JP5021186B2 - 金属部品類の加工・洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車、機械、精密機器、電気、電子等の工業分野における各種の金属部品に対し、切削、研削、プレス加工など種々の加工およびその後の処理をおこなうに適した油に関し、より詳しくは、焼結金属などの複雑な構造の部品等に対して、良好な加工及びその際に発生したダスト等の洗浄ができ、洗浄工程管理が容易であるとともに、洗浄剤消費量が少なく、経済性にも優れた金属部品の加工・洗浄方法を提供するものである。

自動車、機械、精密機器、電気、電子等の工業分野において、各種部品等の加工に際して不水溶性加工油が用いられる。この不水溶性加工油には必要に応じた諸特性を付与するために、一般に鉱油、合成油を基油として、これに極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤などの各種添加剤を配合したものが使用されている（例えば特開平４−２０５９８号公報）。

さらにこれらの加工油を用いて得られた各種加工部品に対し、防錆処理などの次工程を施す場合においては、あらかじめ上記加工油を洗浄除去処理をおこなう必要があるが、この場合特に錆びやすい部品や脱脂の難しい部品については、古くから脱脂力が高く不燃性の１，１，１−トリクロロエタン、フロン１１３、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン系溶剤を使用した洗浄が行われてきた。

しかし、これらのハロゲン系溶剤は、環境問題、毒性問題等により使用が困難であるところから、その代替洗浄剤として次第に水系、フッ素系、アルコール系、グリコールエーテル系、炭化水素系などの各種洗浄剤への代替が行われるようになった。 さらにこれらの代替洗浄剤についても、水系洗浄剤は、不燃性であるが金属部品に対してしみや腐食問題を起こしやすく、脱脂力も劣り、かつすすぎ、乾燥、廃水処理等の付帯設備やそのための広いスペ−スが必要であること、またフッ素系洗浄剤であるＨＣＦＣ、ＨＦＣ、ＨＦＥ等は、非水系の不燃性溶剤として扱えるが、ＨＦＣはオゾン層破壊問題により全廃時期が決まっており、ＨＦＣやＨＦＥは脱脂力が弱く、地球温暖化問題も懸念され、将来的な代替洗浄剤にはなり得ないものと考えられている。

さらにイソプロピルアルコール等のアルコール系やグリコールエーテル系の洗浄剤は、上記に示す地球環境問題はないものの、引火の危険性があり、加えて、脱脂力、乾燥性、安定性、毒性、臭気、回収性等のいずれかの問題要因を含んでいる。また炭化水素系洗浄剤は、可燃性を有する欠点があるが、他の代替洗浄剤と比べて脱脂力に優れており、安定性、回収性等の洗浄剤の必要な性能を併せ持つため、比較的引火点の高い第二石油類や第三石油類の炭化水素系洗浄剤が、高い清浄度を要求される部品や、精密部品の洗浄などにおいて好ましく使用されている（例えば特開平６−２９３８９８号公報）。

また、炭化水素系洗浄剤を用いた洗浄方法としては、大気圧下における浸漬洗浄、減圧下で洗浄剤を大気圧下での引火点以上に加熱して洗浄する真空洗浄や真空ベーパー洗浄等があり、乾燥方法は温風乾燥、真空乾燥、真空ベーパー乾燥等が実施されている。さらに洗浄性を向上させるために、洗浄剤の加温、超音波の照射、部品の揺動、洗浄剤の噴流などを組み合わせた洗浄も行われている。近年では、環境影響や洗浄剤使用量削減のため、大気への洗浄剤排出量が少ない真空洗浄乾燥機や、真空ベーパー乾燥機が好ましく使用されている（例えば特開平６−１５２３９号公報）。

これらの炭化水素系洗浄剤を使用する洗浄乾燥機には蒸留回収機が付設され、洗浄剤を蒸留回収して繰り返し使用される。一般に従来の加工油は、洗浄剤と比べて沸点が高いため、蒸留回収機で洗浄剤成分と加工油成分を容易に分離できる。
特開平４−２０５９８号公報 特開平６−２９３８９８号公報 特開平６−１５２３９号公報

しかし、従来の部品等の加工及び洗浄方法には以下の問題がある。特に細孔を多く有する構造の焼結金属部品などのような物理的に汚れと洗浄剤が接触しがたい複雑な構造を有する部品等の洗浄や、多数の部品等を洗浄籠に入れて密着した条件下で洗うような場合には、上記した洗浄力の優れた炭化水素系洗浄剤であっても、旧来のハロゲン系溶剤のような短時間での洗浄が難しく、十分な清浄度が得られないという問題がある。

このような問題に対し、炭化水素系洗浄剤でも洗浄され易い低粘度の加工油を使用して加工する試みもなされてきたが、このような加工油は低沸点の鉱物油等を基油として使用しており、洗浄剤との沸点差が小さいために、洗浄剤を蒸留回収する際に加工油成分も洗浄剤とともに蒸留回収される。そのため、洗浄剤の組成変化による洗浄性の低下や乾燥性の悪化が起こり、洗浄剤の成分管理が必要になり、洗浄剤の回収率を低下せざるを得なく、洗浄剤消費量が多くなり、管理上も非常に煩わしい問題が発生する。

本発明は、上記した加工油の洗浄が難しい部品等に対して、加工油を用いた部品の良好な加工及び該加工油の洗浄が容易で、洗浄工程管理が簡単であるとともに、洗浄剤消費量が少なく、経済性に優れた金属部品の加工・洗浄方法を提案するものである。

具体的には、本発明は、炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を少なくとも９０容量％以上含有した基油に、添加剤として極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤のうち、少なくとも１種を混合して生成した加工用油により金属部品類の加工をおこなう工程と、前記基油を洗浄剤として用いて、加工部品類の洗浄をおこなう工程と、前記加工部品類の洗浄に用いた後の前記洗浄剤から前記基油を蒸留回収する工程と、を有するようにした金属部品類の加工・洗浄方法に関する。

本発明は、基油として炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を少なくとも９０容量％以上含み、これに添加剤として極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤のうち、１種または２種以上を混合してなるものを加工用油として用いるものであるために、金属部品類の加工後においてこれを洗浄する場合に、上記加工用油の基油、すなわち添加剤を含まない炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を少なくとも９０容量％以上含有したものを共用することができ、洗浄工程管理が容易であるとともに、洗浄剤消費量が少なく、経済性にも優れた加工及び洗浄が可能となる。

またとくに細孔を多く有する構造を持つ焼結金属部品などのような物理的に汚れと洗浄剤が接触し難い複雑な構造を有する部品等の洗浄や、多数の部品等を洗浄籠に入れて密着した条件下で洗うような高い洗浄性が要求される条件下の部品等に対して、良好な加工及び洗浄が可能となる。さらにこの場合に、加工部品の洗浄に使用することで加工用油が混入した洗浄剤を蒸留回収しても洗浄剤の組成変化が起こらず、その回収率を高めることができ、長期的に安定した洗浄、乾燥が可能となる。

以下において本発明の具体的な内容を詳細に説明する。金属加工後の加工用油を含めた部品類の洗浄に用いられる洗浄剤に関して種々研究したところ、不飽和炭化水素や芳香族炭化水素等は、安定性、毒性、臭気等のいずれかの問題があるところからこれを避け、飽和炭化水素成分が有効であることが解った。

しかもこの場合に飽和炭化水素の炭素数が９以下の場合は、引火点が４０℃以下となるため、使用中に引火の危険性が高く、炭素数が１４以上の場合は、沸点が２５０℃以上となり、乾燥性の悪化や良好な洗浄効果も得られなくなるばかりか、汚れとの分離性も悪くなり、蒸留回収して繰り返し使用することが困難となる。その結果炭素数が１０〜１３の飽和炭化水素成分が有効であるとの結論に達した。

さらに洗浄用に使用される炭素数１０〜１３の飽和炭化水素としては特に限定されるものではなく、例えば、ｎ−デカン、イソデカン、ｎ−ウンデカン、イソウンデカン、ｎ−ドデカン、イソドデカン、ｎ−トリデカン、イソトリデカン等が挙げられ、これらの混合物としても使用することができる。

さらに上記した金属加工品の洗浄剤について、その主成分である炭素数１０〜１３の飽和炭化水素を金属部品類加工用に用いる加工用油の基油と共通化すれば、洗浄剤に各種添加剤を添加することでそのまま加工用油としても用いることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわちこの場合における加工用油の基油は炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分からなる必要がある。

この場合、前記した洗浄剤と同じ炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分が９０容量％未満であると、洗浄剤の劣化が早く、経済性に劣るものとなり、また反対に９９容量％以上であると金属の加工性に劣るものとなる。したがって、基油のうち９０容量％以上９９容量％未満、さらに好ましくは９５容量％以上９８容量％未満が洗浄剤と同じ炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分からなるものであればよく、この場合に少量であれば洗浄剤と異なる炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を含んでいてもよい。

金属部品類加工用加工油の基油として用いられる炭素数１０〜１３の飽和炭化水素としては特に限定されるものではなく、例えば、ｎ−デカン、イソデカン、ｎ−ウンデカン、イソウンデカン、ｎ−ドデカン、イソドデカン、ｎ−トリデカン、イソトリデカン等が挙げられ、これらの混合物としても使用することができる。さらに添加剤として必要に応じて極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤のうち、少なくとも１種を混合するのが好ましい。

なお金属加工部品類の洗浄剤には、加工用油添加剤の溶解性を向上させるため、加工用油の諸特性や洗浄剤の乾燥性、安定性、回収性等の性能を低下させない範囲でアルコール、エステル、ケトン、グリコールエーテル、ナフテン系炭化水素等の溶剤を必要に応じて配合することが有効である。またこの場合に、使用条件に応じて少量の酸化防止剤や界面活性剤も配合することができる。

上記の組成からなる金属部品類の加工用油・洗浄剤を用いた加工金属部品類の洗浄及び乾燥方法については、特に限定されるものではなく、例えば洗浄方法については、大気圧下もしくは減圧下における浸漬洗浄、揺動洗浄、回転洗浄、超音波洗浄、シャワー洗浄及び真空ベーパー洗浄などが使用でき、また乾燥方法については、温風乾燥、吸引乾燥、回転乾燥、真空乾燥、真空ベーパー乾燥等を実施することができる。

さらに本発明の効果を十分発揮させるには、真空乾燥、真空ベーパー乾燥のように乾燥時に蒸発する洗浄剤を大気に放出させず捕捉でき、洗浄剤消費量の少ない乾燥方法を用い、蒸留回収機を付設した洗浄機を使用することが望ましい。これらの洗浄方法及び乾燥方法は、要求される清浄度や所要時間等を考慮して、単独もしくは数種類の方式を組み合わせて実施することができる。

〔実施例１〜４、比較例１〜７〕
本発明に係る金属部品類の加工・洗浄用油を用いて、焼結金属の加工及び洗浄試験を行った結果を表１に示す。表１には本発明に係る金属部品類の加工・洗浄用油を用いた実施例１〜４と、在来の各種加工油および洗浄剤を用いた比較例１〜７があらわされている。

＜加工性の評価＞
試験方法：焼結金属を表１の加工用油に浸漬してサイジング加工を行い、加工性の評価を行った
加工機：１５ｔプレス加工機
商品名「ＹＫＫ−１５０」有限会社山嘉工機製作所製
加工条件：金型を用いた塑性加工
材質：鉄系材
評価： ◎：仕上寸法誤差−５％以上＋５％未満

＜洗浄性の評価＞
試験方法：加工後の焼結金属を、下記条件で洗浄及び乾燥を行い、乾燥状態の観察及び残存油分の測定を行った
洗浄システム：ベーパー洗浄乾燥機
商品名「ＦＶＨ２−３０４０」株式会社クリンビー製
洗浄条件：第１槽、第２槽浸漬超音波洗浄
洗浄剤温度：４０℃ 洗浄時間：５分
乾燥条件：真空ベーパー乾燥
ベーパー温度：１１０℃、ベーパー時間：２分、乾燥時間：１０分
評価： ◎：残存油分０．０５ｍｇ未満
○：残存油分０．０５ｍｇ以上０．１ｍｇ未満
△：残存油分０．１ｍｇ以上０．２ｍｇ未満
×：残存油分０．２ｍｇ以上、または乾燥不良

＜洗浄剤組成変化の評価＞
試験方法：洗浄剤１００容量部、加工用油１０容量部の混合物をエバポレーターを使用して蒸留回収した
回収条件：圧力５０ｍｍＨｇ、加熱温度１３０℃、回収率９０容量％
評価： ○：回収液の洗浄剤成分９９容量％以上
△：回収液の洗浄剤成分９５容量％以上９９容量％未満、
×：回収液の洗浄剤成分９５容量％未満

これらの試験結果については表１に示した通りである。表１により明らかであるように本発明の金属部品類の加工・洗浄方法およびその加工・洗浄用油は、添加剤を含まない炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を少なくとも９０容量％以上含有した基油を金属部品類の加工と洗浄とに共用することができ、加工時にはこれに添加剤を混入するだけであるために洗浄工程管理が容易であるとともに、洗浄剤消費量が少なく、経済性にも優れるばかりでなく、金属部品類の優れた加工性、洗浄性を有し、洗浄剤を蒸留回収しながら繰り返し使用しても洗浄剤成分の変化が起こらず安定した洗浄ができ、洗浄剤消費量も少なく、経済性にも優れていることがわかった。
（表１）

［加工用油（重量部）］ ［洗浄剤（重量部）］ ［評 価］
基 油 添加剤 加工性 洗浄性 組成変化
実施例１ HC-250(97) J-1(3) HC-250(100) ◎ ◎ ○
実施例２ HC-370(97) 同上 HC-370(100) ◎ ◎ ○
実施例３ イソウンデカン(97) イソウンデカン(100)
同上 ◎ ◎ ○
実施例４ イソドデカン(97) イソドデカン(100)
同上 ◎ ○ ○
比較例１ 石油系炭化水素A(97) HC-250(100)
◎ ◎ ×
比較例２ 同上 同上 石油系炭化水素A(100) ◎ × △
比較例３ 石油系炭化水素B(97) HC-250(100)
同上 ◎ ○ ×
比較例４ 同上 同上 石油系炭化水素B(100) ◎ △ △
比較例５ 石油系炭化水素C(97) HC-250(100)
同上 ◎ ○ ×
比較例６ 同上 同上 石油系炭化水素C(100) ◎ × △
比較例７ 鉱物油(97) 同上 HC-250(100) ◎ × ○

（注）
＊１ ＨＣ−２５０：東ソー株式会社製炭化水素系洗浄剤
引火点５３℃、沸点１７３℃、主成分：ｎ−デカン
＊２ ＨＣ−３７０：東ソー株式会社製炭化水素系洗浄剤
引火点７０℃、沸点１９６℃、主成分：ｎ−ウンデカン
＊３ 石油系炭化水素Ａ：パラフィン系炭化水素
商品名「０号ソルベント」（新日本石油株式会社製）
引火点６６℃、沸点１８５〜２００℃
＊４ 石油系炭化水素Ｂ：ナフテン系炭化水素
商品名「テクリーンＮ１６」（新日本石油株式会社製）
引火点４４℃、沸点１６０〜１８０℃
＊５ 石油系炭化水素Ｃ：ナフテン系炭化水素
商品名「テクリーンＮ２０」（新日本石油株式会社製）
引火点７２℃、沸点２００〜２２０℃
＊６ 鉱物油：商品名「スーパーオイルＮ」（新日本石油株式会社製）
引火点１５８℃
＊７ Ｊ−１：株式会社ジャパンエナジー製加工用油添加剤
主成分：亜リン酸エステル

Claims (2)

1. 炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分を少なくとも９０容量％以上含有した基油に、添加剤として極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤のうち、少なくとも１種を混合して生成した加工用油により金属部品類の加工をおこなう工程と、
   前記基油を洗浄剤として用いて、加工部品類の洗浄をおこなう工程と、
   前記加工部品類の洗浄に用いた後の前記洗浄剤から前記基油を蒸留回収する工程と、を有するようにした金属部品類の加工・洗浄方法。
2. 基油に含まれる炭素数１０〜１３の飽和炭化水素成分は９５容量％以上９８容量％未満であるところの請求項１に記載の金属部品類の加工・洗浄方法。