битумом и затем давали возможность остыть до приблизительно комнатной температуры. Загрязненный пруток затем помещали в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью на период времени достаточный для, по существу, прекращения конденсации паров на прутке, который составлял приблизительно 40-60 с. Затем проволочный пруток удаляли из парового пространства, визуально контролировали и обнаружили, что он остался, по существу, загрязненным битумом. После этого проволочный пруток проходил через паровое пространство и помещался в кипящую жидкость. Проволочный пруток удерживался в кипящей жидкости в течение приблизительно 60 с. После этого помещали его в паровую фазу над кипящей жидкостью на период времени достаточный, чтобы отметить прекращение конденсации на проволочном прутке, который составлял приблизительно 40-60 с. Затем проволочный пруток снова удалили из паров и установили, что он и чист и сух.

Пример 3. Пример 2 был повторен за исключением того, что загрязняющим веществом был воск, имеющий высокую температуру плавления. На проволочный пруток наносили окунанием расплавленный воск и затем давали остыть до примерно комнатной температуры. После этого покрытый проволочный пруток помещали в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью на период времени достаточный, чтобы позволить существенно уменьшиться скорости конденсирования паров на прутке, который составлял приблизительно 20 - 30 с. После этого проволочный пруток удаляли из парового пространства, подвергали визуальному контролю и обнаружили, что он, по существу, остался загрязненным воском, хотя очевидно наличие размягчения воска. Проволочному прутку дали остыть и затем погрузили в кипящую жидкость примерно на 60 с. После удаления из кипящей жидкости было установлено, что проволочных пруток, по существу, свободен от воска, но смочен сольватирующим веществом.

После этого чистый, но мокрый, проволочный пруток погрузили в холодное жидкое моющее вещество на примерно 10-20 с. Затем пруток погружали в паровую фазу над кипящей жидкостью на период времени, достаточный, чтобы увидеть прекращение конденсации на проволочном прутке, который составлял приблизительно 40-60 с. После этого проволочный пруток снова извлекали из паров и установили, что он и чист и сух.

Пример 4. Для удаления босканской сырой нефти нанесенной на проволочный пруток, использовали устройство общего типа, показанное на чертеже, за исключением того, что вторую секцию устройства не загружали моющей жидкостью и конденсирующиеся пары возвращались непосредственно в кипящую очищающую жидкость. Первую секцию устройства загружали жидкой очищающей композицией примера 2. Жидкую очищающую композицию нагревали до кипения. Температура кипящей очищающей жидкости составляла приблизительно 92^oC. Пары, поднимающиеся от кипящей жидкости, конденсировались и возвращались в кипящую жидкость. Паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью содержало, по существу, изопропанол и только незначительные количества лимонена. Вследствие потери тепла, главным образом, через неизолированную стенку сосуда, температура парового пространства была приблизительно на 17^oC ниже температуры кипящей жидкости.

Проволочный пруток покрывали сырой босканской нефтью и давали остыть до комнатной температуры. Затем загрязненный пруток погружали в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью на период времени, достаточный, чтобы увидеть, по существу, прекращение конденсации паров на прутке, который составлял приблизительно 40-60 с. Затем наблюдали несколько капель нефти, упавших с загрязненной проволочной подвески. После этого проволочный пруток удаляли из парового пространства, подвергли визуальному контролю и обнаружили, что он остался, по существу, загрязненным сырой нефтью. Затем проволочный пруток погрузили в кипящую жидкость на приблизительно 30 с и после этого подняли в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью. Затем проволочный пруток выдерживали в паровом пространстве в течение периода времени приблизительно 30 с, после которого его извлекли из устройства и дали остыть. Наблюдаемый пруток был, по существу, чист, но немного влажен. Затем проволочный пруток вновь погрузили в паровую фазу над кипящей жидкостью на период времени достаточный, чтобы увидеть прекращение конденсации на проволочном прутке, который составлял приблизительно 40-60 с. После этого проволочный пруток снова извлекли из паров и обнаружили, что он и сух.

Пример 5. Для очистки проволочного прутка от нанесенного на него загрязнения полиамидной смолой использовали устройство общего типа, показанного на чертеже. Очищающий раствор получили объединением приблизительно 270 мас. ч. моющего вещества, состоящего из 1,1,1-трихлорэтана, и примерно 630 мас.ч. сольватирующего вещества, состоящего из лимонена. В первую секцию устройства загрузили жидкую очищающую композицию, а во вторую - жидкость, состоящую, по существу, из 1,1,1-трихлорэтана. Жидкость нагревали до кипения. Пары, поднимающиеся над кипящей жидкостью, конденсировались и передавались во вторую секцию устройства со скоростью достаточной для поддержания, по существу, постоянного уровня жидкости как в первой, так и во второй его секциях. Температура кипящей жидкости составляла приблизительно 118^oC, а температура холодной жидкости во второй секции резервуара - приблизительно 25-40^oC. Вследствие потери тепла, главным образом, через неизолированную стенку сосуда температура парового пространства была на приблизительно 44^oC ниже температуры кипящей жидкости. Пары непосредственно над кипящей жидкостью содержали, по существу, 1,1,1-трихлорэтан и не более чем небольшие количество лимонена.

Проволочный пруток покрывали окунанием в расплаве остатка полиамида из Union Camp под названием U NI-REZ 2646 и затем дали остыть приблизительно до комнатной температуры. После этого загрязненный проволочный пруток помещали в паровое пространство над кипящей жидкостью, после чего пары 1,1,1-трихлорэтана контактировали с прутком и конденсировались на нем. Проволочный пруток выдерживали в паровом пространстве приблизительно в течение одной минуты и затем извлекали. Было очевидно отсутствие удаления загрязнителя с прутка, таким образом, указывая на то, что одного этапа контактирования проволочного прутка с парообразным моющим веществом не достаточно для удаления загрязняющего вещества с проволочного прутка.

После этого еще загрязненный проволочный пруток приводили в контактирование с сольватирующим веществом лимоненом путем погружения прутка в кипящую жидкость на время, достаточное для сольватирования или освобождения, по существу, всего загрязнения, которое составляло приблизительно шесть минут. Затем проволочный пруток извлекли из кипящей жидкости и поместили в секцию устройства, содержащую холодный жидкий 1,1,1-трихлорэтан, на приблизительно 60 с. Затем снова достигали дополнительного контактирования с моющим веществом путем помещения прутка в паровое пространство непосредственно над кипящей жидкостью на время, достаточное, чтобы увидеть существенное уменьшение скорости конденсации на прутке, которое составляло приблизительно 40-60 с, таким образом обеспечивая контактирование прутка с парами, состоящими, по существу, из 1,1,1-трихлорэтана моющего вещества. Проволочный пруток снова извлекли из паров и обнаружили, что он, по существу, сух и свободен от загрязнений смолы и сольватирующего вещества.

Следующая группа примеров (примеры 6-9 включительно) поясняет применение композиций, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения и которые включают в себя сольватирующие и моющие вещества, которые несмешиваемы друг с другом. Моющее вещество, которое использовалось в композиции этих примеров, является перфторгексаном (C₆F₁₄). Далее приведена информация относительно различных физических свойств перфторгексана.

Свойства перфторгексана

Основная формула - C₆F₁₄

Температура воспламенения, ^oC - Нет

Нормальная температура кипения, ^oC - 56

Температура застывания, ^oC - -90

Плотность жидкости, 25^oC, г/мл - 1,68

Вязкость жидкости, 25^oC, сП - 0,67

Давление паров, 25^oC, мм ртутного столба - 232

Теплопроводность, Вт/см ^oC 10³ - 0,57

Удельная теплоемкость, 25^oC, кал/г^oC - 0,25

Теплота испарения, кал/г - 21

Коэффициент теплового расширения, 25^oC, мл/мл^oC C 10³ - 1,6

Поверхностное натяжение, 25^oC, дин/см - 12

Растворитель воды, 25^oC, дин/частей на миллион - 10

Потенциал истощения озона (ОДР) - Нуль

Пример 6. Композиция этого примера состоит из 50 мас.% изопропилмиристата (сольватирующее вещество) и 50 мас.% перфторгексана (моющее вещество). Отдельные компоненты загружали в сосуд, который был оборудован мешалкой и нагревателем и к которому прикрепляли конденсатор. Для образования смеси компоненты перемешивали, смесь нагревали до кипения для обеспечения постоянного оттока моющего вещества. На металлическую деталь наносили покрытие смазочно-охлаждающей жидкости для обработки резанием и погружали на 1-2 мин в кипящую композицию, которая имела температуру 138^oF (приблизительно 58^oC). Затем деталь извлекли из композиции и подняли над паровой зоной, где детали давали остыть приблизительно до комнатной температуры. После этого охлажденную деталь опускали в паровую зону, где на ней конденсировались пары перфторгексана. Температура паров в паровой зоне составляла 136^oF, что соответствует температуре кипения перфторгексана. Деталь поддерживали в пару паровой зоны в течение периода времени 5-7 мин, в течение которого жидкость прекращает конденсироваться на детали. Деталь извлекли из паровой зоны и удостоверились, что она чиста и суха.

Пример 7. К композиции примера 6 добавляли некоторое количество охлаждающего масла так, чтобы композиция содержала 15 мас.% масла (от общей массы композиции). Последовательность операций, описанная в примере 6, была повторена при использовании композиции со введенным маслом. В отношении очистки и сушки были получены те же результаты, что и в примере 6. Температуры кипящей композиции и паров так же были такими же, как указано в примере 6. При завершении перемешивания и ввода тепла композиция разделилась на два различных слоя. Было обнаружено, что нижний слой состоял из перфторгексана, который имеет более высокий удельный вес, чем изопропилмиристат. Слой перфторгексана был прозрачным и очевидно незагрязненным загрязняющим или очищающим веществом. Верхний слой композиции содержал изопропилмиристат, который имел цвет, отличающийся от цвета охлаждающего масла.

Пример 8. Последовательности операций, описанные выше в примерах 6 и 7, были повторены за исключением того, что изопропилмиристат был заменен метиловым эфиром каприновой кислоты. Получены результаты были подобны результатам, описанным в примерах 6 и 7.

Пример 9. Последовательности операций, описанных выше в примерах 6-8, были повторены за исключением того, что композиция была модифицирована путем включения в нее приблизительно 10 частей на миллион неионного фтористого жидкого поверхностно-активного вещества, проданного 3М Company под торговой маркой Fluordd PC-430 и характеризующегося 3М Company как фторалифатические полимерные эфиры.

Результаты очистки были такими же, как описано в примерах 6-8.

Сравнительный пример 4. Моющее вещество, состоящее из изопропанола, загружали в нагреваемый сосуд при приблизительно атмосферном давлении и доводили до кипения.

На проволочный пруток наносили битумное покрытие и дали остыть до приблизительно комнатной температуры. Загрязненный пруток погрузили в кипящую жидкость на приблизительно 60 с. После изъятия из кипящей жидкости было очевидно отсутствие удаления битума с прутка.

Другой пример 12 случая практического применения настоящего изобретения выключает в себя использование очищающей композиции, состоящей из "несмешиваемых" сольватирующего и моющего веществ, и которая применялась в промышленной очищающей композиции, модифицированной описываемым ниже способом. Очищающая композиция содержала 80 мас.% сольватирующего вещества и 20 мас. % моющего вещества. Сольватирующее вещество было композицией на основе терпена, которая содержала, главным образом, -лимонен и которая продается Petroferm Inc. под торговой маркой BIOACT 121. Моющее вещество было перфторгексаном. Используемое устройство очистки было электрически нагреваемым, узел охлаждения воды куплен у Detrex Chemical Industries, Inc. в виде устройства очистки с помощью растворителя модели 2Д12-EW (в дальнейшем "очищающее устройство Детрикс"). Очищающее устройство Детрикс имеет отделение для содержания и нагревания очищающей композиции, содержащей сольватирующее и моющее вещество и отделение для содержания моющего вещества. Очищающее устройство Детрикс модифицировали так, чтобы оно содержало средство для перемешивания очищающей композиции и моющей композиции, причем такое средство состоит из насоса, который извлекает очищающую композицию со дна отделения, в котором она содержится, и который через патрубки откачивает очищающую композицию назад в основной его корпус. Отделение, содержащее моющее вещество, модифицировали подобным образом для достижения перемешивания основной части моющего вещества в содержащем его отделении. Очищающее устройство Детрикс поступает оборудованным паровой зоной, которая включает в себя охлаждающие змеевики. Очищающее устройство Дитрикс модифицировали дополнительным комплексом охлаждающих змеевиков, которые размещали над исходным змеевиками и которые охлаждались до -20^oF с помощью системы охлаждения. Дополнительные охлаждающие змеевики использовали для минимизации потерь на испарение моющего вещества. Очевидно, что настоящее изобретение может быть эффективно использовано с другими типами оборудования очистки, которое является промышленным или которое может легко модифицировано, чтобы соответствовать требованиям случаев практического применения настоящего изобретения.