JP2010227811A - ワークの洗浄方法、ワーク、時計 - Google Patents

Abstract

【課題】時計のような精密機械の部品や電子部品をはじめとする各種ワークの汚れを効率的に除去できる洗浄方法、この洗浄方法で得られたワーク、および洗浄後のワークを備えた時計を提供すること。
【解決手段】ワークの洗浄方法は、ワーク２０を、電解酸性水を満たした洗浄槽２１により洗浄する工程と、電解アルカリ水を満たした洗浄槽２２により洗浄する工程とを備える。それ故、ワーク２０の洗浄効率が極めて高く、時計のような精密機械の部品（ワーク）の洗浄用として好適である。
【選択図】図２

Description

本発明は、時計のような精密機械の部品や電子部品をはじめとする各種ワークの洗浄方法に関する。

精密機械の部品や電子部品などは、製造工程で異物が付着することが多く、洗浄工程が必須である。例えば、腕時計を製造する場合、腕時計を組み立てる前に、各種の腕時計部品を製造する必要がある。このような腕時計部品の中には、製造途中で各種の加工を行うものが多い。かかる部品には、研磨剤や加工油などが付着することとなり、洗浄液により除去される。過去には、洗浄性に非常に優れるトリクロロエチレンが洗浄液として汎用されていた。しかし、トリクロロエチレンは、発がん性が指摘されるとともに土壌汚染や地下水汚染を引き起こす原因ともなるため、代替品が模索されている。
そこで、洗浄対象物であるワークに洗浄液を接触させて該ワークについた汚れを除去する際に、洗浄液の周囲の圧力を増加させる操作と減少させる操作とを行う洗浄方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、トリクロロエチレンに替えて炭化水素系溶剤や水系洗浄液などを使用できるとの記載がある。また、電子部品等の洗浄の際に、電解質水溶液電解水のアノード水やカソード水を用いることも提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−３００４４８号公報 特開平８−１２６８７３号公報

しかしながら、特許文献1に記載の洗浄方法でも、十分な洗浄力を発揮することは困難である。また、特許文献２に記載の洗浄方法では、電解質水溶液電解水のアノード水やカソード水をすすぎ処理として使用しているだけであり、やはり十分な洗浄効果を発揮しているとはいえない。

そこで、本発明の目的は、時計のような精密機械の部品や電子部品をはじめとする各種ワークの汚れを効率的に除去できる洗浄方法、この洗浄方法で得られたワーク、および洗浄後のワークを備えた時計を提供することにある。

本発明は、ワークの洗浄方法であって、電解酸性水による酸洗浄工程と、電解アルカリ水によるアルカリ洗浄工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明のワークの洗浄方法によれば、電解酸性水による酸洗浄工程と、電解アルカリ水によるアルカリ洗浄工程をともに備えているので、ワークの洗浄効果に極めて優れる。例えば、時計のような精密機械の部品（ワーク）製造後の洗浄用として好適である。また、腕時計のように、ユーザーによる長期間の使用により内部の各ワーク表面に錆が生じたような場合でも分解清掃の際に好適に使用することができる。
また、酸洗浄工程とアルカリ洗浄工程の少なくともいずれかの工程を実施する際に、超音波をワークに照射すれば一層優れた洗浄効果を得ることができる。
なお、電解アルカリ水と電解酸性水を混合すれば単なる塩の水溶液となるので廃液が問題となることもなく、環境負荷が小さい。

本発明では、前記酸洗浄工程後に前記アルカリ洗浄工程を実施することが好ましい。
この構成の発明によれば、先に電解酸性水による酸洗浄工程を実施して、その後に電解アルカリ水によるアルカリ洗浄工程を実施するので、ワークの洗浄効果により優れる。この洗浄機構は必ずしも明確ではないが、最初の酸洗浄工程により、ワーク基材表面をエッチングすることで、汚染物質とワーク基材との間に隙間を生じさせ、その後の還元性のアルカリ水による洗浄工程で汚染物質とワーク界面への浸透性が高くなり、結果としてワーク表面から汚染物質が除去されやすくなったものと推定される。

本発明では、前記酸洗浄工程では、電解酸性水によりワークの表層を平均１ｎｍ以上エッチングすることが好ましい。
この構成の発明によれば、酸洗浄工程において電解酸性水によりワークの表層を平均１ｎｍ以上エッチングするので、酸洗浄工程後に汚染物質が残存していたとしても、ワーク表面と汚染物質との界面は剥離しやすい状態となっている。それ故、次工程のアルカリ洗浄で汚染物質がワーク表面から確実に剥離でき、結果として高い洗浄効率が得られる。
なお、ワークのエッチング深さの平均値は、精密天秤によりエッチング前後のワーク質量を測定し、その差分をワークの表面積で割ることで求めることができる。

本発明では、前記電解酸性水のｐＨが１〜４、酸化還元電位１Ｖ以上であることが好ましい。
この構成の発明によれば、電解酸性水のｐＨが１〜４、酸化還元電位１Ｖ以上であるので、酸としての洗浄効果だけでなく、酸化剤としての洗浄効果も併せ持っているのでより洗浄効果に優れる。

本発明では、前記電解アルカリ水のｐＨが１０〜１３、酸化還元電位が−０．５Ｖ以下であることが好ましい。
この構成の発明によれば、電解アルカリ水のｐＨが１０〜１３、酸化還元電位が−０．５Ｖ以下であるので、アルカリとしての洗浄効果だけでなく、還元剤としての洗浄効果も併せ持っているのでより洗浄効果に優れる。なお、電解酸性水のｐＨが１〜４、酸化還元電位１Ｖ以上であると、これらの相乗効果により、さらに優れた洗浄効果が得られる。特に、最初に電解酸性水による洗浄を行い、次いで電解アルカリ水による洗浄を行うことが洗浄効果の点で最も好ましい。

本発明では、上述したワークの材質が銅、銅合金、鉄、鉄合金およびステンレスの少なくともいずれかであることが好ましい。
この構成の発明によれば、ワークの材質が所定の金属であるので、より優れた洗浄効果を得ることができる。また、上記所定の金属は、精密機械用あるいは電子部品用として汎用される材料であるのでその点からも本発明は有用である。

本発明のワークは、上述したいずれかの洗浄方法により得られたことを特徴とする。
本発明は、上述したいずれかの洗浄方法により得られたワークであるので、その表面が清浄であり、時計などの精密機械や電子製品の製造に好ましく適用できる。

本発明のワークは、時計部品であることが好ましく、本発明の時計は、この時計部品を用いて製造されることが好ましい。
この構成の発明によれば、研磨粉や油分の付着のない清浄な部品を用いるので、精度や耐久性に優れた時計を提供できる。

本発明によれば、時計のような精密機械の部品や電子部品をはじめとする各種ワークの汚れを効率的に除去できる洗浄方法、この洗浄方法で得られたワーク、および洗浄後のワークを備えた時計を提供できる。

本実施形態に係る３槽式電解槽を示す概略図。 本実施形態における洗浄工程を示すフロー図。

以下、本発明において使用する２種の電解水の製造方法、および得られた電解水によるワークの洗浄方法について図面をもとにして説明する。
〔電解水の製造方法〕
図１に、本発明の洗浄方法に使用される電解水を製造するための一例として３槽式電解装置１０を示す。
３槽式電解装置１０は、アノード室１１、カソード室１２、およびこれらの間に仕切りとして設けたイオン交換膜１３により区分された中間室１４とを有する。また、アノード室１１にはアノード１５が配置され、カソード室１２にはカソード１６が配置され、これらには電源１７により直流電圧が印加できるようになっている。

また、アノード室１１とカソード室１２には当初水道水またはイオン交換水が充填されており、中間室１４には電解質水溶液、例えば、１〜１０質量％濃度の塩化ナトリウム水溶液が充填されている。そして、アノード室１１に配置されたアノード１５と、カソード室１２に配置されたカソード１６との間に印加された直流電圧により、中間室１４から塩素イオンのようなアニオンは、アノード室１１のアノード１５に移動し、ナトリウムイオンのようなカチオンはカソード室１２のカソード１６に移動する。結果として図１に示すような電気分解が行われる。

電気分解が始まった後は、中間室１４に連続的に電解質水溶液を供給することにより、アノード室１１とカソード室１２から各々電解酸性水および電解アルカリ水を取り出すことができる。例えば、アノード室１１からは、ｐＨが１〜４、酸化還元電位が１Ｖ以上である電解酸性水が連続的に供給でき、カソード室１２からは、ｐＨが１０〜１３、酸化還元電位が−０．５Ｖ以下である電解アルカリ水が連続的に供給できる。すなわち、一定のｐＨやＯＲＰ（Oxidation-reduction Potential；酸化還元電位）を有する電解水を連続的に得ることができる。あるいは、電気分解が一定の程度にまで進んだときに、電圧の印加を止めて、電解酸性水や電解アルカリ水を取り出してもよい。
なお、中間室１４を設けたことによって、アノード室１１内部の液とカソード室１２内部の液が混じり合うことを防止できる。

〔電解水によるワークの洗浄方法〕
図２は、上述した電解水を用いてワークの洗浄を行う際のフロー図である。
図２において、２１は、酸性水洗浄槽であり、上述したアノード室１１から導入された電解酸性水が満たされている。また、２２は、アルカリ水洗浄槽であり、上述したカソード室１２から導入された電解アルカリ水が満たされている。ここで、電解酸性水および電解アルカリ水ともに、一定の流量で酸性水洗浄槽２１およびアルカリ水洗浄槽２２に流入させ同時に排出も行わせることが好ましい。そのような連続的な流入・排出により、後述する洗浄中でも洗浄槽２１，２２内部の洗浄液のｐＨやＯＲＰを一定値に保つことが可能となる。

また、電解酸性水のｐＨは１〜４が好ましく、２〜３．５がより好ましい。酸化還元電位（ＯＲＰ）は１Ｖ以上であるように調製することが好ましく、より好ましくは１．２〜１．４Ｖである。一方、電解アルカリ水のｐＨは１０〜１３が好ましく１０．５〜１２．５がより好ましい。酸化還元電位は−０．５Ｖ以下となるように調製することが好ましく、−０．７〜−０．５Ｖがより好ましい。酸化還元電位が前記した範囲をはずれると洗浄性が低下する。
本実施形態において、洗浄の対象となるワークの材質は、銅、銅合金、鉄、鉄合金およびステンレスなどの金属が好ましく挙げられる。

＜酸洗浄工程＞
ワーク２０は、まず、酸性水洗浄槽２１に浸漬されて洗浄される。この際、ワークを適当に揺動することが好ましい。また、超音波をワーク２０に照射することによりさらに洗浄効率が向上する。超音波の周波数は、２０〜１００ｋＨｚ程度が好ましく、また、超音波の出力は、６００〜１８００Ｗ程度が好ましい。電解酸性水の液温は２０〜８０℃程度が好ましい。また、電解酸性水による洗浄の際にワーク２０の表層を平均１ｎｍ以上エッチングすることが好ましい。なお、ワーク２０のエッチング深さの平均値は、精密天秤によりエッチング前後のワーク２０の質量を測定し、その差分をワークの表面積で割ることで求めることができる。

＜アルカリ洗浄工程＞
次に、ワーク２０は、アルカリ水洗浄槽２２に浸漬されて洗浄される、ワーク２０の揺動、超音波洗浄、および液温については、酸洗浄工程と同様である。
＜すすぎ工程＞
アルカリ洗浄工程後のワーク２０は、イオン交換水が満たされたリンス槽２３に浸漬されて洗浄される。
＜乾燥工程＞
すすぎ工程後のワーク２０は、乾燥機２４に載置されて乾燥される。

上述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）ワーク２０の洗浄において、酸性水洗浄槽２１の電解酸性水による酸洗浄工程と、アルカリ水洗浄槽２２の電解アルカリ水によるアルカリ洗浄工程を備えているので、ワーク２０の洗浄効果に極めて優れる。

（２）電解酸性水のｐＨが１〜４、酸化還元電位１Ｖ以上であると、酸としての洗浄効果だけでなく、酸化剤としての洗浄効果も併せ持っているのでより洗浄効果により優れる。また、電解アルカリ水のｐＨが１０〜１３、酸化還元電位が−０．５Ｖ以下であると、アルカリとしての洗浄効果だけでなく、還元剤としての洗浄効果も併せ持っているので洗浄効果により優れる。特に、最初に電解酸性水による洗浄を行い、次いで電解アルカリ水による洗浄を行うことが洗浄効果の点で最も好ましい。

（３）また、洗浄の対象となるワーク２０の材質が、銅、銅合金、鉄、鉄合金およびステンレスなどの金属材料であると、電解酸性水によるエッチング作用によりワーク２０の表面が削られワーク２０の表面と汚染物質との界面が剥離しやすい状態となっている。それ故、その後のアルカリ洗浄工程における洗浄効果が格段に向上する。特に、酸洗浄工程において電解酸性水によりワーク２０の表層を平均１ｎｍ以上エッチングすることで非常に高い洗浄効果が得られる。それ故、時計のような精密機械の部品（ワーク）製造後の洗浄用として好適である。また、腕時計のように、ユーザーによる長期間の使用により内部の各ワーク表面に錆が生じたような場合でも分解清掃の際に本洗浄方法を好適に利用することができる。
なお、鉄合金の洗浄に本法を適用する場合は、ｐＨ２．５以上、酸化還元電位が１．３Ｖ以上であるとエッチング作用がなくなるので注意が必要である。

（４）ワーク２０を洗浄する酸性水洗浄槽２１やアルカリ水洗浄槽２２において、内部の洗浄液（電解水）のｐＨおよびＯＲＰが一定に保たれているので、ワーク２０が大きかったりあるいは大量のワークを次々に洗浄する場合でも安定した洗浄が可能となる。

（５）酸洗浄工程やアルカリ洗浄工程において、超音波をワーク２０に照射することで一層優れた洗浄効果を得ることができる。
（６）電解アルカリ水と電解酸性水を混合すれば単に元の塩の水溶液となるだけであるので、廃液が問題となることもなく、環境負荷が小さい。

なお、本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
上述の実施形態においては、電解水の洗浄槽２１，２２への流入と排出が連続的になされる連続法を採用していたので、洗浄工程における洗浄液（電解水）は、常に一定のｐＨとＯＲＰを保っていた。これに対して、洗浄の対象となるワーク２０が小さいものであるとか、洗浄する個数が少ないような場合には、各洗浄液を洗浄槽２１，２２に満たしただけの静的な状態で洗浄を行ういわゆるバッチ式洗浄法でもよい。バッチ式洗浄法を採用する場合は、洗浄液のｐＨやＯＲＰが設定範囲を超えたときに洗浄液を入れ替えればよい。

以下に、実施例および比較例により、本発明をより詳細に説明する。
〔実施例１〕
（１）電解水の製造
図１に示す３槽式電解水製造装置１０を用いて、電解酸性水および電解アルカリ水を製造した。具体的には、塩化ナトリウムの１質量％水溶液を中間室１４に満たし、純水をアノード室１１、カソード室１２に満たした後、電圧：６０Ｖ、電流密度：２Ａ／ｄｍ^２で電気分解を行った。定常状態では、３Ｌ／ｍｉｎの流量で中間室１４に塩化ナトリウム水溶液を供給するとともに、アノード室１１からはｐＨ：２．５、ＯＲＰ：１．１Ｖの電解酸性水を１．５Ｌ／ｍｉｎの流量で抜き出し、カソード室１２からはｐＨ：１１．５、ＯＲＰ：−０．８Ｖの電解アルカリ水を１．５Ｌ／ｍｉｎの流量で抜き出した。そして、これらの電解酸性水と電解アルカリ水を各々、酸性水洗浄槽２１とアルカリ水洗浄槽２２に連続的に供給した。なお、酸性水洗浄槽２１とアルカリ水洗浄槽２２からは、各々１．５Ｌ／ｍｉｎの流量で廃液が流出し、混合されて廃液処理工程に送られる。

（２）洗浄用ワーク
洗浄用ワークとして以下の２種の試験片を準備した。いすれも、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の５ｍｍ厚の矩形板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）であって、中央に１ｍｍφの貫通孔がある。
（2.1）試験片Ａ
貫通孔内部を含め、全体に研磨粉が付着している。
（2.2）試験片Ｂ：
貫通孔内部を含め、全体に加工油が付着している。

（３）洗浄工程
試験片Ａ，Ｂについて、各々以下の順序で洗浄、すすぎおよび乾燥を行った（図２参照）。
（3.1）電解酸性水による洗浄（２５℃、１０分間浸漬）
（3.2）電解アルカリ水による洗浄（２５℃、１０分間浸漬）
（3.3）純水によるすすぎ（２５℃、１０分間浸漬、揺動）
（3.4）乾燥（１００℃、１０分間）

〔実施例２〕
実施例１において、電解酸性水による洗浄と電解アルカリ水による洗浄において超音波を試験片Ａ，Ｂに照射した以外は実施例１と同様に行った。

〔比較例１〕
実施例１において、純水によるすすぎを行い、電解酸性水による洗浄と電解アルカリ水による洗浄はいずれも行わなかった。それ以外は、実施例１と同様である。

〔比較例２〕
実施例１において、電解酸性水による洗浄の後に純水によるすすぎを行い、電解アルカリ水による洗浄は行わなかった。それ以外は、実施例１と同様である。

〔比較例３〕
実施例１において、電解アルカリ水による洗浄の後に純水によるすすぎを行い、電解酸性水による洗浄は行わなかった。それ以外は、実施例１と同様である。

〔評価方法〕
洗浄後の試験片Ａに付着した研磨粉、および洗浄後の試験片Ｂに付着した加工油について以下の基準で評価した。表１に結果を示す。
○：汚れはすべて除去されている。
△：試験片の平面部の汚れは除去されるが、貫通孔内に残存物がある。
×：汚れはほとんど除去されない。

〔評価結果〕
表１の結果より、電解酸性水だけによる洗浄（比較例２）や電解アルカリ水だけによる洗浄（比較例３）では汚れが十分に落ちない。これに対して、電解酸性水による洗浄後に電解アルカリ水による洗浄を行った実施例１、２では、試験片の平面部だけでなく、貫通孔内部の汚れもすべて除去されている。

１０…３槽式電解装置、１１…アノード室、１２…カソード室、１３…イオン交換膜、１４…中間室、１５…アノード、１６…カソード、１７…電源、２０…ワーク、２１…（酸性水）洗浄槽、２２…（アルカリ水）洗浄槽、２３…リンス槽、２４…乾燥機

Claims (9)

1. ワークの洗浄方法であって、
   電解酸性水による酸洗浄工程と、
   電解アルカリ水によるアルカリ洗浄工程と、を備えた
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
2. 請求項１に記載のワークの洗浄方法において、
   前記酸洗浄工程後に前記アルカリ洗浄工程を実施する
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
3. 請求項２に記載のワークの洗浄方法において、
   前記酸洗浄工程では、電解酸性水によりワークの表層を平均１ｎｍ以上エッチングする
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のワークの洗浄方法において、
   前記電解酸性水のｐＨが１〜４、酸化還元電位１Ｖ以上である
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のワークの洗浄方法において、
   前記電解アルカリ水のｐＨが１０〜１３、酸化還元電位が−０．５Ｖ以下である
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のワークの材質が銅、銅合金、鉄、鉄合金およびステンレスの少なくともいずれかである
   ことを特徴とするワークの洗浄方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の洗浄方法により得られた
   ことを特徴とするワーク。
8. 請求項７に記載のワークが時計部品である
   ことを特徴とするワーク。
9. 請求項８に記載の時計部品を用いて製造される
   ことを特徴とする時計。

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