洗涤剂 【技术领域】
本发明涉及用于清洗金属部件等表面附着的油脂、电子器件等附着的焊剂、指纹等污垢的洗涤剂。
现有技术
对于金属部件、电子器件、半导体器件等被清洗物的脱脂清洁而言，考虑到不燃性、无着火危险、洗涤能力强等因素，一般使用フロン系溶剂或卤素系溶剂。但是，最近，考虑到对地球环境的破坏及对人体的影响等因素，正在向使用以表面活性剂、碱为主要成分的水系洗涤剂、烃类洗涤剂、醇类洗涤剂或将叔石油类烃表面活性剂分散于水中的准水系洗涤剂转化。
但是，利用水系洗涤剂的洗涤方法有易于发泡、洗净度不够、必须处理大量污水及对被洗件有较大腐蚀等问题。烃类、醇类洗涤剂具有可燃性、闪点低，有着火危险。而准水系洗涤剂若产生相分离，也具有易燃，洗涤性不佳和大量排放污水等缺点。
因此，特开平8-3592号公报提出了包括与水相溶性好的丙二醇烷基醚及与水相溶性差的丙二醇烷基醚及水三种必要物质的洗涤剂。如果适当选择水的配比，这种洗涤剂可以保持不易燃烧性，而且上述与水低相溶性的二醇醚成分具有较强的脱脂性能，在各成分形成均相的组成中，则非常可能有良好的洗涤性能。但是，由于上述几种成分形成均一相的组成范围较窄，这种洗涤剂需要进一步改进。特别是在上述与水低相溶性的二醇醚成分含量较大的情况下，不易燃领域也有限制，难于得到高洗净度、高安全性的洗涤剂。
发明公开
本发明人为解决上述问题，进行了精心的研究。结果表明，特定的咪唑烷酮类化合物可以大大促进与水相溶性差地极性有机溶剂在水中的溶解，而且还发现这种化合物本身也可以提高洗涤剂的脱脂性，因此完成了本发明。
所以，本发明的目的在于提供一种新配方的具有优良洗涤作用的新的洗涤剂。
本发明的其它目的以及优点，可以从下述说明中看出。
根据本发明，本发明的上述目的和优点是通过由(A) 低水溶性的极性有机溶剂(B) 式(Ⅰ)所示的咪唑烷酮类化合物
其中R1和R2各自独立地代表甲基或乙基，和(C) 水形成均一相得到的洗涤剂实现的。
附图的简单说明图1为丙二醇单丁醚/1,3-二甲基-2-咪唑烷酮/水在60℃时的相图。图2为丙二醇单丁醚/一缩二丙二醇单甲醚/水在60℃时的相图。
发明实施形式
用于本发明的上述成分(A)为与水相溶性低的极性有机溶剂。这里“与水相溶性低”是指只与水少量相溶，合适的是在60℃时在水中的溶解度，即相对于水的相溶比例在50容量％以下，更合适的是在30容量％以下。而“极性有机溶剂”是指介电常数优选在8以上，最好是10以上的物质。
本发明采用的这种成分(A)主要是使洗涤剂具有脱脂性。即这种极性有机溶剂能够增加油的溶解性、表面活化能，使被清洗物表面附着的油污直接溶解，易于剥离，如果不采用这种与水低相溶性的有机溶剂，制得的洗涤剂与油的相溶性不够，不能获得好的洗涤效果。即使是与水低相溶性的有机溶剂，正链烷烃等非极性化合物，由于与水相溶性极差，得到的洗涤剂的均匀性很差，不是优选的。
具有上述性质的公知的有机溶剂均可作为上述成分(A)使用，没有限制。但为得到优异的洗涤效果，最好采用属于二醇醚类、吡咯烷酮类、咪唑烷酮类化合物等的物质，特别理想的是使用二醇醚类化合物。
可以用作成分(A)的二醇醚类化合物中，例如可举出有乙二醇及丙二醇类化合物，其中，理想的是使用丙二醇烷基醚。特别是式(Ⅱ)所示的丙二醇烷基醚最理想：
式中R3及R4各自独立地为氢或1-4个碳的烷基，p和q各自独立地为0～3，但p+q为1～3、R3和R4不同时为氢，若R3和R4中一个为氢的话，另一个则为3个以上碳的烷基；若R3和R4同为甲基或乙基时，p+q为2～3。
这里，R3和R4的碳数为1～4的烷基，直链或支链都可以，具体举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基及叔丁基等。
若将上述丙二醇烷基醚具体举例则可以举出：丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、一缩二丙二醇单丁基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、二缩三丙二醇单丁基醚、一缩二丙二醇二甲基醚、二缩三丙二醇二甲基醚、一缩二丙二醇二乙基醚、一缩二丙二醇二丁基醚、丙二醇单异丙基醚、二缩三丙二醇叔丁基醚等。其中丙二醇单丁基醚、一缩二丙二醇单丙基醚尤其合适。
另外可以作为成分(A)使用的吡咯烷酮类化合物，式(Ⅲ)所示的化合物是优选的：
其中，R5为含7～10个碳的烷基。
这里，R5为含7～10个碳的烷基，可以是直链或支链的基团，具体举出庚基、辛基、壬基、癸基、3-乙基己基等。
作为上述的吡咯烷酮类化合物，举出例如N-庚基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-(3-乙基己基)吡咯烷酮、N-癸基吡咯烷酮等，其中最好的是N-辛基吡咯烷酮。
另外，作出可以用作成分(A)的咪唑烷酮类化合物，优选下式(Ⅳ)所示的化合物：
其中，R6和R7各自独立地为含3～5个碳的烷基。
这里，R6和R7各自独立地为含3～5个碳的烷基，可以是直链或支链的基团，具体举出丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基等。
作为这样的咪唑烷酮类化合物，例如举出1,3-二丙基-2-咪唑烷酮、1,3-二异丙基-2-咪唑烷酮、1-丙基-3-丁基-2-咪唑烷酮、1,3-二丁基-2-咪唑烷酮和1,3-二戊基-2-咪唑烷酮等，其中1,3-二丙基-2-咪唑烷酮和1,3-二异丙基-2-咪唑烷酮较好。
本发明中上述与水相溶性低的极性有机溶剂可以单独或2种以上混合使用。
本发明中，与水相溶性低的极性有机溶剂，除了良好的洗涤性以外，从溶剂获得容易及价格考虑，最优选上述式(Ⅱ)所示的丙二醇烷基醚。
本发明中的成分(B)，是下式(Ⅰ)所示的咪唑烷酮化合物：
其中，
R1和R2各自独立地为甲基或乙基。这种成分可使上述成分(A)与水的相溶性显著提高，而且该成分本身具有一定的脱脂作用，能够提高洗涤剂的脱脂性。
作为这样的咪唑烷酮化合物，例如可以举出1,3-二甲基-2-咪唑烷酮及1,3-二乙基-2-咪唑烷酮等，其中1,3-二甲基-2-咪唑烷酮比较理想。而且这类咪唑烷酮化合物，可以单独也可以两种以上混合使用。
本发明中的成分(C)水，作用在于降低上述成分(A)和成分(B)的易燃性，因此不需要防爆设备，有利于降低设备成本，简化液体操作。
上述成分(A)、(B)、(C)混合时，根据各成分的组成比，存在形成均一相的领域及发生两相分离的领域。在下述的实施例1中，成分(A)为丙二醇单丁基醚(PB)，成分(B)为1,3-二甲基咪唑烷酮(DMI)，成分(C)为水，在60℃时测定得到的三成分体系相图如图1所示，比较例1中，上例组合物中成分(B)改为一缩二丙二醇单甲基醚，相同温度下的三组分体系相图如图2所示。
领域C为三组分没有均一溶解，而是形成了油水两相的领域。在图1和2中，领域A和领域B是三组分相溶形成均一相的领域。根据本发明，上述领域A和B中任一种的组成的洗涤剂均可使用，但领域A含水量较少，具有易燃性，因此最好采用不具易燃性的领域B的组成的洗涤剂。在这里，“不具易燃性”是指用クリ-ブランド闪点测定法(JIS K2265)不能观测闪点的液体。
如上所述，本发明的洗涤剂，是以成分(A),(B),(C)三种成分形成的均一相的状态使用。为获得高的洗涤能力，成分(B)的浓度越高越好，但其浓度必须在形成均一相的浓度范围使用。
比较图1和图2可以看出，当(B)成分采用式(Ⅰ)所示的咪唑烷酮化合物时，图1所示的领域C明显减小，结果是即使提高成分(A)的浓度，仍能保证液体的均一性，得到洗涤能力显著提高的洗涤液。
这里，由于各种成分的种类不同，其在水里的溶解性多少有些差异，因此不能一概确定各成分具体的组成比例，但通常成分(A)最好在25容量％以上，以成分(A),(B)和(C)总量计。为获得更好的洗涤效果，成分(A)在50容量％以上，特别是55容量％以上时较为理想。而成分(B)在5容量％以上，特别是在10容量％以上时较为理想。成分(C)在5容量％以上较为理想，为使洗涤剂具有不可燃性，成分(C)最好在20容量％以上。上述成分(A),(B),(C)的各自的上限为：成分(A)优选在90容量％以下，最好在70容量％以下；成分(B)优选在70容量％以下，最好在25容量％以下；成分(C)优选在70容量％以下，最好在30容量％以下。
采用本发明的洗涤剂的洗涤方法可以采用公知的方法，没有限制，例如，将附着了油脂的被清洗物浸渍在洗涤剂中的方法，或用洗涤剂对附着了油脂的被清洗物进行淋洗、喷雾的方法等。此时与超声波清洗、摇动、搅拌等方法并用，会得到更好的洗涤效果。
对洗涤温度没有特别的限制，但考虑到相分离与温度的关系以及洗涤性的平衡，较为理想的领域是30～80℃，最好在40～70℃。
由于油脂在洗涤剂中的溶解度有限，从被清洗物上除去的油中，超过溶解度的部分会形成浮油或沉淀油，与洗涤剂自然分离。因此使用后的洗涤剂经过油水分离装置等处理，很容易将油分离。而且回收的洗涤剂不受油的污染，能够长期保持较强的洗涤能力。
这里，油在洗涤剂中的溶解度可很容易地根据成分(C)即水的含量进行调节。即减少成分(C)的含量，油的溶解度可以提高，能获得脱脂性强的洗涤液，反之，提高成分(C)的含量，油的溶解度将降低，能获得油水分离性良好的洗涤液。
本发明中将成分(C)的含量不同的多种洗涤液进行组合，对被清洗物进行清洗，具体操作如下：采用具有前后段的2槽清洗槽的洗涤装置，在前段清洗槽中利用成分(C)含量少的液体作为洗涤液对被清洗物进行洗涤，然后在后段清洗槽中用成分(C)含量多的液体作为洗涤液对被清洗剂进行清洗，可以获得高效的洗涤。利用这样的清洗系统，可获得更好的清洗效果，易于除去被清洗物上的油，除去的油易于与体系分离，因此是优选的。
本发明的洗涤剂的成分全部为有机溶剂和水，无蒸发残渣，因此，即使洗涤剂附着在被清洗物上进行干燥，也不会出现采用水系洗涤剂时的盐等析出的现象，对被清洗物无不良影响。
本发明的洗涤剂中，成分(A),(B),(C)各成分形成均一相的组成领域很宽，特别是具有良好脱脂性的成分(A)即与水相溶性低的极性有机溶剂的含量高的组成领域很宽，因此制造成分(A)含量多的洗涤性能好的洗涤剂比较容易，特别是制造不易燃的洗涤剂时非常有利。
而且，成分(B)，即上述式(Ⅰ)所示咪唑烷酮化合物自身由于也提高脱脂性，所以对形成均一相的总体组成来说，使洗涤效果提高。
实施例
为具体说明本发明，举出下述实施例，但本发明并不限于这些实施例。
实施例及比较例中使用的有机溶剂为下述化合物。
·成分(A)
PB：丙二醇单丁基醚
(60℃时水中溶解度：6容量％)
DPP：一缩二丙二醇单丙基醚
(60℃时水中溶解度：10容量％)
DPDE：一缩二丙二醇二乙基醚
(60℃时水中溶解度：5容量％)
DPI:1,3-二丙基-2-咪唑烷酮
(60℃时水中溶解度：12容量％)
NOP:N-辛基吡咯烷酮
(60℃时水中溶解度：13容量％)
·成分(B)
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑烷酮
(60℃时可与水以任意比例混溶)
DEI:1-乙基-3-甲基-2-咪唑烷酮
(600℃时可与水以任意比例混溶)
·其他
DPM：一缩二丙二醇单甲醚
(60℃时可与水以任意比例混溶)
DPG：一缩二丙二醇
(60℃时可与水以任意比例混溶)
实施例1与比较例1
成分(A)为丙二醇单丁醚，成分(B)为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮，成分(C)为水，这三个成分在60℃混合，测定三组分体系的相图，结果如图1所示。
为比较起见，将上述组成中的成分(B)用一缩二丙二醇单甲醚替代，相同温度下测定三组分体系的相图，如图2所示。
实施例2～16及比较例2-10
在50mm×80mm×1mm铝板上用市售机油按约50mg/枚量附着做成测试样品，用表1所示的组成的均一相的洗涤剂1L洗涤，用表1所示组成的洗涤剂在60℃将样品浸渍30秒清洗，清洗后，将样品提高，用20℃流水洗涤1分钟，80℃干燥20分钟后，用重量法评价油分除去率，结果如表1所示。
作为比较例调整表1所示组成的液体，与实施例一样进行实验。一部分组成加温到60℃时发生两相分离，不能作为均一的洗涤剂使用，结果总结于表1。
表1 洗涤剂容量比(容量％) 可燃性 油除去率实施例2 PB/DMI/水 50/20/30 无 92％实施例3 PB/DMI/水 61/14/25 无 95％实施例4 PB/DMI/水 75/10/15 有 99％实施例5 PB/DMI/水 35/44/21 无 85％实施例6 PB/DMI/水 35/35/30 无 83％实施例7 PB/DMI/水 35/10/55 无 80％实施例8 DPP/DMI/水 50/20/30 无 92％实施例9 DPP/DMI/水 65/10/25 无 97％实施例10 DPP/DMI/水 65/25/10 有 98％实施例11 DPI/DMI/水 60/19/21 无 96％实施例12 DPI/DMI/水 70/20/10 有 99％实施例13 DPDE/DMI/水 60/19/21 无 98％实施例14 NOP/DMI/水 60/19/21 无 99％实施例15 PB/DEI/水 50/20/30 无 97％实施例16 DPI/DEI/水 50/20/30 无 96％比较例2 PB/DPM/水 35/35/30 无 65％比较例3 DPP/DPM/水 50/20/30 - -比较例4 DPP/DPM/水 65/10/25 - -比较例5 DPP/DPM/水 65/25/10 有 90％比较例6 DPI/DPM/水 60/19/21 - -比较例7 DPI/DPM/水 70/20/10 有 91％比较例8 NOP/DPM/水 60/19/21 - -比较例9 NOP/DPG/水 60/19/21 - -比较例10 DPM/水 70/30 无 41％*比较例3,4,6,8,9的组成在60℃时发生相分离