JPS6128034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物品表面の付着水を除去する洗滌乾
燥方法に関する。

各種めつき製品、光学レンズ、半導体材料等
は、所要の表面処理の後に水洗し、迅速かつ完全
に乾燥させる必要がある。これら付着水を保有す
る物品の乾燥のため、物品を非水性液体に浸漬し
て水を除去する、いわゆる洗滌脱水方法が知られ
ている。この非水性液体としてクロロフルオロ炭
化水素系液体、就中トリクロロトリフルオロエタ
ンは、界面張力が低く、水の脱離効果にすぐれる
うえ、プラスチツク材料等に対する低腐食性、化
学的安定性、不燃性、低毒性等の好ましい性質を
備え、すぐれた洗液として用いられるが、その
まゝでは水の脱離効果が不足するため、各種の界
面活性剤を添加し、あるいは水溶性有機液体との
共沸混合物として用いられる。界面活性剤を添加
して使用する場合は、不揮発性の界面活性剤が洗
滌後の物品表面に残存し、また物品表面の微細な
亀裂、小孔の内部の水まで完全に除去することが
難しいという問題があるので、これに対し、水溶
性有機液体との共沸混合物から成る洗液は、上記
界面活性剤添加の場合のような物品表面汚染の問
題もなく、微細亀裂や小孔内部の水もよく除去で
きるという特長を有する。

洗液としてトリクロロトリフルオロエタンと水
溶性有機液体の共沸混合物を用いる洗滌技術につ
いてはいくつかの提案がなされている（例えば、
特公昭49−36867号、特開昭49−101955号）。この
種洗液を用いる洗滌装置は、物品を浸漬して水を
脱離させる脱水槽、除去された水を含む洗液を脱
水槽から溢流させ、比重差で層分離し、上層の水
相を取除く水分離槽、および水分離槽で水が分離
された洗液を前記脱水槽に循環させる手段から基
本的に構成される。しかるに、その処理におい
て、物品表面から分離した水は水溶性液体に溶解
するため、水分離槽では水とともに、水溶性有機
液体も除去される結果、洗液中の水溶性液体の濃
度がたちまち低下し、そのまゝでは使用し得なく
なる。これに関して、本発明者等は先の特許出願
（特願昭54−39008号）において、水分離槽で分離
した水を一旦精留装置に導入し、水溶性液体を精
留にて分離し、脱水槽または水分離槽に返戻する
ことにより液組成の変動という問題を解決した。

しかしながら、この先願方法によつても、物品
表面に付着していた水が電解質物質やコロイド状
物質等を含む場合には、処理後微視的に残留する
水分中の上記汚れが物品表面に残るという問題が
ある。

本発明は、上記問題を解決し、さらに精密な洗
滌脱水を目的として完成されたものであり、被洗
滌物品を、第１の洗液である水溶性有機液体含有
トリクロロトリフルオロエタン中に浸漬して引上
げ、ついで該洗液の蒸気浴洗滌に付し、もしくは
付することなく、トリクロロトリフルオロエタン
に水溶性有機液体約20〜50％（重量）を加えて成
る第２の洗液に浸漬して引上げ、さらにトリクロ
ロトリフルオロエタンを主体とするフロン系有機
溶剤の蒸気浴洗滌に付すことを特徴とする洗滌乾
燥方法を提供する。

以下、本発明について詳しく説明する。

被処理物品はまず第１の洗液、すなわちトリク
ロロトリフルオロエタンに水溶性有機液体を混合
して成る洗液に浸漬される。水溶性有機液体とし
て、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、アセトン等が用いられる。これら種々の液体
のうち、特にエタノールはトリクロロトリフルオ
ロエタンと共存するときの水の脱離効果が最もす
ぐれる。このエタノールとして、変性エタノー
ル、例えば6.5％以下のメタノールを含有するも
のを使用してもよい。

トリクロロトリフルオロエタンに対する水溶性
有機液体の混合割合は、低過ぎると洗液の脱水効
果が十分でなく、一方高すぎると後述のように生
成する水溶性有機液体水溶液の可燃性が高まり、
火災等の危険を伴なうので、数％（重量）とし、
好ましくは約2.5〜8.0％（重量）とする。

上記第１の洗液の水溶性有機液体の含有量は数
％（重量）と低いが、その比重は水より大きいた
め、これに浸漬された物品表面の水に浮力が働
く。これと同時に、洗液中の水溶性有機液体が付
着水に溶込み、物品表面に水溶性有機液体の水溶
液が形成される。この水溶液は表面張力が低いの
で、水の付着力は弱まり、前記浮力に抗しきれず
浮上分離する。

このようにして物品表面の付着水は大部分が除
去されるが、なおその表面には水溶性有機液体の
水溶液のごく薄い被膜が残存する。この被膜は第
１の洗液と平衡状態にあるため除去されず、物品
を洗液から引上げた後にも残留する。このため、
最初の付着水が汚れを含んだものであると、乾燥
後の物品表面にこの汚れが残ることになる。

本発明は、上述のように物品表面に残る水溶性
有機液体の水溶液をも除去し、残留する汚れを完
全に除こうとするものであり、このために、本発
明では、前記第１の洗液で処理した物品を、つい
で該洗液の蒸気浴洗滌に付し、もしくは付するこ
となく、第２の洗液、すなわち、水溶性有機液体
約20〜50％（重量）含有フロン系有機溶剤中に浸
漬する。この水溶性有機液体としては、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ブタノー
ル、アセトン等が用いられる。就中、イソプロパ
ノールは、水切り効果にすぐれ、かつ取扱い性も
良いので好ましく用いられる。フロン系有機溶剤
としては、トリクロロトリフルオロエタンが好ま
しいが、その他にテトラクロロジフルオロエタ
ン、トリクロロフルオロエタン等を用いてもよ
い。

フロン系有機溶剤に対する水溶性有機液体の混
合割合を約20％（重量）以上とするのは、前記水
溶性有機液体水溶液の被膜除去効果が不十分であ
るためであり、一方上限を約50％（重量）とした
のは、水溶性液体の濃度がそれ以上になると洗液
が可燃性となり、火災防止のための対策が必要と
なるためである。

この第２の洗液は、前記第１の洗液にくらべ水
溶性有機液体の濃度が高いので、水の溶解度が高
く、例えば水溶性有機液体としてエタノールをト
リクロロトリフルオロエタンに混合した洗液にお
いて、エタノール濃度が４％のときの水の溶解度
は0.26％と低いが、エタノール濃度を35％に高め
ると、水の溶解度は6.3％に増大する。従つて、
第２の洗液に物品を浸漬すると、表面に残留して
いる前記水溶性有機液体水溶液の被膜は平衡がく
ずれ、洗液中に溶解し除去される。こうして前記
第１の洗液による洗滌後に微量に残る水分もここ
でほゞ完全に除去される。

第２の洗液による処理をうけた物品の表面には
該第２の洗液が残つているので、これを除去する
ために、さらにフロン系有機溶剤の蒸気洗滌に付
す。この蒸気はトリクロロトリフルオロエタンが
好ましく用いられるが、その他にテトラクロロジ
フルオロエタン、トリクロロフルオロエタン等を
用いてもよく、またこれらの蒸気を混合したもの
であつてもよい。混合蒸気の場合は共沸組成であ
ることが望ましい。この蒸気浴洗滌を経て物品は
完全に清浄化脱水される。

第１図〔〕は本発明方法の実施に用いられる
洗滌脱水装置の一実施態様を示す縦断面模式図、
同図〔〕はその平面模式図である。１は第１の
洗液である水溶性有機液体数％（重量）含有トリ
クロロトリフルオロエタンを満たした脱水槽、１
６は上記第１の洗液の蒸気浴を形成する蒸発槽、
１８は第２の洗液である水溶性有機液体約20〜50
％（重量）含有フロン系有機溶剤を満たした洗滌
槽、２２はトリクロロトリフルオロエタンを主体
とするフロン系有機溶剤の蒸気を有する蒸発槽で
ある。上記脱水槽１には、脱水槽で物品表面から
分離された水を比重差にて洗液から分離する水分
離槽２および水を分離した洗液をたくわえる貯槽
７が連設される。該貯槽７の洗液は後記のように
脱水槽１および蒸留槽１６に送給される。また、
水分離槽２で分離された水溶性有機液体を含む水
は精留装置４に送られ、ここで水溶性有機液体が
分離され、これを脱水槽１および又は水分離槽２
へ返戻するようになつている。これら脱水槽、蒸
発槽、および水溶性有機液体の脱水槽等への返戻
手段等は一体となつて、後述のように脱水槽等に
おける第１の洗液組成を一定範囲に維持する役割
をも有する。

本発明により物品の洗滌脱水を行うに当り、第
１の洗液による洗滌は必ずしも上記装置による必
要はないが、上記装置は水溶性有機液体を含有す
るトリクロロトリフルオロエタン洗液の組成を一
定に保つために極めて有効である。

以下この装置による処理過程について説明す
る。即ち前記装置において、被洗滌物品は、まず
脱水槽１の第１の洗液に浸漬され表面の付着水が
取除かれる。物品表面から脱離した水は洗液表面
に浮上し、槽壁１ａを溢流して水分離槽２に入
る。ここでも洗液中の水は比重差により浮上し、
槽上部に形成される水相２ａは開口３ａから排水
管３を介して精留装置４に導入される。精留装置
内で排水中の水溶性有機液体は水と分離され、管
５により脱水槽１および水分離槽２の上部空間ま
たはこれらの液中に、蒸気または液体として返還
され、一方水溶性有機液体を除去された水は取出
し管６より系外に排出される。また、水分離槽２
で水を分離された洗液は貯槽７に一旦貯えられ、
その一部はポンプ８を介して管路９ａおよび９ｂ
により脱水槽１へ送られ、残部は管路１７により
蒸気槽１６に送入される。

ところで、水分離槽２で分離された水を精留装
置４で精留し水溶性有機液体を回収する際に、少
量の水溶性有機液体は水分されず、排水とともに
失なわれる。また脱水槽１および水分離槽２の上
部空間１１は大気に開放されているため、これら
の槽の洗液は蒸気の拡散により減少し、あるいは
被洗滌物品の出入の際の同伴によつても失なわれ
る。従つて、この第１の洗液は、ある組成のトリ
クロロトリフルオロエタンと水溶性有機液体の混
合液により補充する必要がある。この場合、排水
とともに損失する水溶性有機液体の補給を考慮し
て高い濃度の水溶性有機液体を含む混合液を補充
しては該第１の洗液組成を一定範囲に維持するこ
とはできない。例えば、水溶性有機液体がエタノ
ールである場合、エタノールとトリクロロトリフ
ルオロエタンの混合液の気液平衡をエタノール濃
度で示すと、第２図のごとくであり、液相のエタ
ノール濃度４％を過ぎても気相のエタノール濃度
はほゞ一定である。従つて、前記第１図の装置に
おける脱水槽等から気化する洗液はエタノール濃
度４％の蒸気として大気中に失なわれていく。し
かるに排水とともに失なわれるエタノール分の補
給を考慮して高エタノール濃度の洗液を補充して
いくとすれば、補充洗液のエタノール濃度は、大
気中に逸散する洗液蒸気のエタノール濃度（約４
％）より高いため、脱水槽における第１の洗液の
エタノール濃度は次第に濃縮され、液組成の変化
を避け得ない。第１図の装置はこの問題に対し、
水を分離した洗液の一部を貯槽７から蒸気槽１６
に送入することにより洗液組成を一定範囲に保つ
ことを可能にしている。すなわち、水分離槽２で
水を分離された洗液の一部は蒸発槽１に送入され
るため、補充される洗液濃度が多小高くても、水
溶性有機液体の濃縮は蒸気槽１６のみで起ること
になる。蒸気槽１６において加熱器１５の加熱に
より生成する洗液蒸気の水溶性有機液体濃度は、
洗液の水溶性有機液体の濃度に応じ、前記第２図
に示すような気液平衡曲線に従つて決まり、例え
ば水溶性有機液体がエタノールであるとき、液相
中のエタノール濃度が50％まで上昇しても、発生
する蒸気のエタノール濃度は約7.8％にすぎず、
脱水槽等に供給される洗液はこの蒸気が冷却下し
たものであるから、これと同じ濃度であり決して
異常に高くなることはない。

補充する洗液の水溶性有機液体の濃度は、蒸発
槽１６で発生する蒸気が共沸組成となる濃度以上
であることを要し、エタノールを用いる場合は
4.0％以上とし、さらに排水とともに持ち去られ
る分を考慮して4.5％以上、より好ましくは約5.0
％以上とする。一方、蒸気相のエタノール濃度が
約８％を越えると、蒸気が可燃性となるので、補
充する洗液のエタノール濃度は、第２図に従い、
液相のエタノール濃度50％に対応する気相のエタ
ノール濃度である7.8％以下、より好ましくは約
6.5％以下とする。

なお、水分離槽２で浮上分離する水は水溶性有
機液体を多量に溶解し、概ね可燃性となつていて
火災の危険があるが、前記のように蒸発槽１６で
発生する蒸気を脱水槽、水分離槽の上部空間１１
に満たしてやれば、該蒸気は不燃性であるので、
上記危険を未然に防ぐことができる。

ところで、前記空間１１は大気に連通している
ので、洗液蒸気の逸散を防ぐため、この連通経路
に冷却器１２が設けられ、洗液蒸気はここで冷却
液化される。液化した洗液は脱水槽１または樋２
１にて捕集され、水分離槽２へ返戻されるが、図
示のように、返戻管１３ａにより上記樋２１を水
分離槽の上部に設けた液溜１４に連結し、樋２１
で捕集した洗液を液溜１４に導びき、この液溜か
ら発生する蒸気により水相２ａの上面をおゝうよ
うにすれば、前記火災の予防効果は一そう確実に
なる。液溜１４の洗液は返戻管１３ｂにより水分
離槽１２へ返還される。

上述のように液組成が一定範囲に維持された脱
水槽１内で第１の洗液による脱水された物品は、
蒸発槽１６にて蒸気浴洗滌に付され、もしくは付
されることなく、ついで洗滌相１８において、第
２の洗液である水溶性有機液体約20〜50％（重
量）含有フロン系有機溶剤中に浸漬される。ここ
で物品表面に残留していた前記水溶液の被膜が除
去される。物品表面に付着してこの洗滌槽１８へ
持込まれる水分は通常無視できる程わずかである
ので、洗滌槽の第２の洗液組成に影響を与えるこ
とはない。また、第２の洗液中の水溶性有機液体
の濃度は約50％以下であるので、火災防止のため
の特別の注意は必要としない。

第２の洗液で処理された物品は、さらに次の蒸
発槽２２において、フロン系有機溶剤の蒸気浴洗
滌に付される。該蒸発槽２２の上部空間は大気と
連通しているので、蒸気の大気中への逸散を防ぐ
ため、冷却器２４が設けられ、ここで冷却液化さ
れた溶剤は蒸発槽２２内に回収される。この蒸気
浴洗滌により、物品表面に付着していた第２の洗
液は除去され、かくして被処理物品は完全に洗滌
乾燥される。

なお、上記洗滌槽１８と蒸発槽２２は、脱水槽
１等を構成する装置と切離して別個に設けてもよ
いが、図示のように一体的に設けるのが製作上便
利である。この場合、洗滌槽１８をはさむ両蒸発
槽１６および２２の蒸気は水溶性有機液体の濃度
が低く、これら蒸気が洗滌槽１８の第２の洗滌と
接触すると、該洗液の水溶性有機液体濃度が希釈
されるので、これを防ぐために、洗滌槽１８と両
蒸発槽１６，２２との間の仕切壁１８ａおよび１
８ｂは、各蒸発槽内の蒸気の上面（大気と蒸気の
界面）より高くし、各蒸発槽からの蒸気の侵入を
阻止することが必要である。

また、洗滌槽１８の底部にバルブ１９を介して
管路２０ａ，２０ｂを設け、これにより洗滌槽内
の第２の洗液を蒸発槽１６へ移送できるようにす
れば、脱水槽１および蒸発槽１６内の水溶性有機
液体濃度が低下した場合にも、バルブ１９を開い
てこれを補給してやることができ、また洗液自体
の水分濃度が上昇しても、この操作によりこれを
減少させることができる。

前記第１図の装置により、洗洗後の鏡用ガラス
の脱水洗滌を行なつた。同装置において、脱水槽
１および蒸発槽１６への浸漬のみを行なつたもの
では、脱水洗滌効果が不十分で、洗滌後のガラス
表面にアルルミニウム蒸着膜のつかない部分が生
じたのに対し、本発明方法により、脱水槽１、エ
タノー35％を含むトリクロロトリフルオロエタン
−エタノール混液を満たした洗滌槽１８およびト
リクロロトリフルオロエタン蒸気を満した蒸発槽
２２への浸漬を順次行つたものでは、完全に脱水
洗滌され、上記のような欠陥はなく、表面全体に
均一なアルミニウム蒸着膜を形成することができ
る。

以上のように、本発明方法は、物品の洗滌乾燥
を長時間安定して行なうことができ、物品表面に
わずかのシミも残すことなく、精密な洗滌乾燥を
達することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〔〕は本発明方法の実施に用いられる
洗滌乾燥装置の一実施態様を示す縦断面模式図、
同図〔〕はその平面模式図、第２図はトリクロ
ロトリフルオロエタン−エタノール混合液の気液
平衡をエタノール濃度で示したグラフである。 １：脱水槽、２：水分離槽、４：精留装置、
７：貯槽、１２，２４：冷却器、１５，２３：加
熱器、１６：蒸発槽、１８：洗滌槽、２２：蒸発
槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被洗滌物品を第１の洗液である水溶性有機液
   体含有トリクロロトリフルオロエタン中に浸漬し
   て引上げ、ついで上記洗液蒸気浴洗滌に付し、ま
   たは付することなく、第２の洗液である水溶性有
   機液体20〜50％（重量）含有フロン系有機溶剤に
   浸漬して引上げ、さらにフロン系有機溶剤の蒸気
   洗滌に付することを特徴とする洗滌乾燥方法。