DE19609119C2 - Verfahren zum Reinigen von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Gegenständen von Schmutz, mit Ausnahme von Terpenrückständen, bei welchem ein durch Erwärmen einer reinigungsakti­ ven Flüssigkeit hergestellter Dampf mit den zu reinigenden Gegenständen in Berührung ge­ bracht wird.

Solche Reinigungsverfahren werden zum Reinigen von unterschiedlichsten Gegenständen, wie metallischen Gegenständen, industriell gefertigten Gegenständen, auch Leiterplatten, Kleidungsstücken und so weiter angewendet. Typischerweise wurden bis vor kurzem chlo­ rierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt, die zwischenzeitlich wegen ihrer mangelnden Um­ weltverträglichkeit, insbesondere wegen ihres Ozonabbaupotentials, ihrer Kanzerogenität und ihrer toxischen Wirkung weitgehend verboten sind. Die chlorierten Kohlenwasserstof­ fe, deren Vorteile u. a. darin liegen, daß sie bei normalerweise auftretenden Temperaturen keinen Flammpunkt haben, wurden ersetzt durch andere Kohlenwasserstoffe bzw. Lösungs­ mittel, wie Polypropylenglykolether, Alkohole, Aceton und so weiter, die alle einen Flammpunkt im Bereich normalerweise auftretender Temperaturen haben und somit ent­ zündungsgefährdet sind. Eine Eigenart bisher verwendeter Lösungsmittel liegt auch darin, daß sie Pigmentschmutz oder Schmutz mit ionischen Salzen kaum entfernen, da solche Schmutzarten in ihnen sehr schlecht löslich sind.

Aus der EP 0 475 591 A1 ist ein Reinigungsverfahren bekannt, bei dem zu reinigende Ge­ genstände, beispielsweise Elektronikbauteile, zunächst mit einem auf Terpenen basierenden Lösungsmittel durch Eintauchen flüssiggereinigt werden. Das auf der Oberfläche der zu reinigenden Gegenstände zurückbleibende Lösungsmittel wird anschließend azeotropisch entfernt, indem mit einem wässrigen Medium ein Azeotrop gebildet wird. Dem wässrigen Medium werden dazu zusätzliche Lösungsmittel, wie Ketone, Amine, Ether oder Alkohole zugesetzt, die unter 100°C sieden. Diese zusätzlichen Lösungsmittel spreiten den Terpen­ film und dampfen vor der Azeotrop-Temperatur ab, so daß sie nicht als Restverunreini­ gung zurückbleiben. Die in einem erhitzten Wasserbad, dem die zusätzlichen Lösungsmit­ tel zugesetzt sind, gespülte und dadurch von dem auf Terpen basierenden Lösungsmittel befreite Gegenstände werden dann in Dampf gebracht, der durch Erhitzen einer Flüssigkeit hergestellt wird, die aus dem Wasserbad überläuft. In dem Dampfbad werden letzte Lö­ sungsmittelrückstände von den Gegenständen entfernt. Die eigentliche Schmutzreinigung erfolgt bei dem vorbekannten Verfahren somit als Flüssigreinigung, bei der die zu reini­ genden Gegenstände mit dem flüssigen, auf Terpen basierenden Lösungsmittel in Berüh­ rung gebracht werden. Nicht die eigentliche Verschmutzung sondern die Reste des auf Ter­ pen basierenden Lösungsmittels werden in den nachfolgenden Prozeßstufen entfernt.

Aus dem Chemical Abstract CA 123:92633 f ist eine Vorrichtung zum Entfernen von Feuchtigkeit von Oberflächen von Gegenständen mittels eines Lösungsmittels-Dampfes be­ kannt. Als Lösungsmittel wird Isopropanol verwendet, mit dessen Dampf Gegenstände, z. B. Halbleiterplättchen, von Feuchtigkeit befreit werden sollen. Diese Trocknung funktio­ niert nur dann, wenn das Isopropanol geringere Feuchtigkeitsmengen enthält als sie an der von Feuchtigkeit zu befreienden Oberfläche vorhanden sind. Eine Trocknung erfolgt daher nur dann, wenn das Isopropanol kein oder nur eine geringe Menge von Wasser enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dampfreinigungsverfahren zu schaffen, das bei guter Reinigungswirkung in umweltverträglicher Weise durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß verwendbare azeotrope Flüssigkeiten haben zunächst ihren Vorteil, daß ihre flüssige Phase wegen des Wasseranteils auch Pigmentschmutz und Pigmentschmutz mit ionischen Salzen gut löst, wenn die reinigungsaktive Flüssigkeit in flüssigem Zustand mit den zu reinigenden Gegenständen in Berührung gebracht wird. Die lipophile Gruppen enthaltenden Moleküle der dem Wasser zugesetzten weiteren Flüssigkeit sorgen für ein gu­ tes Fettlösungsvermögen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Reinigungsverfahren der­ art weiterzubilden, daß es bei guter Reinigungswirkung in umweltverträglicher Weise durchführbar ist.

Wenn die erfindungsgemäße Flüssigkeit erwärmt wird, gehen wegen ihrer azeotropen Ei­ genschaften (betr. Definition von Azeotrop s. Chemie Lexikon, Römpp, 9. Aufl., 1989, S. 323) sowohl Wasser als auch die weitere Flüssigkeit(en) in einer dem Azeotrop entspre­ chender Zusammensetzung in die Dampfphase über, so daß bei Berührung zwischen dem Dampf und den zu reinigenden Gegenständen eine zuverlässige Endreinigung und "Spü­ lung" aller durch den Reinigungsvorgang zu entfernenden Verschmutzungen der zu reinigenden Gegenstände erfolgt. Dabei ist der Dampf wegen des Wassergehalts in beson­ ders vorteilhafter Weise nicht brennbar, so daß diesbezügliche Schutzmaßnahmen in einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Vorrichtung überflüssig sind. Der Flammpunkt des Dampfes, sofern ein solcher überhaupt auftritt, liegt oberhalb der normalerweise auftretenden Temperaturen, mindestens über der Siedetemperatur der Flüssigkeit und vorteilhafterweise über 200°C. Die Dampfphase kann durch Kühlen zu­ verlässig zur flüssigen Phase kondensiert werden, so daß die aufwendigen Maßnahmen zum Schutz der Umgebungsatmosphäre, die bei Durchführung herkömmlicher Verfahren erforderlich sind, weitestgehend unterbleiben können. Ein zusätzlicher Vorteil des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die reinigungsaktive Flüssigkeit wegen ihrer vollständigen Rückkondensation sich kaum verbraucht, so daß ein geschlossener Kreislauf geschaffen werden kann, bei dem reinigungsaktive Flüssigkeit kaum aufgefüllt werden muß. Dies wird zusätzlich dadurch unterstützt, daß die erfindungsgemäß eingesetzte, reini­ gungsaktive Flüssigkeit frei von Tensiden sein kann, die sich bei einer Filterung zur Schmutzabweisung auf der Filteroberfläche absetzen und bei konventionellen Lösungen ein Nachschärfen erfordern.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auch komplexe Schmutzarten, wie einge­ trocknete Körperflüssigkeiten oder andere, im Alltagsgebrauch auftretende Verschmutzun­ gen, durch Niederschlag von Regen oder Schnee entstandenem Schmutz usw. zuverlässig gereinigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf geschlossene Systeme beschränkt. Es kann beispielsweise auch als offene Dampfstrahlreinigung durchgeführt werden.

Bei der Auswahl der erfindungsgemäßen reinigungsaktiven Flüssigkeit bzw. der weiteren Flüssigkeit(en) mit Molekülen mit hydrophilen und lipophilen Gruppen stehen neben der guten Reinigungskraft folgende Kriterien im Vordergrund: Der Wassergehalt des Azeo­ trops von Wasser und der weiteren Flüssigkeit bzw. weiterer Flüssigkeiten muß so groß sein, daß kein Flammpunkt vorhanden ist bzw. der Dampf nicht brennbar ist. Die Flüssig­ keit darf weder toxisch sein noch ein Ozonabbaupotential haben noch eine Wassergefähr­ dung auslösen, wenn sie in die Umgebung gelangt. Es sind wasserlösliche, homogene Azeotrope bildende Komponenten bzw. Flüssigkeiten, aber auch wasserunlösliche, hetero­ gene Azeotrope bildende Komponenten bzw. Flüssigkeiten geeignet.

Die Unteransprüche 2 bis 6 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens gerichtet.

Eine Vorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in der beigefügten Figur schematisch dargestellt:

Ein Vorratstank 2 mit einer Abscheidekammer 4 und einer Überlaufkammer 6 ist über eine Speisepumpe 8 und eine Heizvorrichtung 10 an eine Reinigungsvorrichtung 12 angeschlos­ sen. Das Innere der in ihrem Aufbau an sich bekannten Reinigungsvorrichtung, welche Reinigungsdüsen, einen umlaufenden Korb und so weiter enthalten kann, ist im dargestell­ ten Beispiel an ein Druckausgleichsgefäß 14 angeschlossen, das jedoch nicht funktionswe­ sentlich ist.

Vom Boden der Reinigungsvorrichtung 12 führt eine Leitung zu einer Filtervorrichtung 16. Die Filtervorrichtung 16 ist über eine Leitung mit einer Förderpumpe 18 an die Oberseite der Abscheidekammer 4 angeschlossen. Eine weitere Leitung führt von Filtervorrichtung 16 über eine Vakuumpumpe 20 durch einen Kondensator 22 und einen Kühler 24 zurück zur Abscheidekammer 4.

Weiter führt von der Überlaufkammer 6 eine Leitung über eine Förderpumpe 26 durch ei­ nen Wärmetauscher 28 in eine Destilliervorrichtung 30 und von dort in die Reinigungsvor­ richtung 12 oder zurück in den Vorratstank 2.

In den Vorratstank 2 führt eine Speiseleitung 32 zum Beschicken des Vorratstanks 2 mit reinigungsaktiver Flüssigkeit. Der Vorratstank 2 enthält weiter eine nicht dargestellte Vor­ richtung zum Abziehen von Schlamm, der sich in der Abscheidekammer 4 absetzt.

In die normalerweise dicht verschlossene Reinigungsvorrichtung 12 führt eine Belüftungs­ leitung 34.

Der Aufbau der einzelnen Bauelemente des beschriebenen Systems sowie eine nicht darge­ stellte elektrische Ansteuerung der einzelnen Baugruppen ist an sich bekannt und wird da­ her nicht näher beschrieben.

Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Nach Beschicken der Reinigungsvorrichtung 12 mit zu reinigendem Gut erfolgt zunächst eine Flüssigkeitsreinigung, bei der die Speisepumpe 8 in Betrieb gesetzt ist und reinigungs­ aktive Flüssigkeit, die in der Heizvorrichtung 10 gegebenenfalls temperiert werden kann, der Reinigungsvorrichtung 12 zuführt. In der Reinigungsvorrichtung 12 erfolgt ein Tauch­ bad des umlaufenden Reinigungsgutes und/oder ein Besprühen des Reinigungsgutes mit Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird mittels der Förderpumpe 18 aus der Reinigungsvorrich­ tung 12 durch die Filtervorrichtung 16 hindurch abgezogen und der Abscheidekammer 4 zugeführt. In der Filtervorrichtung 16 setzt sich vorwiegend anorganischer Schmutz ab, der abgezogen wird. In der Abscheidekammer 4 setzt sich vorwiegend fetthaltiger Schmutz ab, der ebenfalls abgezogen wird.

Der Flüssigreinigungsstufe folgt eine Spülung unter gleichen Bedingungen mit Flüssigkeit aus dem Tank 6. Anschließend erfolgt eine Dampfreinigungsstufe bzw. Dampfspülungs­ stufe, bei der die Speisepumpe 26 in Betrieb gesetzt wird, so daß reinigungsaktive Flüssig­ keit in der Destilliervorrichtung 30 in Dampf umgewandelt wird. Dieser weist in Folge der azeotropen Zusammensetzung der reinigungsaktiven Flüssigkeit einen vorbestimmten Ge­ halt an Wasser und der weiteren Flüssigkeit, vorteilhafterweise Polypropylenglykolether auf. Der Dampf gelangt in der Reinigungsvorrichtung 12 in intensiven Kontakt mit dem zu reinigenden Gut, wobei ein Teil des Dampfes kondensiert. Das Kondensat wird mittels der Förderpumpe 18 nach Durchströmen der Filtervorrichtung 16 der Abscheidekammer 4 zu­ geführt.

Wenn der Dampf aus der Destilliervorrichtung 30 über den Kondensator 22 und Kühler 24 in den Vorratstank 6 zurückgeleitet wird, kann dadurch die Flüssigkeit aufbereitet werden.

An die Dampfreinigung bzw. Dampfspülung schließt sich vorteilhafterweise eine Umluft- oder Vakuumtrocknung an. Dabei wird der innerhalb der Reinigungsvorrichtung 12 befind­ liche Dampf mittels der Vakuumpumpe 20 abgesaugt, wobei sich in der Reinigungsvor­ richtung 12 bildendes Kondensat durch die Filtervorrichtung 16 hindurchströmt. Der mit dem Kondensat vermischte Dampf wird nach Durchströmen des Kondensators 22 und des Kühlers 24 als Flüssigkeit dem Vorratstank 2 erneut zugeführt.

Nach Abschluß der Vakuumtrocknung wird die Abscheidekammer 4 über die Belüftungs­ leitung 34 belüftet und das gereinigte Gut kann entnommen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Reinigen von Gegenständen von Schmutz, mit Ausnahme von Terpenrückständen, bei welchem ein durch Erwärmen einer reinigungsaktiven Flüssigkeit hergestellter Dampf mit den zu reinigenden Gegenständen in Berührung gebracht wird, wobei als reinigungsaktive Flüssigkeit eine Mischung aus Wasser und wenigstens einer weiteren Flüssigkeit mit Molekülen mit hydrophilen und lipophilen Gruppen verwendet wird, wobei die weitere Flüssigkeit und das Wasser beim Phasenübergang flüssige Phase/Dampfphase ein Azeotrop bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischungsverhältnis zwischen Wasser und der weiteren Flüssigkeit dem azeotropen Mischungsverhältnis entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die weitere Flüssigkeit Propylen­ glykolether ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die weitere Flüssigkeit Dipropylenglykol- mono-propylether ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die reinigungsaktive Flüs­ sigkeit wenigstens einen nicht verdampfenden Reinigungsverstärker enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die reinigungsaktive Flüs­ sigkeit und ihr Dampf in einem gegenüber der Atmosphäre geschlossenen System geführt werden.