專利名稱：用于清潔受污染制品的組合物和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于從制品除去污染物的組合物、方法和體系。
背景技術：
清潔產(chǎn)品以及產(chǎn)品部件以除去污染物例如蠟、油脂、油和焊劑殘余物是許多生產(chǎn)、維護和翻新操作中的一部分。此外，許多金屬制品或組成部件在制造過程中用油或其它加工試劑處理，并且通常需要在制品可以應用或銷售之前或部件安裝入最終產(chǎn)品中之前必須除去這些油。而且，過量的焊劑必須通常在使用印刷電路板之前從印刷電路板上除去。溶劑清潔方法通常用于從這些制品和部件除去污染物。
廣泛已知的工業(yè)溶劑清潔方法是半含水清潔。半含水清潔包括在沸點相對較高的溶劑中清潔制品，這些溶劑例如是對油、蠟和油脂具有高親合性的萜烯、酯或石油餾出物。這些溶劑可以在不存在表面活性劑或在表面活性劑的協(xié)助下使用。一旦清潔完污染物，制品通常用純化水在多個清洗步驟中清洗以除去高沸點烴溶劑。烴溶劑然后通常從水中相分離出來，并返回洗滌池，而含水流出物必須在排污到地下水之前進行處理。該方法的缺點是烴溶劑通常具有低的閃點，所以該溶劑必須小心地處理或用非可燃性壓縮氣體例如氮氣保護以使爆炸的危險最小化。氮氣比在冷凝區(qū)域中所含的含氟烴的濃蒸氣顯著更短效。此外，在許多應用中，雖然要清潔的制品可以與烴溶劑相容，但是一些塑料或金屬可能與含水清洗溶劑不相容，導致制品的吸水或生銹。
含氯氟烴(CFC)例如1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷(CFC-113)已經(jīng)在工業(yè)中廣泛用于清潔和脫脂許多不同的固體表面，例如金屬組分、玻璃、塑料、復合材料等。但是，與單獨使用任何一種溶劑相比溶劑組合物通常包括助溶劑以改進對于清潔功能而言重要的一種或多種性能。例如，美國專利6,133,221公開了清潔方法，包括使用特定的氫溴化化合物以及一種或多種具有與這些化合物組合作為溶劑使用的助溶劑。
在許多現(xiàn)有技術的清潔應用中，涉及與在清潔組合物中使用的溶劑與熱源接觸相關的潛在燃燒或爆炸危害。一種限制這些與溶劑和熱源接觸相關的潛在危害的途徑是只使用純的不易燃性溶劑。
迄今為止，盡管用于從材料中除去殘余污染物的溶劑的類型繁多，但是許多優(yōu)選的溶劑是高度可燃性的。使用僅僅一種溶劑也會限制清潔工藝的有效性。例如，氯化烴、脂族烴、醇和萜是公知的焊劑溶劑。由于它們具有低的蒸氣壓和在蒸氣狀態(tài)具有良好的溶劑化能力，氯化烴(包括含氯氟烴)已經(jīng)廣泛用于蒸氣脫脂型工藝。但是，氯化烴對于可能存在于要清潔的基材上的任意離子性殘余物而言通常是較差的溶劑。由于這個原因和其它原因，氯化烴、特別是含氯氟烴一般有時與其它低沸點溶劑結(jié)合使用。
使用單組分溶劑的另一種方法是與不具有閃點或燃點的助溶劑結(jié)合使用，例如公開在美國專利6,133,221中。該專利特別對于脫脂應用公開了優(yōu)選選擇這些助溶劑以提供一種清潔溶劑組合物，該組合物形成恒定的沸騰共沸物；或形成至少這樣的溶劑組合物，該組合物將在組成上沒有顯著變化的情況下蒸餾至少約24小時以使其能在沒有任何組分的任何顯著稀釋或濃縮的情況下循環(huán)。對于干燥和清潔應用不具有閃點的類似共沸物的組合物的使用也公開在美國專利6,291,416中。因此，含有可燃性溶劑的組分的非共沸混合物的使用迄今為止通常被認為對于在蒸氣脫脂中是危險的，因為可燃性組合物傾向于在蒸氣脫脂裝置的一個或多個部分中隨著清潔工藝的進行而發(fā)展。
但是，用于形成共沸組合物的可燃性和不易燃性溶劑的不可分離的(共沸)不易燃性混合物的發(fā)現(xiàn)是困難的和不可預料的。所以，申請人已經(jīng)認識到需要能安全使用非共沸溶劑組合物來有效清潔制品的方法。具體地說，申請人已經(jīng)認識到需要不易燃性和可燃性溶劑的非共沸組合，其能在清潔操作期間分離，但是能在整個清潔操作過程中保持不易燃性。
附圖簡述

圖1是在本發(fā)明方法的特定實施方案中使用的雙池蒸氣脫脂器的側(cè)視圖。
本發(fā)明和優(yōu)選實施方案的描述通過提供有效的溶劑化試劑和使用含有可燃性和不易燃性溶劑的溶劑組合物清潔含污染物的制品的方法，本發(fā)明的優(yōu)選方面滿足上述要求和其它要求。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有至少一種可燃性溶劑和多種不易燃性溶劑的特定組合在特定清潔工藝中分離，包括特定的蒸氣脫脂工藝，但是有利地是不以在這種清潔工藝期間產(chǎn)生可燃性溶劑混合物的方式分離。在特定的優(yōu)選實施方案中，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所希望的和有效的清潔組合物可以通過將可燃性溶劑與至少一種具有第一壓力沸點并且高于可燃性溶劑第一壓力沸點的不易燃性溶劑以及至少一種具有比可燃性溶劑第一壓力沸點更低的第一壓力沸點的不易燃性溶劑的組合來提供，所述第一壓力優(yōu)選是要使用的清潔體系的預期操作壓力。在許多優(yōu)選的實施方案中，體系的預期操作壓力基本上是一種氣氛，所以在許多優(yōu)選實施方案中，進行比較的沸點是溶劑的標準沸點。除非另有說明，術語“沸點”表示標準沸點。
本發(fā)明的優(yōu)選清潔方法包括使用本發(fā)明的溶劑化試劑通過溶劑化方法從制品表面有效地除去附著的污染物。另外或者作為選擇，清潔是通過使制品與溶劑化試劑接觸來進行，從而通過溶劑化試劑的動力學力除去污染物。在這里使用的術語“制品”表示和包括任何設備、制造的制品或任何這些設備或制品的任何部分或表面，它們可能被不需要的物質(zhì)污染。因此，術語“制品”包括例如機械部件、工具、組分組裝件、印刷電路板，以及任何這些制品的任何部分或表面。術語“污染物”相似地在廣義上表示不需要的物質(zhì)，該物質(zhì)例如通過普通機械方法不易從制品除去。因此，術語“污染物”包括無機和有機物質(zhì)，包括油脂、蠟、油、粘合劑和焊劑。
本發(fā)明方法優(yōu)選包括使要清潔的制品與本發(fā)明的液體或蒸氣溶劑化試劑接觸的步驟。在本文中，術語“溶劑化試劑”表示溶劑的組合，它們一起具有溶劑化污染物的趨勢。在這里使用的術語“溶劑”表示一種化合物，或者兩種或多種化合物的類似共沸物的組合物，該溶劑能溶解其它物質(zhì)(溶質(zhì))。在這里，溶液表示物質(zhì)的非均相混合物，包括機械懸浮液、膠態(tài)溶液、真溶液等。溶劑的類型包括極性溶劑，例如水，和非極性溶劑，例如烴。其它溶劑包括、但不限于醇、酯、醚、酮、胺以及硝化和氯化烴。
一般，在這里使用的術語“可燃性溶劑”和“不易燃性溶劑混合物”表示能被容易點燃和快速燃燒的溶劑或溶劑混合物。不易燃性溶劑和溶劑混合物則是難以點燃和燃燒緩慢的那些溶劑和溶劑混合物。
在特定的優(yōu)選實施方案中，例如在本發(fā)明的可燃性溶劑具有高于約20℃的標準沸點的那些中，可燃性溶劑是具有比其標準沸點低的閃點的物質(zhì)(其中閃點是通過標準Tag Open Cup(ASTM D-1310)或TagClosed Cup(ASTM D-56)檢測，各自在這里引入供參考)，不易燃性溶劑各自分別具有比其標準沸點低的閃點(其中閃點是通過標準TagOpen Cup(ASTM D-1310)或Tag Closed Cup(ASTM D-56)檢測)。在特定的其它優(yōu)選實施方案中，例如在本發(fā)明的可燃性溶劑具有低于約20℃的標準沸點的那些中，可燃性溶劑具有通過ASTM E-685檢測的蒸氣燃燒極限(在這里引入供參考)，不易燃性溶劑不具有蒸氣燃燒極限。
任何寬范圍的可燃性和不易燃性溶劑適用于本發(fā)明。合適的可燃性溶劑包括例如氫氟烴(HFC)，例如五氟丁烷的異構(gòu)體(HFC-365)等，以及甲縮醛，乙縮醛，順式和反式二氯乙烯、特別是順式和反式1，2-二氯乙烯的異構(gòu)體，2-氯丙烷，戊烷和其它烴，醇，酮，等。特別的優(yōu)選可燃性溶劑包括順式和反式二氯乙烯。合適的不易燃性溶劑包括例如HFC，例如1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和五氟丙烷的其它異構(gòu)體(HFC-245)，六氟丙烷的異構(gòu)體(HFC-236)，六氟丁烷的異構(gòu)體(HFC-356)，十氟戊烷的異構(gòu)體(HFC-4310)；氫氯氟烴(HCFC)，例如1，1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)，二氯五氟乙烷的異構(gòu)體(HCFC-225)，二氟三氯乙烷的異構(gòu)體(HCFC-123)，一氯四氟乙烷的異構(gòu)體(HCFC-124)，等；不易燃性氫氟醚，例如甲基全氟丁基醚(HFE-7100)，乙基全氟丁基醚(HFE-7200)，等；其它氯化溶劑，例如三氯乙烯、全氯乙烯等，1-溴丙烷，不易燃性氟碘烴等。特定的優(yōu)選的不易燃性溶劑包括烴，例如HFC-245fa，和氫氟醚，例如HFE-7100和HFE-7200。
為了本發(fā)明的目的，共沸體系或組合物定義為兩種或多種化合物的組合，這些化合物的行為基本上類似于單一化合物，從而與液體基本平衡中的蒸氣具有基本上與液體中相同的組分濃度。術語“類似共沸物”表示共沸組合物和表示雖然不是嚴格共沸的、但是其中組合物蒸氣相中的組分濃度如此接近組合物平衡液體相中的組分濃度從而不能通過常規(guī)蒸餾分離組分的組合物。實質(zhì)上，混合物在沒有顯著改變其組成的情況下蒸餾。共沸物的分類包括絕對共沸物(其中共沸條件在所有溫度(直到臨界階段)數(shù)值上得到滿足的組合物)或受限共沸物(其中共沸條件僅僅在特定溫度范圍中滿足的組合物)。共沸物可以進一步分為均相共沸物，其中組合物作為單一液體相存在；或多相共沸物，其中組合物作為兩個或多個液相存在。(注意，對于多相共沸組合物，它是多個液體相的總體液體組成，與蒸氣組成相同)。而且，共沸組合物可以作為二元、三元、四元或五元共沸物描述，這取決于該組合物是否分別由2、3、4或5種化合物組成。
共沸物的現(xiàn)象可以在數(shù)學上得到證明。在低壓至適當壓力下，假設采用對于氣相的理想氣體模型，任何組合物的氣相-液相平衡(VLE)可以通過以下的改進Raoult’s定律(等式1)充分地描述yiP＝xiγiPisat(等式1)其中i＝1，2，...，Cyi＝組分i在氣相中的摩爾分數(shù)xi＝組分i在液相中的摩爾分數(shù)P＝體系壓力Psat＝組分i的蒸氣壓γi＝組分i的液相活度系數(shù)當γi＝1時，該組合物是理想的，等式1簡化成Raoult’s定律。非理想的組合物(γi不等于1)可以顯示相對于Raoult’s定律的正偏移(γi＞1)或負偏移(γi＜1)。在許多高度非理想組合物中，這些偏移太大以至壓力-組成(P-x，y)和溫度-組成(T-x，y)相圖顯示最低或最高共沸點。在這里的T-x，y相圖中，這些點稱為最低沸騰共沸物(其中共沸物的沸騰溫度低于純組分的沸騰溫度)或最高沸騰共沸物(其中共沸物的沸騰溫度高于純組分的沸騰溫度)。約90％的公知共沸物是屬于最低沸騰共沸物。在這些最低沸騰共沸物和最高沸騰共沸物中，液相及其平衡蒸氣相具有相同的組成，即對于i＝1，...，.C等而言，xi＝y(tǒng)i。從等式xi＝y(tǒng)i可見，共沸物僅僅在特定的摩爾比時形成。因此，50摩爾％水和50摩爾％乙醇的組合物不能形成共沸物，但是10.57摩爾％水和89.43摩爾％乙醇的組合物在78.15℃能形成共沸物。
與共沸組合物相比，在本發(fā)明中使用的非共沸組合物(也稱為“zeotropic組合物”)是其中本發(fā)明的可燃性溶劑和不易燃性溶劑之間不是共沸關系的組合物。因此，本發(fā)明的溶劑化試劑和溶劑組合物具有與純流體顯然不同的特征。例如，非共沸物在恒定壓力下的相變不會在一個恒定溫度下進行，而是在一個溫度范圍內(nèi)進行。另外，動量、能量轉(zhuǎn)移和傳質(zhì)過程是緊密相連的。氣-液界面?zhèn)髻|(zhì)速率限制了蒸發(fā)或冷凝速率，進而限制了能量轉(zhuǎn)移速率。二元非共沸組合物的例子包括、但不限于甲基環(huán)己烷和甲苯的混合物；四氯乙烯和丙酮的混合物；三氯乙烯和苯的混合物；乙醇和乙基苯的混合物。三元非共沸組合物的例子包括、但不限于四氯化碳、甲醇和苯的混合物；氯仿、甲酸和乙酸的混合物；HFC-245FA、反-1，2-DCE和HFE-7100的混合物。
但是，本領域技術人員將會理解到本發(fā)明的溶劑組合物可以在組合物內(nèi)包括一種或多種共沸組合，前提是本發(fā)明的組合物本身不是共沸的。例如，本發(fā)明的可燃性溶劑可以包括兩種或多種化合物的共沸組合，因為它們形成了共沸物，所以在預期使用條件下在基本恒定溫度下沸騰。本發(fā)明的溶劑組合物仍然被認為是非共沸組合物，前提是可燃性溶劑和不易燃性溶劑不會互相形成共沸物。實際上，盡管不是必須優(yōu)選的，應該考慮本發(fā)明的非共沸溶劑組合物可以包含共沸的可燃性溶劑和至少兩種共沸的不易燃性溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種清潔被污染的制品的方法，其中使被污染的制品與一種能降低制品上污染物水平的非共沸溶劑組合物接觸。本發(fā)明的非共沸溶劑組合物優(yōu)選包含至少一種可燃性溶劑、至少一種沸點比可燃性溶劑沸點高的不易燃性溶劑以及至少一種沸點比可燃性溶劑沸點低的不易燃性溶劑。具有至少一種可燃性溶劑和兩種或多種不易燃性溶劑的任何合適的非共沸組合物都可以根據(jù)本發(fā)明的方法使用，前提是所得的非共沸組合物是不易燃的。在特定的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的非共沸組合物、體系和溶劑化試劑包含一種可燃性溶劑和兩種不易燃性溶劑。例如，本發(fā)明的一種非共沸溶劑組合物包括反-1，2-DCE作為可燃性溶劑(標準沸點(“n.b.p”)＝47℃)、HFC-245fa作為沸點低于可燃性溶劑沸點的不易燃性溶劑(n.b.p＝15.3℃)和HFE-7100作為沸點高于可燃性溶劑沸點的不易燃性溶劑(n.b.p＝61℃)。在特定優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的組合物、試劑和體系包含兩種或多種可燃性溶劑和三種或更多種不易燃性溶劑。在包含兩種或多種可燃性溶劑的實施方案中，優(yōu)選的是在組合物中的每種可燃性溶劑具有的沸點是在體系或組合物中的兩種不易燃性溶劑的沸點之間。
各種方法步驟可以用于使用本發(fā)明的溶劑體系、組合物或試劑從制品中除去污染物。例如，含有本發(fā)明溶劑組合物的液體或氣體料流與制品接觸，例如通過使該組合物經(jīng)過該制品來進行。在可供選擇的實施方案中，將制品浸入包含本發(fā)明溶劑組合物的液體或蒸氣中，或者制品可以用本發(fā)明的溶劑混合物噴霧。在特定的十分優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的溶劑組合物是以蒸氣的形式提供，并使本發(fā)明的蒸氣組合物與制品接觸，例如在蒸氣脫脂工藝中。
在這些實施方案中，溶劑混合物優(yōu)選對于至少一部分接觸步驟是處于蒸氣相，和在特定實施方案中對于基本上整個接觸步驟是處于蒸氣相。在這里使用的術語“基本上整個接觸步驟”通常表示該時間等于在要清潔的制品與本發(fā)明溶劑混合物接觸期間的至少約70％的時間。優(yōu)選，“基本上整個接觸步驟”表示該時間等于在要清潔的制品與本發(fā)明溶劑混合物接觸期間的至少約80％、更優(yōu)選至少約90％的時間。
本發(fā)明的接觸步驟可以在任何合適的裝置中進行，例如在反應容器、高壓釜、蒸氣脫脂器等中進行，并且可以在對大氣開放或密閉的同時進行。在特定的優(yōu)選實施方案中，接觸步驟在蒸氣脫脂器中進行。
在其它特定的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的接觸步驟不需要在容器中進行。例如，進行氣溶膠噴霧，其中提供包含本發(fā)明組合物的氣溶膠，然后噴霧或與被污染的制品接觸。一般而言，可噴霧型組合物包含被噴霧的物質(zhì)和推進劑/溶劑或推進劑溶劑的混合物。本發(fā)明的可噴霧型組合物還可以包含任何寬范圍的惰性組分、其它溶劑以及在可噴霧型組合物中常用的其它物質(zhì)。
本發(fā)明的蒸氣脫脂方法有益地在特定實施方案中使用，從而接觸制品的表面，以及穿過制品中的孔、裂紋、間隙等，從而除去污染物。
本發(fā)明的一個實施方案包括氣相脫脂方法，其中基本上僅僅本發(fā)明的氣相溶劑組合物或試劑用于清潔。在這些實施方案中，通常優(yōu)選的是被污染的制品與本發(fā)明的氣相組合物接觸，將其優(yōu)選保持在較高的溫度下，并且較熱的蒸氣冷凝在較冷的制品上。該冷凝步驟優(yōu)選包括將位于制品上或制品中的至少一部分污染物溶解的步驟。在優(yōu)選的實施方案中，氣相組合物位于本發(fā)明液體溶劑組合物的鄰近并優(yōu)選位于其上。例如，在特定優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的氣相保持在液體溶劑儲庫上方的氣體空間中，優(yōu)選含有污染物的冷凝物被引入液體溶劑中，優(yōu)選通過在重力作用下從制品降落到溶劑液體的儲庫中來進行。在優(yōu)選的實施方案中，液體溶劑被連續(xù)地蒸發(fā)，形成含有本發(fā)明組合物的氣體保護層。因為污染物沒有蒸發(fā)，所以它們以淤渣的形式保持在罐的底部。優(yōu)選的是，在這些實施方案中，隨著蒸氣在制品上冷凝，氣相與制品的接觸產(chǎn)生了洗滌作用，優(yōu)選該制品保持與本發(fā)明的蒸氣組合物接觸一定的時間以使制品的溫度升高到大約蒸氣的溫度，此時冷凝基本停止，然后從脫脂器中取出制品。本領域技術人員將理解到停止冷凝過程所需要的時間取決于許多因素，包括所使用的具體溶劑、蒸氣的溫度、制品的重量、其比熱以及要除去的污染物的種類。在至少一個實施方案中，清潔步驟是在一個或多個含水洗滌步驟之后進行。
本發(fā)明的另一個氣相脫脂實施方案包括蒸氣-噴霧循環(huán)脫脂。這些脫脂方法優(yōu)選包括將要清潔的制品置于包含本發(fā)明組合物的蒸氣中。本發(fā)明的蒸氣組合物優(yōu)選位于液體溶劑儲庫鄰近，該液體溶劑儲庫中的液體也優(yōu)選包含本發(fā)明的溶劑。這些方法還優(yōu)選包括提供用于冷凝至少一部分蒸氣的裝置，例如冷卻盤管或者其它較冷的制品或流體。本發(fā)明的冷凝蒸氣優(yōu)選被收集和用于形成指向制品的液體噴霧，優(yōu)選包含本發(fā)明組合物的溫暖液體噴霧。形成噴霧的步驟可以包括將已冷凝的液體引入溶劑儲庫中，然后將液體溶劑從儲庫中泵送到指向制品的噴霧噴嘴。噴霧優(yōu)選直接接觸部件，洗滌掉污染物和冷卻部件，從而通過氣相冷凝進行清潔。
根據(jù)本發(fā)明的第三個氣相脫脂實施方案包括液-氣循環(huán)脫脂器，其通常使用具有至少第一段和第二段的罐或儲庫。罐的第一段優(yōu)選包含本發(fā)明的沸騰溶劑組合物，罐的第二段包含較冷的、非沸騰的溶劑。位于沸騰溶劑上方的氣相空間中的制冷盤管冷凝了溶劑蒸氣。冷凝物被轉(zhuǎn)移到罐的第二段中。一定比例的冷液體溶劑返回罐的第一段以保持足量的沸騰液體溶劑。該清潔方法優(yōu)選通過首先將較冷的被污染制品加入位于沸騰溶劑上方的氣相空間中進行。在被污染制品和溶劑蒸氣之間的溫度差異導致溶劑冷凝在被污染制品上，從而實現(xiàn)了對污染物的溶劑化作用。已冷凝的蒸氣和被溶劑化的污染物然后返回罐的第一段，優(yōu)選通過重力作用進料。在達到所需量的清潔作用之后，將制品移到罐的第二段，并浸入冷溶劑中，該冷溶劑也優(yōu)選是本發(fā)明的組合物。較冷的制品然后被再次引入較熱的氣相空間中，在那里冷凝蒸氣對制品進行最后的清洗。該脫脂器特別可用于重度污染的制品或者用于清潔互相連接的許多小部件。
因為蒸氣脫脂操作通常涉及使用與處于液態(tài)和氣態(tài)中的脫脂溶劑十分接近的熱源，所以十分有利的是使用本發(fā)明的溶劑組合物，它能保持在脫脂工藝/裝置中的所有部分中都是不易燃的，從而最小化或減少在脫脂工藝中著火或爆炸的危險。本發(fā)明的不易燃性溶劑組合物因此優(yōu)選具有高于約100°F的閃點，甚至更優(yōu)選高于約141°F(通過標準Tag Open Cup(ASTM D-1310)或Tag Closed Cup(ASTM D-56)檢測)。在特定的其中溶劑組合物在標準條件下的初始沸點低于約20℃的本發(fā)明其它優(yōu)選實施方案中，可燃性溶劑具有蒸氣燃燒極限，通過ASTM E-685檢測。
圖1顯示了適用于本發(fā)明方法的示例性雙池蒸氣脫脂器的側(cè)視圖。在顯示的雙池蒸氣脫脂器中，本發(fā)明的非共沸溶劑組合物先被加入沸騰池中，在這里成為沸騰物(1)。蒸發(fā)的溶劑(3)在沸騰池上升起，形成氣相的蒸氣區(qū)，在許多實施方案中，該氣相也是本發(fā)明的組合物，盡管由于該組合物是非共沸體系，在蒸氣區(qū)中的溶劑組合物不同于沸騰池中的溶劑組合物。溶劑蒸氣與冷凝盤管(4)接觸，并冷凝成液體冷凝物。該冷凝物被通入冷凝物池，在那里作為熱溶劑(2)保持。溶劑冷凝物繼續(xù)進入冷凝物池，直到冷凝物池被填滿，此時它越過壩下降，進入沸騰池，在那里與沸騰的溶劑混合。這種類型的蒸氣脫脂裝置可以從許多來源獲得，例如Baron Blakeslee MSR-120LE型(從LR Enviromental Equipment Co.Inc獲得)。
實施例以下實施例進一步描述本發(fā)明。前兩個實施例證明了本發(fā)明的非共沸溶劑組合物可以保持在脫脂單元中。第三個實施例證明了該溶劑組合物對于多種類型污染物的清潔效力。在每個實施例中，溶劑組合物由不易燃性HFC-245fa、可燃性反-1，2-DCE和不易燃性HFE-7100組成。
實施例1該實施例說明了在24小時脫脂過程中在三元組合物中的溶劑比例如何變化，其中脫脂單元與周圍的大氣相隔離。在氣相和液相中的溶劑比例在多個時間點監(jiān)測。在沸騰液相與氣相中的不同溶劑比例顯示了非共沸組合物。
對于此實驗，使用Baron Blakeslee MSR-120LE型脫脂器。該脫脂器有兩個池冷凝物池，10英寸寬、12英寸長和10英寸深；以及沸騰池，10英寸寬、12英寸長和12.5英寸深。脫脂器的頂部開口是12.5英寸寬、21英寸長。該脫脂器的超高是12英寸，構(gòu)成超高比率的約100％。(注意，超高比率是超高高度(從液體頂部到脫脂器邊緣的距離)與脫脂器寬度之間的比率)。該脫脂器裝有冷卻盤管和內(nèi)部制冷單元，該制冷單元設置為保持-2℃的溫度。
該三元溶劑組合物在脫脂操作開始時由31.04重量％的HFC-245fa、34.03重量％的反-1，2-DCE和34.93重量％的HFE-7100組成。該溶劑組合物被加入沸騰池中，在那里加熱成沸騰物。隨著溶劑組合物蒸發(fā)，蒸氣與冷卻盤管接觸。冷卻盤管從蒸氣吸收熱量，使得它們冷凝回液體。液體冷凝物然后被通入冷凝物池，在那里聚集。一旦冷凝物溢滿冷凝物池，它將下降到沸騰池。該過程持續(xù)24小時。
在該實驗過程中，從沸騰池、冷凝物池和冷卻通道(在這里收集已冷凝的蒸氣)中提取溶劑混合物的樣品，然后通過氣相色譜分析。該分析顯示各溶劑在樣品中的相對量。在自脫脂工藝開始的0:00小時、1:00小時、1:44小時、4:50小時、6:14小時、8:00小時和24:00小時提取樣品。還監(jiān)測在沸騰池中的混合物、蒸氣和冷凝物的溫度。
實驗數(shù)據(jù)顯示在表1中?？傊?，這些數(shù)據(jù)顯示不易燃性HFC-245fa(具有三種溶劑的最低沸點)構(gòu)成氣相的較大比例，與該溶劑在沸騰池的液相中的量相比。相似地，不易燃性HFE-7100(具有三種溶劑的最高沸點)在氣相中的量比其在在沸騰池的液相中的量低。在脫脂器體系中的總體溶劑組成(即，在沸騰池、蒸氣區(qū)和冷凝物池中的溶劑的量)保持基本上恒定，這是因為脫脂器與大氣是隔離的。數(shù)據(jù)證明通過組合這三種溶劑不會形成共沸物。
表1
實施例2該實施例說明了在3.5小時脫脂過程中在三元組合物中的溶劑比例如何變化，其中脫脂單元對于周圍的大氣是開放的。在氣相和液相中的溶劑比例在多個時間點監(jiān)測。在沸騰液相與氣相中的不同溶劑比例顯示了非共沸組合物。
對于此實驗，使用微型脫脂器。該脫脂器有三個池冷凝物池，4英寸寬、4英寸長；中間池，4英寸寬、4英寸長；以及沸騰池，4英寸寬、4英寸長。脫脂器的頂部開口是4英寸寬、13英寸長。該脫脂器的超高是3.25英寸，構(gòu)成小于約100％的超高比率。(注意，超高比率是超高高度(從液體頂部到脫脂器邊緣的距離)與脫脂器寬度之間的比率)。該脫脂器裝有冷卻盤管和內(nèi)部制冷單元，該制冷單元設置為保持5℃的溫度。該脫脂器還具有唇型排氣口。
該三元溶劑組合物在脫脂操作開始時由31.04重量％的HFC-245fa、34.03重量％的反-1，2-DCE和34.93重量％的HFE-7100組成。該溶劑組合物被加入沸騰池中，在那里加熱成沸騰物。隨著溶劑組合物蒸發(fā)，蒸氣與冷卻盤管接觸。冷卻盤管從蒸氣吸收熱量，使得它們冷凝回液體。液體冷凝物然后被通入冷凝物池，在那里聚集。該過程持續(xù)3.5小時。
在該實驗過程中，從沸騰池、中間池、冷凝物池和冷卻通道(在這里收集已冷凝的蒸氣)中提取樣品，然后通過氣相色譜分析，以測定各溶劑在樣品中的相對量。在自脫脂工藝開始的0:00小時、1:00小時、2:00小時和3:50小時提取樣品。還監(jiān)測在沸騰池和蒸氣區(qū)中的混合物的溫度。
實驗數(shù)據(jù)顯示在表2中?？傊?，這些數(shù)據(jù)顯示不易燃性HFC-245fa(具有三種溶劑的最低沸點)構(gòu)成氣相的較大比例，與該溶劑在沸騰池的液相中的量相比。相似地，不易燃性HFE-7100(具有三種溶劑的最高沸點)在氣相中的量比其在在沸騰池的液相中的量低。但是，因為該體系是對大氣開放的，所以更易揮發(fā)的溶劑蒸發(fā)喪失，這導致總體溶劑組成發(fā)生變化。數(shù)據(jù)證明通過組合這三種溶劑不形成共沸物。
表2
實施例3該實施例說明了本發(fā)明的非共沸三元溶劑組合物的清潔效力。
在清潔研究中，12個長3英寸、寬0.75英寸的304級不銹鋼取樣管被各種材料涂覆，即輕礦物油、Kester 1585(一種設計用于高速自動化印刷電路板組裝焊接技術的焊劑)、Fomblin AM 3001(一種含氟潤滑劑)。這些材料代表在脫脂工藝中通常遇到的污染物。這些取樣管通過浸入模擬污染物中、使得大約2/3的取樣管表面區(qū)域被覆蓋而被污染。含有礦物油和Fomblin的取樣管垂直排水約1小時。含有Kester焊劑的取樣管在400°F氣刀下干燥30-60秒。稱取在取樣管被污染之前和之后的重量，重量差異表示在取樣管上的污染物的量。
在準備好取樣管之后，檢測兩種溶劑組合物的清潔效力。第一種組合物包含32.03重量％的HFC-245fa、33.98重量％的反-1，2-DCE和33.99重量％的HFE-7100，代表在蒸氣脫脂循環(huán)開始時的本發(fā)明非共沸溶劑組合物。(為了對比，參見表1-在0:00小時的“沸騰池濃度”)。第二種溶劑組合物包含8.98重量％的HFC-245fa、38.36重量％的反-1，2-DCE和52.66重量％的HFE-7100，代表在24小時蒸氣脫脂循環(huán)結(jié)束時的本發(fā)明非共沸溶劑組合物。(為了對比，參見表1-在24:00小時的“沸騰池濃度”)。
清潔工藝包括將整個取樣管浸入120cc的溶劑混合物中1分鐘。在浸入取樣管的同時，攪拌該溶劑混合物。在經(jīng)過1分鐘之后，取出取樣管，用氮氣吹干，然后稱重。被污染的取樣管的重量與清潔的干燥取樣管的重量之間的差異反映了被除去的污染物的量。
清潔實驗數(shù)據(jù)顯示在表3和4中?？傊?，這些數(shù)據(jù)顯示該非共沸溶劑組合物除去了基本上所有的礦物油和Fomblin污染物和除去了大約80-90％的Kester污染物。
表3
表4
應該理解的是，上述實施例僅僅構(gòu)成本發(fā)明的可能實施方案的一部分，本發(fā)明不限于在這些實施例中描述的實施方案。本發(fā)明還可以應用于除脫脂之外的清潔方法。此外，該溶劑組合物的配方可以進行設計以優(yōu)化特定污染物的去除。
權(quán)利要求
1.一種清潔含污染物的制品的方法，包括(a)提供一種非共沸溶劑組合物，其包含至少一種具有第一壓力沸點的可燃性溶劑、至少一種具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點低的第一壓力沸點的第一不易燃性溶劑以及至少一種具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點高的第一壓力沸點的第二不易燃性溶劑；和(b)使制品與所述非共沸溶劑組合物接觸以從所述制品除去至少一部分污染物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟包括使制品與含有所述非共沸溶劑組合物的料流接觸。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述接觸步驟包括使所述料流經(jīng)過制品。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟包括將制品浸入所述非共沸溶劑組合物中。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述提供步驟包括提供含有所述非共沸溶劑組合物的液相和提供含有所述非共沸溶劑組合物的氣相，和所述浸入步驟包括將所述制品浸入所述液相和所述氣相中。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟包括用所述非共沸溶劑組合物噴霧所述制品。
7.權(quán)利要求2的方法，其中所述非共沸溶劑組合物在接觸步驟的至少一部分中是處于氣相中。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟的至少一部分是在蒸氣脫脂器中進行。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述可燃性溶劑選自HFC-365的異構(gòu)體，甲縮醛，乙縮醛，順式和反式二氯乙烯，2-氯丙烷，戊烷和其它C1-C20烴，C1-C20烴醇和C1-C20烴酮。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述可燃性溶劑包括反式-1，2-二氯乙烯。
11.權(quán)利要求1的方法，其中至少一種所述不易燃性溶劑選自HFC-245fa，和HFC-245的其它異構(gòu)體，HFC-236的異構(gòu)體，HFC-356的異構(gòu)體，HFC-4310，HCFC-141b，HCFC-225的異構(gòu)體，HCFC-123的異構(gòu)體，HCFC-124的異構(gòu)體，HFE-7100，HFE-7200，三氯乙烯，全氯乙烯，1-溴丙烷和不易燃性氟碘烴。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述至少一種第一不易燃性溶劑包含HFC-245fa。
13.權(quán)利要求10的方法，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
14.權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
15.一種非共沸溶劑組合物，包含處于非共沸關系的以下組分(a)至少一種具有第一壓力沸點的可燃性溶劑；(b)至少一種第一不易燃性溶劑，其具有比所述可燃性溶劑沸點低的第一壓力沸點；以及(c)至少一種第二不易燃性溶劑，其具有比所述可燃性溶劑沸點高的第一壓力沸點。
16.權(quán)利要求15的組合物，其中所述可燃性溶劑是至少兩種化合物的共沸組合。
17.權(quán)利要求15的組合物，其中所述不易燃性溶劑的至少一種是至少兩種化合物的共沸組合。
18.權(quán)利要求15的組合物，其中所述可燃性溶劑選自HFC-365的異構(gòu)體，甲縮醛，乙縮醛，順式和反式二氯乙烯，2-氯丙烷，戊烷和其它C1-C20烴，C1-C20烴醇和C1-C20烴酮。
19.權(quán)利要求15的組合物，其中所述可燃性溶劑包括反式-1，2-二氯乙烯。
20.權(quán)利要求15的組合物，其中至少一種所述不易燃性溶劑選自HFC-245fa，和HFC-245的其它異構(gòu)體，HFC-236的異構(gòu)體，HFC-356的異構(gòu)體，HFC-4310，HCFC-141b，HCFC-225的異構(gòu)體，HCFC-123的異構(gòu)體，HCFC-124的異構(gòu)體，HFE-7100，HFE-7200，三氯乙烯，全氯乙烯，1-溴丙烷和不易燃性氟碘烴。
21.權(quán)利要求15的組合物，其中所述至少一種第一不易燃性溶劑包含HFC-245fa。
22.權(quán)利要求15的組合物，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
23.權(quán)利要求21的組合物，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
24.權(quán)利要求15的組合物，其中所述第一壓力是約1大氣壓。
25.一種可噴霧的組合物，它包含權(quán)利要求15的組合物。
26.一種清潔含污染物的制品的方法，包括在基本不存在任何可燃性氣相或液相的情況下蒸氣脫脂所述制品，該方法包括以下步驟(a)提供一種非共沸溶劑組合物，其包含至少一種具有第一壓力沸點的可燃性溶劑、至少一種具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點低的第一壓力沸點的第一不易燃性溶劑以及至少一種具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點高的第一壓力沸點的第二不易燃性溶劑；和(b)使制品與所述非共沸溶劑組合物接觸以從所述制品除去至少一部分污染物。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述第一壓力是約1大氣壓。
28.權(quán)利要求26的方法，其中所述接觸步驟包括將制品浸入所述非共沸溶劑組合物中。
29.權(quán)利要求26的方法，其中所述提供步驟包括提供含有所述非共沸溶劑組合物的液相和提供含有所述非共沸溶劑組合物的氣相，和所述浸入步驟包括將所述制品浸入所述液相和所述氣相中。
30.權(quán)利要求26的方法，其中所述接觸步驟包括用所述非共沸溶劑組合物噴霧所述制品。
31.權(quán)利要求26的方法，其中所述可燃性溶劑選自HFC-365的異構(gòu)體，甲縮醛，乙縮醛，順式和反式二氯乙烯，2-氯丙烷，戊烷和其它C1-C20烴，C1-C20烴醇和C1-C20烴酮。
32.權(quán)利要求26的方法，其中所述可燃性溶劑包括反式-1，2-二氯乙烯。
33.權(quán)利要求26的方法，其中至少一種所述不易燃性溶劑選自HFC-245fa，和HFC-245的其它異構(gòu)體，HFC-236的異構(gòu)體，HFC-356的異構(gòu)體，HFC-4310，HCFC-141b，HCFC-225的異構(gòu)體，HCFC-123的異構(gòu)體，HCFC-124的異構(gòu)體，HFE-7100，HFE-7200，三氯乙烯，全氯乙烯，1-溴丙烷和不易燃性氟碘烴。
34.權(quán)利要求26的方法，其中所述至少一種第一不易燃性溶劑包含HFC-245fa。
35.權(quán)利要求26的方法，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
36.權(quán)利要求34的方法，其中所述至少一種第二不易燃性溶劑包含HFE-7100。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于清潔被污染制品的組合物和方法，基于提供一種非共沸溶劑組合物，其包含(a)至少一種具有第一壓力沸點的可燃性溶劑；(b)至少一種第一不易燃性溶劑，其具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點低的第一壓力沸點；以及(c)至少一種第二不易燃性溶劑，其具有比所述可燃性溶劑第一壓力沸點高的第一壓力沸點。
文檔編號C11D7/50GK1747799SQ200380109633
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者G·克諾佩克, R·R·辛, K·庫克, I·尚克蘭德, H·基塔 申請人:霍尼韋爾國際公司