JP2015190943A

JP2015190943A - 水性洗浄液の管理方法

Info

Publication number: JP2015190943A
Application number: JP2014070243A
Authority: JP
Inventors: 匡基田巻; Tadamoto Tamaki
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02

Abstract

【課題】水性加工液が混入した水性洗浄液を、精度よく簡便に管理する方法を提供すること。【解決手段】水性加工液が混入した水性洗浄液の管理方法であって、予め、未使用の水性加工液と、未使用の水性洗浄液とを所定の割合で混合してなる混合液について、屈折率、酸価、アルカリ度、および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち、いずれか２つの項目を測定して回帰線を作成し、洗浄工程における水性洗浄液について前記回帰線の作成時に選定した２つの項目を測定した後、前記回帰線より、前記洗浄工程における水性洗浄液の濃度および前記洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を求める。【選択図】なし

Description

本発明は、水性加工液が混入した水性洗浄液の管理方法に関する。

金属等の加工時に用いる加工液およびその後工程の洗浄に用いる洗浄液には、油性と水性があるが、冷却性や浸潤性に優れ、火災の危険がない水性が多用されている。一般に水性加工液（切削用、研削用等）および水性洗浄液は、原液を水で５〜１００倍程度に希釈して使用される。
通常、洗浄工程では洗浄液を繰り返し循環して使用するので、被加工物に付着した加工液が、洗浄工程における洗浄液に不純物として混入する。
加工液の混入量が増加すると、洗浄液の洗浄性能が低下する。そのため、洗浄工程における洗浄液に混入した加工液の混入量を正確かつ簡便に把握することで、洗浄液の寿命を管理しようとする試みがなされている。
例えば、洗浄液に混入した汚れ成分の濃度を、洗浄工程における洗浄液物性値の変化を測定することにより検知する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−０８２３９２号公報

しかしながら、特許文献１において、洗浄液、および検知する汚れ成分は油性であり、水性加工液が混入した水性洗浄液の管理に関する知見は記載されていない。

本発明は、水性加工液が混入した水性洗浄液を、精度よく簡便に管理する方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下に示すような水性洗浄液の管理方法を提供するものである。
〔１〕水性加工液が混入した水性洗浄液の管理方法であって、予め、未使用の水性加工液と、未使用の水性洗浄液とを所定の割合で混合してなる混合液について、屈折率、酸価、アルカリ度、および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち、いずれか２つの項目を測定して回帰線を作成し、洗浄工程における水性洗浄液について前記回帰線の作成時に選定した２つの項目を測定した後、前記回帰線より、前記洗浄工程における水性洗浄液の濃度および前記洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を求めることを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
〔２〕上述の〔１〕に記載の水性洗浄液の管理方法において、前記酸価および前記アルカリ度のうち１つの項目を測定し、前記屈折率および前記全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち１つの項目を測定することを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
〔３〕上述の〔１〕または〔２〕に記載の水性洗浄液の管理方法において、前記洗浄工程における水性洗浄液をフィルターによりろ過したろ過液を用いて、前記屈折率を測定することを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
〔４〕上述の〔１〕または〔２〕に記載の水性洗浄液の管理方法において、燃焼酸化非分散赤外線吸収方式により、前記全有機炭素（ＴＯＣ）濃度を測定することを特徴とする水性洗浄液の管理方法。

本発明によれば、水性加工液が混入した水性洗浄液を、精度よく簡便に管理することが可能となる。

水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を屈折率および酸価により示した検量線である。水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を屈折率およびアルカリ度により示した検量線である。水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を屈折率および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度により示した検量線である。水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を酸価およびアルカリ度により示した検量線である。水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を酸価および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度により示した検量線である。水性洗浄液の濃度と水性加工液の混入量との関係を全有機炭素（ＴＯＣ）濃度およびアルカリ度により示した検量線である。本発明の実施例に係る洗浄タンクの水性洗浄液濃度および水性加工液の混入量の定量値を示す図である。本発明の実施例に係る洗浄タンクのアルカリ度および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度の測定結果を示す図である。本発明の比較例に係る洗浄タンクの屈折率の測定結果を示す図である。

本発明は、水性加工液が混入した水性洗浄液の管理方法である。
ここで、本実施形態において、「水性加工液」とは、水性切削液、水性研削液、水性圧延液、水性熱処理液等の、原液を水に希釈して使用する水ベースの加工液全般を指す。また、「水性洗浄液」とは、原液を水に希釈して使用する水ベースの洗浄液全般を指し、例えば、金属加工後の洗浄工程に用いられる洗浄液等が挙げられる。希釈に用いる水は、蒸留水、イオン交換水、水道水等のいずれでもよく、特に限定されない。また、希釈倍率は、適宜決定すればよく、例えば５〜２００倍程度、好ましくは１０〜１００倍程度である。

水性洗浄液は、希釈液にて水性洗浄液としての性能を発揮する一方、水性洗浄液の濃度が低くなりすぎると、錆が発生する等の問題が起こる。そのため、洗浄工程における水性洗浄液（水性加工液が混入している場合には、洗浄液および加工液の混合液を意味する。本明細書において同様。）内に含まれる洗浄液原液の成分量（水性洗浄液の濃度）を適切に管理することが必要である。

また、水性洗浄液は、前工程に水性加工液を使用する工程後の洗浄工程で多く使用されている。このとき、被加工物により前工程で使用されていた水性加工液が持ち去られ、洗浄工程で使用される水性洗浄液に混入する場合がある。
前工程からの水性加工液の混入量が多くなると、洗浄工程における水性洗浄液の濃度低下が起き、水性洗浄液の性能低下が起きる。そのため、前工程からの水性加工液の混入量に応じて、水性洗浄液の交換（更液）を行うことが好ましい。

このように、洗浄工程における水性洗浄液を管理する上では、濃度および水性加工液の混入量の両方を同時に把握することが必要である。

本実施形態では、洗浄工程における水性洗浄液の濃度および前記洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を求めるに際し、予め、未使用の水性加工液と、未使用の水性洗浄液とを所定の割合で混合してなる混合液について、屈折率、酸価、アルカリ度、および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち、いずれか２つの項目を測定して回帰線（検量線）を作成する。

屈折率は、従来知られた方法で測定すればよいが、測定精度±０．２％以内の装置を用いて測定することが好ましい。
屈折率は、洗浄工程における水性洗浄液をフィルターによりろ過したろ過液を用いて測定することが好ましい。水性洗浄液をろ過することで、洗浄槽に遊離している油分を取り除いたうえで屈折率を測定することができる。
フィルターの孔径は特に限定されず、例えば孔径０．４５μｍ以上１．０μｍ以下のフィルターを用いることができる。

酸価は、従来知られた方法で測定すればよいが、ＪＩＳＫ２５０１に準拠して測定することが好ましい。

アルカリ度は、従来知られた方法で測定すればよいが、ＪＩＳＫ０４００−１５−１に準拠、またはＪＩＳＫ２５０１を参考にした手法により測定することが好ましい。例えば、測定サンプルを所定量秤量し、滴定溶液に０．１ｍｏｌ／Ｌの希塩酸を用いて電位差検出法により滴定を行う方法が挙げられる。なお、当該方法においては、滴定終点における投入したＨＣｌと等量のＫＯＨ量（ｍｇＫＯＨ／ｇ）をアルカリ度とすればよい。

全有機炭素（ＴＯＣ）濃度は、従来知られた方法で測定すればよい。例えば、燃焼酸化非分散赤外線吸収方式、紫外線で分散する紫外線酸化分解導電率方式、湿式酸化非分解吸収方式等が挙げられる。
特に、燃焼酸化非分散赤外線吸収方式による測定は、水性加工液の原液および希釈液中に含まれる有機異物を容易に分解でき、より精度よく測定できるため好ましい。この方式による全有機炭素（ＴＯＣ）濃度計としては、例えば、東レエンジニアリング製ＴＯＣ−２５０が挙げられる。

前記４つの測定項目の中でも、前記酸価および前記アルカリ度のうち１つの項目を測定し、前記屈折率および前記全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち１つの項目を測定することが好ましい。
このような測定項目の組合わせであれば、再現性が高く（空間再現許容差が小さく）、測定誤差を小さくできる。そのため、作成する回帰線（検量線）の誤差をより小さくでき、洗浄工程における水性洗浄液をより精度よく管理することができる。

以下に、前記４つの測定項目のうち、「屈折率」と「アルカリ度」を選定した場合を挙げて、回帰線（検量線）の作成方法の一例について説明する。
まず、水性洗浄液の濃度および水性加工液の混入量が所定の割合となるよう、未使用の水性洗浄液および未使用の水性加工液を混合して、混合液を複数種類調製する。このときの水性洗浄液は、イオン交換水を用いて任意の濃度に希釈調整されていることが好ましい。また、水性加工液は、混入する実使用濃度を確認した上で、イオン交換水を用いて使用濃度に希釈調整されていることが好ましい。
次に、調製した混合液について屈折率とアルカリ度を測定する。なお、屈折率とアルカリ度は、同じ混合液について測定してもよく、調製した混合液を屈折率測定用とアルカリ度測定用とに分けて、それぞれ別個の混合液について測定してもよい。
上記の測定結果より、横軸に「水性洗浄液の濃度（ｖｏｌ％）」、縦軸に「前工程から混入する水性加工液（混入する実使用濃度（ｖｏｌ％））の混入量（ｖｏｌ％）」をとり、回帰線（検量線）を作成する。
なお、他の測定項目の組合わせにおいても、回帰線（検量線）の作成は、上記に倣って行えばよい。

回帰線（検量線）作成後に、洗浄工程における水性洗浄液について、前記回帰線（検量線）の作成時に選定した２つの項目を測定した後、前記回帰線（検量線）より、前記洗浄工程における水性洗浄液の濃度および前記洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を求める。
例えば、上述の回帰線（検量線）の場合には、洗浄工程における水性洗浄液の屈折率とアルカリ度を測定し、作成した回帰線（検量線）に測定値をあてはめて交点を探し、当該交点における縦軸と横軸の値を読み取ることで、精度よく簡便に、かつ迅速に洗浄工程における水性洗浄液の濃度および水性加工液の混入量を求めることが可能となる。

水性洗浄液の使用される洗浄槽内は、水性洗浄液、水性加工液、および希釈水の複雑系であるため、一般的に水性加工液で用いられる管理手法では、水性洗浄液の濃度と前工程から混入する水性加工液の混入量とを同時に管理することは困難である。例えば、一般的に水性加工液である水溶性切削油の濃度管理に用いられる屈折率の測定のみでは、水性加工液が混入した水性洗浄液について、水性洗浄液および水性加工液の濃度および混入量を個々に分けて把握することができない。
現在、水性洗浄液の管理は洗浄数や屈折率などの液性状を傾向管理し、現場の作業者の経験値に基づいて、液の更新や水性洗浄液の継ぎ足しなどで対応している。このような手法では、傾向管理を行う手間に加えて、前工程で使用している水性加工液や水性洗浄液の種類が変わるたびに、傾向管理をやりなおさなければいけないという問題がある。

本発明によれば、今まで困難であった水性洗浄液の適切な濃度管理、前工程から混入する水性加工液の混入量管理を、タイムラグなく同時に行うことができる。これにより、水性洗浄液の洗浄性、防錆性、耐腐敗性といった性能を維持することができる。また、適切な更液タイミングの把握が可能となるため、水性洗浄液の健全性を保つことができ、寿命管理も可能となる。また、本発明により、これまで行ってきた傾向管理が不要になるため、誰でも水性洗浄液の管理を行うことが可能になると同時に、大幅な工数削減が期待できる。また、前工程の水性加工液、水性洗浄液を変更しても、適切な更液タイミングの把握等の管理が簡便にできるようになる。

［実施形態の変形］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれるものである。

例えば、未使用の水性洗浄液および未使用の水性加工液それぞれについても、選定した２つの項目を測定して、当該測定値を回帰線（検量線）の作成に用いてもよい。

次に実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。具体的には、以下の方法で水性洗浄液の管理方法の簡便性および精度を評価した。

〔回帰線（検量線）の作成〕
所定の割合（表１に示す割合）となるよう水性洗浄液Ａと水性加工液Ｂ（水性研削液）を混合して標準液を調製した。
・水性洗浄液Ａ：出光興産製ダフニーＷクリーナーＣＭ
（液濃度：水で希釈して１〜５ｖｏｌ％とした。）
・水性加工液Ｂ：出光興産製ダフニーアルファクールＥＷ−ＨＳ
（液濃度：水で希釈して１０ｖｏｌ％とした。）
次に、これらの標準液１〜２１について、屈折率を測定した。結果を表１に示す。

所定の割合（表２に示す割合）となるよう水性洗浄液Ａと水性加工液Ｂを混合して標準液を調製し、これらの標準液２２〜３１について、酸価を測定した。結果を表２に示す。

所定の割合（表３に示す割合）となるよう水性洗浄液Ａと水性加工液Ｂを混合して標準液を調製し、これらの標準液３２〜４９について、アルカリ度を測定した。結果を表３に示す。

所定の割合（表４に示す割合）となるよう水性洗浄液Ａと水性加工液Ｂを混合して標準液を調製し、これらの標準液５０〜７６について、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度を測定した。結果を表４に示す。

なお、各項目の測定は、以下のように行った。
・屈折率（Ｂｒｉｘ％）
標準液を０．４５μｍのフィルターを通し、ろ過液の屈折率を糖度計（Ｂｒｉｘ％）により測定した。
・酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ＪＩＳＫ２５０１に基づいて、電位差法により測定した。
・アルカリ度（ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ＪＩＳＫ０４００−１５−１０に基づいて、標準液を所定量秤量し、０．１ｍｏｌ／Ｌの希塩酸を用いて電位差検出法により滴定を行った。滴定終点における投入したＨＣｌと当量のＫＯＨ量（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を測定した。
・全有機炭素（ＴＯＣ）濃度（ｇＣ／Ｌ）
標準液を１００倍希釈し、全有機炭素量（ＴＯＣ）分析装置（ＴＯＲＡＹ製ＴＯＣ−１５０）を用いて分析した。

表１〜４の結果に基づき、水性洗浄液の濃度と、水性加工液の混入量をプロットして回帰線（検量線）を作成した（図１〜６）。

〔実施例１〜３〕
・任意の混合液における定量
以下の実施例により、作成した回帰線（検量線）の性能を確認した。
水性洗浄液Ａに水性加工液Ｂ（１０ｖｏｌ％）を表５に示す各割合で混合し、３種類のサンプルを調製した。次に、各サンプルの性状値（屈折率、酸価、アルカリ度、および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度）を測定し、各性状値から上記回帰線（検量線）を用いて水性洗浄液の濃度および水性加工液の混入量を求めた。併せて、各サンプルについて水性洗浄液の濃度を測定した（実測値）。これらの結果を表５に示す。

すべての回帰線（検量線）において、水性洗浄液の濃度は、調製したサンプルの実測値に対して±０．５ｖｏｌ％以内であり、またその濃度の水性洗浄液に混入した水性加工液（１０ｖｏｌ％）の混入量は、調製したサンプルの実測値に対して±４ｖｏｌ％以内と、精度よく推定できた。また、水性洗浄液の濃度と水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を同時に推定できた。

〔実施例４〕
・洗浄タンクにおける定量
実際に現場で使用されている洗浄液タンクから定期的に水性洗浄液のサンプリングを行い、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度とアルカリ度を測定した。測定値の推移を図８に示す。また、得られた測定値（液性状）から、上記回帰線（検量線）を用いて水性洗浄液の濃度と前工程から混入する水性加工液の混入量を求めた。結果を図７に示す。なお、現場の洗浄タンクにて使用されている水性洗浄液および混入する水性加工液は、上記回帰線（検量線）の作成時に用いた水性洗浄液Ａおよび水性加工液Ｂと同様であった。
図７に示すように、実際の現場においても、洗浄工程における水性洗浄液の濃度および洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を、個々に簡便に把握することができた。洗浄液タンク内の水性洗浄液の濃度は１．２〜３．８ｖｏｌ％で推移し、水性加工液の混入量は２１．２〜４０．０ｖｏｌ％で推移した。

比較例として、屈折率（Ｂｒｉｘ％）による傾向管理を示した（図９参照）。屈折率の傾向管理では、水溶液全体の濃度しか把握することができず、水性洗浄液の濃度や水性加工液の混入量を、個々に把握できなかった。

Claims

水性加工液が混入した水性洗浄液の管理方法であって、
予め、未使用の水性加工液と、未使用の水性洗浄液とを所定の割合で混合してなる混合液について、屈折率、酸価、アルカリ度、および全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち、いずれか２つの項目を測定して回帰線を作成し、
洗浄工程における水性洗浄液について前記回帰線の作成時に選定した２つの項目を測定した後、前記回帰線より、前記洗浄工程における水性洗浄液の濃度および前記洗浄工程における水性洗浄液に混入した水性加工液の混入量を求める
ことを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
請求項１に記載の水性洗浄液の管理方法において、
前記酸価および前記アルカリ度のうち１つの項目を測定し、前記屈折率および前記全有機炭素（ＴＯＣ）濃度のうち１つの項目を測定する
ことを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
請求項１または請求項２に記載の水性洗浄液の管理方法において、
前記洗浄工程における水性洗浄液をフィルターによりろ過したろ過液を用いて、前記屈折率を測定する
ことを特徴とする水性洗浄液の管理方法。
請求項１または請求項２に記載の水性洗浄液の管理方法において、
燃焼酸化非分散赤外線吸収方式により、前記全有機炭素（ＴＯＣ）濃度を測定する
ことを特徴とする水性洗浄液の管理方法。