JP2021195622A

JP2021195622A - 鋼板用洗浄剤

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Publication number: JP2021195622A
Application number: JP2021097232A
Authority: JP
Inventors: 雄亮吉浪; Yusuke Yoshinami; 光博福島; Mitsuhiro Fukushima; 敦司田村; Atsushi Tamura
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2021-12-27
Also published as: CN115190920A; WO2021251477A1

Abstract

【課題】油汚れに対する洗浄性に加えて、鉄粉などの固体汚れに対する洗浄性の良好な鋼板用洗浄剤、並びに、当該鋼板用洗浄剤を用いた鋼板の洗浄方法及び鋼板の製造方法を提供すること。【解決手段】（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩と、（Ｂ）非イオン界面活性剤と、（Ｃ）水とを含有し、前記（Ｂ）非イオン界面活性剤のデービス法によるＨＬＢ値が５以上１５以下であり、ｐＨが１以上８以下である、鋼板用洗浄剤、並びに、当該鋼板用洗浄剤を用いた鋼板の洗浄方法及び鋼板の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、鉄、アルミニウム、銅などからなる鋼板（鋼帯）に付着した油汚れ及び鉄粉等を洗浄する際に用いられる、鋼板用洗浄剤に関する。また本発明は、前記鋼板用洗浄剤を用いた鋼板の洗浄方法及び鋼板の製造方法に関する。

鋼板の洗浄は、鋼板表面の塗装等の表面処理を行う前処理として必要であり、製品の良否を決定づける非常に大きな因子である。鋼板表面に付着している汚れとしては、冷間圧延時に付着する圧延油、防錆油などの油汚れや、鉄粉等の固体汚れ等が挙げられる。

特許文献１には、洗浄性に優れる中性金属洗浄剤として、特定のスルホン酸の塩と特定のカルボン酸の塩と無機酸の塩からなる化合物群の少なくとも１つと、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを含有し、ｐＨが５．０〜８．０である金属洗浄剤が開示されている。

特許文献２には、鉄系金属および非鉄系金属を同じ洗浄ラインで洗浄処理することができ、水のすすぎが不必要で、防錆・防食を目的とした薬剤を別途配合することなく使用することができ、且つ、安全性・環境適合性の良い洗浄剤として、炭素数１０〜１２のジカルボン酸、アミノアルコール系アミン、脂環式アミンのエチレンオキサイド付加物、金属イオン封鎖剤（キレート剤）、エーテル型非イオン界面活性剤、グリコールエーテル及び水を含有し、ｐＨを６．５〜８．５とした金属洗浄剤組成物が開示されている。そして、実施例ではキレート剤としてメチルグリシン二酢酸又はＬ−グルタミン酸二酢酸が用いられている。

特許文献３には、油の洗浄性に加えて、鉄粉除去性の良好なアルカリ洗浄剤を提供することを課題として、アルカリ剤、マレイン酸及び／又はシュウ酸、特定構造の非イオン性界面活性剤、キレート剤、並びに水を含有する鋼板用洗浄剤が開示されている。そして、実施例ではキレート剤としてグルコン酸ナトリウム又はエチレンジアミン四酢酸ナトリウムが用いられている。

特開昭６０−２６６８１号公報特開２００９−８４３９０号公報特開２０１３−１３３５２６号公報

特許文献１〜３に記載の技術でも一定の効果はあるものの、さらなる油の洗浄性と鉄粉除去性の向上が望まれる。

本発明は、油汚れに対する洗浄性（以下、油の洗浄性ともいう）に加えて、鉄粉などの固体汚れに対する洗浄性（以下、鉄粉除去性という）が良好な鋼板用洗浄剤を提供することを目的とする。また本発明は、当該鋼板用洗浄剤を用いた鋼板の洗浄方法及び鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩と、（Ｂ）非イオン界面活性剤と、（Ｃ）水とを含有し、前記（Ｂ）非イオン界面活性剤のデービス法によるＨＬＢ値が５以上１５以下であり、ｐＨが１以上８以下である、鋼板用洗浄剤である。

また、本発明は、前記鋼板用洗浄剤を用いて鋼板を洗浄する洗浄工程を有する、鋼板の洗浄方法である。

また、本発明は、鋼板を圧延油の存在下で冷間圧延する工程と、前記洗浄工程を有する、鋼板の製造方法である。

本発明によれば、油の洗浄性に加えて、鉄粉除去性の良好な鋼板用洗浄剤、並びに当該鋼板洗浄剤を用いた鋼板の洗浄方法、及び鋼板の製造方法を提供することができる。

＜鋼板用洗浄剤＞
本実施形態の鋼板用洗浄剤は、（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩と、（Ｂ）非イオン界面活性剤と、（Ｃ）水とを含有し、前記（Ｂ）非イオン界面活性剤のデービス法によるＨＬＢ値が５以上１５以下であり、ｐＨが１以上８以下である。本実施形態の鋼板用洗浄剤によれば、油の洗浄性と鉄粉除去性に優れる鋼板用洗浄剤及び鋼板の洗浄方法を提供することができる。本実施形態の鋼板用洗浄剤がこのような効果を奏する理由は定かではないが以下のように考えられる。

本実施形態の鋼板用洗浄剤はｐＨが１以上８以下であることから鋼板表面に対してエッチング作用を有する。本実施形態の鋼板用洗浄剤は当該エッチング作用によって鋼板表面をわずかに溶解させて油や鉄粉を除去することができる。また、本実施形態の鋼板用洗浄剤に含有される（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩は高いキレート作用を有するため、ｐＨが１以上８以下の条件下でこれらの酸が鉄粉表面をキレートして水中で分散安定化させ、鋼板表面から除去した鉄粉の再付着を抑制することができると考えられる。そのため、本実施形態の鋼板用洗浄剤によれば、油の洗浄性と鉄粉除去性に優れる鋼板用洗浄剤を提供することができると考えられる。

〔（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩〕
前記鋼板用洗浄剤は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点、並びに油や鉄粉の鋼板表面への再付着を抑制する観点から、（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩（以下、単に「（Ａ）成分」とも称することがある）を含有する。前記ホスホン酸類は、同様の観点から、酸基を２以上有する有機酸が好ましい。このような前記ホスホン酸類としては、アルキルアミノホスホン酸、ヒドロキシアルキルホスホン酸等が挙げられ、具体的にはアミノトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸等が例示できる。リン酸類としては、リン酸、トリポリリン酸、及びポリリン酸等が例示できる。前記（Ａ）成分は、同様の観点から、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、及びリン酸類からなる群より選ばれる１種以上の酸又はその塩が好ましく、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、及びリン酸類からなる群より選ばれる１種以上の酸又はそのアルカリ金属塩がより好ましく、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ポリリン酸又はそのアルカリ金属塩が更に好ましく、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸又はポリリン酸がより更に好ましい。

前記鋼板用洗浄剤中の前記（Ａ）成分の含有量は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、０．５質量％以上が好ましく、１．０質量％以上がより好ましく、排水処理負荷低減の観点から、２０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましい。

〔（Ｂ）非イオン界面活性剤〕
前記鋼板用洗浄剤は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、デービス法によるＨＬＢ値が５以上１５以下の（Ｂ）非イオン界面活性剤（以下、単に「（Ｂ）成分」とも称することがある）を含有する。前記（Ｂ）成分のデービス法によるＨＬＢ値は、同様の観点から、５．５以上が好ましく、６以上がより好ましく、同様の観点から、１４以下が好ましく、１３以下がより好ましい。なお、本明細書において、デービス法によるＨＬＢは、「界面活性剤物性・応用・化学生態学」（北原文雄ら著講談社サイエンティフィック１９９０年５月２０日第７刷発行）の２４頁〜２５頁に記載されている方法を用いることにより算出することができる。

前記（Ｂ）非イオン界面活性剤は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、好ましくは下記一般式（１）で示される構造を有する。
Ｒ−Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｈ（１）
（前記一般式（１）においてＲは炭素数８以上１６以下の脂肪族炭化水素基、ＡＯはアルキレンオキシ基であり、ｎはＡＯの平均付加モル数であり、ｎは１以上４０以下を満たす数である。）

前記一般式（１）において、Ｒである脂肪族炭化水素基としては、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、直鎖や分岐鎖が挙げられ、鉄粉除去性の観点から、直鎖が好ましい。また、Ｒの脂肪族炭化水素基としては、飽和（アルキル基）及び不飽和（アルケニル基）が挙げられる。Ｒの炭素数は８以上が好ましく、１０以上がより好ましく、同様の観点から、１６以下が好ましく、１４以下がより好ましい。

前記一般式（１）で示される化合物において、ＡＯはアルキレンオキシ基である。アルキレンオキシ基は、エチレンオキシ基及びプロピレンオキシ基からなる群より選ばれる１種又は２種以上が好ましい。

前記一般式（１）において、ｎはアルキレンオキシ基の平均付加モル数を示すが、ｎは油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から２以上が好ましく、４以上がより好ましく、同様の観点から３５以下が好ましく、３０以下がより好ましい。

前記一般式（１）中のＡＯがエチレンオキシ基及びプロピレンオキシ基である場合、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基の配列に制限はなく、ブロック体でも、ランダム体でもよいが、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、ブロック体が好ましい。

前記鋼板用洗浄剤中の前記（Ｂ）成分の含有量は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましく、抑泡性および排水処理負荷低減の観点から、３．０質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましい。

〔水〕
前記鋼板用洗浄剤が前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分以外の成分を含まない場合には、前記鋼板用洗浄剤中の水の含有量は、前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分以外の残部であり、好ましくは７０質量％以上９９質量％以下である。前記水としては、水道水、工業用水、脱イオン水が挙げられ、脱イオン水が好ましい。水により、前記鋼板用洗浄剤（水系組成物）中の濃度を制御できる。

前記鋼板用洗浄剤のｐＨは、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、１以上であり、２以上が好ましく、３以上がより好ましく、鉄粉除去性の観点から、８以下であり、７．５以下が好ましく、７以下がより好ましい。また、本発明の鋼板用洗浄剤は、前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含有し、前記（Ｃ）成分である水の含有量が少ない濃縮された組成物を、使用時に水で希釈により各成分の濃度及びｐＨを調製して用いることができる。ｐＨの調整には、後述するアルカリ剤を用いることができる。

〔その他の成分〕
前記鋼板用洗浄剤は、前記（Ａ）成分〜（Ｃ）成分以外の成分を、前記鋼板用洗浄剤の効果の発現に影響がない範囲で含有してもよい。前記（Ａ）成分〜（Ｃ）成分以外の成分の例としては、アルカリ剤、可溶化剤、分散剤、増粘剤等の濃縮化剤、消泡剤、腐食防止剤、防錆剤、着色剤などが挙げられる。

前記鋼板用洗浄剤は、油の洗浄性の観点から、アルカリ剤を含有するのが好ましい。当該アルカリ剤は、水溶性のアルカリ剤であればいずれのものも使用できるが、中でも無機アルカリ剤が好ましい。無機アルカリ剤の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、オルソ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム等のアルカリ金属の珪酸塩、炭酸二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸二カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、ホウ酸ナトリウム等のアルカリ金属のホウ酸塩等を用いることができる。二種以上の水溶性アルカリ剤を組み合わせてもよい。同様の観点から、アルカリ金属の水酸化物及びアルカリ金属の珪酸塩が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、オルソ珪酸ナトリウム及びメタ珪酸ナトリウムがより好ましく、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムがさらに好ましい。

前記鋼板用洗浄剤中の前記アルカリ剤の含有量は、ｐＨ制御の観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．３質量％以上がより好ましく、同じくｐＨ制御の観点から、１０質量％以下が好ましく、７質量％以下がより好ましい。

前記鋼板用洗浄剤は、油汚れ及び鉄粉などの固体汚れが付着した鋼板から、汚れを洗浄して除去する洗浄剤として用いられ、圧延された鋼板を、浸漬洗浄槽ならびに電解洗浄槽内にロールにより通過させる場合に好適に適用される。

＜鋼板の洗浄方法＞
本実施形態の鋼板の洗浄方法は、前記鋼板用洗浄剤を用いて鋼板を洗浄する洗浄工程を有する。本実施形態の鋼板の洗浄方法は、当該洗浄工程を有することにより、圧延油等の油汚れ及び鉄粉などの固体汚れを洗浄除去することができる。前記洗浄工程における鋼板の洗浄方法としては、連続洗浄、即ち浸漬洗浄、スプレー洗浄、ブラシ洗浄、電解洗浄等が挙げられ、浸漬ならびに電解洗浄であることが好ましい。

前記電解洗浄は洗浄液中で鋼板をプラス（又はマイナス）にし、直流電流を流す洗浄方法であり、電流により鋼板から発生する酸素(又は水素）の気泡を利用し、物理力により鋼板に付着した油汚れや鉄粉などの固体汚れを取る工程である。前記鋼板用洗浄剤を用いた電解洗浄の温度は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、３０〜９０℃が好ましく、４０〜８０℃がより好ましい。電解洗浄時の電流密度は、０．５〜３０Ａ／ｄｍ^２が好ましく、１〜２０Ａ／ｄｍ^２がより好ましい。

＜鋼板の製造方法＞
本実施形態の鋼板の製造方法は、鋼板を圧延油の存在下で冷間圧延する工程と、圧延された鋼板に付着する圧延油を前記鋼板用洗浄剤により洗浄する洗浄工程を含む。本実施形態の鋼板の製造方法における洗浄工程は、前記鋼板の洗浄方法における洗浄工程と同様である。即ち、本実施形態の鋼板の製造方法は、前記鋼板の洗浄方法における洗浄工程を有する以外は、従来の鋼板の製造方法と同様の方法を採用することができる。

前記冷間圧延する工程は、製鉄所等において鋼板を圧延油の存在下で冷間圧延する加工処理工程である。この圧延工程では、高温の鋼板にロールによって高い圧力がかけられるため鋼板上に鉄粉が発生する。冷間圧延する工程を経た鋼板は油汚れ及び鉄粉が付着している。

前記鋼板用洗浄剤が対象とする好ましい鋼板としては、例えば、パーム油を含有する合成エステル系圧延油で冷間圧延された鋼板が挙げられる。

洗浄工程の後には、リンス工程を行うことができる。リンス工程における温度や浸漬時間の条件は適宜調整することができる。温度は、油の洗浄性及び鉄粉除去性の観点から、５〜９５℃が好ましく、１５〜９０℃がより好ましい。浸漬時間は０．１〜１５秒が好ましく、０．５〜１０秒がより好ましい。

洗浄後に得られる鋼板は自動車用鋼板や缶詰などの飲料用鋼板、家電用鋼板など様々な用途に用いることができる。洗浄後の鋼板表面の鉄粉などの固体汚れの付着量は、鋼板の用途により異なるが、洗浄前の鋼板の鉄粉付着重量を１００％とした時、洗浄後に１４％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、８％以下であることがより好ましい。

また、鋼板の用途により異なるが、鋼板に残留した鉄粉をテープに転写させたものの明度を測定した値である、洗浄前の鋼板表面の鉄粉付着量に相当するＬ値は、鉄粉を洗浄する効果を発揮する点から、８０以下が好ましく、７８以下がより好ましい。洗浄後の鋼板表面の鉄粉付着量に相当するＬ値は、８７以上が好ましく、８８以上がより好ましく、８９以上がより好ましい。本明細書において、鋼板に残留した鉄粉をテープに転写させたものの明度であるＬ値は実施例に記載の方法により測定する。

洗浄後の鋼板表面の鉄粉の付着量は、鋼板の用途により異なるが、洗浄前の鋼板表面の鉄粉付着量に相当するＬ値を１００％とした時、洗浄後の鋼板表面の鉄粉付着量に相当するＬ値が１１２％以上であることが好ましく、１１４％以上であることがより好ましい。

＜鋼板用洗浄剤の調製＞
実施例１〜９および比較例１〜７で用いた組成物を表１に記載のように調製し、洗浄試験を実施した。１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸（１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸）の６０％水溶液５．０質量％の有効分は３．０質量％である。なお、表１中の非イオン界面活性剤１〜８は下記の構造の非イオン界面活性剤である。
・非イオン界面活性剤１：ポリオキシエチレン（１４）ポリオキシプロピレン（１．５）ラウリルミリスチルエーテル（デービス法によるＨＬＢ値：７．６）
・非イオン界面活性剤２：ポリオキシエチレン（１０）ポリオキシプロピレン（１．５）ラウリルミリスチルエーテル（デービス法によるＨＬＢ値：６．３）
・非イオン界面活性剤３：ポリオキシエチレン（１０）ポリオキシプロピレン（２）アルキル（ｓｅｃ−Ｃ１２−１４）エーテル（デービス法によるＨＬＢ値：６．２）
・非イオン界面活性剤４：ポリオキシエチレン（１８）ポリオキシプロピレン（２）ラウリルミリスチルエーテル（デービス法によるＨＬＢ値：８．８）
・非イオン界面活性剤５：ポリオキシエチレン（６）ラウリルエーテル（デービス法によるＨＬＢ値：５．２）
・非イオン界面活性剤６：ポリオキシエチレン（５）アルキル（ｓｅｃ−Ｃ１１−１５）エーテル（デービス法によるＨＬＢ値：４．９）
・非イオン界面活性剤７：ポリオキシエチレン（７）ポリオキシプロピレン（８．５）アルキル（ｓｅｃ−Ｃ１２−１４）エーテル（デービス法によるＨＬＢ値：４．２）
・非イオン界面活性剤８：ポリオキシエチレン（４１）ラウリルエーテル（デービス法によるＨＬＢ値：１６．７）
また、鋼板用洗浄剤のｐＨ調製のために水酸化ナトリウム又は酢酸を用いた。

＜鋼板洗浄試験＞
〔被洗浄鋼板（測定サンプル）の準備〕
合成エステル系圧延油で冷間圧延された厚さ０．５ｍｍの鋼板を、２５ｍｍ×６０ｍｍの大きさに切断したものを被洗浄鋼板とした。被洗浄鋼板の付着油分量は、１１５ｍｇ／ｍ^２、鉄粉付着量に対応するＬ値は７７．５であった。

〔洗浄手順〕
３００ｍＬガラスビーカー中に表１に記載の各実施例及び比較例に係る鋼板用洗浄剤３００ｇをそれぞれ入れ、６５℃に加温した。次いで各実施例及び比較例に係る鋼板用洗浄剤に前記被洗浄鋼鈑を５秒間浸漬し、その後、鋼板を６０℃の温水をスプレーでかけながら回転数３００ｒｐｍで動くブラシ間を１秒かけて１往復させ、さらに６０℃のスプレー（圧力：２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で２秒間６０℃の温水を吹きかけてリンスし、温風を吹きかけて鋼板表面を乾燥させ、表１に記載の各実施例及び比較例に係る鋼板用洗浄剤でそれぞれ洗浄した測定サンプルを得た。

〔残存炭素付着量測定方法〕
鋼板表面の汚れの付着量の指標として、炭素・水素／水分分析装置（型番ＲＣ−６１２ＬＥＣＯ社製）を使用し、各実施例及び比較例に係る測定サンプルの表面に付着している炭素量（残存炭素付着量）を測定した。具体的には、鉄の軟化温度以下でかつ鋼板上の汚れが燃焼すると考えられる５００℃で鋼板を加熱し、揮発・熱分解または燃焼により発生したＣＯ_２から鋼板上に付着している炭素量を割り出した。測定は、最大強度（ＣＯ_２発生量最大）ピークを１００％とし、１％以下まで強度が落ちるまで行った。残存炭素量の数値が小さいほど良好である。５枚の平均値を小数点以下一桁まで四捨五入し、結果を表１に示す。

〔鉄粉除去性〕
上記洗浄を行った後、鋼板の上にフィルムテープを貼り付けた後、テープを引き離し、鋼板に残留した鉄粉をテープに転写させた。この鉄粉を転写させたテープをＯＨＰシートに貼り付け、鉄分量測定サンプルとした。残留鉄粉量はこのサンプルの明度（Ｌ値）を残留鉄粉量として、色彩色差計（ミノルタ社製のＣＲ−４００）で測定を行った。鉄粉除去性はＬ値が高いほど良好である。結果を表１に示す。

Claims

（Ａ）ホスホン酸類及びリン酸類から選ばれる１種以上の酸又はその塩と、
（Ｂ）非イオン界面活性剤と、
（Ｃ）水とを含有し、
前記（Ｂ）非イオン界面活性剤のデービス法によるＨＬＢ値が５以上１５以下であり、
ｐＨが１以上８以下である、鋼板用洗浄剤。
前記（Ｂ）非イオン界面活性剤の含有量が０．０１質量％以上３．０質量％以下、水の含有量が７０質量％以上９９質量％以下である、請求項１に記載の鋼板用洗浄剤。
前記ホスホン酸類が、酸基を２以上有する有機酸である、請求項１又は２に記載の鋼板用洗浄剤。
前記（Ｂ）非イオン界面活性剤が、下記一般式（１）で示される構造を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板用洗浄剤。
Ｒ−Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｈ（１）
（前記一般式（１）においてＲは炭素数８以上１６以下の脂肪族炭化水素基、ＡＯはアルキレンオキシ基であり、ｎはＡＯの平均付加モル数であり、ｎは１以上４０以下を満たす数である。）
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板用洗浄剤を用いて鋼板を洗浄する洗浄工程を有する、鋼板の洗浄方法。
鋼板を圧延油の存在下で冷間圧延する工程と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板用洗浄剤を用いて鋼板を洗浄する洗浄工程を有する、鋼板の製造方法。