JP2007050373A

JP2007050373A - 洗浄装置及び洗浄方法

Info

Publication number: JP2007050373A
Application number: JP2005238391A
Authority: JP
Inventors: Shinji Saito; 親二齊藤; Kiyoshi Inoguchi; 潔猪口; Masahito Miyamoto; 雅人宮本
Original assignee: MAC TECHNICAL SYSTEMS KK; Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: MAC TECHNICAL SYSTEMS KK; Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】有機溶剤を使用せず、金属から成る被洗浄物にも適用可能な、環境への負荷が少ない洗浄装置及び洗浄方法を提供すること。
【解決手段】被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄装置は、処理液としてメタケイ酸塩を含むアルカリイオン水を収容し、気泡発生手段を有する少なくとも１つの処理槽と、前記処理液を加熱する手段を具備する。被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄方法は、気泡が生じている、加熱された、メタケイ酸塩を含むアルカリイオン水中に被洗浄物を浸漬することを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄装置及び洗浄方法に関する。

コピー機やプリンター等のロール芯金のような工業製品又はその部品は、製造工程において脱脂洗浄を行う必要があるが、従来の芯金洗浄システムは、代替フロン、塩素化炭化水素系洗浄剤（塩化メチレル、トリクロロエチレンなど）といった有機溶剤を使用した超音波洗浄システムが主体である。有機溶剤は、脱脂洗浄力、防錆性、乾燥性が良好であり、特に金属製品や金属部品の脱脂洗浄に好適に用いられている。使用後の廃液は、蒸留して油、水分、有機溶剤等に分別回収することが可能で、有機溶剤を再利用することができるというメリットもある。

しかしながら、有機溶剤を使用した洗浄システムは、洗浄溶剤の交換時期や蒸留時期などの判断が難しく、結果として余計なコストがかかってしまう。さらに、分別回収と再利用のための設備は大規模で多額を要するため、実際には少数の大手企業において採用されているのみで、中小企業においては採用が困難であり、産業廃棄物処理業者に処分依頼しているのが実情である。

さらに、代替フロンや塩素化炭化水素系洗浄剤などの有機溶剤の使用は、人体への悪影響のみならず、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境問題を悪化させるため、近年では世界的に使用が規制されている。そのため、従来の有機溶剤を用いた脱脂洗浄システムに変わり、有機溶剤を用いない新規の脱脂洗浄方法を早急に開発する必要がある。

有機溶剤の代わりに水系の洗浄剤を用いた場合には、有機溶剤が有する上記の問題点は回避できる。脱脂洗浄にはアルカリ性溶液が有効であり、近年ではアルカリイオン水を洗浄剤として用いた、超音波処理による脱脂洗浄方法が開示されている（特許文献１及び２）。しかしながら、これらの方法では、被洗浄物の品質を保つために超音波強度の管理が必要であり、煩雑である。その上、水系洗浄剤を用いたこれらの方法では、有機溶剤が奏する防錆性は期待できず、金属から成る被洗浄物を洗浄する際に大いに問題となる。

特開２００３−２６２９６４特開２００４−２９５０６２

本発明の目的は、有機溶剤を使用せず、金属から成る被洗浄物にも適用可能な、環境への負荷が少ない洗浄装置及び洗浄方法を提供することである。

本願発明者らは、鋭意研究の結果、メタケイ酸塩を含んだアルカリイオン水を用いて、散気管から散気しながら高温で洗浄することにより、有機溶剤を使用することなく、金属から成る被洗浄物をも脱脂洗浄と防錆性を付与することができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、処理液としてメタケイ酸塩を含むアルカリイオン水を収容し、気泡発生手段を有する少なくとも１つの処理槽と、前記処理液を加熱する手段を具備する、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄装置を提供する。また、本発明は、気泡が生じている、加熱された、メタケイ酸塩を含むアルカリイオン水中に被洗浄物を浸漬することを含む、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄方法を提供する。

本発明により、アルカリイオン水等の水系洗浄剤において問題となる防錆性の低さを解消し、様々な金属から成る被洗浄物にも適用可能であり、優れた脱脂洗浄力を発揮する洗浄装置と洗浄方法が初めて提供された。また、本発明により、有機溶剤を使用することが無く、廃液処理装置を包含した一体型の洗浄装置が提供され、低コストで環境への負荷を低減することが可能となった。

上記の通り、本発明の洗浄装置は、処理液としてメタケイ酸塩を含むアルカリイオン水を収容し、気泡発生手段を有する少なくとも１つの処理槽と、前記処理液を加熱する手段を具備する。

本発明の装置において処理槽の中に含まれる処理液は、アルカリイオン水にメタケイ酸塩を混合したアルカリイオン水である。メタケイ酸塩としては、メタケイ酸塩のアルカリ金属塩が好ましく、特にメタケイ酸ナトリウムが好ましい。メタケイ酸塩を混合することにより、被洗浄物の表面に水ガラス状の結晶体の皮膜が形成される。このため、金属から成る被洗浄物の場合には防錆効果を付与することができるので、金属から成る被洗浄物であっても本発明の装置及び方法で脱脂洗浄することが可能となる。本発明によれば、防錆処理のための特殊な工程を適用する必要なしに、１種類の処理液で洗浄と同時に防錆処理も行なうことができるので、極めて簡便である。

アルカリイオン水中のメタケイ酸塩の濃度は、特に限定されないが、脱脂洗浄効果と防錆効果を奏する観点から、0.005重量％以上５重量％の範囲で使用できるが、洗浄装置として考えた場合、洗浄時間が１分間〜１０分間程度の場合は0.01重量％以上３重量％以下、洗浄時間が２分間〜６分間程度の場合は0.015重量％以上２重量％以下で使用することができる。メタケイ酸塩の濃度が薄すぎる場合は十分な脱脂洗浄効果と防錆効果を得ることが出来ず、メタケイ酸塩の濃度が濃すぎる場合は水ガラス状の結晶体の皮膜に部分的に厚すぎる部分が発生し、色ムラが生じてしまう（又はその上に被覆層を接着させる場合に、接着性の低下を招く）。また、処理液のｐＨは、好ましい脱脂洗浄力を奏する観点から、好ましくは９以上１３以下であり、さらに好ましくは１０以上１３以下である。

本発明の洗浄装置は、上記処理槽を少なくとも１つ具備していればよいが、好ましくは複数、特に好ましくは３個以上の上記処理槽を具備する。３個の処理槽を具備する場合、被洗浄物は、１個目の処理槽（１次槽）、２個目の処理槽（２次槽）、３個目の処理槽（３次槽）の順に順次浸漬される。この場合、１次槽では主として脱脂、２次槽では主としてリンス洗浄、３次槽では主として防錆性付与が行なわれるが、脱脂、リンス洗浄、防錆は、各槽においてそれぞれ起きる。

各処理槽は、気泡発生手段を有する。気泡発生手段は、特に限定されず、常用されているものを用いることができるが、管に多数の小さな透孔（散気孔）を開けた散気管が好ましい。特に、図１−１及び図１−２に示すように、多数の気泡を槽全体に付与する観点から、管の上部に２列に並んだ散気孔を有し、管の断面において、それぞれの列に属する散気孔の、管の内壁側の散気孔口の中心（図１−２中のＡ及びＢ）を２つの頂点とし、その２つの頂点から等距離にある管内壁上の点であって管の下部に位置する点（図１−２中のＣ）をもう１つの頂点とした二等辺三角形を描いた場合に、等しい２辺で挟まれた角（図１−２中のα）の角度が１５度以上２５度以下、好ましくは２０度となるような配置で散気孔が設けられた散気管が好ましい。各散気孔の孔径は好ましくは0.5mm〜1.5mm、特に好ましくは0.8mmであり、それぞれの列において、散気孔が5mm〜20mmに１個の間隔（ピッチ）、特に好ましくは10mmのピッチで開けられており、かつ散気管の直径が10〜30mm、特に好ましくは20mmである散気管が好ましい。このような散気管は、市販の塩化ビニル管を好ましく用いることができ、管に上記の配置を有する散気孔を設けることによって作製することができる。管の肉厚は好ましくは１ｍｍから３ｍｍ程度である。このような散気管を、処理槽の底部に１本〜３本程度配置することが好ましい。散気管の長さは、処理槽のサイズに応じて適宜選択されるが、処理槽の断面が長方形の場合、処理槽の内寸長さ（散気管の長手方向に平行な辺の長さ）の６０％以上、好ましくは８０％以上であることが好ましい。

気泡発生手段により発生される気泡の量は、特に限定されないが、通常、処理液1L当り１分間当り５０Ｌ〜２００Ｌ程度、好ましくは１００Ｌ〜１５０Ｌ程度である。

本発明の洗浄装置は、処理液を加熱する手段を具備する。該加熱手段は、各槽内に配置されたヒーターであってもよいし、処理液を槽外にてガス（プロパンガスや都市ガス等）等により加熱し、加熱後の処理液を各処理槽に循環させる手段（例えば風呂釜のようなもの）であってもよいし、これらを併用してもよい。処理液を槽外にて加熱し、加熱後の処理液を各処理槽に循環させる手段を用いる場合、処理液の加熱に電力を用いる必要がなくなるのでランニングコストを低減することができる。

槽内の処理液は、上記加熱手段により通常、３０℃以上７０℃以下に加熱される。処理槽を複数具備する場合、１次槽中の前記処理液の温度は５０℃以上７０℃以下程度が好ましく、特には約６０℃が好ましく、２次以降の槽中の前記処理液の温度は３０℃以上５０℃以下であることが好ましく、特には約４０℃が好ましい。

上記各処理槽は、処理槽内の処理液のpHを監視する手段をさらに具備することができる。pHを監視する手段は、通常のpHメーター等でよく、これと警報手段を組み合わせてpHが所定値、例えば９以下に低下した際に警報で知らせるものが好ましい。警報にてpHの低下が報知された場合には、処理液を新鮮な処理液と交換し、又は新鮮な処理液を補充してpHを所定値以上にすることができる。このような処理液の交換や補充は、上記pH監視手段と連動させて自動的に行なうようにすることも可能である。

本発明の洗浄装置は、上記処理槽に加え、洗浄後の被洗浄物を乾燥する熱風乾燥槽をさらに具備することができる。熱風乾燥槽は、この分野において常用されているものを採用することができる。

本発明の洗浄装置は、アルカリイオン水製造ユニットをさらに具備することができる。アルカリイオン水は、それ自体市販されているので、市販のアルカリイオン水等を利用することもできるが、洗浄装置がアルカリイオン水製造ユニットを具備することにより、工業用水や水道水からアルカリイオン水を製造できるのでランニングコストが低減されるのみならず、処理液の交換や補充の自動化にとっても有利である。なお、アルカリイオン水は、水の電気分解を利用した周知の方法により製造することができ、その製造装置も周知であり市販もされているので、市販のアルカリイオン水製造装置を利用することもできる。

本発明の洗浄装置は、使用後の処理液廃水を微生物で処理して廃水中の油分を分解する廃水処理ユニットをさらに具備することができる。すなわち、上記の通り、処理液のpHが所定値よりも低くなった場合には、処理液を交換し又は新鮮な処理液を補充する（補充により、古い処理液がオーバーフローする）ので、処理液の廃水が生じる。洗浄装置は、油汚れを落とすためのものであるので、この廃水中には油分が含まれる。この油分を微生物により分解することが好ましい。そうすることにより、廃水を活性炭や活性汚泥による簡単な処理後、そのまま下水道に放流することが可能になり、廃水処理コストを低減することができる。

このような廃水処理ユニットの好ましいものは、油分解菌の活動を維持するため、エアレーションのための散気管と、油分解菌の活動に適した液温を維持するための廃水加熱手段を具備する。油分解菌は、公知の油分解菌のいずれを用いてもよく、例えばバチルスサブティリス属（Bacillus subtillis）、バチルスセレウス属（Bacillus cereus）、などの混合バクテリアを用いた油分解処理微生物製剤である「MacTS-マイクローブLX（登録商標）」（マックテクニカルシステムズ社製）のような市販の微生物製剤を好ましく用いることができる。油分解菌の働きを高めるため、用いる油分解菌に対する活性化剤、例えば鉄、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、硫黄、マンガン、銅、ヨウ素、セレン、アミノ酸、海藻エキス、ビタミンなどを成分とする活性化剤である「MacTS-マイクローブNL」（登録商標）、マックテクニカルシステムズ社製）や、例えば窒素、リン、カリ、カルシウム、ミネラルなどを成分とする栄養剤（MacTS-マイクローブH（登録商標）、マックテクニカルシステムズ社製）等を廃水処理ユニットに添加してもよい。また、該廃水処理ユニットはｐＨモニターをさらに具備してもよく、これにより廃水の中和を監視することができる。微生物の活動による発泡を抑えるため、該廃水処理ユニットは消泡手段をさらに具備してもよい。

上記廃水処理ユニットで処理した廃水の水質を調整する水質調整手段は、好ましくは不純物を除去するための液中膜ユニットと、多孔質吸着槽、好ましくは活性炭吸着槽を具備する。上記廃水処理ユニットにおいて油分を分解された廃液は、該水質調整手段において水質基準値内に調整され、下水道に放流可能となる。

本発明の、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄方法は、気泡が生じている、加熱された、メタケイ酸塩を含むアルカリイオン水中に被洗浄物を浸漬することを含む。この洗浄方法は、上記した本発明の洗浄装置を用いて容易に行なうことができる。

本発明の洗浄方法により洗浄される被洗浄物は、油汚れを有するものであれば何ら限定されるものではないが、防錆効果が発揮されることから、金属製の物品であることが好ましく、例としては、コピー機やプリンター等の各種ロールの芯金等を挙げることができる。本発明の洗浄方法でロール芯金を洗浄すると、その洗浄効果、防錆効果によってロール芯金の外周面に被複層を設ける際の、芯金外周面と被複層の接着性を向上させることができる。なお、金属の種類は何ら限定されるものではなく、鉄（スチール）、アルミニウム、銅等、各種工業部品に常用されている金属を挙げることができる。

処理液の組成、温度、pH、気泡量等の好ましい範囲は上記した洗浄装置の説明において上記したとおりである。処理時間は、被洗浄物の性質や油汚れの程度により適宜設定されるが、例えばロール芯金の場合、洗浄時間は各処理槽ごとに通常、１分間〜１０分間、好ましくは２分間〜６分間程度である。

直方体状の処理槽（１次槽〜３次槽）を３個隣接して配置した洗浄装置を作製した。各処理槽の内寸は、幅が６０cm、奥行きが６０cm、深さが６５cmであった。熱風乾燥槽の内寸も洗浄処理槽と同じ大きさとした。アルカリイオン水及びメタケイ酸ナトリウムは市販品を用いた。市販のアルカリイオン水に、濃度0.5重量％となるようにメタケイ酸ナトリウムを添加、溶解して処理液として用いた。処理液のpHは11.5であった。各槽に、処理液234Lを入れた。各槽は、ヒーターを具備し、底部に一本の散気管を具備していた。散気管は、図１−１及び図１−２に示す形状のものであり、散気孔の直径が0.8mm、各列の散気孔のピッチが10mm、図１−２中の角αが２０度、散気管の直径が20mm、肉厚が2mm、長さが500mmであった。

各処理槽に、処理液234Lを入れ、散気管に空気を送り込んで気泡を発生させた。気泡の量は、処理液1L当り１分間当り120Lであった。ヒーターにより、１次槽中の処理液を６０℃に加熱し、２次槽及び３次槽の処理液を４０℃に加熱した。

油汚れの付着したスチール製及びアルミニウム製のロール芯金を被洗浄物とし、１次槽に３分間、次いで２次槽に３分間、次いで３次槽に３分間浸漬した後、６０℃に加熱した熱風乾燥槽中で乾燥した。

洗浄後のロール芯金に付着している油汚れの程度を目視判定した結果、油汚れは全く付着しておらず、完全に取り除かれていた。また、洗浄３日後のサビの発生状態を目視観察したところ、一部にサビの発生が見られるものの、芯金は十分に使用可能なものであった。

なお、上記実施例ではスチール製又はアルミ製のロール芯金を用いたが、スチール製又はステンレス製の金属ベルトなどのベルト基体を洗浄できることは言うまでもなく、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどの耐熱性樹脂のベルト基体を洗浄できることも言うまでもない。また、ロールやベルトのみならず、衣類、リネン類等の繊維製品に付着した油の除去も可能である。

本発明の洗浄装置で好ましく用いられる散気管を横方向から見た斜視図である。本発明の洗浄装置で好ましく用いられる散気管の断面図である。

符号の説明

１散気孔
２散気管

Claims

処理液としてメタケイ酸塩を含むアルカリイオン水を収容し、気泡発生手段を有する少なくとも１つの処理槽と、前記処理液を加熱する手段を具備する、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄装置。
前記処理槽を複数具備する請求項１記載の洗浄装置。
前記処理槽を３個以上具備する請求項２記載の洗浄装置。
洗浄後の被洗浄物を熱風乾燥する熱風乾燥槽をさらに具備する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記処理液のpHを監視する手段をさらに具備する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
アルカリイオン水製造ユニットをさらに具備する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
使用後の処理液廃水を微生物で処理して廃水中の油分を分解する廃水処理ユニットをさらに具備する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記メタケイ酸塩がメタケイ酸ナトリウムである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記メタケイ酸塩の濃度が0.01重量％〜３重量％である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記処理液の温度が３０℃以上７０℃以下である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記処理槽を複数具備し、１次槽中の前記処理液の温度が５０℃以上７０℃以下、２次以降の槽中の前記処理液の温度が３０℃以上５０℃以下である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記処理液のpHが９〜１３である請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記処理液を加熱する手段は、各槽内に配置されたヒーター及び／又は前記処理液を槽外にて加熱し、加熱後の処理液を各処理槽に循環させる手段である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記気泡発生手段は、前記処理槽内に配置され、複数の透孔を有する管から成る散気管である請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記散気管が、管の上部に２列に並んだ散気孔を有し、管の断面において、それぞれの列に属する散気孔の、管の内壁側の散気孔口の中心を２つの頂点とし、その２つの頂点から等距離にある管内壁上の点であって管の下部に位置する点をもう１つの頂点とした二等辺三角形を描いた場合に、等しい２辺で挟まれた角の角度が１５度以上２５度以下となるような配置で散気孔が設けられた散気管である、請求項１４記載の洗浄装置。
前記散気孔の孔径が0.5mm〜1.5mmであり、それぞれの列において前記散気孔が5mm〜20mmに１個の間隔で開けられており、かつ散気管の直径が10〜30mmである請求項１５記載の洗浄装置。
前記被洗浄物が金属製の物品である請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記金属製の物品がロール芯金である請求項１７記載の洗浄装置。
気泡が生じている、加熱された、メタケイ酸塩を含むアルカリイオン水中に被洗浄物を浸漬することを含む、被洗浄物の油汚れを落とすための洗浄方法。
前記メタケイ酸塩がメタケイ酸ナトリウムである請求項１９記載の洗浄方法。
前記メタケイ酸塩の濃度が0.01重量％〜３重量％である請求項１９又は２０記載の洗浄方法。
前記処理液の温度が３０℃以上７０℃以下である請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の洗浄方法。
前記浸漬処理は、複数回行なわれ、第１回目の浸漬処理に用いられる前記メタケイ酸塩含有アルカリイオン水の処理液の温度が５０℃以上７０℃以下、第２回目以降の浸漬処理に用いられる前記メタケイ酸塩含有アルカリイオン水の処理液の温度が３０℃以上５０℃以下である請求項２２記載の洗浄方法。
前記被洗浄物が金属製の物品である請求項１９ないし２３のいずれか１項に記載の洗浄方法。
前記金属製の物品がロール芯金である請求項２４記載の洗浄方法。