JP2020203269A

JP2020203269A - 気泡飛散の抑制剤およびその使用方法

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Publication number: JP2020203269A
Application number: JP2019124803A
Authority: JP
Inventors: 宏二山村; Koji Yamamura; 明廣川口; Akihiro Kawaguchi
Original assignee: Air Mtt LLC
Current assignee: Air Mtt LLC
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-12-24

Abstract

【課題】表面処理などで使われる溶液から生じる微細な気泡飛散を抑制し、発生した作業の後に材料等を溶液から取り出すときには、溶液本体の随伴量を抑制する方法を提供する。【解決手段】表面処理のアルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗浄、メッキ浴といった電気分解や酸化還元反応などで発生する有害な微細気泡の発生する液面の表面張力を低下させる成分を噴霧して、溶液表面に落下させて漂わせることにより、浮上してくる微細気泡同士を接合させ、気泡成分が溶液に留まることで、空気中への微細な気泡の飛散量を抑制する。気泡を発生した作業の後に材料等を溶液から取り出すときには、液面の表面張力で溶液本体の随伴量を抑制できる。

Description

この発明は、表面処理のアルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗浄、メッキ浴といった電気分解や酸化還元反応で有害気泡発生する設備で、ミスト、微細気泡の飛散抑制剤を用いる作業環境改善方法に関するものであって、気泡を発生し終わった材料等を溶液から取り出すときには、付着する溶液本体の随伴量を抑制する。

従来から、メッキ前処理液、メッキ液など電気分解や酸化反応の気泡発生設備から発生するミストは作業者の健康に有害なものが多く、それを防止するため、溶液本体に直接薬剤を添加して溶解させるものがあり、（特許文献１）ではクロムメッキ液中にパーフルオロアルカンスルホン酸又はその塩を０．１ｇ／Ｌの濃度になるように添加が開示されている。

（特許文献２）で示されるように、メッキ液本体の中に添加する浸透・濡れ性、レベリング性等の界面活性効果が高く、溶解性が良好なフッ素系界面活性剤組成物が提供されていて、液面だけ添加する方法ではない。

（特許文献３）では、飛散防止にヒドロキシスチレン系重合体添加剤が２〜２００ｇ／Ｌの範囲で含有したメッキ浴が開示されており、メッキ液中に溶解している。

（特許文献４）ではメッキ前処理としての黄銅の化学研磨液であって、過酸化水素水中に安定剤としてのオキシキノリン、錯化剤、界面活性剤を配合した黄銅用化学研磨液に非イオン性界面活性剤として０．１〜１０ｇ／Ｌ添加する方法が示されていて、液面だけ添加して漂わせる方法ではない。

これらはいずれも、微細な気泡を発生する溶液本体に溶かすもので、液表面に浸透性のある成分を噴霧して液面に浮かし漂わせる方法ではない。

霧やミストを噴霧し、消臭する方法として、（特許文献５）では、悪臭物質収容施設内に次亜塩素酸含有水の微粒子を噴霧して、悪臭の拡散を抑制する方法が開示されているが、液面を対象にしておらず、発生個所を絞り込んで特定してはいない。

（特許文献６）では、塩素を含む液体を電気分解する電解工程と、前記電解工程で電気分解された液体で得られたミスト状噴霧工程とを具備したものが開示されているが、塩素そのものがメッキ素材表面を酸化させて悪影響があり、電解ミストの粒径が１００μｍ以下で、メッキ作業で発生するミスト同様に極めて小さく沈降しにくいため、電気分解や酸化還元反応で有害気泡発生するミスト防止は期待できず、品物を取出す時に付着する随伴液の抑制に役立たない。

（特許文献７）では、トイレ洗浄で便器内の半密閉空間での噴霧を開示しており、メッキ作業のような品物が出入りする上部の開放された槽から品物を取出す時に付着する随伴液の抑制に利用することは難しい。

特開１９７９−０７６４４３号公報特開２００３−２９２９８９号公報特開１９８９−１７７３９７号公報特開１９９４−５７４５５号公報特開２００６−０８１８０２号公報特開２００８−１１９４５０号公報特開２００８−０５７１６３号公報

電気分解や酸化反応の気泡発生設備などで使われる溶液本体に薬剤を均一に溶解させずに、ガス発生などに伴うミスト、微細気泡の飛散を効率よく抑制することが課題である。

気泡を発生した作業の後に材料等溶液本体から取り出すときには、溶液本体が材料付着することによる随伴量を抑制する課題がある。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。

メッキなどの電気分解や酸化反応などで微細気泡の発生する溶液よりも、表面張力を低下させる成分を含む液体を噴霧して、気泡の発生する溶液表面に落下させて漂わせる。

溶液表面に漂う噴霧液体は、それを漂わせる溶液本体よりも比重を小さくしておく。

溶液表面に漂わせる噴霧液体には、分散性、撥水性、浸透性、又は、浮上してくる気体と反応する成分のいずれか、もしくは２つ以上を含む成分を添加しておく。

溶液表面に漂う噴霧液体の拡散をさらに抑制するためには、噴霧前に溶液本体よりも比重の小さい固形物を複数浮上させ、敷き詰め、空気と接する液面に配置しておいた上に噴霧する。

溶液本体から微細な気泡を発生し終わった材料等を取り出すときに、液面に漂っている液体を該材料表面に付着させて引き上げる。

本発明方法において、表面張力を変える液体を噴霧して微細気泡を発生する溶液に落下させ漂わせることで、電気分解や酸化反応などで発生した微細な気泡が浮上してきた際、液面近傍で気泡同士が互いに接近するときに、気泡表面の表面張力効果で、気泡同士を接合させることを利用し、微細な気泡に含まれる成分を溶液に留まらせる。これにより、空気中への微細な気泡の飛散量を抑制する。

溶液本体よりも比重の小さい液体を噴霧して溶液表面に漂わせることで、溶液本体に溶かし濃度を均一にする添加量よりも１／１００以下の使用量で気泡抑制効果が得られる。

比重の小さい噴霧液体は、強制撹拌が僅かであれば溶液本体に拡散する速度を抑制でき、溶液本体の性質に影響を与えないようにすることができる。

また、溶液表面に溶液本体よりも比重の小さい固形物を複数浮上させ、敷き詰め、空気と接する液面に配置する方法において、その上に噴霧することで、敷き詰めない場合に比べ、さらに溶液表面の対流を抑制させ、噴射された液体が溶液表面に漂い、液面に保たれることで、溶液本体に拡散することを抑制する効果がある。

溶液表面に漂う噴霧液体としては、気体と反応する成分を含むものを添加しておくことで、有害な気体が大気中に飛散する前に処理できる。例えば、塩素ガスの場合、ｐＨを中性又はアルカリ性にしておくことで塩素臭を抑制できる。又は、亜硫酸塩、シュウ酸塩、ヒドラジン、過酸化水素などの還元剤を添加しておくことで酸化還元反応を起こさせて塩素臭を抑制する効果がある。

溶液表面に漂う噴霧液体としては、浸透性成分、又は、撥水性成分を含むものを添加しておくことで、溶液本体から微細な気泡を発生し終えた材料等取り出すときに、液面の液体が付着して、該材料表面付着水の表面張力を変え、液切れ効果が増し、溶液本体の随伴量を抑制する効果がある。

電気分解や酸化反応などの気泡発生設備としては、メッキ、陽極酸化皮膜、化成処理、エッチング・ピックリング、電解研磨といった表面処理業だけでなく、半導体、医療、薬剤、気体などの製造業、廃棄物処理業など作業者にとって有害な作業環境を改善する効果がある。

噴霧する液体に含まれる請求項４に示す分散剤として、有機溶媒では、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アニオン界面活性剤では、アルキルサルフェート型、アルキルエーテルサルフェート型、アミドエーテルサルフェート型、メチルタウリン型、アミノ酸型、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム型、アルキルベンゼンスルホン酸型、脂肪酸石鹸、撥水剤として、カチオン界面活性剤では、アミン塩型、トリメチル型、ジアルキル型、ベンジル型、フッ素系では、パーフルオロアルキルシクロヘキサンスルホン酸もしくはその塩、トリフルオロメタンスルホン酸もしくはその塩、ノナフルオロブタンスルホン酸もしくはその塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ペンタフルオロプロパンスルホン酸もしくはその塩、浸透剤として、非イオン系界面活性剤では、エーテル型、エステル型、ジエステル型、ソルビタンエステル型、ソルビタンエステル・エチレンオキシド付加型、モノグリセライド型、モノグリセライド・エチレンオキシド付加型、トリグリセライド・エチレンオキシド付加型、ソルビットエステル・エチレンオキシド付加型、ポリグリセリンアルキルエステル型、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール・ブロックエーテル型、ポリエーテルアミン型、アルカノールアミド型、アルカノールアミド・エチレンオキシド付加型、アミンオキシド型などがある。表面張力を低下するものとして、比較的安価で容易に浸透性のある水溶性物質としては、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、エチレンオキサイドアルキルフェノール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、アルキルアルコールアルコキシレート、アルコールエトキシレート、アルキルエトキシレート、アルキルポリエトキシレート、脂肪酸メチルエステルエトキシレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、フェノールエトキシレート、脂肪酸ジエタノールアマイド、ポリエチレングリコール、気体と反応する成分として、ｐＨを中和する酸では、塩酸、硫酸、硝酸、アミド硫酸、ｐＨを中和するアルカリでは、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、酸化還元剤では、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、亜硫酸塩、シュウ酸塩、ヒドラジン、過酸化水素、尿素、アミン類、などのいずれか、もしくは２種以上からなるものが望ましい。

分散性、撥水性、浸透性、又は、浮上してくる気体と反応する成分の濃度は、噴霧する液体１０００重量部当たり、０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０１〜１重量部の割合で用いる。

該分散性、撥水性、浸透性、又は、浮上してくる気体と反応する成分含有水を霧状粒子にして、メッキなどの電気分解や酸化還元反応などで気泡発生する設備又はその空間に噴霧又は放出することにより、噴霧液成分を微細気泡の発生する溶液表面に漂わせて、溶液表面の表面張力を変えて、溶液中を浮上してきた微細気泡表面同士に浸透して接合しやすくさせ、空気中への飛散を抑制することを特徴とする。

噴霧方法は、細管の上部に高速で空気を吹き付け、ベンチュリ効果により生じた負圧で、管から液体を吸い上げその空気を利用して霧状に噴射するものであれば、手動でも動力を用いるものでもよく、アトマイザー、スプレー、エアーブラシ、散布機、噴霧機などがこれに当たる。

噴射された液体が拡散したときの断面形状は、噴霧設備の微細気泡発生液面個所に集中することが望ましく、点状、直線状、円形状、円環状、楕円状、四角形状、扁平状などのいずれか、もしくは２種以上からなるものが望ましい。

噴霧設備の微細気泡発生液面に噴霧する量は、液面に０．００１〜０．０３ｍＬ／ｄｍ^２の割合、好ましくは０．００３〜０．０１ｍＬ／ｄｍ^２の割合で用いる。

液体を噴霧する溶液表面において、気体発生溶液本体よりも比重の軽い固形物を浮上させ、分散しておくことで、噴射された液体が溶液表面に漂い、液面を高濃度に保つことで、溶液本体への拡散を抑制することを特徴とする。

浮上させる固形物の素材は液体を噴霧する溶液と反応しないものが望ましく、溶液温度で変形しない耐蝕性、耐薬品性、耐熱性のもので、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル、ポリアミド、ポリカポネード、四フッ化エチレン、エチレン酸ビコポリマー、フェノール、メラミン、ポリエステル、エポキシなどの樹脂のいずれか、もしくは２種以上からなるものが望ましい。

液体を噴霧する溶液に浮上させる固形物の形状は、液面が空気と触れる面積を抑制し、分散させることを特徴とした、板状、球状、円形状、楕円状、四角形状、扁平状などいずれか、もしくは２種以上からなる液面充填物が望ましい。

上記の液面充填物同士が形成して分画された液面すきまの面積は、噴射された液体が対流により液面から溶液本体に拡散することを抑制して液面を高濃度に保つ大きさであることが望ましく、一区分は０．１〜１０ｃｍ^２、好ましくは、０．５〜２ｃｍ^２以下の大きさが望ましい。

次に本発明の解決手段に基づき、実施例と評価例を詳細に説明する。

（製造例１）噴霧液の浸透剤として、請求項５に示す、アルコールとして１−ブタノール０．０１重量部、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル０．０１重量部、オクチルフェノールエトキシレート０．０１重量部に対して、水１０００重量部を加え混合溶液（無色、透明）を調製した。これを製造例１処理液とする。

（実験例１−１）Ａメッキ工場の電解脱脂液５０Ｌ（水酸化ナトリウム濃度２５ｇ／Ｌ、炭酸ナトリウム濃度１５ｇ／Ｌ、ケイ酸ナトリウム濃度４０ｇ／Ｌ、温度６０℃）表面積２０ｃｍ^２の冷間圧延鋼板を浸漬し、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２陰極電解１時間行った。液面から３０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、電解終了前に１０分間気体を純水に通じてアルカリミストを吸引流量３Ｌ／ｍｉｎで捕集した。

（実験例１−２）手動式噴霧容器を使って、製造例１処理液を１０秒間、０．００３ｍｌ／ｄｍ^２噴霧させた。実施例１−１と同様に電解を１時間行った。液面から３０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、電解終了前に１０分間気体を純水に通じてアルカリミストを捕集した。

（実施例１の評価）それぞれ、電解終了前に１０分間ずつ採取した液のｐＨを測定した。噴霧前のｐＨは８．５であったのに比べて、噴霧後のｐＨは７．３で、噴霧したことにより、アルカリ濃度を低下できることが確かめられた。

気泡を発生した材料等取り出すときに付着した、溶液本体の随伴量は噴霧前１．０ｍｌ、噴霧後０．８ｍｌで低下できることが確かめられた。

（製造例２）噴霧液の浸透剤として、請求項５に示す、ポリエチレングリコール０．０１重量部、第２級アルコールアルコキシレート０．０１重量部、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール０．０１重量部、アミド硫酸アンモニウム０．０１重量部に対して、水１０００重量部を加え混合溶液（無色、透明）を調製した。これを製造例２処理液とする。
（実験例２−１）Ｂメッキ工場の銅および銅合金除錆用エッチング液５０Ｌ（硫酸濃度０．９ｋｇ／Ｌ、硝酸濃度０．２ｋｇ／Ｌ、塩酸濃度１ｇ／Ｌ、温度２５℃）の液に、表面積４０ｃｍ^２の真鍮板を浸漬し、２０分間浸し、気泡発生させた。液面から３０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、浸漬終了前に１０分間気体を純水に通じて酸ミストを吸引流量３Ｌ／ｍｉｎで捕集した。

（実験例２−２）手動式噴霧容器を使って、製造例２処理液を１０秒間、０．００３ｍｌ／ｄｍ^２噴霧させた。実施例２−１と同様に、２０分間浸し、気体発生させた。液面から３０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、浸漬終了前に１０分間気体を純水に通じて酸ミストを捕集した。

（実施例２の評価）それぞれ、浸漬終了前に１０分間ずつ採取した液のｐＨを測定した。噴霧前のｐＨは４．５であったのに比べて、噴霧後のｐＨは６．３で、噴霧したことにより、酸濃度を低下できることが確かめられた。

気泡を発生した材料等取り出すときに付着した、溶液本体の随伴量は噴霧前１．８ｍｌ、噴霧後１．２ｍｌで低下できることが確かめられた。

（製造例３）噴霧液の浸透剤として、請求項５に示す、パーフルオロアルキルシクロヘキサンスルホン酸塩０．０１重量部、シュウ酸ナトリウム０．０１重量部に対して、水１０００重量部を加え混合溶液（無色、透明）を調製した。これを製造例３処理液とする。

（実験例３−１）Ｃメッキ工場のクロムめっき液５０Ｌ（無水クロム酸濃度１５０ｇ／Ｌ、硫酸濃度１．５ｇ／Ｌ、温度５０℃）の液面に、直径２ｃｍで内部が空洞のポリプロピレン球を敷き詰めて、表面積２０ｃｍ^２の冷間圧延鋼板を浸漬し、２０分間、１５Ａ／ｄｍ^２で電解した。液面から３０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、浸漬終了前に１０分間気体を純水に通じてクロム酸ミストを、吸引流量３Ｌ／ｍｉｎで採取捕集した。

（実験例３−２）手動式噴霧容器を使って、製造例３処理液を１０秒間、０．００３ｍｌ／ｄｍ^２噴霧させた。実施例３−１と同様に、２０分放置した。液面から５０ｃｍの高さで、気体捕集用のインピンジャーを用い、浸漬終了前に１０分間気体を純水に通じてクロム酸ミストを捕集した。

（実施例３の評価）それぞれ、浸漬終了前に１０分間ずつ採取した液のｐＨを測定した。噴霧前のクロム酸濃度は０．１０ｍｇ／ｍ^３であったのに比べて、噴霧後のクロム酸濃度は０．０２ｍｇ／ｍ^３で、噴霧したことにより、クロム酸濃度を低下できることが確かめられた。

気泡を発生した材料等取り出すときに付着した、溶液本体の随伴量は噴霧前１．０ｍｌ、噴霧後０．６ｍｌで低下できることが確かめられた。

Claims

溶液中の表面処理材料から微細な気泡を発生する液面において、表面張力を変える液体を噴霧することを特徴とする微細な気泡飛散の抑制方法。
請求項１の方法において、噴霧する液体は、それを液面に漂わせる溶液本体よりも比重が小さいことを特徴とする微細な気泡飛散の抑制方法。
請求項１の記載の噴霧液体は、分散性、撥水性、浸透性、または、浮上してくる気体と反応する成分のいずれか、もしくは２つ以上を含む成分水溶液からなることを特徴とする微細な気泡飛散の抑制方法。
請求項３の記載の表面張力を低下する分散剤として、有機溶媒では、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アニオン界面活性剤では、アルキルサルフェート型、アルキルエーテルサルフェート型、アミドエーテルサルフェート型、メチルタウリン型、アミノ酸型、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム型、アルキルベンゼンスルホン酸型、脂肪酸石鹸、撥水剤として、カチオン界面活性剤では、アミン塩型、トリメチル型、ジアルキル型、ベンジル型、パーフルオロアルキルシクロヘキサンスルホン酸もしくはその塩、フッ素系では、トリフルオロメタンスルホン酸もしくはその塩、ノナフルオロブタンスルホン酸もしくはその塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ペンタフルオロプロパンスルホン酸もしくはその塩、浸透剤として、非イオン系界面活性剤では、エーテル型、エステル型、ジエステル型、ソルビタンエステル型、ソルビタンエステル・エチレンオキシド付加型、モノグリセライド型、モノグリセライド・エチレンオキシド付加型、トリグリセライド・エチレンオキシド付加型、ソルビットエステル・エチレンオキシド付加型、ポリグリセリンアルキルエステル型、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール・ブロックエーテル型、ポリエーテルアミン型、アルカノールアミド型、アルカノールアミド・エチレンオキシド付加型、アミンオキシド型、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、エチレンオキサイドアルキルフェノール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、アルキルアルコールアルコキシレート、アルコールエトキシレート、アルキルエトキシレート、アルキルポリエトキシレート、脂肪酸メチルエステルエトキシレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、フェノールエトキシレート、脂肪酸ジエタノールアマイド、ポリエチレングリコール、気体と反応する成分として、ｐＨを中和する酸では、塩酸、硫酸、硝酸、アミド硫酸、ｐＨを中和するアルカリでは、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、酸化還元剤では、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、亜硫酸塩、シュウ酸塩、ヒドラジン、過酸化水素、尿素、アミン類、などのいずれか、もしくは２種以上を含む請求項１に記載の方法。
請求項１又は請求項２記載の液体を噴霧する溶液表面において、溶液本体よりも比重の小さい固形物を浮上させて敷き詰め、空気と接する液面に配置しておいた上に噴霧することを特徴とする微細な気泡飛散の抑制方法。
請求項１又は請求項２に示す微細な気泡飛散の抑制方法であって、溶液本体から微細な気泡を発生し終わった材料等を取り出すときに、液面に漂っている液体を該材料表面に付着させることを特徴とする方法。