JP2010174106A - 水溶性汚れの除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 乾燥した水溶性加工油などの水を含まない水溶性汚れに対して、高い除去性を有するとともに、洗浄剤から汚れを分離して再使用できる洗浄剤および洗浄システムを提供する。
【解決手段】 炭素数６〜１６のモノカルボン酸 ０．０５〜２重量％、炭素数６〜１６のモノアルキルアミン ０．０５〜２重量％、炭素数１０〜１４の炭化水素 ９９．９〜９６重量％、ノニオン性界面活性剤 ２重量％以下を含んでなる炭化水素系洗浄液 １００容量部、および水 １０〜１００容量部からなるＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤を使用して洗浄する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車、機械、精密機器、電気、電子等の各種工業分野における加工部品や製品の水溶性加工油や無機物などの付着汚れを除去する洗浄剤および洗浄方法に係わり、より詳しくは、水溶性加工油やそれが乾燥した汚れ、無機塩類、異物などを速やかに除去することができ、洗浄剤から汚れ成分を分離しながら繰り返し洗浄することが可能な洗浄方法に関するものである。

自動車、機械、精密機器、電気、電子等の各種工業分野において扱われる部品等は、その加工の際に様々な加工油が使用されるが、切削や研削加工などを中心に冷却性の高い水溶性加工油が多く使用されている。加工後にこれらの水溶性加工油が付着した部品等を洗浄する場合には、水系洗浄剤や炭化水素系洗浄剤が使用されるが、洗浄性、乾燥性、洗浄剤の再利用性などにおいて十分に満足できる洗浄システムは存在していない。

水系洗浄剤は界面活性剤などが配合されているため、洗浄後に純水で十分リンスする必要があり、従って被洗浄物等にシミや錆が発生しやすく、また、洗浄設備が大型になり、純水製造設備や廃水処理設備等の付帯設備も必要であるなど問題が多い。

炭化水素系水置換剤に部品等を浸漬して水分を分離除去し、次いで炭化水素系洗浄剤で前記水置換剤をリンスし乾燥する方法においては、水溶性加工油が乾燥してしまった場合には水置換ができないため、汚れを除去できないという問題がある。

適量の炭化水素系洗浄油と水を洗浄槽に投入し、混合状態にせしめて洗浄する方法においては、洗浄性が不十分であるばかりか、洗浄後に被洗浄物表面に水滴が残りやすく、乾燥後に水シミが発生するなどの問題がある（例えば、特許文献１参照）。

炭化水素系溶剤に水と界面活性剤などを配合してＷ／Ｏエマルジョンとした洗浄剤においては、Ｗ／Ｏエマルジョンが安定であるため、洗浄にともない洗浄剤中の汚れが増加した場合には全量交換しなければならず、洗浄剤の使用量が多くなるばかりか、廃棄処理にも手間がかかるなどの問題がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−１０４９９２号公報（請求項１） 特開平７−２６８３９４号公報（請求項１）

本発明は、特に乾燥した水溶性切削油などの水溶性の汚れに対して除去効果が高く、洗浄剤から水溶性の汚れを分離しながら繰り返し洗浄できる洗浄剤および洗浄システムを提供することにある。

かかる事情をふまえ、本発明者らは前述の問題点を解決すべく種々の検討を重ねた結果、目的とする洗浄剤および洗浄システムを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、炭素数６〜１６のモノカルボン酸 ０．０５〜２重量％、炭素数６〜１６のモノアルキルアミン ０．０５〜２重量％、炭素数１０〜１４の炭化水素 ９９．９〜９４重量％、ノニオン性界面活性剤 ２重量％以下を含んでなる炭化水素系洗浄液 １００容量部、および水 １０〜１００容量部からなるＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤、およびＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤で被洗浄物を洗浄後、静置した状態で層分離させ、水層を抜き出し、前記炭化水素系洗浄剤を繰り返し使用する洗浄工程と、洗浄後の被洗浄物を炭化水素系洗浄液によって濯ぐ濯ぎ工程１と、炭化水素系洗浄液に配合した炭素数１０〜１４の炭化水素によって被洗浄物を濯ぐ濯ぎ工程２からなることを特徴とする洗浄システムに関するものである。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明において、Ｗ／Ｏエマルジョン（油中水滴型エマルジョン）とは、水滴が炭化水素液体中に分散した系を意味しており、不透明の白濁した液体である。また、Ｗ／Ｏエマルジョンの層分離とは、水滴同士の合一と水滴が炭化水素との比重差による沈降とによって、Ｗ／Ｏエマルジョン層が縮小するとともに透明な水層および炭化水素層が増大し、上層（炭化水素）と下層（水）の２層に分離することを意味する。

本発明で用いる炭素数６〜１６のモノカルボン酸としては、特に限定するものではないが、ｎ−カプロン酸、イソカプロン酸、２−エチル−１−ブタン酸、２−メチル−１−ペンタン酸、３−メチル−１−ペンタン酸、４−メチル−１−ペンタン酸、ｎ−ヘプタン酸、ｎ−カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、２−ｎ−プロピル−１−ペンタン酸、ｎ−ノナン酸、ｎ−カプリン酸、ｎ−ウンデカン酸、ｎ−ドデシル酸、ｎ−テトラデカン酸、ｎ−ヘキサデカン酸等が挙げられる。

また、炭素数６〜１６のモノアルキルアミンとしては、特に限定するものではないが、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチルアミン、２−アミノオクタン、２−エチルヘキシルアミン、１，５−ジメチルヘキシルアミン、ｎ−ノニルアミン、ｎ−デシルアミン、ｎ−ウンデシルアミン、ｎ−ドデシルアミン、ｎ−テトラデシルアミン、ｎ−ヘキサデシルアミン等が挙げられる。

本発明で用いるモノカルボン酸およびモノアルキルアミンの炭素数が６より小さい場合は、水溶性が高いために十分な洗浄効果を得ることができないばかりか、炭化水素系洗浄剤の性能劣化が速くなる問題がある。また、モノカルボン酸およびモノアルキルアミンの炭素数が１６より大きい場合も十分な洗浄効果を得ることができない。

本発明の炭化水素系洗浄液中のモノカルボン酸およびモノアルキルアミンの含有量は、炭化水素に対して各々０．０５重量％以上２重量％以下であり、好ましくは各々０．１重量％以上１重量％未満である。含有量が０．０５重量％未満の場合は、十分な洗浄効果を得ることができないばかりか、Ｗ／Ｏエマルジョンの形成が困難となる。２重量％を越えて含有させてもさらなる洗浄効果の向上は期待できず、それらが炭化水素から析出したり、Ｗ／Ｏエマルジョンが安定化し易くなる問題がある。また、モノカルボン酸に対するモノアルキルアミンの配合量は、モル比で０．５〜１．５が好ましい。その配合量比を外れると洗浄効果が次第に低下する。

本発明で用いる炭化水素は、炭素数１０〜１４のものが好適に使用できる。炭素数が９以下のものは、引火点が低いため危険性が高くなり好ましくない。また、炭素数が１５以上のものは、凝固点が高く凝固しやすい問題があるとともに、比重や粘度が高いためＷ／Ｏエマルジョンが安定化し易くなり好ましくない。

本発明で用いる炭化水素としては、特に限定するものではないが、ｎ−デカン、３，４−ジエチルヘキサン、２，６−ジメチルオクタン、３，３−ジメチルオクタン、３，５−ジメチルオクタン、４，４−ジメチルオクタン、３−エチル−３−メチルヘプタン、２−メチルノナン、３−メチルノナン、４−メチルノナン、５−メチルノナン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、２−メチルウンデカン、３−メチルウンデカン、２，２，４，６，６−ペンタメチルヘプタン、ｎ−トリデカン等の飽和脂肪族炭化水素、４−メチル−１−イソプロピルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素、ジエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、１−ペンチルベンゼン等の芳香族炭化水素が挙げられる。

本発明の炭化水素系洗浄剤を用い形成させたＷ／Ｏエマルジョンは、物理力を停止すれば次第にＷ／Ｏエマルジョンの破壊が進み、炭化水素層と水層に層分離する。Ｗ／Ｏエマルジョン層が消失し２層に分離するまでに要する時間は、通常１６時間以下、好ましくは８時間以下である。炭化水素系洗浄剤の成分や組成によっては、分離した２層の中間にわずかにエマルジョン層が残存したり、炭化水素層に水滴が残り透明にならなかったりする場合があるが、加えた水量に対して９０容量％以上の水が水層として分離する限り、本発明の趣旨を逸脱するものではない。

本発明の炭化水素系洗浄液中には、本発明の特徴を逸脱しない範囲でノニオン性界面活性剤を添加してもよく、その添加により、より小さな物理力で均一なＷ／Ｏエマルジョンを形成させることができる。ノニオン性界面活性剤の添加量は、その種類にもよるが、本発明で使用する炭化水素に対して概ね２重量％以下である。ノニオン性界面活性剤の配合量が多いとＷ／Ｏエマルジョンが安定化されるため、層分離速度が遅くなったり、Ｗ／Ｏエマルジョン層の消失が不十分になるなど、水層が十分に分離できなくなる。

ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルなどを挙げることができ、上記オキシアルキレンを構成するオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等である。これらのノニオン性界面活性剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができるが、ＨＬＢ値（親水性親油性バランス値）が１０以下、好ましくは３〜１０であって、本発明で使用する炭化水素に溶解させることができ、水を加え、物理力を与えたときにゲル化しないものを好ましく使用することができる。

本発明の炭化水素系洗浄液に水を加え、物理力を与えてＷ／Ｏエマルジョンを形成させた状態で被洗浄物の洗浄を行う。水の配合割合は、炭化水素系洗浄液１００容量部に対して水は１０〜１００容量部であり、好ましくは１０〜５０容量部である。水の配合量が１０容量部未満では洗浄性が低下する場合があり、１００容量部を超えて配合しても洗浄効果の向上はなく、次第にＷ／Ｏエマルジョンの形成が難しくなるので好ましくない。

本発明の炭化水素系洗浄剤には、本発明の特徴を逸脱しない範囲でブタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール等のアルコール類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、プロピレングリコールアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールアルキルエーテル類、３−メチル−３−メトキシブタノール類などのグリコールエーテル類、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、チモール、メトキシフェノール、没食子酸ｎ−プロピル、ヒドロキノンなどの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、イミダゾール類などの腐食抑制剤などを添加してもよい。

なお、水としては特に限定するものではないが、イオン交換水、蒸留水、水道水などを使用することができ、アルコールやグリコールエーテル、無機塩類などが含まれていても、洗浄性および層分離性を阻害しない範囲であれば使用することができる。さらに、本発明の炭化水素系洗浄剤で形成されるＷ／Ｏエマルジョンについては、鉄系の被洗浄物を洗浄しても錆びるなどの問題が起こらない。この理由は理論的に明らかではないが、モノカルボン酸やモノアルキルアミンが被洗浄物に吸着し、水が被洗浄物と直接接触しない、或いは接触時間が極めて短いためと考えられる。

本発明の炭化水素系洗浄液に水を加え、Ｗ／Ｏエマルジョンを形成させる物理力を与える手段としては、例えば、超音波発信器による超音波照射、撹拌機やホモジェナイザーによる撹拌、ポンプによる液循環などが挙げられる。これらは、洗浄槽のサイズなどに応じて併用して使用してもよい。

本発明の炭化水素系洗浄剤による洗浄方法は特に限定されるものではなく、洗浄方式については、例えば、超音波洗浄、噴流洗浄、浸漬洗浄、揺動洗浄、回転洗浄、シャワー洗浄などが使用でき、要求される清浄度や所要時間等を考慮して、単独もしくは数種類の方式を組み合わせて使用することができる。

本発明の炭化水素系洗浄剤で乾燥した水溶性加工油等が付着した被洗浄物を洗浄する場合、その汚れ成分は水層に溶解するため、Ｗ／Ｏエマルジョンを層分離させた後、水層だけを抜き出し、新たに水を加えることによって、繰り返し洗浄することができる。

本発明の洗浄システムは、上記Ｗ／Ｏエマルジョンによる洗浄工程と、洗浄後の被洗浄物を本発明の炭化水素系洗浄液によって濯ぎ、Ｗ／Ｏエマルジョンを除去する濯ぎ工程１と、さらに本発明で用いる炭化水素によって被洗浄物を濯ぎ、炭化水素系洗浄液を除去する濯ぎ工程２からなることを特徴としている。

本発明の炭化水素系洗浄剤は、物理力を与えなければＷ／Ｏエマルジョンを形成しないため、濯ぎ工程１において洗浄後の被洗浄物を炭化水素系洗浄液に浸漬し、揺動するなどにより効果的にＷ／Ｏエマルジョンを除去することが可能である。さらに、濯ぎ工程２において被洗浄物を炭化水素系洗浄液の成分である炭化水素で濯ぐことによって、炭化水素系洗浄液に含まれるモノアルキルアミンやモノカルボン酸等を除去することができ、被洗浄物を極めて清浄に洗浄することが可能である。各々の濯ぎ工程では、前工程の洗浄液が被洗浄物に付着して持ち込まれるが、各工程の洗浄液組成や性能の変化が少ないため、洗浄液を入れ替えることなく、繰り返し洗浄を実施することが可能である。

洗浄および濯ぎ後の被洗浄物は、温風乾燥、吸引乾燥、回転乾燥、真空乾燥、ベーパー乾燥、不燃性低沸点溶剤による置換乾燥などの従来の炭化水素系洗浄剤に使用される乾燥方法を実施することができる。

本発明の炭化水素系洗浄剤および洗浄システムは、乾燥した水溶性加工油や無機塩類、異物などに対して高い除去性を有するとともに、シミや錆などの発生もなく洗浄することができ、洗浄剤から汚れを容易に分離でき、繰り返し洗浄が可能である。

本発明の洗浄システムを示した構成図である。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜１８、比較例１〜１６
各組成の炭化水素系洗浄剤を調整し、以下の洗浄試験および層分離試験を行った。試験に供した洗浄液の組成、水の添加比率および試験結果を表１〜２に示した。

＜洗浄試験＞
下記の水溶性加工油原液（Ａ、Ｂ）および粉体（Ｃ）に１０重量倍のイオン交換水を加えて水溶性加工油および粉体分散液を調整し、それらを付着させたＳＵＳ製プレートを８０℃の乾燥機で１６時間乾燥したものを試験片として洗浄試験に用いた。所定量の炭化水素系洗浄液とイオン交換水を５００ｍｌビーカーに入れ、超音波洗浄機（３８ｋＨｚ、２００Ｗ）を用いて物理力を与えた状態で試験片を浸漬して超音波洗浄を行ない、乾燥機で乾燥後に表面を観察し、洗浄性の評価を行なった。

水溶性加工油原液および粉体
Ａ：ブラソカット２０００Ｕ（ブラザー・スイスルーブ社製切削油）
Ｂ：グラインデックス１０ （ブラザー・スイスルーブ社製切削油）
Ｃ：ＪＩＳ試験用白色溶融アルミナ（平均粉体径２μｍ、日本粉体工業技術協会）
洗浄条件
洗浄温度：室温
洗浄時間：１５秒
洗浄性の評価
○：シミなし △：わずかにシミが残る ×：全体にシミが残る
＜層分離試験＞
前記洗浄試験を実施後の炭化水素系洗浄剤を５００ｍｌメスシリンダーに移して室温で静置した。８時間後に層分離した状態を観察した。

層分離性の評価
○：上下層とも透明 ×：上層が白濁、下層が白濁、または中間層を形成

１：洗浄槽（炭化水素系洗浄液と水とのＷ／Ｏエマルジョン型洗浄剤）
２：濯ぎ槽１（炭化水素系洗浄液）
３：濯ぎ槽２（炭化水素）
４：真空蒸留器
５：超音波発振器
６：乾燥機

Claims (4)

1. 炭素数６〜１６のモノカルボン酸 ０．０５〜２重量％、炭素数６〜１６のモノアルキルアミン ０．０５〜２重量％、炭素数１０〜１４の炭化水素 ９９．９〜９４重量％、ノニオン性界面活性剤 ２重量％以下を含んでなる炭化水素系洗浄液 １００容量部、および水 １０〜１００容量部からなるＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤。
2. Ｗ／Ｏエマルジョンを静置した時に、炭化水素層と水層とに２層分離し、かつ、その層分離時間が１６時間以下であることを特徴とする請求項１に記載のＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤。
3. 請求項１〜２に記載のＷ／Ｏエマルジョン型炭化水素系洗浄剤で被洗浄物を洗浄後、静置した状態で層分離させ、水層を抜き出し、前記炭化水素系洗浄剤を繰り返し使用することを特徴とする洗浄システム。
4. 請求項３に記載の洗浄工程と、洗浄後の被洗浄物を請求項１に記載の炭化水素系洗浄液によって濯ぐ濯ぎ工程１と、請求項１に記載の炭化水素系洗浄液に配合した炭素数１０〜１４の炭化水素によって被洗浄物を濯ぐ濯ぎ工程２からなることを特徴とする洗浄システム。

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