JP5412665B2 - 洗浄剤組成物 - Google Patents
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Description
このような異物を除去するための優れた方法として、超音波洗浄が挙げられる。超音波洗浄は、被洗物を液体に浸漬し、液体に接触させた振動媒体により超音波を発生させ、被洗物に付着した油分や切削屑を除去する洗浄方法である。当該方法は非常に優れた洗浄性能を有するが、超音波の当たらない面における洗浄効率が低下すること(まとめ洗いが困難)、超音波を発生させる大がかりな設備が必要であるため、洗浄コストを押し上げるデメリットを有する。
従って、コストを抑えるためには、攪拌洗浄や循環洗浄と言ったより単純な洗浄方法で、高い洗浄効率を得ることが望ましい。ただし、前記洗浄方法は、超音波洗浄と比較して被洗物にかけることができる機械力が弱い。従って、前記洗浄方法においては、洗浄組成物を使用することが必須となる。
以下に挙げる特許文献は、金属を加工して製造した精密部品を洗浄するための洗浄剤組成物に関する発明を開示する。
しかしながら、近年の環境に対する関心の高さを背景として、環境負荷の少ない、言い換えれば低濃度(例えばCOD=2000ppm程度)で高い洗浄力を有する洗浄剤が求められていた。また、上記洗浄剤では、無機性、イオン性の汚れを洗浄する力が弱かった。
(1)即ち本発明は、(A)一般式R1O(EO)n(PO)mH (式中、R1は炭素数8〜11のアルキル基又はアルケニル基を意味し、EO及びPOはそれぞれエチレンオキシド及びプロピレンオキシドを意味し、nはEOの平均付加モル数を表しかつ1〜10の数であり、mはPOの平均付加モル数を表しかつ0〜5の数である)で表される、非イオン性界面活性剤、
(B)含窒素有機アルカリ化合物、及び
(C)キレート剤
を含む、洗浄剤組成物に関する。
(2)また、本発明は、含窒素有機アルカリ化合物が第4級アンモニウムヒドロキシ化合物である、(1)に記載の洗浄剤組成に関する。
(3)また、本発明はキレート剤が、アミノカルボン酸系キレート剤、有機酸系キレート剤から選択される少なくとも1種のキレート剤である、(1)又は(2)に記載の洗浄剤組成物に関する。
(4)また、本発明は、洗浄剤組成物において前記非イオン性界面活性剤を2種以上配合し、各非イオン性界面活性剤のm+nの最大値と最小値の差が1〜10の範囲である、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の洗浄剤組成物に関する。
(5)また、本発明は、洗浄剤組成物において、(A)を20〜50質量%、(B)を0.5〜5質量%及び(C)を1〜10質量%含む、(1)〜(4)のいずれか1つに記載の洗浄剤組成物に関する。
(6)さらに、本発明は、(A)が、R1が炭素数10のアルキル基又はアルケニル基で、n=3〜10かつm=0〜3の非イオン性界面活性剤、
(B)が、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、及び
(C)が、エチレンジアミンテトラ酢酸、グルコン酸又はこれらの塩から選択される少なくとも1種のキレート剤である、(1)〜(5)のいずれかに記載の洗浄剤組成物に関する。
本発明の洗浄剤組成物は、(A)特定の非イオン性界面活性剤、(B)含窒素有機アルカリ化合物、(C)キレート剤及びその他必要に応じて他の成分を含む。以下に、各成分の内容及び配合組成について詳細に説明する。
(A)非イオン性界面活性剤
本発明における洗浄剤組成物は、特定構造を有する非イオン性界面活性剤を含む。界面活性剤を配合することにより、油除去性を高めるとともに、被洗浄物と異物の隙間に対する浸透性が高まり、結果的に異物除去性を向上できる。本発明において使用する非イオン性界面活性剤は、以下の一般式(1)で表される界面活性剤である。
R1O(EO)n(PO)mH ・・・・・(1)
上記一般式(1)において、R1は炭素数8〜11、好ましくは9〜10、さらに好ましくは10のアルキル基又はアルケニル基を意味する。前記アルキル基又はアルケニル基は、直鎖又は分枝鎖であってもよい。炭素数を8〜11の範囲とすることにより、浸透性を高める効果が生じる。炭素数7以下では限界ミセル濃度(CMC)が高まり、低濃度での洗浄力が期待できない。
一般式(1)において、EOはエチレンオキシド単位を意味し、POはプロピレンオキシド単位を意味する。nはエチレンオキシド単位の平均付加モル数を意味し1〜10の数であり、mはプロピレンオキシド単位の平均付加モル数を意味し0〜5の数である。本発明で使用する非イオン性界面活性剤において、EO及びPOの付加形態は、ブロックであってもランダムであっても良い。本発明で使用する非イオン性界面活性剤はランダム体がより好ましい。又、平均付加モル数はn=3〜10かつm=0〜3が好ましく、より好ましくはn=4〜10かつm=0が好ましい。
EOの付加は洗浄性を高め、POの付加は抑泡性を高める効果を発揮する。これらの平均付加モル数を上記のような範囲とすることで、洗浄剤組成物の洗浄性と抑泡性のバランスをより良好に保つことができる。
また、前記のように合成したものの他に、市販の非イオン性界面活性剤も使用できる。市販の非イオン性界面活性剤のうち、本発明で使用できるものは、例えば、日本乳化剤(株)社製のニューコール1008(R1=炭素数8のアルキル基、n=8、m=0)、ライオン(株)社製のラオールXA-60-50(R1=炭素数9のアルキル基、n=6、m=0)、第一工業製薬(株)社製のノイゲンXL-40(R1=炭素数10のアルキル基、n=4、m=0)、ノイゲンXL-50(R1=炭素数10のアルキル基、n=5、m=0)、ノイゲンXL-60(R1=炭素数10のアルキル基、n=6、m=0)、ノイゲンXL-80(R1=炭素数10のアルキル基、n=8、m=0)等が挙げられる。また、前記非イオン性界面活性剤の定義に当てはまる限りにおいて、前記市販の非イオン性界面活性剤に、さらにエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを付加できる。
本発明の洗浄剤組成物に配合する非イオン性界面活性剤は、上記の一般式に該当する界面活性剤であれば、その1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することも可能である。また、本発明の洗浄剤組成物においては、2種以上の界面活性剤を組み合わせて使用する場合、当該使用する各非イオン性界面活性剤のm+nの最大値と最小値の差が、1〜10、好ましくは1〜8、さらに好ましくは2〜6の範囲であることが好ましい。m+nが1〜10の差を有することにより、最小値を有する界面活性剤が被洗物に付着した異物に対する浸透効果、最大値を有する界面活性剤が異物を洗浄する効果を発揮できる。尚、この場合において、R1の炭素数は同一及び/又は異なっても良い。具体的な界面活性剤の組み合わせとしては、例えばR1=炭素数10のアルキル基、n=8及びm=0の界面活性剤と、R1=炭素数10のアルキル基、n=4及びm=0の界面活性剤の組み合わせ等が該当する。
本発明の洗浄剤組成物は、含窒素有機アルカリ化合物を含む。含窒素有機アルカリ化合物を配合することで、被洗物に付着した異物、特に加工油等に代表される油分を除去する性能を向上できる。無機アルカリ化合物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)を含む洗浄剤組成物を使用して被洗物を洗浄すると、乾燥後の被洗物上に無機アルカリが固形物(粉末)状態で残存することから、さらなるすすぎの工程が必要となる。一方で、含窒素有機アルカリ化合物を使用した場合にはこのように被洗物上での固形物の発生は生じず、被洗物(精密部品)をすすぐことなく次の工程で使用できる。
本発明で使用できる含窒素有機アルカリ化合物は、例えば、アルカノールアミン化合物、第4級アンモニウムヒドロキシ化合物が挙げられる。洗浄で使用した廃液の処理が容易で、かつ環境への負荷が少ない第4級アンモニウムヒドロキシ化合物が好ましい。第4級アンモニウムヒドロキシ化合物としては、テトラアルキルアンモニウムヒドロオキシドが挙げられ、ここでアルキル基としては炭素数1〜4が好ましく、1〜2のものがより好ましい。又、分子中4つのアルキル基は同一又は異なってもよい。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロオキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロオキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロオキシドが例示される。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。環境負荷を低く抑えるためには、分子量が小さく、低添加量でpHを高める効果が強いテトラメチルアンモニウムヒドロオキシドを単独で用いることがより好ましい。このような有機アルカリ化合物は、被洗浄物に付着した油の除去性を高めると共に、後述するキレート剤が有する無機イオンをキレートする性能を高める効果を有する。
本発明の洗浄剤組成物は、キレート剤を含む。キレート剤を洗浄剤組成物に配合することにより異物除去性能を向上できる。特に、水溶性切削油等に混入する金属イオン性の物質が乾燥し、これが研磨剤や金属屑を被洗浄物にバインドさせている場合優れた洗浄効果を発揮する。
本発明で使用可能なキレート剤は、例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、ヒドロキシエチレンジアミンテトラ酢酸より選ばれる酸又はそのアルカリ金属塩に代表されるアミノカルボン酸系キレート剤、グルコン酸又はそのアルカリ金属塩に代表される有機酸系キレート剤、及びアルカノールアミン等の含窒素有機アルカリ塩を単独又は組み合わせて使用できる。これらのキレート剤のうち、アミノカルボン酸系キレート剤は主としてアルカリ土類金属イオンのキレート性能を有し、有機酸系キレート剤は主として鉄イオンのキレート効果を有するため、これら異なる無機イオンに対するキレート剤を併用することがより好ましい。本発明で使用するキレート剤は、より好ましくは、エチレンジアミンテトラ酢酸、グルコン酸又はこれらの塩から選択される少なくとも1種である。特に好ましくは、エチレンジアミンテトラ酢酸4ナトリウム、グルコン酸ナトリウムであり、さらに好ましくは、エチレンジアミンテトラ酢酸4ナトリウム及びグルコン酸ナトリウムの併用である。これらキレート剤を用いることで、異物をバインドしている鉄イオン、アルカリ土類金属イオンを溶解し、異物除去性をより高めることができる。
本発明においては、任意の成分として、例えば2−エチルヘキサン酸塩、キュメンスルホン酸塩及びp−トルエンスルホン酸塩等の液安定化剤、並びに高級アルコール及びシリコン系消泡剤、パラフィン系消泡剤等の抑泡剤を含むことができる。これらその他の成分は、本発明の目的を阻害しない限り、特に制限無く使用できる。配合量は、例えば液体安定化剤が1〜10質量%、抑泡剤が0.1〜5質量%の範囲で使用できる。
本発明の洗浄剤組成物は、溶媒、特に水を含むことができる。水を配合することにより粘度を低下させると共に、水に希釈しやすくなり、ハンドリング性を高めることができる。
本発明の洗浄剤組成物は、上記(A)〜(C)及び必要に応じてその他の成分を配合する事により得ることができるが、より性能の高い洗浄剤組成物を得るには、各成分を以下の配合比率により含むことが好ましい。
本発明の洗浄剤組成物において、(A)非イオン性界面活性剤は、好ましくは20〜50質量%、より好ましくは25〜35質量%、さらに好ましくは26〜32質量%配合することが好ましい。20質量%以上とすることにより、被洗物に対する油の再付着を防止でき、50質量%以下とすることにより洗浄剤組成物の液安定性を向上できる。また、前記のように2種以上の非イオン性界面活性剤を併用する場合においては、各界面活性剤の配合量を以下のようにすることが好ましい。
2種の非イオン性界面活性剤を配合する場合、非イオン性界面活性剤の全体量(非イオン性界面活性剤を100質量部として)において、m+nの大きい界面活性剤:m+nの小さい界面活性剤=10:90〜90:10、好ましくは30:70〜70:30、さらに好ましくは40:60〜60:40の範囲とすることが好ましい。
3種以上の非イオン性界面活性剤を配合する場合、非イオン性界面活性剤の全体量(非イオン性界面活性剤を100質量部として)において、m+nの最大値を有する界面活性剤を、10〜70質量%、好ましくは30〜60質量%、さらに好ましくは40〜60質量%、かつm+nの最小値を有する界面活性剤を、10〜70質量%、好ましくは20〜50質量%、さらに好ましくは20〜40質量%の範囲とすることが好ましい。
非イオン性界面活性剤の配合割合を上記のような範囲とすることにより、浸透性を高めると共に、洗浄剤組成物を低濃度で使用した場合のさらなる高い洗浄性能を達成できる。
本発明の洗浄剤組成物において、(C)キレート剤は、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは3〜7質量%、さらに好ましくは4〜6質量%配合することが好ましい。キレート剤の配合量を1質量%以上とすることにより異物の洗浄効果を向上でき、10質量%以下とすることにより洗浄剤組成物の液安定性を向上できる。アミノカルボン酸系キレート剤、有機酸系キレート剤を併用する場合、キレート剤の全体量(キレート剤を100質量部として)において、アミノカルボン酸系キレート剤:有機酸系キレート剤=90:10〜50:50、好ましくは85:15〜70:30、更に好ましくは80:20〜60:40の範囲とすることが好ましい。
本発明の洗浄剤組成物は、上記の成分を上記の配合量で配合することにより製造することができる。製造方法は、液状の洗浄剤組成物を製造する際に用いられる方法を、特に制限無く使用することが可能である。
本発明の洗浄剤組成物は、被洗物、特に精密部品、中でも金属を切削・研磨等の加工を行うことにより製造した精密部品を洗浄する場合に好ましく使用できる。本発明の洗浄剤組成物を使用して被洗物を洗浄する場合の洗浄方法には特に制限はなく、超音波洗浄(例えば株式会社カイジョー製:HCW−301K、島田理化工業株式会社製:SUC−300を使用)、循環洗浄(例えば株式会社北村製作所製:ユニット式ダイレクトパス洗浄装置KADシリーズを使用)、スプレー洗浄(例えば森合精機株式会社製:MT−182を使用)、浸漬洗浄(例えば株式会社北村製作所製:KRSA、KROシリーズを使用)等が挙げられる。
ただし、本発明の洗浄剤組成物は、低い機械力の洗浄装置において低濃度で使用しても、優れた異物の除去効果を有することから、攪拌洗浄や循環洗浄において好適に使用できる。
これら洗浄装置において使用する場合の洗浄剤組成物の使用量は、使用する機械の種類、被洗物の種類及び量、洗浄媒体の種類並びにその他の要因により適宜変更できる。例えば、攪拌洗浄や循環洗浄においては、水1リットルに対して10〜20g(COD=約1000〜2000)と言う低濃度で使用しても、被洗物の優れた洗浄効果を保持できる。
(A)非イオン性界面活性剤
・C8EO8:C8H17O(C2H4O)8H、日本乳化剤(株)社製、ニューコール1008
・C9EO6:C9H19O(C2H4O)6H、ライオン(株)社製、ラオールXA−60−50
・C10EO4:C10H21O(C2H4O)4H、第一工業製薬(株)社製、ノイゲンXL−40
・C10EO5:C10H21O(C2H4O)5H、第一工業製薬(株)社製、ノイゲンXL−50
・C10EO8:C10H21O(C2H4O)8H、第一工業製薬(株)社製、ノイゲンXL−80
・C10EO6PO2:C10H21O(C2H4O)6(C3H6O)2H、[C10H21O(C2H4O)6H(第一工業製薬(株)社製、ノイゲンXL−60)にアルカリ触媒下、POを2モルブロック付加したサンプル
(B)含窒素有機アルカリ化合物
TMAH:テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、東洋合成(株)社製
(C)キレート剤
EDTA−4Na:エチレンジアミンテトラ酢酸4ナトリウム・4水塩(アクゾノーベル社製、商品名:ディゾルビンNA)
グルコン酸Na:グルコン酸ナトリウム (扶桑化学工業(株)社製、グルコン酸ソーダ)
(A)の比較対象成分
C4EO2:C4H9O(C2H4O)2H、日本乳化剤(株)社製、ブチルジグリコール
C6EO6:C6H13O(C2H4O)6H、BASF社製、Emulan HE50
C12−14EO7:C12〜14H25〜29O(C2H4O)7H、ライオン(株)社製、レオックスCC−70
i−C13EO7:i-C13H27O(C2H4O)7H、ライオン(株)社製、レオコールTD−70
上記各成分を使用して、以下の表1及び2に記載する配合量(質量部)で洗浄剤組成物を調製し、各評価試験で使用した。
本発明の洗浄剤組成物に対して、浸透性試験、異物洗浄性試験及び油洗浄性試験の各試験を以下の要領で行った。尚、各試験結果は、表1及び2において示す。
〈浸透性試験〉
(試験方法)
1)市販のプレパラート(MATSUNAMI GLASS IND.LTD.製 マイクロスライドグラスS02112、30×76mm)に、50μmのスペーサーを挟み込み固定し、不水溶性切削油(出光興産株式会社製、ダフニーマグプラスS)100gに対して油溶性蛍光剤1gを添加して着色した油を、50μmの隙間に過剰量(0.2g)流し込み、テストピースとする。
2)表1及び2に記載する洗浄剤を、それぞれ水1lに対して20g添加して、洗浄液(2000ppm)を調製する。各洗浄液を40℃に加温し、洗浄液を攪拌せずに上記テストピースを洗浄液に3分浸漬する。
3)3分後、テストピースを洗浄液から取り出し、乾燥工程を経ることなくテストピースに紫外線を照射し、目視により50μの隙間に挟まれた切削油の除去率を下記評価基準で評価する。
(評価基準):50μmの隙間に挟まれた油の面積除去率により下記の通り評価
◎◎:除去率40%以上
◎:除去率10以上〜40%未満
○:除去率5以上〜10%未満
△:除去率0%超〜5%未満
×:0%
(試験方法)
1)鉄板(70×25mm)に水溶性切削油(出光興産株式会社製:ダフニーアルファクールEW、10%水溶液)を0.5g均一になるように塗布し、塗布面に平均粒子径が100〜200μmの鉄粉を0.1g散布し、120℃で3hr乾燥後、3日放置してテストピースを調製する。
2)表1及び2に記載する洗浄剤を、それぞれ水1lに対して20g添加して、洗浄液(2000ppm)を調製する。各洗浄液を40℃に加温し、洗浄液を攪拌することなく、上記テストピースを洗浄液に3分浸漬する。
3)3分後、テストピースを洗浄液から取り出し、乾燥工程を経ることなく残留する鉄粉を目視により下記評価基準で評価した。
(評価基準):
◎◎:鉄粉が全く確認できない
◎:鉄粉がほぼ確認できない
○:数個の鉄粉が残留
△:数十個の鉄粉が残留
×:数百個の鉄粉が残留
(試験方法)
1)質量既知の鉄板(70×25cm)に不水溶性切削油(出光興産株式会社製、ダフニーマグプラスS)を0.5g塗布し、120℃で3hr乾燥後、3日放置してテストピースを調製する。
2)表1及び2に記載する洗浄剤を、それぞれ水1lに対して20g添加して、洗浄液(2000ppm)を調製する。各洗浄液を40℃に加温し、洗浄液を攪拌することなく上記テストピースを洗浄液に3分浸漬する。3分後、テストピースを洗浄液から引き上げ、110℃で1hr乾燥後、テストピースの質量を測定する。
3)2)の工程により浸漬・乾燥した後のテストピースの質量から、鉄板の初期の質量を引いて、残留する油分の量を計算する。得られた結果を、以下の基準により評価する。
(評価基準):
◎:残留油分量が1mg未満
○:残留油分量が1〜10mg未満
△:残留油分量が10〜100mg未満
×:残留油分量が100mg以上
これに対して、本発明の範囲から外れる比較例においては、実施例と比較してこれら性能が劣ることが確認できる。
Claims (4)
- (A)一般式R1O(EO)n(PO)mH (式中、R1は炭素数8〜11のアルキル基又はアルケニル基を意味し、EO及びPOはそれぞれエチレンオキシド及びプロピレンオキシドを意味し、nはEOの平均付加モル数を表しかつ1〜10の数であり、mはPOの平均付加モル数を表しかつ0〜5の数である)で表される、非イオン性界面活性剤、
(B)第4級アンモニウムヒドロキシ化合物、及び
(C)アミノカルボン酸系キレート剤及び有機酸系キレート剤
を含み、
キレート剤の全体量(キレート剤を100質量部として)において、アミノカルボン酸系キレート剤:有機酸系キレート剤=90:10〜50:50である、精密部品用洗浄剤組成物。 - 洗浄剤組成物において前記非イオン性界面活性剤を2種以上配合し、各非イオン性界面活性剤のm+nの最大値と最小値の差が1〜10の範囲である、請求項1に記載の洗浄剤組成物。
- 洗浄剤組成物において、(A)を20〜50質量%、(B)を0.5〜5質量%及び(C)を1〜10質量%含む、請求項1又は2に記載の洗浄剤組成物。
- (A)が、R1が炭素数10のアルキル基又はアルケニル基で、n=3〜10かつm=0〜3の非イオン性界面活性剤、
(B)が、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、及び
(C)が、エチレンジアミンテトラ酢酸又はその塩、及び、グルコン酸又はその塩である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗浄剤組成物。
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