JP2020084092A

JP2020084092A - 脱脂用溶剤組成物、洗浄用溶剤組成物

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Publication number: JP2020084092A
Application number: JP2018222978A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　秀樹; Hideki Ito; 秀樹伊藤; 充田村; Mitsuru Tamura
Original assignee: Eneos Sun Energy Corp
Current assignee: Eneos Sun Energy Corp
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP6714675B2

Abstract

【課題】環境性・安全性に優れ、加工油の脱脂用途、或いは金属部品の洗浄用途で十分な性能を発揮しつつ、凍結することもなく乾燥性も良好な溶剤組成物を提供する。【解決手段】本発明に係る溶剤組成物は、炭酸ジメチルと、メチルシクロヘキサンと、アルコールとが混合されてなる溶剤組成物において、メチルシクロヘキサンが４０重量％以上、炭酸ジメチルが６０重量％以下、アルコールが１０重量％以上含まれることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、凍結することもなく乾燥性も良好で、さらに環境性・安全性の面で問題がなく、部品製造や各種加工に使用される加工油の脱脂・洗浄用途で性能を発揮する溶剤組成物に関する。

加工油の脱脂・洗浄用途で用いられる溶剤としては、石油系有機溶剤が用いられる。前記のような用途には、特に、トルエン、キシレン、ベンゼンなどが従来より用いられていたが、これら構造式にベンゼン環を有する有機溶剤は臭気が強く、さらに、人体に悪影響を及ぼすものであった。また、生態系への影響もあり、廃棄時においても特別な取り扱いを要するものであった。

そこで、溶剤としてトルエンなどを酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）で代替しようとする動きがあるが、これらの化学物質も有機溶剤中毒防止規則では、第二種有機溶剤に該当することから、危険情報の周知徹底や、作業環境の制限・指定、健康管理の指定など、使用に際しては作業者の負担がかかるようなものであった。

そこで、さらに一歩進めて、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を炭酸ジメチル（ＤＭＣ）で代用しようとする提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。この炭酸ジメチル（ＤＭＣ）は、前記の有機溶剤中毒防止規則で管理対象となる化学物質に該当しないし、さらにＰＲＴＲ制度の下においても、人の健康や生態系に有害なおそれのある化学物質に該当することがない。
特開２００９−２９３００７号公報

上記のように炭酸ジメチル（ＤＭＣ）は環境性・安全性の観点では問題のない化学物質ではあるものの、凝固点は４．６５℃と比較的高いものであり、これを溶剤として使用すると、冬場の屋外での溶剤を用いる作業などで凍結してしまい、作業に支障をきたす恐れがある、という課題があった。

また、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）は、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に比べて、沸点が高く、乾燥性の点で問題であった。溶剤の乾燥時間が長いと、それに比例して、溶剤を用いる作業の作業時間も長くなり、作業効率が悪くなる、といった課題もあった。

本発明は、上記の各課題を解決しつつ、環境性・安全性の面で問題がなく、加工油の脱脂用途、或いは金属部品の洗浄用途で十分な性能を発揮する溶剤組成物を提供することが目的である。

そのために本発明に係る溶剤組成物は、例えば、炭酸ジメチルと、メチルシクロヘキサンと、アルコールとが混合されてなる溶剤組成物において、メチルシクロヘキサンが４０重量％以上、炭酸ジメチルが６０重量％以下、アルコールが１０重量％以上含まれることができる。

また、本発明に係る溶剤組成物は、例えば、実質的に、１０重量％以上４０重量％以下の炭酸ジメチルと、４０重量％以上８０重量％以下のメチルシクロヘキサンと、１０重量％以上２０重量％以下のアルコールと、が含まれることができる。

また、本発明に係る溶剤組成物は、例えば、アルコールは、エタノール、イソプロピルアルコール及びノルマルプロピルアルコールとからなる群から選ばれることができる。

また、本発明に係る溶剤組成物は、例えば、アルコールがエタノールであることができる。

また、本発明に係る溶剤組成物は、例えば、加工油の脱脂に用いる溶剤であることができる。

また、本発明に係る溶剤組成物は、例えば、部品の洗浄に用いる溶剤であることができる。

本発明に係る溶剤組成物は、有機溶剤中毒防止規則で管理対象となる化学物質や、さらにＰＲＴＲ制度において、人の健康や生態系に有害なおそれのある化学物質を含んでいないので、環境性・安全性に優れている。

また、本発明によれば、加工油の脱脂用途、或いは金属部品の洗浄用途で十分な性能を発揮しつつ、凍結することもなく乾燥性も良好な溶剤組成物を提供することができる。

以下、本発明について具体的に説明する。

本発明に係る溶剤組成物を構成する上で、基本となる化学物質として、人の健康や生態系に有害となるおそれが少ない化学物質である炭酸ジメチル（ＤＭＣ）を選択した。ただし、この炭酸ジメチル（ＤＭＣ）は、前記したように、凝固点が４．６５℃と比較的高く、溶剤としての使用環境によっては凍結する恐れがあった。

そこで、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）に対して他の化学物質を混合することで凝固点を下げることを検討した。当該他の化学物質として何を選択するかについては、人の健康や生態系に有害となる可能性が少ないこと、沸点が低く乾燥性に優れていること、溶剤としての利便性が優れ実績があるものであること、などを勘案した。これらの観点から鋭意検討を重ねた結果、メチルシクロヘキサンが適切であることを本発明者は見出した。

本発明に係る溶剤組成物の凝固点の決定要因として炭酸ジメチル（ＤＭＣ）単体の挙動が支配的とならないよう配慮されている。具体的には、溶剤組成物の凝固点が、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）単体の凝固点に近づいてしまわないようにするために、本発明に係る溶剤組成物で含有される炭酸ジメチル（ＤＭＣ）の重量については、１０重量％以上４０重量％以下とされている。

一方、発明者らが鋭意実験を行った結果、溶剤組成物においてメチルシクロヘキサンの含有量が４０重量％未満であると、加工油の脱脂力・洗浄力が著しく低下することが判明した。そこで、本発明に係る溶剤組成物で含有されるメチルシクロヘキサンの重量については、４０重量％以上８０重量％以下とされている。

また、溶剤組成物として、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）とメチルシクロヘキサンとを試験的に混合したところ、両者の相溶性に問題がある、という新たな知見を得た。そこで、両者の相溶性を高める物質として、エタノールを用いてみたところ、相溶性の改善効果があることを確認することができた。このため、実施形態に係る溶剤組成物では、相溶性を高めるものに主としてエタノールが用いられている。なお、エタノールに代えて、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）やノルマルプロピルアルコールを用い得ることは確認しており、本発明においては、前記相溶性を高める物質としてアルコール類を用い得る。このアルコール類としては、好適には、エタノール及びイソプロピルアルコール及びノルマルプロピルアルコールとからなる群から選ぶことができる。すなわち、本発明に係る溶剤組成物に用いるアルコールとしては、炭素数が２又は３のものを好適に用い得る。また、本発明においてアルコールとしてエタノールを用いる際には、必ずしも無変性のものを用いなくとも溶剤としての機能を損なわないことを確認した。

以上から、本発明に係る溶剤組成物は、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）と、メチルシクロヘキサンと、エタノールなどのアルコールとが混合されてなるものとした。

なお、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）と、メチルシクロヘキサンとの間の相溶性を高める物質としてのアルコールの含有量については、本発明に係る溶剤組成物では１０重量％以上２０重量％以下とされる。アルコールの含有量が１０重量％未満であると、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）とメチルシクロヘキサンとの相溶性が悪化する。

以上のような本発明に係る溶剤組成物は、加工油の脱脂に用いる溶剤、金属などの部品の洗浄に用いる溶剤として用いる得ることを確認した。

以上のような本発明に係る溶剤組成物は、有機溶剤中毒防止規則で管理対象となる化学物質や、さらにＰＲＴＲ制度において、人の健康や生態系に有害なおそれのある化学物質を含んでいないので、環境性・安全性に優れている。

また、本発明によれば、加工油の脱脂用途、或いは金属部品の洗浄用途で十分な性能を発揮しつつ、凍結することもなく乾燥性も良好な溶剤組成物を提供することができる。
［実施例］
本発明に係る溶剤組成物の効果を確認するために、第１試料乃至第９試料を準備した。準備された各試料の組成を表１に示す。

第１試料乃至第９試料はいずれも、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）と、メチルシクロヘキサンと、エタノールとが混合されて合計で１００重量％となるものである。そして、第５試料から第９試料が本発明に係る溶剤組成物に相当する。

なお、本明細書では、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）には、宇部興産株式会社製炭酸ジメチルを用い、メチルシクロヘキサンには、丸善石油化学株式会社製スワクリーンＭＣＨを用い、エタノールには、日本合成アルコール株式会社製９９度合成無変性を用いている。なお、本実施例では、エタノールとして無変性のものを用いているが、無変性のエタノールを用いることは本発明においては必須の要件ではない。

試料の作製にあたって、各化学物質の重量の計量器として株式会社島津製作所製ＥＬＢ１２００を用いた。各試料２００ｍｌを作製し、ねじ込み式の蓋を有する５０ｍｌ透明ガラスビンにそれぞれ２０ｍｌずつ小分けにして、試験用のサンプルとした。

試料の作製手順としては、まず計量器の上皿天秤上に５００ｍｌビーカーを載せ、風袋引きをして計量器の表示数値をゼロにセットし、第１成分である炭酸ジメチル（ＤＭＣ）を規定量計量する。その後、さらに風袋引きをして計量器の表示数値をゼロにセットし、第２成分（メチルシクロヘキサン）を計量する。同様に、第３成分（エタノール）を計量する。

全成分の計量後、ステンレス製マドラーを用いて混合具合が十分に均質となるように手動にて攪拌を行った。攪拌する回数は概ね３０回程度である。攪拌し均質とした後に、５０ｍｌの蓋付き透明ガラスビンに２０ｍｌずつ小分けして、試験用のサンプルとした。

なお、計量器の最小表示値は０．１ｇであるため、規定数量の±０．１ｇ以内を計量合格の基準として設定した。
１．凝固試験
蓋付き透明ガラスビンに小分けされた第１試料乃至第９試料の試験用サンプルに対して凝固試験を実施した。表２に凝固試験の結果を示す。

本試験では、冷却手段として冷却コイルを有するアズワン製ハンディークーラー２０２ＴＮを用い、また、温度調整制御手段としてオムロン株式会社製デジタルサーモＥ５ＬＤを用いて温度の制御を行った。

１５Ｌの水浴に不凍液（５０％エチレングリコール水溶液）を入れ、不凍液中に前記ハンディークーラーの冷却コイルを投入した。前記デジタルサーモを−１０℃に設定して、一定時間（概ね２時間程度）放置し、温度が設定温度で安定するようにした。また、本試験で用いる水浴が１５Ｌと比較的大きかったので、水浴内の温度が均一となるように、エアーポンプを用いてゆっくり水浴内の不凍液の攪拌を続けながら試験を実施した。

温度が安定したら、試験用サンプル２０ｍｌが封入されたガラスビンを水浴の中に入れて、約１時間放置し、試験用サンプルの温度が水浴の温度と同化するようにした。１時間経過後、水浴からガラスビンを取り出し、各試験用サンプルにおける凍結の有無を目視にて確認した。

凝固試験の結果、本発明に係る溶剤組成物である第５試料乃至第９試料に加え、比較例に係る第１試料乃至第４試料についても―１０℃で凍結することはなく、メチルシクロヘキサンが添加されることで、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）単体の凝固点より凝固点が下がっていることが確認できた。
２．乾燥試験
蓋付き透明ガラスビンに小分けされた第１試料乃至第９試料の試験用サンプルに対して乾燥試験を実施した。表３に乾燥試験の結果を示す。

乾燥試験は、２５ｃｍ×２５ｃｍのステンレス製板に、０．５ｍｌの試験用サンプルを注射器により滴下し、株式会社ダスキン製ワークホースを用いてステンレス製板全体に液体を伸ばし、液体が等量かつ全体にいきわたった時から、液体が完全に乾燥し目視できなくなるまでの時間をストップウオッチで計測した。このような乾燥試験の準備では、ステンレス製板の表面はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて拭き、各試験で条件が変わらないようにした。また、試験は２回行い平均値を乾燥時間とした。

上記と同様の乾燥試験を汎用の溶剤であるトルエンに対して実施したところ、約１０秒程度であった。このことを考慮すると、本発明に係る溶剤組成物である第５試料乃至第９試料については、概ね３秒程度の乾燥時間であり、本発明に係る溶剤組成物を脱脂作業、洗浄作業の溶剤として用いるような場合、作業者にとって乾燥が遅いと体感するような時間ではないと言える。なお、比較例に係る第１試料乃至第４試料についても乾燥試験の結果は良好であった。
３．加工油との相溶性試験
蓋付き透明ガラスビンに小分けされた第１試料乃至第９試料の試験用サンプルに対して、加工油との相溶性試験を実施した。表４に加工油との相溶性試験の結果を示す。

加工油との相溶性試験に用いたのは、加工油（１）、加工油（２）の２種類である。加工油（１）として、切削油である大澤ワックス株式会社製プロ用切削油を用い、加工油（２）として、グリースであるＪＸＴＧエネルギー株式会社エピノックグリースＡＰ（Ｎ）を用いた。

加工油の相溶性試験の手順について説明する。試験用サンプル２０ｍｌが入った透明ガラスビンに、注射器で計量した加工油２０ｍｌを投入して、透明ガラスビンに蓋をし、手によって１０回ふって、透明ガラスビン内部の液体を攪拌した。攪拌を行った直後、テーブルなどに静置して、透明ガラスビンの内部を目視によって確認した。目視によって、界面などが確認できず、透明ガラスビン内部の液体が１相の液体として認識される場合には○とし、一方、界面が視認でき透明ガラスビン内部の液体が２相の液体として認識される場合には×とした。

加工油（１）の相溶性試験に供された全ての試料で、相溶性があることが確認できた。一方、加工油（２）の相溶性試験においては、本発明に係る第５試料乃至第９試料については、良好な相溶性を確認することができたものの、比較例に係る第１試料乃至第４試料については、相溶性は良好ではなかった。

以上から、本発明に係る溶剤組成物である第５試料乃至第９試料は、切削油である加工油（１）、グリースである加工油（２）の両方の加工油に対して相溶性があることが確認でき、本発明に係る溶剤組成物は、加工油の脱脂用途、或いは金属部品の洗浄用途で有効であることが確認できた。

以上、本発明に係る溶剤組成物は、有機溶剤中毒防止規則で管理対象となる化学物質や、さらにＰＲＴＲ制度において、人の健康や生態系に有害なおそれのある化学物質を含んでいないので、環境性・安全性に優れている。

そのために本発明に係る脱脂用溶剤組成物は、例えば、炭酸ジメチルと、メチルシクロヘキサンと、アルコールとが混合されてなる脱脂用溶剤組成物において、実質的に、１０重量％以上４０重量％以下の炭酸ジメチルと、４０重量％以上８０重量％以下のメチルシクロヘキサンと、１０重量％以上２０重量％以下のアルコールと、が含まれ、アルコールがエタノールであり、加工油の脱脂に用いる溶剤であることができる。

また、本発明に係る洗浄用溶剤組成物は、例えば、炭酸ジメチルと、メチルシクロヘキサンと、アルコールとが混合されてなる洗浄用溶剤組成物において、実質的に、１０重量％以上４０重量％以下の炭酸ジメチルと、４０重量％以上８０重量％以下のメチルシクロヘキサンと、１０重量％以上２０重量％以下のアルコールと、が含まれ、アルコールがエタノールであり、部品の洗浄に用いる溶剤であることができる。

本発明に係る脱脂用溶剤組成物、洗浄用溶剤組成物は、有機溶剤中毒防止規則で管理対象となる化学物質や、さらにＰＲＴＲ制度において、人の健康や生態系に有害なおそれのある化学物質を含んでいないので、環境性・安全性に優れている。

Claims

炭酸ジメチルと、メチルシクロヘキサンと、アルコールとが混合されてなる溶剤組成物において、
メチルシクロヘキサンが４０重量％以上、炭酸ジメチルが６０重量％以下、アルコールが１０重量％以上含まれることを特徴とする溶剤組成物。
実質的に、
１０重量％以上４０重量％以下の炭酸ジメチルと、
４０重量％以上８０重量％以下のメチルシクロヘキサンと、
１０重量％以上２０重量％以下のアルコールと、が含まれることを特徴とする溶剤組成物。
アルコールは、エタノール、イソプロピルアルコール及びノルマルプロピルアルコールとからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶剤組成物。
アルコールがエタノールであることを特徴とする請求項３に記載の溶剤組成物。
加工油の脱脂に用いる溶剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の溶剤組成物。
部品の洗浄に用いる溶剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の溶剤組成物。