DE69228183T2

DE69228183T2 - Zusammensetzung und verfahren zum entfernen von rosin-lötflussmittel mit terpen und kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE69228183T2
Application number: DE69228183T
Authority: DE
Inventors: Michael E. Fernandina Beach Fl 32034 Hayes; Donald P. Fernandina Beach Fl 32034 Hosman; Kevin R. Jacksonville Fl 32225 Hrebenar; Robert D. Fernandina Beach Fl 32034 Sell
Original assignee: Petroferm Inc
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: CA2111337C; WO1992022678A1; US5716457A; KR0157333B1; AU2302492A; AU676136B2; DE69228183D1; US5679175A; DE588978T1; JP2614980B2; EP0588978A1; EP0588978A4; ES2061427T3; SG48238A1; JPH06511267A; MX9202882A; CA2111337A1; ES2061427T1; EP0588978B1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Entfernen von an Substraten anhaftenden Verschmutzungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf wirksame Reinigungsverfahren, die nicht-azeotrope Gemische von solvatisierenden Mitteln und Spülmitteln benutzen.
Vorliegende Erfindung stellt Reinigungsverfahren bereit, die Kenndaten und Merkmale haben, welche bei zahlreichen und verschiedenartigen kommerziellen Anwendungen sehr erwünscht sind. Beispielsweise werden die meisten metallischen Komponenten während des Fertigungsprozesses mit einem Öl oder einem anderen Behandlungsmittel behandelt, und dieses Öl muß entfernt werden, bevor die Komponente in das Endprodukt eingebracht wird. Häufig ist es auch erforderlich, daß überschüssiges Rosin-Lötflussmittel von Leiterplatten entfernt werden muß, bevor die Platten gebrauchsfähig sind. Die vorliegenden Verfahren sind für die Verwendung in diesen und vielen anderen Anwendungen anpassungsfähig. Obwohl daher die vorliegende Erfindung anfänglich in Verbindung mit ihrer Anwendbarkeit auf die Reinigung von Leiterplatten beschrieben ist, wird beim Lesen der ganzen Beschreibung deutlich, daß die Erfindung umfangreicher anwendbar ist.
Leiterplatten bestehen typischerweise aus einer starren oder biegsamen Platte aus dielektrischem Glasfaserkunststoff mit elektrischen Kontakten und Leitern auf einer oder beiden Seiten. Diese Anschlußverbindungen und/oder Kontakte sind mit elektrischen Komponenten unter Verwen dung irgendeines der zahlreichen Lötverfahren elektrisch verbunden. Die meisten der gegenwärtig bei kommerziellen Herstellungsprozessen benutzten Lötverfahren umfassen eine Beschichtung der gesamten oder zumindest eines Teils der Schaltungsseite der Leiterplatte mit einem Lötflussmittel vor Durchführung der eigentlichen Lötstufe. Rosin- Lötflussmittel wird im allgemeinen allein oder in Kombination mit aktivierenden Zusätzen auf Aminbasis, wie Aminhydrochlorid, benutzt, um die leitenden Metallteile zu reinigen und eine starke mechanische und elektrische Bindung an das Lötmittel zu fördern.
Nach Beendigung des Lötprozesses wirkt sich die Anwesenheit von restlichem Lötflussmittel auf der Leiterplatte nachteilig auf die Funktionsfähigkeit der elektrischen Schaltung und der auf der Platte enthaltenen Komponenten aus. Folglich muß jegliches auf der Platte befindliches Restlötflussmittel entfernt werden.
Die Techniken, die zum Entfernen von auf Leiterplatten anhaftenden Rückständen verwendet werden, sind zahlreich und verschiedenartig und reichen von einfachem Bürsten der Platten mit Lösungsmittel bis zur relativ komplizierten Emulsionsreinigung, siehe Leonida, Handbook of Printed Circuit Design, Manufacture, Components and Assembly, Chapter 9, Seiten 464-489 (1981). Eines der am weitesten verbreiteten Reinigungsverfahren ist als Schmutzlösungsreinigung im Dampf oder als Dampf-Flüssigkeit-Dampf-Reinigung bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird die Leiterplatte nacheinander in Kontakt gebracht (1) mit relativ heißen, lösungsmittelhaltigen Dämpfen; (2) mit relativ kühler, lösungsmittelhaltiger Flüssigkeit und schließlich (3) mit relativ heißem, lösungsmittelhaltigem Dampf.
Die apparative Ausrüstung für das Verfahren zur Schmutzlösung mit Dampf besteht typischerweise aus einem in zwei Teile geteilten Tank. Der erste Teil des Tanks enthält siedendes Lösungsmittel und der zweite Teil des Tanks relativ kühles, nicht-siedendes Lösungsmittel. Im Dampfraum über dem siedenden Lösungsmittel sind gekühlte Rohrschlangen vorgesehen; der Lösungsmitteldampf kondensiert auf den Rohrschlangen und wird zum kalten Lösungsmittel im zweiten Teil des Tanks überführt. Ein bestimmter Anteil des kalten flüssigen Lösungsmittels wird in den ersten Teil des Tanks zurückgeführt, um so eine ausreichende Menge an siedendem flüssigen Lösungsmittel aufrecht zu erhalten. Der Reinigungsprozeß läuft üblicherweise so ab, daß zuerst die relativ kalte, schmutzhaltige Leiterplatte in den Dampfraum über dem siedenden Lösungsmittel eingebracht wird. Wegen der Temperaturdifferenz zwischen der Leiterplatte und dem Lösungsmitteldampf kondensiert das Lösungsmittel auf der Leiterplatte und übt eine solvatisierende Wirkung auf die Rosin-Lötflussmittelreste aus. Die kondensierten Dämpfe und die dadurch solvatisierten Rosin-Lötflussmittel läßt man in den ersten Teil des Tanks zurückkehren. Nachdem der gewünschte Grad an Reinigungswirkung erreicht ist, wird die Platte in den zweiten Teil des Tanks gebracht und in das kalte Lösungsmittel getaucht, wobei die Platte abgekühlt und eine Endreinigung bewirkt wird, falls dies gewünscht ist. Dann wird die relativ kühle Platte erneut in den relativ heißen Dampfraum eingeführt, wo mit kondensierenden Dämpfen eine abschließende Spülung der Platten durchgeführt wird. Derartige Dampf- Flüssigkeit-Dampf-Reinigungsverfahren sind in dem oben genannten Handbuch von Leonida, S. 475-477, beschrieben. Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf erfordern gemäß den Lehren von Leonida Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unter etwa 75ºC (167ºF).
Die zum Entfernen restlicher Lötflussmittel von Leiterplatten verwendeten Arten von Substanzen sind zahlreich und verschiedenartig. Beispielsweise sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Terpene bekannte Lösungsmittel für Rosin- Lötflussmittel. Wegen ihrer hohen Dampfdrucke und ihrem guten Solvatisierungsvermögen im Dampfzustand fanden chlorierte Kohlenwasserstoffe, einschließlich Chlorfluorkohlenstoffe, bei den Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf breite Anwendung. Jedoch sind chlorierte Kohlenwasserstoffe im allgemeinen relativ schlechte Lösungsmittel für Ionen-Reste, die auf einer Leiterplatte oder einem anderen zu reinigenden Substrat vorhanden sein können, siehe Leonida, S. 466. Aus diesen und anderen Gründen wurden chlorierte Kohlenwasserstoffe allgemein und insbesondere Chlorfluorkohlenstoffe gelegentlich in Kombination mit anderen niedrig-siedenden Lösungsmitteln eingesetzt.
Es sind bereits Mischungen von chlorierten Kohlenwasserstoffen mit anderen niedrig-siedenden Lösungsmitteln für den Einsatz, in Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf vorgeschlagen worden. Im allgemeinen mangelt es jedoch im Stand der Technik an Vorschlägen für die Verwendung von Mischungen aus Komponenten mit sehr verschiedenen Dampfdrucken für Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf, und in einigen Fällen war der Stand der Technik sogar entmutigend. Dies trifft vor allem zu für den Stand der Technik, der auf die Verwendung von Lösungsmittelmischungen gerichtet ist, die chlorierte Kohlenwasserstoffe umfassen, wie z. B. in U.S. Patent Nr. 3 640 884, Scholfield et al., Spalte 1, Zeilen 47-51, gezeigt wird:
Obgleich Lösungsmittelmischungen (zum Entfernen von Rosin-Lötflussmittel von Leiterplatten) verwendet wurden, haben diese den Nachteil, daß sie über einen Temperaturbereich sieden und folglich bei Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf oder mit der Atmosphäre verbundenen Ultraschall-Anwendungen einer Fraktionierung unterliegen.
Dementsprechend fordert Scholfield die Verwendung von Tetrachlordifluorethan in Form von binären und ternären azeotropen Mischungen als Lösungsmittel bei Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf. Weitere Patente, die die Verwendung azeotroper Mischungen, die chlorierte Kohlenwasserstoffe enthalten, als Lösungsmittel bei Schmutzlösungsverfah ren mittels Dampf offenbaren, sind U.S. Patent Nr. 3 960 746 (Gorski); U.S. Patent Nr. 3 733 218 (Begun); und U.S. Patent Nr. 4 062 795 (Hutchinson).
Aus Derwent Publications Abstract Nr. 88-311 538 (betreffend JP-A- 63 229 185) wird ein Waschsystem offenbart, das aus einem Lösungsmittelgemisch aus einem Chlorfluorkohlenwasserstoff und einem organischen Lösungsmittel besteht, wobei das Gemisch nicht azeotrop ist.
EP-A-350 316 offenbart ein Reinigungsverfahren unter Verwendung eines wasserstoffhaltigen brennbaren flüssigen organischen Lösungsmittels und einer Dampfschicht aus einer hoch fluorierten organischen Verbindung.
FR 2 016 402 offenbart eine Reinigungsmittelzusammensetzung, bestehend aus einem Gemisch eines Monoterpens und eines anderen Lösungsmittels. Obwohl chlorierte Kohlenwasserstoffe und chlorierte Kohlenwasserstoffe enthaltende Mischungen eine breite Anwendung gefunden haben und vorteilhaft als Lösungsmittel in Reinigungsverfahren für Leiterplatten verwendet worden sind, wurde seit kurzem von ihrem Einsatz aus Gründen des Umweltschutzes dringend abgeraten. Insbesondere wurde die Verwendung chlorierter Kohlenwasserstoffe, einschließlich von Chlorfluorkohlenstoffen, von Ökologen heftig kritisiert, weil gefunden wurde, daß die Verteilung derartiger Materialien in der Atmosphäre die Ozonschicht schädigt. Aus diesem Grunde wurde die Verwendung chlorierter Kohlenwasserstoffe stark eingeschränkt und in einigen Fällen gänzlich verboten. Daher sind trotz ihrer günstigen Kenndaten bezüglich ihres Lösungsvermögens die chlorierten Kohlenwasserstoffe nicht länger in Schmutzlösungsverfahren mittels Dampf das Lösungsmittel der Wahl. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Alternative zu den aus dem Stand der Technik bekannten typischen Schmutzlösungsverfahren, deren wirksame Reinigung hauptsächlich auf den chlorierten Kohlenwasserstoffen beruht.
Es wurden nun Reinigungsmittelzusammensetzungen und Reinigungsverfahren gefunden, mit denen anhaftende Verschmutzungen wirksam von Substraten entfernt werden können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung bereitgestellt, bestehend aus einem solvatisierenden Mittel und einem Spülmittel, wobei das solvatisierende Mittel
(i) einen Dampfdruck bei Raumtemperatur von nicht größer als 5,3 kPa (40 mm Hg) und
(ii) eine Solvatationskraft von nicht weniger als 10 aufweist; und das Spülmittel
(iii) einen Dampfdruck bei Raumtemperatur im Bereich von 10,7 kPa (80 mm Hg) bis 101,3 kPa (760 mm Hg) und
(iv) einen Ozon-Abreicherungsfaktor von nicht größer als 0,15 aufweist;
wobei das solvatisierende Mittel weniger als 80 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht und das Spülmittel eine höhere Dichte als das solvatisierende Mittel aufweist, und wobei das Verhältnis von Dampfdruck des Spülmittels zu Dampfdruck des solvatisierenden Mittels bei mindestens 20 liegt und derart bemessen ist, daß beim Siedepunkt der Zusammensetzung der Dampfraum über der siedenden Zusammensetzung das Spülmittel enthält und im wesentlichen frei von dem solvatisierenden Mittel ist, und wobei der Dampf im Dampfraum nicht brennbar ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden auch Verfahren zum Entfernen von Verschmutzungen von einem Substrat bereitgestellt, die aus folgenden Stufen bestehen:
(a) Eintauchen des Substrats in eine siedende, flüssige Reinigungsmittelzusamensetzung, wie hierin offenbart, und anschließend
(b) Herausnehmen des Substrats aus der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung.
Wegen des extremen Unterschieds in der Flüchtigkeit zwischen dem solvatisierenden und dem Spülmittel weist das solvatisierende Mittel eine starke Tendenz auf, in der flüssigen Phase zu verbleiben, und der Dampfraum über der siedenden Flüssigkeit enthält nur sehr geringe Mengen an solvatisierendem Mittel und relativ hohe Konzentrationen an Spülmittel. Dies ist äußerst vorteilhaft, zumal gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Notwendigkeit des Zurückgewinnens und Zurückführens des solvatisierenden Mittels sehr stark verringert wird. Aufgrund der relativ niedrigen Flüchtigkeit des solvatisierenden Mittels ist darüberhinaus die Sorge, daß schädliche solvatisierende Materialien in die Atmosphäre entweichen könnten, erheblich vermindert oder beseitigt.
Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt der Erfindung umfaßt eine Kontaktstufe (b) das Inkontaktbringen des Substrats mit einem Dampf, der das Spülmittel enthält. Diese Stufe ist besonders bevorzugt bei Verwendung im Zusammenhang mit der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit siedender Flüssigkeit, weil in solchen Ausführungsformen der Dampfraum direkt über der siedenden Flüssigkeit beträchtliche Konzentrationen an Spülmittel enthält.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Reinigungsmittelzusammensetzung, in der das solvatisierende Mittel und das Spülmittel nicht miteinander mischbar sind. Vorteile, die mit der Verwendung einer solchen Zusammensetzung verbunden sind, werden weiter unten beschrieben.
Fig. 1 stellt eine halbschematische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung dar, wie sie in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung benutzt eine Kombination von Verfahrensstufen und Verfahrensmitteln, um anhaftende Verschmutzungen wirksam von Substraten zu entfernen. Der Ausdruck "Substrat" wird hier in einer umfassenden Bedeutung gebraucht, um damit jede Vorrichtung und jeden Fertigungsartikel zu bezeichnen, der einer Verunreinigung durch unerwünschte Materialien ausgesetzt sein könnte. So schließt der Ausdruck "Substrat" beispielsweise Maschinenteile, Werkzeuge, zusammengesetzte Aggregate und Leiterplatten mit ein. Desgleichen wird auch der Ausdruck "anhaftende Verschmutzung" in einer weit gefaßten Bedeutung benutzt, um beispielsweise unerwünschte Materialien damit zu bezeichnen, die mit üblichen mechanischen Mitteln von einem Substrat nicht leicht entfernt werden können. So schließt der Ausdruck "anhaftende Verschmutzung" anorganische und organische Materialien mit ein, z. B. Fette, Wachse, Öle, Klebstoffe und Rosin-Lötflussmittel. Die Erfindung kann vor allem in Verbindung mit der Reinigung von Leiterplatten von Rosin-Lötflussmitteln sowie der Reinigung von Maschinenteilen von Wachs, Fett und/oder Ölen von besonderem Nutzen sein.
Die erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die Stufe des Inkontaktbringens des zu reinigenden Substrats mit einem flüssigen Solvatisierungsmittel. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck "Solvatisierungsmittel" auf Komponenten oder Mischungen von Komponenten, die eine ausgeprägte Tendenz zum Solvatisieren der anhaftenden Verschmutzung aufweisen. Die Solvatisierungsmittel der Erfindung besitzen bei Raumtemperatur eine Solvatationskraft von mindestens etwa 10 und bevorzugt von mindestens etwa 20. Die Solvatationskraft wird bestimmt durch Messen der Gewichtsteile der anhaftenden Verschmutzung, die in 100 Gewichtsteilen Solvatisierungsmittel bei Raumtemperatur löslich sind. Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen ist der anhaftende Rückstand im wesentlichen mit dem Solvatisierungsmittel weitgehend in allen Verhältnissen voll mischbar.
Ein wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal ist die Verwendung eines Solvatisierungsmittels, das einen relativ niedrigen Dampfdruck besitzt. Es wurde gefunden, daß die Verwendung von Solvatisierungsmitteln mit einem niedrigen Dampfdruck in Kombination mit anderen bevorzugten Merkmalen der vorliegenden Erfindung Reinigungsverfahren ergibt, die zugleich hochwirksam und umweltverträglich sind. Insbesondere weisen die Solvatisierungsmittel mit einem niedrigen Dampfdruck eine ausgeprägte Tendenz auf, im flüssigen Zustand zu verbleiben. Ein Hauptnachteil der früheren chlorierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel war die Tendenz dieser Verbindungen, in die Umwelt zu entweichen. Darüberhinaus vereinfacht die starke Tendenz der erfindungsgemäß eingesetzten Solvatisierungsmittel, im flüssigen Zustand zu verbleiben, die Verfahrensgestaltung in hohem Maße. Dementsprechend haben die Solvatisierungsmittel bei Raumtemperatur einen Dampfdruck von nicht größer als etwa 5,3 kpa (0,05 atm, etwa 40 mm Hg) und bevorzugt nicht größer als etwa 1,1 kPa (0,01 atm, etwa 8 mm Hg). Der Ausdruck "Raumtemperatur" bedeutet hier eine Temperatur von etwa 20ºC (etwa 70ºF).
Das Solvatisierungsmittel kann auch andere wünschenswerte Merkmale und Kenndaten aufweisen. Z. B. wirkt das Solvatisierungsmittel vorzugsweise nicht nachteilig auf die Festigkeit, Unversehrtheit oder Betriebsbereitschaft der Konstruktionsmaterialien des Substrats oder dessen Komponenten. Mit Bezug auf Substrate, die eine Leiterplatte umfassen, ist das Solvatisierungsmittel bevorzugt inert, und im Hinblick auf mit Epoxyharz imprägniertes Fiberglas ist es kein Lösungsmittel. Die vorliegenden Solvatisierungsmittel sind bevorzugt auch niedrig-viskos, um die Verfahrensbedingungen zu verbessern, und weisen zur Verbesserung der Sicherheitsmerkmale eine geringe Toxizität auf. Es wird besonders bevorzugt, daß die Solvatisierungsmittel der vorliegenden Erfindung gegenüber Atmosphäre, Boden und Wasser zuträglich sind. Chemische und photochemische Stabilität sind ebenfalls bevorzugte Merkmale der vorliegenden Solvatisierungsmittel.
Das erfindungsgemäße Solvatisierungsmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Terpene, dibasischen Ester, monobasischen Ester, Lösungsmittel auf Erdölbasis, alkylsubstituierten 2-Pyrrolidone, Ketone, Ether, Alkohole, Amine und Mischungen von zwei oder mehreren der vorgenannten Verbindungen, wobei für anhaftende Verschmutzungen aus Rosin-Lötflussmitteln Terpene bevorzugt werden. Obwohl angenommen wird, daß alle Terpene und auf Terpenen basierenden Verbindungen anpassungsfähig für die Verwendung als Solvatisierungsmittel gemäß vorliegender Erfindung sind, wird das Solvatisierungsmittel bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus α-Pinen, β-Pinen, γ-Terpinen, δ-3-Caren, Limonen, Dipenten, Terpinolen oder einer Mischung aus zwei oder mehreren der vorgenannten Verbindungen besteht, wobei Limonen und Dipenten besonders bevorzugt sind. Wie aus den weiter unten beschriebenen Beispielen hervorgeht, sind besonders gute Ergebnisse auch bei Verwendung von organischen Estern erreicht worden.
Die erfindungsgemäßen Verfahren erfordern auch eine Kontaktbehandlung des Substrats mit einem Spülmittel. Dabei wird hier unter Spülmittel eine Komponente oder eine Mischung von Komponenten verstanden, die durch die Fähigkeit charakterisiert sind, Solvatisierungsmittel und jeden anhaftenden Rückstand, der dadurch gelöst ist, von dem Substrat abzuwaschen. Andere Merkmale des Spülmittels können stark variieren, abhängig von Faktoren wie Art des Substrats und des verwendeten Solvatisierungsmittels, wobei alle diese Spülmittel zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehören.
Das Spülmittel hat bei Raumtemperatur einen Dampfdruck, der gegenüber dem Dampfdruck des Solvatisierungsmittels bei Raumtemtemperatur relativ hoch ist. Insbesondere ist das Verhältnis des Dampfdrucks des Spülmittels zu dem des Solvatisierungsmittels bei Raumtemperatur nicht kleiner als etwa 20, vorzugsweise nicht kleiner als etwa 100. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Dampfdruck des Spülmittels bei Raumtemperatur im Bereich von etwa 1,1 kPa (0,01 atm, etwa 8 mm Hg) bis etwa 101,3 kPa (1 atm, etwa 760 mm Hg) und vorzugsweise im Bereich von etwa 10,7 kPa (0,1 atm, etwa 80 mm Hg) bis etwa 90,6 kPa (0,9 atm, etwa 680 mm Hg). Es wurde gefunden, daß Spülmittel mit Dampfdrucken innerhalb der oben beschriebenen bevorzugten Bereiche den erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafte Merkmale verleihen. So ist z. B. bei den bevorzugten Verfahren zum Entfernen des Spülmittels vorn Substrat keine verlängerte Trocknungsstufe erforderlich. Dieses vorteilhafte Merkmal beruht wenigstens zu einem Teil auf der Verwendung von Spülmitteln mit einem hohen Dampfdruck, die dazu neigen, leicht von dem Substrat zu verdunsten, wodurch dieses nach der Spülstufe sauber und trocken zurückgelassen wird. Spülmittel mit den hier beschriebenen bevorzugten Dampfdruck-Kenndaten besitzen noch andere Vorteile, wenn sie gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Die vorliegenden Spülmittel besitzen ferner eine geringe oder keine bekannte Tendenz, eine Verarmung der Ozonschicht zu verursachen. Insbesondere haben die Spülmittel einen Ozon-Abreicherungsfaktor (ODP) von nicht größer als etwa 0,15, bevorzugt von nicht größer als 0,05 und besonders bevorzugt von etwa Null. Über Ozon-Abreicherungsfaktoren wird berichtet in Technical Progress On Protecting The Ozon Layer - Electronics, Deagreasing and Dry Cleaning Solvents Technical Options Report, United Nations Environment Programme (6/30/89). Spülmittel aus CFC-113, CFC-114 und CFC-115 besitzen Ozon-Abreicherungsfaktoren größer als etwa 0,6 und sind deswegen erfindungsgemäß nicht bevorzugt.
Wie oben erwähnt und im Detail weiter unten beschrieben, sind besonders bevorzugt Solvatisierungsmittel und Spülmittel nicht miteinander mischbar. Für einige Anwendungen ist es jedoch vorzuziehen, wenn das Spülmittel im wesentlichen mit dem Solvatisierungsmittel mischbar ist. Gemäß der nachfolgend im Detail beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen werden die zu reinigenden Gegenstände mit einer Reinigungsmittelzusammensetzung in Berührung gebracht, die sowohl das Solvatisierungsmittel als auch das Spülmittel im flüssigen Zustand enthält. Bei der Reinigung von Gegenständen, die zerbrechlich sind und daher Gefahr laufen, beschädigt zu werden, falls die Zusammensetzung vorschriftswidrig geschüttelt wird, ist die Verwendung einer Reinigungsmittelzusammensetzung erwünscht, in der das Spülmittel und das Solvatisierungsmittel in allen Verhältnissen miteinander voll mischbar sind, weil eine solche Zusammensetzung mit wenig oder gar keinem Schütteln effektiver eingesetzt werden kann als eine Zusammensetzung, die miteinander nicht mischbares Solvatisierungsmittel und Spülmittel enthält.
Fachleute wissen zu schätzen, daß die bevorzugten Spülmittel relativ zuträglich in Bezug auf das Ozon in der Atmosphäre sind, und zwar wenigstens zum Teil wegen der Abwesenheit oder reduzierten Anwesenheit von Chlor in den das Spülmittel bildenden Molekülen. Es wird jedoch ebenfalls eingesehen, daß der reduzierte Chlorgehalt eine Abnahme des Solvatisierungsvermögens des Spülmittels gegenüber vielen anhaftenden Verschmutzungen, einschließlich Rosin-Lötflussmittel, zur Folge hat. Wegen der anderen Merkmale und Kenndaten der vorliegenden Erfindung ist die relativ niedrige Solvatationskraft der bevorzugten Spülmittel jedoch nicht nachteilig hinsichtlich der Reinigungswirksamkeit der erfindungsgemäßen Verfahren. Demgemäß ist der primäre Zweck der vorliegenden Spülmittel, das Solvatisierungsmittel von dem zu reinigenden Substrat zu waschen, und es ist nicht erforderlich, daß die Spülmittel fähig sind, die anhaftende Verschmutzung zu solvatisieren, obgleich diese Fähigkeit in bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsformen vorhanden sein kann.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Spülmittel können auch andere wünschenswerte und vorteilhafte Kenndaten aufweisen. Beispielsweise wirkt das Spülmittel vorzugsweise nicht nachteilig auf die Festigkeit, Unversehrtheit oder Betriebsbereitschaft der Konstruktionsmaterialien des Substrats oder dessen Komponenten. Mit Bezug auf Substrate, die eine Leiterplatte umfassen, ist das Spülmittel vorzugsweise inert, und im Hinblick auf mit Epoxyharz imprägniertes Fiberglas ist es kein Lösungsmittel. Die vorliegenden Spülmittel weisen vorzugsweise auch eine geringe Toxizität und Entflammbarkeit auf, um die Sicherheitsmerkmale zu verbessern. Besonders bevorzugt ist auch, daß die Spülmittel der vorliegenden Erfindung gegenüber Atmosphäre, Boden und Wasser zuträglich sind. Chemische und photochemische Stabilität sind ebenfalls bevorzugte Merkmale der vorliegenden Spülmittel. Jedes der oben für Spülmittel genannten Charakteristika ist in gleichem Maße bevorzugt für die ganze Spülmittelzusammensetzung.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Spülmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der chlorierten Kohlenwasserstoffe, Chlorfluorkohlenstoffe, Fluorkohlenstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, aliphatischen Kohlenwasserstoffe, aromatischen Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Ether und Mischungen von zwei oder mehreren der vorgenannten Verbindungen. Ganz besonders bevorzugt wird das Spülmittel der vorliegenden Erfindung ausgewählt aus der Gruppe der Mono- oder Dichlorkohlenwasserstoffe, Mono- oder Dichlorfluorkohlenstoffe, Fluorkohlenstoffe, aliphatischen Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Mischungen von zwei oder mehreren der vorgenannten Verbindungen. Unter dem Ausdruck "aliphatische Kohlenwasserstoffe" werden hier Kohlenwasserstoffe, die gerad- und verzweigtkettig sein können, cyclische Kohlenwasserstoffe und gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe verstanden. Mit Fluorkohlenwasserstoffen und Fluorkohlenstoffen sind Fluor-substituierte Kohlenwasserstoffe gemeint, die kein Chlor enthalten. Die Verwendung von Perfluorhexan ist bevorzugt. Unter den Alkoholen sind Isopropanol und fluorierte Alkohole wie Pentafluorpropanol bevorzugt. Unter den Chlorfluorkohlenwasserstoffen ist Dichlorpentafluorpropan bevorzugt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vorkehrung einer Reinigungsmittelzusammensetzung, in der das solvatisierende Mittel und das Spülmittel nicht miteinander mischbar sind. "Nicht mischbar" wird hier in der üblichen Bedeutung benutzt, nämlich, daß das flüssige Solvatisierungsmittel und das flüssige Spülmittel sich nicht miteinander vermischen. Wenn z. B. die beiden Flüssigkeiten zusammengegeben werden, bildet jede ihre eigene Schicht, wobei die Flüssigkeit mit der höheren Dichte eine Schicht bildet, die unter einer darüberliegenden Schicht der Flüssigkeit mit der niedrigeren Dichte liegt. So besteht eine Zusammensetzung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform im ungestörten Zustand aus geschichteten flüssigen Phasen. Ein Vorteil der Verwendung von nicht-mischbaren Flüssigkeiten ist, daß die eingesetzte Zusammensetzung dazu neigt, bei einer relativ konstanten Temperatur, die im wesentlichen gleich der Siedetemperatur des Spülmittels ist, zu sieden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß das Solvatisierungsmittel im wesentlichen im Spülmittel unlöslich ist und daß typischerweise die von dem behandelten Substrat entfernte Verschmutzung auch im wesentlichen im Spülmittel unlöslich ist - sogar bei erhöhten Temperaturen, die angewandt werden können, um das Spülmittel zum Sieden zu bringen. Weil Solvatisierungsmittel und Spülmittel miteinander mischbar oder nicht mischbar sein können, gehört zum Umfang der vorliegenden Erfindung auch eine Reinigungsmittelzusammensetzung, bestehend aus Solvatisierungsmittel und Spülmittel, die teilweise miteinander mischbar oder teilweise miteinander nicht mischbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das flüssige Spülmittel in der geschichteten Form der Zusammensetzung unter dem Solvatisierungsmittel. In einer solchen Ausführungsform bildet das relativ hochsiedende Solvatisierungsmittel eine schützende Kappe oder Abdeckung auf dem niedriger siedenden Spülmittel. Dies verhindert Verdunstungsverluste an Spülmittel, wenn die Zusammensetzung nicht benutzt wird. Das Spülmittel hat eine höhere Dichte als das Solvatisierungsmittel.
Das erfindungsgemäße Spülmittel ist besonders bevorzugt ein nicht- wäßriges Spülmittel. Der Ausdruck "nichtwäßriges Spülmittel" wird hier für solche Spülmittel gebraucht, die nur geringe Mengen, vorzugsweise weniger als 5% und besonders bevorzugt weniger als 1% Wasser enthalten. Im wesentlichen wasserfreie Spülmittel sind besonders bevorzugt. Obwohl wäßrige Systeme gewisse wünschenswerte Eigenschaften haben, wie sofortige Verfügbarkeit und niedrige Kosten, wirken wasserhaltige Spülmittel häufig korrodierend auf das eine oder andere der Konstruktionsmaterialien des Substrats. Darüberhinaus sind Substrate, die mit Wasser enthaltenden Systemen gespült werden, schwierig zu trocknen. So hat die Verwendung von wasserhaltigen Spülmitteln die nachteilige Eigenschaft, möglicherweise für das zu reinigende Substrat und/oder die darin enthaltenen Komponenten schädlich zu sein und Substrate zu schaffen, die schwierig zu trocknen sind. Dementsprechend ist die Verwendung von Spülmitteln oder Spülmittelzusammensetzungen, die Wasser enthalten, nicht bevorzugt.
Andererseits kann Wasser als Solvatisierungsmittel bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, weil Wasser viele Arten von Verschmutzungen, einschließlich insbesondere anorganische Verschmutzungen, zu lösen vermag. Wasser kann für sich allein als Solvatisierungsmittel oder zusammen mit einem oder mehreren anderen Solvatisierungsmitteln eingesetzt werden. Und es kann besonders vor teilhaft angewandt werden in Zusammensetzungen, die nicht-mischbare Bestandteile enthalten.
Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man in einer Vielzahl von Reinigungsanwendungen, bei denen Solvatisierungsmittel und Spülmittel eingesetzt werden, wie oben beschrieben wurde. Bei gewissen Anwendungen können aber auch Verbesserungen beim Reinigen durch Einsatz eines Tensids erreicht werden. Geeignete Tenside können aus dem Stand der Technik ausgewählt werden.
Für die Durchführung der Kontaktstufen der vorliegenden Erfindung sind viele Techniken bekannt und für den Fachmann verfügbar, und der Einsatz all dieser Techniken liegt innerhalb des Umfangs dieser Erfindung. So reicht es im allgemeinen aus, daß die vorliegenden Kontaktstufen unter solchen Bedingungen ausgeführt werden, bei denen der Zweck jeder Stufe erreicht wird. So verläuft die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit einem Solvatisierungsmittel vorzugsweise unter Bedingungen, die ausreichen, um die vorbestimmte Art und Menge der anhaftenden Verschmutzung zu solvatisieren oder von dem Substrat zu lösen, während die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit einem Spülmittel vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt wird, die ausreichen, um eine vorbestimmte Menge des Solvatisierungsmittels von dem Substrat abzuwaschen. Es wird beispielsweise ins Auge gefaßt, daß die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit dem Solvatisierungsmittel auch ein Abbürsten oder Besprühen des Substrats mit dem Solvatisierungsmittel einschließt, bis der vorbestimmte Grad an Solvatisierung und/oder Ablösung erreicht ist. Dennoch wurde gefunden, daß unter den bevorzugten Bedingungen des Inkontaktbringens, die weiter unten beschrieben werden, eine bestimmte wirksame und vorteilhafte Reinigung erreicht wird.
Die Kontaktstufen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Eintauchen des Substrats in eine Flüssigkeit oder einen Dampf, in denen das Sol vatisierungsmittel und/oder das Spülmittel enthalten sind. Weiterhin ist zur Erhöhung der Kontakteffizienz auch ein Bewegen des Substrats und/oder des Kontaktmediums bevorzugt. In der Tat führt das Aufrechterhalten einer gegenseitigen Bewegung zwischen der Zusammensetzung und dem Substrat dazu, daß die Schmutzentfernung beschleunigt wird. Beim Gebrauch ist es sehr zu empfehlen und daher besonders bevorzugt, daß eine Zusammensetzung, die nicht-mischbare Flüssigkeiten enthält, gerührt wird. Ein Rühren der nicht-mischbaren Bestandteile der Zusammensetzung führt zur Bildung einer Mischung derselben und bewirkt, daß das Spülmittel in Richtung auf die Oberfläche und an die Oberfläche der erhitzten Zusammensetzung bewegt wird, wo es verdunstet. Dies führt dazu, daß die Zusammensetzung einheitlicher siedet. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges, die die Beendigung des Rührens der Zusammensetzung einschließt, trennen sich die nicht-mischbaren Flüssigkeiten leicht in zwei verschiedene Schichten, während die Zusammensetzung unter den Siedepunkt des Spülmittels abkühlt. Die von dem behandelten Teil entfernte Verschmutzung sammelt sich typischerweise in der Solvatisierungsmittelschicht. So kann eine Kontamination des Spülmittels mit Schmutz vermieden werden.
In der Praxis darf das System keinen Flammpunkt haben, selbst wenn oberhalb des Flammpunktes des hochsiedenden Mittels gearbeitet wird. Das wird geschehen, weil das niedrig-siedende Mittel so ausgewählt werden kann, daß es keinen Flammpunkt besitzt, und weil während des Arbeitsvorganges das niedrig-siedende Mittel das Ausrüstungssystem mit einer nicht-brennbaren Dampfphase ausfüllen wird.
Hinsichtlich der Folge der Kontaktstufen ist in Betracht zu ziehen, daß die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit dem Spülmittel im wesentlichen gleichzeitig mit und/oder nach der Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit dem flüssigen Solvatisierungsmittel durchgeführt werden kann, wobei gemäß bestimmter Ausführungsformen aufeinander folgendes Inkontaktbringen bevorzugt ist.
Die Dauer der Kontaktstufen der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in einem weiten Bereich variieren, abhängig von einer Anzahl Faktoren, wie Art und Beschaffenheit der anhaftenden Verschmutzung, der Konstruktionsmaterialien des Substrats, des gewünschten Reinigungsgrades, und liegt mit allen Variationsmöglichkeiten im Umfang der vorliegenden Erfindung. Jedoch umfaßt die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit dem Solvatisierungsmittel vorzugsweise, daß das Substrat mit dem Solvatisierungsmittel über eine Zeit in Kontakt bleibt, die im wesentlichen zum Solvatisieren oder zumindest zum Ablösen der anhaftenden Verschmutzung von dem Substrat ausreicht. Es ist zu erwarten, daß ein Fachmann auf diesem Gebiet mit der vorliegend offenbarten Lehre leicht in der Lage sein wird, die geeignete Kontaktdauer für jede besondere Anwendung ohne ein unverhältnismäßiges Experimentieren zu bestimmen. Es wird jedoch insbesondere bevorzugt, daß das Substrat mit dem Solvatisierungsmittel über eine Zeit von etwa 30 Sekunden bis etwa 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt von etwa 30 Sekunden bis etwa 2 Minuten, in Kontakt gebracht wird.
Die Stufe des Inkontaktbringens des Substrats mit Spülmittel umfaßt vorzugsweise eine wirksame Kontaktdauer von Substrat mit Spülmittel, in der ein größerer Teil des Solvatisierungsmittels, vorzugsweise im wesentlichen sämtliches Solvatisierungsmittel, von dem Substrat abgewaschen wird. Es ist wiederum zu erwarten, daß ein Fachmann auf diesem Gebiet mit der Lehre der vorliegenden Erfindung leicht in der Lage sein wird, die für jede spezifische Anwendung erforderliche genaue Kontaktdauer ohne ein unverhältnismäßiges Experimentieren zu ermitteln. Im allgemeinen ist jedoch bevorzugt, daß das Substrat mit dem Spülmittel über eine Zeit von etwa 30 Sekunden bis etwa 5 Minuten, be sonders bevorzugt von etwa 30 Sekunden bis etwa 3 Minuten, in Kontakt gebracht wird.
Der Einsatz von Kontaktschritten entsprechend den oben beschriebenen Kontaktzeiten ist besonders für Verfahren bevorzugt, die die Entfernung von Rosin-Lötflussmitteln von Leiterplatten umfassen, insbesondere solche Verfahren, die als Spülmittel Chlorfluorkohlenstoffe, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Fluorkohlenstoffe oder Alkohole und als Solvatisierungsmittel ein Terpen oder ein auf Terpenen basierendes Material, einen Ester oder ein auf Ester basierendes Material, z. B. einen mono- oder dibasischen Ester, wobei erster bevorzugt ist, anwenden.
Die Temperatur- und Druckbedingungen, unter denen die Kontaktstufen durchgeführt werden, können ebenfalls stark variieren, abhängig von zahlreichen Faktoren, wie Kosten und Verfügbarkeit von Heiz- und Kühlmedien, wobei alle diese Variationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Aus Gründen der Einfachheit ist im allgemeinen bevorzugt, die Kontaktstufen unter Bedingungen des Umgebungsdrucks auszuführen. Bezüglich der Temperaturbedingungen ist besonders bevorzugt, daß die Stufe des Inkontaktbringens von Substrat mit einen Solvatisierungsmittel folgende Schritte umfaßt: (1) Bereitstellen eines Solvatisierungsmittels bei einer Temperatur von etwa 10ºC (etwa 50ºF) bis etwa 150ºC (etwa 300ºF), besonders bevorzugt von etwa 30ºC (etwa 80ºF) bis etwa 120ºC (etwa 250ºF); und (2) Inkontaktbringen des Substrats mit dem bereitgestellten Solvatisierungsmittel. Es ist ferner bevorzugt, daß das Substrat mit einer siedenden, das Solvatisierungsmittel enthaltenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, vor allem dann, wenn das Sieden innerhalb der oben beschriebenen Temperaturbereiche liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Kontaktstufe von Substrat mit Spülmittel das Inkontaktbringen des Substrats mit das Spülmittel enthaltendem Dampf, wobei die Substrat temperatur niedriger als die ungefähre Dampftemperatur ist, vorzugsweise mindestens etwa 5ºC niedriger als die Temperatur des Dampfes. Es ist ferner bevorzugt, daß die Stufe des Inkontaktbringens von Substrat mit Spülmittel folgendes umfaßt: (1) Bereitstellen eines Spülmittels bei einer Temperatur von etwa 5ºC (etwa 40ºF) bis etwa 120ºC (etwa 250ºF), besonders bevorzugt von etwa 20ºC (etwa 70ºF) bis etwa 100ºC (etwa 230ºF); und (2) Inkontaktbringen des Substrats mit dem bereitgestellten Spülmittel. Es wurde gefunden, daß die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Solvatisierungs- und Spülstufen wesentlich besser wird, wenn sie unter den oben beschriebenen Temperaturbedingungen ausgeführt werden.
Bezüglich des vorliegenden Kontaktmechanismus wird damit gerechnet, daß alle bekannten Kontakttechniken für die Verwendung in den vorliegenden Verfahren anpassungsfähig sind. So kann die Kontaktstufe für die flüssigen Solvatisierungs- und Spülmittel beispielsweise Besprühen, Abbürsten und/oder Eintauchen des Substrats umfassen, wobei Eintauchen bevorzugt ist. Für Spülmittel im Dampfzustand kann die Kontaktstufe beispielsweise Einblasen von Spülmitteldämpfen über das Substrat und/oder Eintauchen des Substrats in Spülmitteldämpfe umfassen, wobei Eintauchen bevorzugt ist.
Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform umfaßt:
(a) Inkontaktbringen des Substrats mit einer siedenden flüssigen Zusammensetzung, die Solvatisierungsmittel und Spülmittel umfaßt; und
(b) Inkontaktbringen des Substrats mit einem Dampf, der einen höheren Volumenanteil an Spülmittel und einen geringeren Volumenanteil an Solvatisierungsmittel enthält, wobei das Verhältnis von Dampfdruck des Spülmittels zu Dampfdruck des Solvatisierungsmittels mindestens etwa 20 ist. Es wurde gefunden, daß diese Ausführungsform ganz besonders bevorzugt ist, weil sie eine vereinfachte, aber wirkungsvolle Verfahrensausführung erlaubt. Gemäß bestimmter Ausführungsformen wird der Kontakt zwischen dem Substrat und dem Solvatisierungsmittel bei der bevorzugten erhöhten Temperatur durch die Verwendung einer siedenden, Solvatisierungsmittel enthaltenden Flüssigkeit bewerkstelligt. Ferner führt die Bereitstellung einer siedenden Flüssigkeit, die eine Solvatisierungskomponente mit niedrigem Dampfdruck und eine Spülmittelkomponente mit hohem Dampfdruck umfaßt, zur Erzeugung eines Dampfraumes über der siedenden Flüssigkeit, der einen größeren Anteil an Spülmittel und nur geringere Mengen, wenn überhaupt, an Solvatisierungsmittel enthält. So erlaubt die wirksame Ausscheidung des Solvatisierungsmittels aus dem Dampfraum, verbunden mit der engen Nachbarschaft der siedenden Flüssigkeit zu dem dampfförmigen Spülmittel, eine einfache und hoch wirksame Verfahrensausführung. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind Solvatisierungs- und Spülmittel miteinander nicht mischbar.
Mit besonderem Hinweis auf Fig. 1 ist ein Reinigungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im diskontinuierlichen Betrieb dargestellt. Die Verfahren gemäß dieser Ausführungsform nutzen einen geteilten Tank 10, der aus einem ersten Teil 11 und einem zweiten Teil 12 besteht, die durch ein Trennelement oder Wehr 13 getrennt sind. Der erste Teil 11 des Tanks 10 ist bis zu einem ersten, vorbestimmten Niveau mit einer flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung 14 gefüllt, die Solvatisierungsmittel enthält, und der zweite Teil 12 ist bis zu einem zweiten, vorbestimmten Niveau über dem genannten ersten Niveau mit einer flüssigen, Spülmittel enthaltenden Zusammensetzung 15 gefüllt. Im Dampfraum über den Flüssigkeiten in Tank 10 sind Kühlschlangen 16 vorgesehen. Der erste Teil 11 des Tanks 10 ist mit Hitzdrahtspulen 18 ausgestattet, um der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung Wärme zuzuführen, und der zweite Teil 12 des Tanks 10 ist mit Kühlschlangen 20 ausgestattet, um Wärme von der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung abzuführen. Bei Ausführungsfor men des in Fig. 1 dargestellten Typs ist besonders bevorzugt, daß die in dem ersten Tankteil 11 vorhandene flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung 14 Solvatisierungs- und Spülmittel enthält, wobei das Solvatisierungsmittel vorzugsweise mit einem höheren Anteil anwesend ist, bevorzugt mit etwa 50 bis etwa 80 Gew.-% der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung, und das Spülmittel vorzugsweise mit einem geringeren Anteil vorhanden ist, bevorzugt mit etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung. Das Heizelement 18 wird vorzugsweise gesteuert, um die Temperatur der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung bis auf etwa den Siedepunkt zu erhöhen.
Über den in Teil 11 und 12 des Reinigungstanks enthaltenen Flüssigkeiten befindet sich Dampf im Raum 19, der das Spülmittel der vorliegenden Erfindung enthält. Da die Temperatur im Tankteil 11 auf den Siedpunkt der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung 14 erhöht wird, verdampft das darin enthaltene Spülmittel vorzugsweise und erfüllt den Dampfraum 19 des Reinigungstanks 10. Ein Kühlmittelfluß durch die Kühlschlangen 16 wird so reguliert, daß etwa die gleiche Menge an Dampf kondensiert, wie von der siedenden Flüssigkeit im ersten Tankteil 11 produziert wird. Transportmittel für die kondensierte Flüssigkeit (nicht dargestellt) fördern die kondensierte Flüssigkeit in den zweiten Teil 12 des Tanks 10. Das richtige Niveau des kühlen Spülmittels in dem zweiten Tankteil 12 wird durch die Höhe des Trennelements oder Überlaufwehrs 13 kontrolliert. Überschüssiges flüssiges Spülmittel fließt über Wehr 13 in den ersten Tankteil 11, wodurch durch Verdampfung verloren gegangenes Spülmittel aufgefüllt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Reinigen einer Leiterplatte, die restliches Rosin-Lötflussmittel enthält, beschrieben. Die erste Stufe umfaßt das Inkontaktbringen der kontaminierten Leiterplatte mit Solvatisierungsmittel durch Eintauchen der Platte in die in dem ersten Teil 11 des Tanks 10 vorhandene siedende Flüssigkeit, wodurch jeglicher auf der Platte befindlicher Rest von Rosin-Lötflussmittel solvatisiert und/oder abgelöst wird. Die erste Kontaktstufe dauert vorzugsweise etwa 1 bis etwa 7 Minuten. Die nächste Stufe umfaßt das Inkontaktbringen der Leiterplatte mit Spülmittel, um das Solvatisierungsmittel und jegliches darin gelöstes oder dadurch abgelöstes Rosin-Lötflussmittel von der Leiterplatte abzuwaschen. Diese zweite Kontaktstufe umfaßt vorzugsweise die Durchführung von zwei oder mehreren der folgenden Stufen, die im wesentlichen aufeinander folgen: (i) Inkontaktbringen der Leiterplatte mit Spülmittel durch Einbringen der Leiterplatte in den Dampfraum 19 über der Flüssigkeit im Tank 10 im wesentlichen gleich nach der Entfernung der Leiterplatte aus dem mit ihr in Kontakt gestandenen Solvatisierungsmittel; (ii) ferner Inkontaktbringen der Leiterplatte mit Spülmittel durch Eintauchen der Platte in das relativ kühle flüssige Spülmittel, das sich in dem zweiten Teil des Tanks 10 befindet; und (iii) ferner Inkontaktbringen der Leiterplatte mit Spülmittel durch Eintauchen der Leiterplatte in den Dampfraum 19 über der Flüssigkeit im Tank 10. Mit dieser bevorzugten Folge von Kontaktstufen nimmt man fest an, ein hochwirksames Verfahren zur Reinigung und Trocknung von anhaftende Verschmutzungen enthaltenden Substraten bereitzustellen.
Die oben beschriebene Kontaktstufe (i) ist von Vorteil, weil sie es ermöglicht, überschüssiges Solvatisierungsmittel gemeinsam mit Verschmutzungen von der Platte abzuwaschen und unter dem Einfluß der Schwerkraft zu der siedenden Flüssigkeit zurückzuführen. Auf diese Weise wird eine Kontaminierung der in Teil 12 des Tanks 10 enthaltenen Spülflüssigkeit mit Solvatisierungsmittel und/oder entfernter Verschmutzung auf ein Minimum herabgesetzt. Es wird erwartet, daß die Kontaktstufe (i) in bestimmten Ausführungsformen annehmbar reine und trockene Leiterplatten liefert. Fair strengere Anforderungen werden je doch bevorzugt die weiteren Kontaktstufen (ii) und (iii) angewendet. Insbesondere wird die Leiterplatte vorzugsweise aus dem Dampfraum über dem Tankteil 11 entfernt und in die relativ kühle Spülflüssigkeit in Tankteil 12 eingetaucht. Diese weitere Kontaktstufe schafft zusätzliches Spülen und dient außerdem dazu, die Platte zu kühlen, vorzugsweise auf die ungefähre Temperatur der Flüssigkeit in dem Tankteil 12. Die Endstufe in dieser bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Entfernen der Leiterplatte aus der kühlen Spülflüssigkeit und nochmaliges Inkontaktbringen der Leiterplatte mit relativ heißem Dampf, enthalten im Dampfraum 19. Wegen des Temperaturunterschiedes kondensiert das Spülmittel in dem Dampfraum auf dem Substrat, wodurch eine letzte Spülstufe zur Verfügung gestellt und eine reine, trockne Leiterplatte erhalten werden.

Beispiele

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung und/oder dem Vergleich, jedoch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht dadurch begrenzt. Die Bezeichnung von Beispielen als Vergleich ist nicht notwendigerweise ein Hinweis, daß die Beispiele im Stand der Technik bekannte Verfahren darstellen.

Beispiel 1

Etwa 270 Gewichtsteile eines aus 1,1,1-Trichlorethan bestehenden Spülmittels und etwa 630 Gewichtsteile eines aus Limonen bestehenden Solvatisierungsmittels wurden in einem Heizkessel zu einer flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung vereinigt, die sich aus etwa 70 Gew.-% Limonen-Solvatisierungsmittel und etwa 30 Gew.-% 1,1,1-Trichlorethan- Spülmittel zusammensetzte. Das im Heizkessel enthaltene flüssige Reinigungsmittel wurde dann zum Sieden gebracht, wobei zu diesem Zeitpunkt die Temperatur etwa 140ºC betrug. Der unmittelbar über der sie denden Flüssigkeit liegende Dampfraum bestand im wesentlichen aus 1,1,1-Trichlorethan und nur Spuren von Limonen. Vorwiegend wegen Wärmeverlusten durch die nicht isolierte Kesselwand lag die Temperatur des Dampfraumes etwa 66ºC unter der Temperatur der siedenden Flüssigkeit.
Ein 2,54 cm · 5,08 cm (1" · 2") großer, rechtwinkliger metallener Prüfkörper mit einer Dicke von 16 mm (etwa 1/16 Zoll) wurde bei etwa Raumtemperatur mit Schneidöl kontaminiert. Der kontaminierte Prüfkörper wurde dann im Dampfraum über der siedenden Flüssigkeit plaziert, worauf das dampfförmige 1,1,1-Trichlorethan mit dem Prüfkörper in Kontakt kam und auf ihm kondensierte. Der Prüfkörper wurde in dem Dampfraum so lange gehalten, bis die Temperatur des Prüfkörpers mit der Temperatur des Dampfraumes im Gleichgewicht war, was sich durch ein Aufhören der Kondensationsbildung auf dem Prüfkörper zeigte. Der Prüfkörper wurde aus dem Dampf entfernt und sorgfältig betrachtet; es wurde gefunden, daß er mit dem Schneidöl kontaminiert war, wodurch angezeigt wird, daß das Inkontaktbringen des Prüfkörpers mit dampfförmigem Spülmittel allein nicht ausreicht, um im wesentlichen sämtliche Verschmutzungen von dem Prüfkörper zu entfernen.
Der noch kontaminierte Prüfkörper wurde anschließend mit aus Limonen bestehendem Solvatisierungsmittel in Kontakt gebracht durch Eintauchen des Prüfkörpers in die siedende Flüssigkeit für einige Zeit, die ausreichte, um im wesentlichen alle Verschmutzungen zu solvatisieren oder abzulösen, was etwa 45-60 Sekunden dauerte. Der Prüfkörper wurde dann aus der siedenden Flüssigkeit entfernt und in einen Kessel gegeben, der flüssiges 1,1,1-Trichlorethan bei etwa Raumtemperatur enthielt, in welchem der Prüfkörper einige Zeit gehalten wurde, die ausreichte, daß der Prüfkörper auf etwa Raumtemperatur abkühlte, das waren etwa 60 Sekunden. Danach wurde der Prüfkörper durch erneutes Eintauchen in den Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit mit dem Spülmit tel so lange in Kontakt gebracht, bis das Kondensieren auf dem Prüfkörper beendet war, was etwa 40-60 Sekunden dauerte, wodurch der Prüfkörper mit einem Darf in Kontakt gebracht wurde, der im wesentlichen aus dem Spülmittel 1,1,1-Trichlorethan bestand. Der Prüfkörper wurde erneut aus dem Dampf entfernt und es wurde gefunden, daß er im wesentlichen trocken sowie frei von Schneidöl-Kontamination und Solvatisierungsmittel war.

Beispiel 2

Es wurde eine Vorrichtung des in Fig. 1 dargestellten allgemeinen Typs zum Entfernen von Asphalt-Verschmutzung von einem damit überzogenen Walzdraht angewandt, mit dem Unterschied, daß in dem zweiten Teil 12 des Kessels keine Kühlschlangen 20 vorgesehen waren. Eine Reinigungsmittelzusammensetzung wurde hergestellt aus etwa 270 Gewichtsteilen eines Spülmittels, bestehend aus Isopropanol, und etwa 630 Gewichtsteilen eines Solvatisierungsmittels, bestehend aus Limonen. Der erste Teil der Vorrichtung wurde mit der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung und der zweite Teil der Vorrichtung mit einer Flüssigkeit beschickt, die im wesentlichen aus Isopropanol bestand. Die flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung wurde bis zum Sieden erhitzt. Die Temperatur der siedenden Reinigungsflüssigkeit betrug etwa 92ºC. Die Dämpfe der siedenden Flüssigkeit wurden kondensiert und in den zweiten Teil der Vorrichtung in einer Menge überführt, die ausreichte, daß sowohl im ersten als auch im zweiten Teil der Vorrichtung ein im wesentlichen konstantes Flüssigkeitsniveau gehalten wurde. Der Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit bestand im wesentlichen aus Isopropanol und nur in Spuren aus Limonen. Vorwiegend wegen Wärmeverlusten durch die nicht isolierte Kesselwand lag die Temperatur des Dampfraumes etwa 9ºC unter der Temperatur der siedenden Flüssigkeit. Die Flüssigkeit in dem zweiten Teil des Tanks hatte eine Temperatur von etwa 25-40ºC und bestand im wesentlichen aus Isopropanol und nur in Spuren aus Limonen.
Ein Walzdraht wurde mit Asphalt überzogen und dann auf ungefähr Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der kontaminierte Draht wurde dann in den Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit für eine ausreichend lange Zeit plaziert, bis das Kondensieren der Dämpfe auf dem Draht im wesentlichen zu Ende war, was etwa 40-60 Sekunden dauerte. Der Walzdraht wurde dann aus dem Dampfraum entfernt und sorgfältig betrachtet; es wurde gefunden, daß er noch wesentlich mit Asphalt kontaminiert war. Danach ließ man den Walzdraht durch den Dampfraum passieren und plazierte ihn in die siedende Flüssigkeit. Der Walzdraht wurde in der siedenden Flüssigkeit etwa 60 Sekunden gelassen. Es wurde gefunden, daß der Walzdraht nach dem Entfernen aus der siedenden Flüssigkeit im wesentlichen frei von Asphalt war, aber feucht vom Solvatisierungsmittel.
Der saubere, aber feuchte Walzdraht wurde dann ungefähr 60 Sekunden lang in das kühle flüssige Spülmittel getaucht und anschließend in die Dampfphase über der siedenden Flüssigkeit so lange plaziert, bis ein Aufhören der Kondensation auf dem Walzdraht beobachtet wurde, was nach etwa 40-60 Sekunden der Fall war. Der Walzdraht wurde dann wieder aus dem Dampf entfernt; es wurde gefunden, daß er sowohl sauber als auch trocken war.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Verschmutzung ein bei hoher Temperatur schmelzendes Wachs war. Der Walzdraht wurde durch Eintauchen in geschmolzenes Wachs beschichtet. Dann ließ man ihn auf etwa Raumtemperatur abkühlen. Der beschichtete Walzdraht wurde dann im Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit eine ausreichend lange Zeit plaziert, um eine wesentliche Abnahme der auf dem Draht kondensierenden Dampfmenge zu gestatten, was nach etwa 20-30 Sekunden der Fall war. Der Walzdraht wurde dann aus dem Dampfraum entfernt und sorgfältig betrachtet; es wurde gefunden, daß der Draht mit dem Wachs wesentlich kontaminiert geblieben war, obgleich ein Weichwerden des Wachses offensichtlich stattgefunden hatte. Man ließ den Walzdraht abkühlen und tauchte ihn dann etwa 60 Sekunden lang in die siedende Flüssigkeit ein. Nach dem Entfernen des Walzdrahtes aus der siedenden Flüssigkeit wurde gefunden, daß der Draht im wesentlichen frei von Wachs, jedoch feucht vom Solvatisierungsmittel war.
Der saubere, aber feuchte Walzdraht wurde dann etwa 10-20 Sekunden in das kühle flüssige Spülmittel getaucht. Anschließend wurde der Draht in die Dampfphase über der siedenden Flüssigkeit ausreichend lange Zeit getaucht, bis ein Aufhören der Kondensation auf dem Walzdraht zu beobachten war, was nach etwa 40-60 Sekunden eintrat. Der Walzdraht wurde dann wieder aus dem Dampf entfernt, und es wurde gefunden, daß er sowohl sauber als auch trocken war.

Beispiel 4

Es wurde eine Vorrichtung des in Fig. 1 dargestellten allgemeinen Typs zum Entfernen von Boscan-Rohöl von einem damit überzogenen Walzdraht angewandt, mit dem Unterschied, daß der zweite Teil der Vorrichtung nicht mit Spülflüssigkeit beschickt wurde und kondensierte Dämpfe direkt zu der siedenden Reinigungsmittelflüssigkeit zurückgeführt wurden. Der erste Teil der Vorrichtung wurde mit der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung von Beispiel 2 beschickt. Die flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung wurde bis zum Sieden erhitzt. Die Temperatur der siedenden Reinigungsflüssigkeit betrug etwa 92ºC. Die von der siedenden Flüssigkeit aufsteigenden Dämpfe wurden kondensiert und zu der siedenden Flüssigkeit zurückgeführt. Der unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit liegende Dampfraum bestand im wesentlichen aus Isopropanol und wies nur Spuren von Limonen auf. Vorwiegend wegen Wär meverlusten durch die nicht isolierte Kesselwand lag die Temperatur des Dampfraumes etwa 17ºC unter der Temperatur der siedenden Flüssigkeit.
Ein Walzdraht wurde mit Boscan-Rohöl überzogen, dann ließ man ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Der kontaminierte Draht wurde dann im Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit ausreichend lange Zeit plaziert, bis ein Kondensieren der Dämpfe auf dem Draht im wesentlichen beendet war, was etwa 40-60 Sekunden dauerte. Es wurde beobachtet, daß wenige Öltropfen von dem kontaminierten Drahtaufhänger herunterfielen. Der Walzdraht wurde dann aus dem Dampfraum entfernt und sorgfältig betrachtet; es wurde gefunden, daß er wesentlich mit dem Rohöl kontaminiert geblieben war. Der Walzdraht wurde anschließend etwa 30 Sekunden in die siedende Flüssigkeit getaucht und dann in den Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit gehoben. Der Walzdraht wurde dann etwa 30 Sekunden lang im Dampfraum gehalten, danach aus der Vorrichtung entfernt und abkühlen gelassen. Die sorgfältige Betrachtung ergab, daß der Walzdraht im wesentlichen sauber, aber leicht feucht war. Dann wurde der Walzdraht wieder in die Dampfphase über der siedenden Flüssigkeit einige Zeit eingetaucht, die ausreichte, um ein Aufhören der Kondensation auf dem Walzdraht zu beobachten, was nach etwa 40-60 Sekunden der Fall war. Der Walzdraht wurde dann wieder aus dem Dampf entfernt; es wurde gefunden, daß er sowohl sauber als auch trocken war.

Beispiel 5

Es wurde eine Vorrichtung des in Fig. 1 dargestellten allgemeinen Typs zum Entfernen einer Polyamidharz-Verschmutzung von einem damit beschichteten Walzdraht benutzt. Eine Reinigungsmittellösung wurde hergestellt durch Kombination von etwa 270 Gewichtsteilen eines aus 1,1,1-Trichlorethan bestehenden Spülmittels mit etwa 630 Gewichtsteilen eines aus Limonen bestehenden Solvatisierungsmittels. Der erste Teil der Vorrichtung wurde mit der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung und der zweite Teil der Vorrichtung mit einer im wesentlichen aus 1,1,1-Trichlorethan bestehenden Flüssigkeit beschickt. Die Flüssigkeit wurde bis zum Sieden erhitzt. Die von der siedenden Flüssigkeit aufsteigenden Dämpfe wurden kondensiert und in den zweiten Teil der Vorrichtung in einer Menge überführt, die ausreichte, um sowohl im ersten als auch im zweiten Teil der Vorrichtung ein im wesentlichen konstantes Flüssigkeitsniveau zu behalten. Die Temperatur der siedenden Flüssigkeit betrug etwa 118ºC, die der kühlen Flüssigkeit in dem zweiten Teil des Tanks etwa 25-40ºC. Vorwiegend wegen Wärmeverlusten durch die nicht isolierte Kesselwand lag die Temperatur des Dampfraumes etwa 44ºC unter der Temperatur der siedenden Flüssigkeit. Der Dampf unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit bestand im wesentlichen aus 1,1,1,-Trichlorethan und nur in Spuren aus Limonen.
Ein Walzdraht wurde durch Eintauchen in geschmolzenen Polyamid- Rückstand, erhältlich von der Union Camp unter der Bezeichnung UNI-REZ 2646, beschichtet und dann auf etwa Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der kontaminierte Walzdraht wurde dann im Dampfraum über der siedenden Flüssigkeit plaziert, wobei der Dampf aus 1,1,1-Trichlorethan mit dem Draht in Berührung kam und auf ihm kondensierte. Der Walzdraht wurde etwa 1 Minute lang in den Dampfraum gehalten und dann daraus entfernt. Offensichtlich wurde keine Verschmutzung von dem Draht entfernt, was anzeigt, daß die Stufe des Inkontaktbringens des Walzdrahtes mit dem dampfförmigen Spülmittel allein nicht ausreichte, um die Verschmutzung von dem Walzdraht zu entfernen.
Der noch kontaminierte Walzdraht wurde dann in ein siedendes Solvatisierungsmittel aus Limonen eine ausreichend lange Zeit eingetaucht, bis im wesentlichen die ganze Verschmutzung solvatisiert oder abgelöst war, was etwa 6 Minuten dauerte. Der Walzdraht wurde dann aus der siedenden Flüssigkeit entfernt und etwa 60 Sekunden lang in den Teil der Vorrichtung plaziert, der kühles, flüssiges 1,1,1-Trichlorethan enthielt. Ein weiterer Kontakt mit dem Spülmittel wurde dadurch erreicht, daß der Draht erneut in den Dampfraum unmittelbar über der siedenden Flüssigkeit einige Zeit plaziert wurde, die ausreichte, um eine wesentliche Reduktion der Kondensationsmenge auf dem Draht zu beobachten, was nach etwa 40-60 Sekunden der Fall war, wodurch der Draht mit einem im wesentlichen aus 1,1,1-Trichlorethan-Spülmittel bestehenden Dampf in Kontakt kam. Der Draht wurde wieder aus dem Dampf entfernt, und es wurde gefunden, daß er im wesentlichen trocken und frei von Harz-Verschmutzung und Solvatisierungsmittel war.
Die nächste Gruppe von Beispielen (Beispiele 6 bis 9 einschließlich) veranschaulicht die Verwendung von Zusammensetzungen, die innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung liegen und die Solvatisierungs- und Spülmittel umfassen, die miteinander nicht mischbar sind. Das in diesen Beispielen benutzte Spülmittel ist Perfluorhexan (C&sub6;F&sub1;&sub4;). Die nachfolgende Tabelle 1 enthält einige physikalische Eigenschaften von Perfluorhexan.

Tabelle 1

Eigenschaften von Perfluorhexan

Summenformel C&sub6;F&sub1;&sub4;
Flammpunkt keiner
normaler Siedepunkt [ºC] 56
Stockpunkt [ºC] -90
Flüssigkeitsdichte, 25ºC [g/cm³] 1,68
Flüssigkeitsviskosität, 25ºC [mPas] (cP) 0,67
Dampfdruck, 25ºC, [kPa] 30,93 (232 mm Hg)
Wärmeleitfähigkeit [W/cm · K] · 10³ 0,57
spezifische Wärme, 25ºC, [cal/g · grd] 0,25
Verdampfungswärme beim Kp. [cal/g] 21
Wärmeausdehnungskoeffizient, 25ºC, [ml/ml · grd · 10³] 1,6
Oberflächenspannung, 25ºC, [uN/cm] 120 (12 dyn/cm)
Löslichkeit von Wasser, 25ºC, [uN/ppm] 100 (10 dyn/cm)
Ozonverarmungspotential (ODP) Null

Beispiel 6

Die Zusammensetzung in diesem Beispiel enthielt 50 Gew.-% Isopropylmyristat (Solvatisierungsmittel) und 50 Gew.-% Perfluorhexan (Spülmittel). Die einzelnen Komponenten wurden in einen mit Rührer und Erhitzer ausgerüsteten Kessel gegeben, an den ein Kühler angeschlossen war. Die Komponenten wurden gerührt, um eine Mischung zu bilden, die zum Sieden erhitzt wurde, um so einen stetigen Rückfluß des Spülmittels zu erzeugen. Ein Metallstück wurde mit Schneidöl beschichtet und 1 bis 2 Minuten in die siedende Zusammensetzung, die eine Temperatur von ungefähr 59ºC (138ºF) hatte, eingetaucht. Das Metallstück wurde dann aus der Zusammensetzung entfernt und über die Dampfzone der Vorrichtung gehoben, wo man es auf etwa Raumtemperatur abkühlen ließ. Das abgekühlte Metallstück wurde dann in die Dampfzone hinuntergelassen, wo Perfluorhexan-Dampf auf dem gekühlten Metallstück kondensierte. Die Dampf temperatur in der Dampfzone betrug 58ºC (136º F), war also gleich der Siedetemperatur des Perfluorhexans. Das Metallstück wurde 5 bis 7 Minuten lang in den Dampf der Dampfzone gehalten; während dieser Zeit hatte die Flüssigkeit aufgehört, auf dem Metallstück zu kondensieren. Das Metallstück wurde aus der Dampfzone entfernt, und es wurde festgestellt, daß es sauber und trocken war.

Beispiel 7

Der Zusammensetzung aus Beispiel 6 wurde eine solche Menge an Schneidöl zugesetzt, daß die Zusammensetzung 15 Gew.-% Öl (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) enthielt. Unter Verwendung der Zusammensetzung mit dem zugefügten Öl wurde das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wiederholt. Die erhaltenen Ergebnisse waren bezüglich Reinigung und Trocknung die gleichen wie in Beispiel 6. Auch die Temperaturen von siedender Zusammensetzung und Dampf waren die gleichen, wie in Beispiel 6 berichtet. Sobald das Rühren und die Wärmezufuhr beendet wurden, trennte sich die Zusammensetzung in zwei verschiedene Schichten. Es wurde festgestellt, daß die untere Schicht aus Perfluorhexan mit einer höheren Dichte als Isopropylmyristat bestand. Die Perfluorhexan-Schicht war klar und offenbar nicht mit Verschmutzung oder Reinigungsmittel kontaminiert. Die obere Schicht der Zusammensetzung umfaßte Isopropylmyristat mit der ausgeprägten Farbe des Schneidöls.

Beispiel 8

Die in den Beispielen 6 und 7 beschriebenen Verfahren wurden wiederholt mit dem Unterschied, daß das Isopropylmyristat durch Methylcaprat ersetzt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse waren gleich denen in den Beispielen 6 und 7.

Beispiel 9

Die Verfahren der Beispiele 6 bis 8 wurden wiederholt mit dem Unterschied, daß die Zusammensetzungen durch Zusatz von 10 ppm eines nicht- ionischen flüssigen Fluortensids modifiziert wurden, das bei der 3M Company unter dem Handelsnamen Fluorad FC-430 erhältlich ist und als fluorierter aliphatischer polymerer Ester charakterisiert wird. Die Reinigungsergebnisse waren gleich denen in den Beispielen 6 bis 8.

Vergleichsbeispiel A

Ein aus Isopropanol bestehendes Spülmittel wurde bei etwa Atmosphärendruck in einen erhitzten Kessel gefüllt und zum Sieden gebracht.
Ein Walzdraht wurde mit Asphalt überzogen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der kontaminierte Draht wurde etwa 60 Sekunden lang in die siedende Flüssigkeit getaucht. Nach dem Herausnehmen des Drahtes aus der siedenden Flüssigkeit war offensichtlich keine Entfernung des Asphalts von dem Draht erfolgt.
In einem anderen Beispiel aus der Praxis der vorliegenden Erfindung wurde eine Reinigungsmittelzusammensetzung aus "nicht-mischbarem" Solvatisierungs- und Spülmittel verwendet, die in einem im Handel erhält lichen, in der unten beschriebenen Weise modifizierten Reiniger eingesetzt wurde. Die Reinigungsmittelzusammensetzung enthielt 80 Gew.-% Solvatisierungsmittel und 20 Gew.-% Spülmittel. Das Solvatisierungsmittel war eine auf Terpen basierende Zusammensetzung, die überwiegend d-Limonen enthielt und unter dem Handelsnamen BIOACT 121 (Petroferm Inc.) erhältlich ist. Das Spülmittel war Perfluorhexan. Der verwendete Reiniger war ein elektrisch beheiztes, wassergekühltes Gerät, das von Detrex Chemical Industies, Inc., als Modell 2D 12-EW Lösungsmittelreiniger (nachfolgend "Detrex-Reiniger" genannt) vertrieben wird. Der Detrex-Reiniger hat eine Kammer zum Aufnehmen und Erhitzen der Solvatisierungs- und Spülmittel enthaltenden Reinigungsmittelzusammensetzung und eine Kammer zum Aufnehmen des Spülmittels. Der Detrex- Reiniger wurde dahingehend modifiziert, daß er Hilfsmittel zum Rühren der Reinigungsmittel- und Spülmittelzusammensetzung enthielt, wobei diese Mittel aus einer Pumpe bestehen, die die Reinigungsmittelzusammensetzung vom Boden der sie enthaltenden Kammer abzog und durch Düsen zurück in den Hauptteil pumpte. Die Kammer, die das Spülmittel enthielt, wurde in der gleichen Weise modifiziert, um ein Rühren des Spülmittels in der es enthaltenden Kammer auszuführen. Der Detrex- Reiniger war mit einer Dampfzone einschließlich Kühlschlangen ausgestattet und wurde durch einen zusätzlichen Satz an Kühlschlangen modifiziert, der über den ursprünglich vorhandenen Kühlschlangen angeordnet wurde, die mittels eines Kühlsystems auf -29ºC (-20ºF) abgekühlt wurden. Die zusätzlichen Kühlschlangen wurden eingesetzt, um Verdunstungsverluste des Spülmittels auf ein Minimum herabzusetzen. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch mit anderen Arten von Reinigungsgeräten, die kommerziell erhältlich sind oder die leicht modifiziert werden können, um sie an die Praxis der vorliegenden Erfindung anzupassen, wirksam angewandt werden kann.

Claims

1. Flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung, enthaltend ein solvatisierendes Mittel und ein Spülmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das solvatisierende Mittel

(i) einen Dampfdruck bei Raumtemperatur von nicht größer als 5,3 kPa (40 mm Hg) und

(ii) eine Solvatationskraft von nicht weniger als 10 aufweist; und das Spülmittel

(iii) einen Dampfdruck bei Raumtemperatur im Bereich von 10,7 kPa (80 mm Hg) bis 101,3 kPa (760 mm Hg) und

(iv) einen Ozon-Abreicherungsfaktor von nicht größer als 0,15 aufweisen;

wobei das solvatisierende Mittel weniger als 80 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht und das Spülmittel eine höhere Dichte als das solvatisierende Mittel aufweist, und wobei das Verhältnis von Dampfdruck des Spülmittels zu Dampfdruck des solvatisierenden Mittels bei mindestens 20 liegt und derart bemessen ist, daß beim Siedepunkt der Zusammensetzung der Dampfraum über der siedenden Zusammensetzung das Spülmittel enthält und im wesentlichen frei von dem solvatisierenden Mittel ist, und wobei der Dampf im Dampfraum nicht brennbar ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das solvatisierende Mittel eine oder mehrere der folgenden Substanzen umfaßt, nämlich Terpene, zweibasische Ester, einbasische Ester, Petroleum-Lösungsmittel, alkylsubstituierte 2-Pyrrolidone, Ketone, Ether, Alkohole und Amine sowie Mischungen derselben.

3. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfaßt, nämlich Fluorkohlenstoffe, Fluorkohlenwasser stoffe, aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone und Ether sowie Mischungen derselben.

4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

(A) das solvatisierende Mittel bei Raumtemperatur einen Dampfdruck von nicht größer als 1,07 kPa (8 mm Hg) und eine Solvatationskraft von nicht weniger als 10 aufweist; und

(B) das Spülmittel bei Raumtemperatur einen Dampfdruck im Bereich von 10,7 bis 101,3 kPa (80 bis 760 mm Hg) und einen Ozon- Abreicherungsfaktor von nicht größer als 0 aufweist und das Verhältnis der Dampfdrucke nicht weniger als 100 beträgt.

5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das solvatisierende Mittel ein oder mehrere der folgenden Terpene, nämlich α-Pinen, β-Pinen, γ-Terpinen, Δ-3- Caren, Limonen, Dipenten und Terpinolen, und/oder einen einbasischen Ester und/oder ein Petroleum-Lösungsmittel und/oder einen Ether umfaßt.

6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel ist oder umfaßt einen Fluorkohlenwasserstoff oder einen Fluorkohlenstoff wie Perfluorhexan.

7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel ein Ether ist oder einen Ether umfaßt.

8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend 50 bis 80 Gew.-% des solvatisierenden Mittels und/oder 20 bis 40 Gew.-% des Spülmittels.

9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer relativ konstanten Temperatur siedet, die im wesentlichen der Siedetemperatur des Spülmittels entspricht.

10. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel und das solvatisierende Mittel nicht miteinander mischbar sind.

11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel und das solvatisierende Mittel miteinander mischbar sind.

12. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung im Gebrauch mit flüssigem Spülmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 vereinigt wird, wobei das Spülmittel im Verhältnis zu der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung kühl ist ("relativ kühles Spülmittel") und der Dampfraum über dem relativ kühlen flüssigen Spülmittel bei der Siedetemperatur der Zusammensetzung vorerwähntes Spülmittel enthält und im wesentlichen frei von vorerwähntem solvatisierendem Mittel ist, und wobei der Dampf im Dampfraum nicht brennbar ist.

13. Verfahren zur Entfernung von Verschmutzungen von einem Substrat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(a) Eintauchen des Substrats in eine siedende, flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und anschließend

(b) Entnehmen des Substrats aus der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem entnommenen Substrat solvatisierendes Mittel befindet und der Verfahrensschritt (b) folgende Schritte umfaßt:

(i) Hineinbringen des entnommenen Substrats in den Dampfraum; danach

(ii) Eintauchen des Substrats in flüssiges Spülmittel; und

(iii)Entnehmen des Substrats aus dem vorerwähnten flüssigen Spülmittel und Hineinbringen des entnommenen Substrats in den Dampfraum über dem flüssigen Spülmittel.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Substrat mit über der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung liegendem Dampf in Kontakt gebracht wird, dann das Substrat in die siedende, flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung eingetaucht wird, wo es verbleibt, bis die Verschmutzungen vom Substrat gelöst sind;

(b) das von den Verschmutzungen befreite Substrat aus der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung herausgenommen wird, wobei sich auf dem entnommenen Substrat Reststoffe befinden, die solvatisierendes Mittel und/oder restliche Verschmutzung enthalten;

(i) Inkontaktbringen des entnommenen Substrats mit dem Dampf;

(ii) Eintauchen des Substrats mit den darauf befindlichen Reststoffen in relativ kühles, flüssiges Spülmittel gemäß Anspruch 12, um die Reststoffe von ihm zu entfernen;

(iii) Entnehmen des Substrats aus dem relativ kühlen, flüssigen Spülmittel und Inkontaktbringen des entnommenen Substrats mit über dem relativ kühlen, flüssigen Spülmittel liegenden Dampf, um Spülmittel auf dem Substrat kondensieren zu lassen; und

(c) Entfernen des entnommenen Substrats aus dem Dampf.

16. Verfahren nach Anspruch 15 zur Entfernung von Verschmutzungen aus einem Substrat in einer reinigenden Umgebung, wobei die Umgebung umfaßt

(A) eine siedende, flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung, die einen Dampfraum über sich aufweist und die im wesentlichen besteht aus

(i) einem solvatisierenden Mittel, das bei Raumtemperatur einen Dampfdruck von nicht größer als 1,07 kPa (8 mm Hg) und eine Solvatationskraft von nicht weniger als 10 aufweist; und

(ii) einem Spülmittel, das bei Raumtemperatur einen Dampfdruck von 10,7 bis 101,3 kPa (80 bis 760 mm Hg) und einen Ozon- Abreicherungsfaktor von nicht größer als 0,05 aufweist;

wobei das solvatisierende Mittel weniger als 80 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht, das Spülmittel eine höhere Dichte als das solvatisierende Mittel hat und das Verhältnis von Dampfdruck des Spülmittels zu Dampfdruck des solvatisierenden Mittels wenigstens etwa 20 und derart bemessen ist, daß beim Siedepunkt der Zusammensetzung der Dampfraum über der siedenden Zusammensetzung im wesentlichen das Spülmittel enthält und im wesentlichen frei von dem solvatisierenden Mittel ist;

(B) eine flüssige Spülmittelzusammensetzung, die im wesentlichen aus dem Spülmittel in flüssiger Form besteht, das im Verhältnis zu der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung kühl ist ("relativ kühles Spülmittel"); und

(C) Dampf, der (1) über der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung und dem relativ kühlen Spülmittel liegt, (2) im wesentlichen aus dem Spülmittel besteht und (3) im wesentlichen frei von dem solvatisierenden Mittel ist;

wobei das Verfahren die aufeinanderfolgende Behandlung eines schmutztragenden Substrats umfaßt zum Reinigen und Trocknen des Substrats durch

(a) Inkontaktbringen des schmutztragenden Substrats mit dem über der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung liegenden Dampf; Eintauchen des Substrats in die siedende, flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung und Verbleiben des Substrats darin, bis die Verschmutzungen von ihm gelöst sind;

(b) Entnehmen des von den Verschmutzungen befreiten Substrats aus der siedenden, flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung, wobei das entnommene Substrat auf seiner Oberfläche Reststoffe aus solvatisierendem Mittel und/oder Restverschmutzung aufweist;

(i) Inkontaktbringen des entnommenen, Reststoffe aufweisenden Substrats mit dem Dampf;

(ii) Eintauchen des Substrats mit den Reststoffen darauf in das relativ kühle Spülmittel zur Entfernung der Reststoffe;

(iii)Entnehmen des Substrats aus dem relativ kühlen Spülmittel und Inkontaktbringen des entnommenen Substrats mit über dem relativ kühlen Spülmittel liegenden Dampf, um Spülmittel auf dem Substrat kondensieren zu lassen; und

(c) Entfernen des Substrats aus dem Dampf.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck des Spülmittels nicht größer als etwa 90,6 kPa (680 mm Hg) ist.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmittel einen Ozon-Abreicherungsfaktor von nicht größer als Null hat.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Dampfdruck des Spülmittels zu Dampfdruck des solvatisierenden Mittels nicht weniger als etwa 200 beträgt.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Rühren der Zusammensetzung einschließt.

21. Vorrichtung, umfassend einen ersten Behälter für eine flüssige Reinigungsmittelzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, einen zweiten Behälter für relativ kühles Spülmittel gemäß Anspruch 12, Mittel zum Erwärmen der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung zur Erzeugung einer Dampfzone, die über der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung liegt, und Mittel zum Kondensieren von Dampf in der Dampfzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem Mittel zum Rühren der flüssigen Reinigungsmittelzusammensetzung und Mittel zum Rühren des relativ kühlen Spülmittels umfaßt.