JP2005290336A - 非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の水系アルカリ洗剤を使用せずに非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄を行い、良好な洗浄品質と人体や環境に対して無害な洗浄方法を提供する。
【解決手段】 水の電気分解によって得られるｐＨ８．０〜１２．０、酸化還元電位−１００ｍＶ〜−１０００ｍＶ、残留塩素濃度５ｐｐｍ以下のアルカリ性水（電解アルカリ水）を用いて、洗浄水の温度２０℃〜８０℃で洗浄する。
【選択図】なし

Description

本発明は非クロム皮膜鋼板加工品、特に、有機皮膜または無機皮膜を形成した亜鉛めっき鋼板加工品の洗浄に関するものである。

従来は鋼板または亜鉛めっき鋼板の耐食性を向上させるため、クロメート処理を施すことによって、鋼板の表面にクロムを含む皮膜を形成していた。しかし、これに含まれるクロムは、人体や環境に有害なため、現在では、クロムを含まない皮膜を形成した鋼板または亜鉛めっき鋼板（以下「非クロム皮膜鋼板」という。）が開発されている。この皮膜は、有機皮膜あるいは無機皮膜が用いられているが、各鋼板メーカーにより、皮膜の形成方法や皮膜の材料は異なる。

従来、これらの新しい鋼板材料の洗浄にも、これまで使用されてきたアルカリ洗剤が用いられてきた。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１１−２２２６８７号公報

非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄を行う際に、従来の水系アルカリ洗剤を洗浄に使用すると、アルカリ成分で皮膜の剥離や皮膜の劣化・変色が発生し、金属表面が腐食され、品質的に重大な欠陥を与える。そのため、弱アルカリ洗剤や中性洗剤が用いられているが、これらを用いても条件によっては、皮膜に悪影響を与えることがあった。

水以外の洗剤として、炭化水素系溶剤やアルコール系溶剤を使用する場合には洗浄装置に防爆対策を施す必要があった。

またフロン、トリクロロエタン等は地球環境への悪影響が明らかになって以来、その使用の削減、廃止が求められている。代替フロンやハロゲン化炭化水素系洗剤は早急な使用廃止は求められていないものの地球大気のオゾン層を破壊することはフロンと同様である。特に塩化メチレン等は、人体や環境に対して有害であり、その使用は避けるべきであるとされている。

本発明は、従来の水系アルカリ洗剤を使用せずに非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄を行い、良好な洗浄品質と人体や環境に対して無害な洗浄方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の発明者らは鋭意研究を重ねた結果、水の電気分解によって得られる特定のｐＨ、酸化還元電位、残留塩素濃度のアルカリ性水（以下「電解アルカリ水」ともいう。）が非クロム鋼板加工品の洗浄に有効であること。更に、洗浄水の温度を特定の範囲にすることで、洗浄品質が特に良好であること等を見出し、発明を完成させた。

本発明の第１は、非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法において、水を電気分解して得られるアルカリ性水を洗浄水として用いることを特徴とする非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法である。

本発明の第２は、前記の非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法において、洗浄水のｐＨ値が８．０以上１２．０以下であり、または／及び、酸化還元電位−１００ｍＶから−１０００ｍＶであり、残留塩素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法である。

本発明の第３は、前記の非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法において、洗浄水の温度を２０℃以上８０℃以下とすることを特徴とする非クロム皮膜加工品の洗浄方法である。

請求項１記載の発明では、水を電気分解して得られるアルカリ性水を洗浄水として用いて非クロム皮膜鋼板の洗浄を行うと、皮膜の剥離や皮膜の劣化・変色が発生したり、金属表面の腐食が生じない。

また、地球環境に悪影響を与えず、発火、爆発等の危険性がなく、洗浄後のリンス工程や防錆処理、洗浄液の濃度管理、蒸発防止のための冷却装置が不要でる。排水は油水が分離するため、洗浄槽の浮油分の回収が容易であり、公害の心配がなくなる。

更に、水を電気分解して得られた水を洗浄に利用するので、特殊な薬剤を使用する必要がなく、環境保護やランニングコストの低減につながる。

請求項２記載の発明では、洗浄水のｐＨ、酸化還元電位、残留塩素濃度を定めることで、洗浄性が向上すると共に、非クロム皮膜の剥離や特性の劣化を更に防ぐことができる。

請求項３記載の発明では、本発明の第２で得られる洗浄品質をより向上することができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下に説明する。ただし、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄に用いる電解アルカリ水のｐＨは、望ましくは８．５〜１１．５であり、更に望ましくは９．０〜１１．０である。これよりも高いｐＨの洗浄水に非クロム皮膜鋼板を長時間接液すると、皮膜がやや薄くなることや、剥離することがある。また、これより低いｐＨでは十分な洗浄性が得られないことがある。

電解アルカリ水の酸化還元電位は、望ましくは−２００〜−８９０ｍＶが適している。これより低い酸化還元電位を得ることは技術的に困難である場合が多く、また、これより高い酸化還元電位では電気分解が不十分なことがある。

電解アルカリ水の残留塩素濃度は望ましくは０〜３ｐｐｍであることが適している。残留塩素濃度が高くなると、非クロム皮膜鋼板の切断部等で鉄素地が露出している部分に錆が発生しやすくなることがある。

洗浄水の温度は望ましくは４０〜６０℃が適している。洗浄温度が低いと油分除去効果が低下し、洗浄温度が高いと場合は長時間洗浄すると皮膜がやや薄くなることや、剥離することがあるためである。

次に以下の実施例により、本発明を更に詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

この発明の第１の実施形態について用いた洗浄水は、原水には滋賀県東浅井郡びわ町の水道水を軟水化し、電解電圧４０Ｖで電解して得られた電解アルカリ水である。この電解水のｐＨは８．８、酸化還元電位は−２００ｍＶ、残留塩素濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。比較例して強アルカリ洗剤（ｐＨ１３．０）と塩化メチレンを用いた。

上記の洗浄液で、以下に述べるような方法で洗浄評価比較を行った。
試験に用いた試験片の寸法は縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。また、非クロム鋼板の種類は以下の６種類である。表１に各試験片の特徴を示す。
試験片１：神戸製鋼（株）製コーベジンクグリンコートＧＸ−Ｋ２処理（以下「ＧＸ−Ｋ２」と示す。）
試験片２：住友金属（株）製スミジンクＮＥＯコートＣ（以下「ＳＥＣＣ−ＣＮ」と示す。）
試験片３：住友金属（株）製スミジンクＮＥＯコートＴ１（以下「ＳＥＣＣ−Ｔ１Ｎ」と示す。）
試験片４：日新製鋼（株）製月星ジンクＺＣ処理（以下「月星ジンクＺＣ」と示す。）
試験片５：新日本製鐵（株）製ジンコート２１（以下「ＥＧ−ＱＳ」と示す。）
試験片６：新日本製鐵（株）製シルバージング２１（以下「ＥＧ−ＱＦ」と示す。）
洗浄は、これらの試験片を１分間の浸漬超音波洗浄を行った。このときの洗浄液の温度は、電解アルカリ水と強アルカリ洗剤は４０℃、塩化メチレンは２０℃とした。その後、電解アルカリ水洗浄と強アルカリ洗剤洗浄はエアーブローし自然乾燥した。塩化メチレン洗浄は、そのまま自然乾燥した。
これらの試験片の種類と特徴を表１に示す。

非クロム皮膜への洗浄液の影響評価は、試験片の洗浄前後の状態を目視で比較した。これらの結果を表２に示す。

表２において、○は変化なし、△はやや変色、×は明らかに変色を示す。
上記の結果から、電解アルカリ水は変色が見られなかったが、強アルカリ洗剤ではすべての試験片において表面が褐色に変色した。塩化メチレンは、試験片１と試験片２と試験片５は表面がやや黒くなった。

次に試験片の洗浄前後による色の変化を、色差計（日本電色工業（株）製色差計ＳＺ−Σ８０）で測定した。これらの結果を表３と図１に示す。

表３において、洗浄前後の色差の数値が小さいほど、色の変化が少ないことを示す。

〔図１〕

図１は表３をグラフにしたものである。電解アルカリ水は色の変化が少ない。強アルカリ洗剤はすべての試験片において色の変化が大きく、皮膜が変質している。塩化メチレンは試験片１と試験片３に色の変化がやや見られる。

次に試験片の洗浄前後による重さの変化を、精密電子天秤（測定範囲０．０００１ｇ）で測定した。これらの結果を表４と図２に示す。

表４において、洗浄前後の差の数値が小さいほど、皮膜の剥離が少ないことを示す。

〔図２〕

図２は表４をグラフにしたものである。電解アルカリと塩化メチレンは、洗浄前後の重さの変化は少ない。強アルカリ洗剤は、試験片１を除く試験片において、洗浄前後の重さの変化が大きく、表面の皮膜が剥離し、亜鉛めっき層まで腐食されていると考えられる。

この発明の第２の実施形態について用いた洗浄水は、原水には滋賀県東浅井郡びわ町の水道水を軟水化し、電解電圧６０Ｖで電解して得られた電解アルカリ水である。この電解水のｐＨは１１．３、酸化還元電位は−８４０ｍＶ、残留塩素濃度は４ｐｐｍであった。比較例して強アルカリ洗剤（ｐＨ１３．０）と弱アルカリ洗剤（ｐＨ９．５）と塩化メチレンと水道水と炭化水素系溶剤（新日本石油（株）テクリーン２１）を用いた。

実施例１と同じ試験片を用いて、洗浄時間３分間の浸漬超音波洗浄を行った。このときの洗浄液の温度は、電解アルカリ水と強アルカリ洗剤と弱アルカリ洗剤と水道水は７０℃、塩化メチレンと炭化水素溶剤は２０℃とした。

実施例１と同様に、非クロム皮膜への洗浄液の影響評価は、試験片の洗浄前後の状態を目視で比較した。これらの結果を表５と図３に示す。

〔図３〕

表５において、○は変化なし、△はやや変色、×は明らかに変色を示す。図４は、洗浄前後の試験片の写真である。
上記の結果から、電解アルカリ水と水道水は皮膜剥離が見られなかったが、強アルカリ洗剤と弱アルカリ洗剤はすべての試験片において表面が褐色に変色した。塩化メチレンと炭化水素は、試験片３と試験片４は表面がやや黒くなった。

次に試験片の洗浄前後による色の変化を、実施例１と同じく、色差計を用いて測定した。これらの結果を表６と図４に示す。

〔図４〕

表６において、洗浄前後の色差の数値が小さいほど、色の変化が少ないことを示す。図４は表６をグラフにしたものである。電解アルカリ水と水道水は色の変化が少ない。強アルカリ洗剤と弱アルカリ洗剤はすべての試験片において色の変化が大きく、皮膜が変質している。塩化メチレンと炭化水素は試験片３に色の変化がやや見られる。

次に試験片の洗浄前後による重さの変化を、実施例１と同じく精密電子天秤を用いて測定した。これらの結果を表７と図５に示す。

〔図５〕
表７において、洗浄前後の差の数値が小さいほど、皮膜の剥離が少ないことを示す。図５は表７をグラフにしたものである。電解アルカリと水道水と塩化メチレンは、洗浄前後の重さの変化は少ない。強アルカリ洗剤はすべての試験片において、洗浄前後の重さの変化が大きく、表面の皮膜が剥離し、亜鉛めっき層まで腐食されている。弱アルカリ洗剤も、試験片３を除く試験片において、洗浄前後の重さの変化が大きい。炭化水素は電解アルカリと水道水と塩化メチレンよりも、やや洗浄前後の重量変化が大きい。

この発明の第３の実施形態について用いた洗浄水は、原水には滋賀県東浅井郡びわ町の水道水を軟水化し、電解電圧６０Ｖで電解して得られた電解アルカリ水ｐＨは９．５と１０．５と１１．０であった。比較例として水道水と強アルカリ洗剤（ｐＨ１３．０）と中性洗剤（ｐＨ８．０）を用いた。

試験片１にプレス工作油（日本工作油（株）ＰＧ−３０６６）を塗布したものを使用し、洗浄時間１分間のシャワー噴射方式で洗浄を行った。このときの洗浄液の温度は２０℃、５０℃、８０℃とし、洗浄性の比較を行った。

洗浄性の評価は、洗浄前後の試験片の残留油分をノルマルヘキサン抽出し評価した。これらの結果を表８に示す。

表８において、洗浄前後の油分除去率の数値が小さいほど、洗浄性が良好であることを示す。洗浄水の温度が高い程、洗浄効果がより高くなり、洗浄に有効である。また、すべての温度において電解アルカリ水は、水道水よりも洗浄性が高い。さらに、電解アルカリ水はどのｐＨやどの温度でも非クロム皮膜に変色は見られなかった。強アルカリ洗剤は、どの温度でも、表面が褐色に変色した。中性洗剤は、温度５０℃と８０℃において、表面が褐色に変色した。

実施例１の表３を示したグラフである。 実施例１の表４を示したグラフである。 実施例２の表５を表した写真である。 実施例２の表６を示したグラフである。 実施例２の表７を示したグラフである。

Claims (3)

1. 非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法において、水を電気分解して得られるアルカリ性水を洗浄水として用いることを特徴とする非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法。
2. 洗浄水のｐＨが８．０以上１２．０以下であり、または／及び、酸化還元電位−１００ｍＶから−１０００ｍＶであり、残留塩素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の非クロム皮膜鋼板加工品の洗浄方法。
3. 洗浄水の温度を２０℃以上８０℃以下とすることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の非クロム皮膜加工品の洗浄方法。

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