JP5651817B2 - 油汚れの激しい作業衣のクリーニング方法およびクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は油汚れのはげしい作業衣の油汚れと水溶性汚れの両者を洗濯除去し、かつ自然環境に優しく、しかも環境へ排出される成分が極小化されたクリーニング法および該方法を適用したクリーニング装置を提供する。さらに詳しくはドライクリーニングの特徴である油汚れの除去性能の良さとウェットクリーニングの水溶性汚れの除去性能の良さを持つクリーニング法および装置である。

商業クリーニングでは水系と非水系の２種の方法が実施されている。前者はサマースーツ，スポーツシャツ，ポリ塩化ビニール製品の洗濯に、後者はドライクリーニングといわれ背広，おしゃれ着，ネクタイなど洗濯時に型崩れを嫌う製品に適用される。水系の洗濯では強力な洗濯効果を目的としたラウンドリーでは合成界面活性剤に加えて強いアルカリ洗剤を加えさらに比較的高温で強い機械力により洗浄力を高めている。水系の洗濯のウェットクリーニングでは低温で中性洗剤を用いて手洗いを原則として毛製品やニット製品を対象とする。

ドライクリーニング用の溶剤としてテトラクロロエチレン，フロンＣＦＣ−１１３および石油系溶剤である。引火性のないテトラクロロエチレンやフロンＣＦＣ−１１３はドライクリーニング用溶剤としては理想的と考えられていたが、発がん性（トリハロメタンの原因物質）やオゾン層の破壊の原因物質とみなされ使用禁止の方向にある。厳しい法規制でも対応できる機械を採用されればテトラクロロエチレンの使用は継続できるが一部の業者は高引火点の炭化水素系の溶剤を用いたホットタイプの機械によるドライクリーニングに移向している。さらにテトラクロロエチレンの使用はＰＲＴＲ法や土壕汚染対策法が施行され環境問題対策が課せられ、そのためテトラクロロエチレンの消費量は確実に減少している。

日本では石油系溶剤として工業ガソリン５号（ＪＩＳ規格）がある。石油系溶剤は引火性に対する安全管理，急性中毒の予防，環境保全の立場から消防法と建築基準法の準処が必要である。機械で洗浄・脱液工程まで行う石油系コールド機の使用が一般的である。石油系コールド機の洗浄では溶剤タンクを経由する循環洗浄であるため溶剤全体に汚れが分散し、さらに溶剤浄化に時間がかかる。乾燥工程での溶剤回収の問題（乾燥機からの大気への溶剤の放出、引火爆発の危険性など）が生じる。

本発明では油汚れの激しい作業衣のクリーニング法を提案することを目的とする。油汚れを除去するにはドライクリーニングが一般的には適用される。油はドライクリーニングで使用される溶剤中に溶解する。そのため溶剤タンク内の溶剤の汚染が急速に進み、他の共存する作業衣に再汚染する。再汚染を防止するためには溶剤の浄化処理の頻度を増さざるを得ない。（１）浄化頻度を増加させずに油汚れを除去する技術を提供する。またドライクリーニングの問題点である水溶性の汚れは除去できない。作業衣には油のほかに汗の成分である塩、タンパク遊離脂肪酸、グリセリド、鉄粉、泥、ほこりが一般には付着しており、これらの成分も除去しなくてはならない。すなわち（２）水溶性汚れも除去できる技術を提供する。

ドライクリーニングで使用する溶剤を完全に回収し再利用するのが理想である。この理想を実現するには密閉系で蒸留等でエネルギーを消費する。作業衣クリーニングにこの方法を適用させることはコストパファーマンスとして無理と考えられている。（３）使用する溶剤の回収技術は熱エネルギーの使用を極小化したものでなくてはならない。この課題を本発明で解消する。

本発明の最大の特徴は、作業衣の素材がポリエステルあるいはポリエステルと木綿との交織である点に注目した点にある。ポリエステルは疎水性材料であり木綿は親水性であり、両者は共に結晶化度が高い。両繊維素材の化学薬品に対する耐薬品特性で、アルカリ性水溶液への耐性に共通の点がある点に本発明法は注目した。すなわちアルカリ濃度が高くなるとポリエステルは加水分解して低分子化し溶解する。木綿ではアルカリ濃度が高くなると膨潤し、一部は溶解する。またアルカリ濃度が低くなると両繊維共に耐性を持つ。この性質を本発明では利用する。

本発明の第一の特徴はアルカリ性水溶液（以降Ａ溶液と略称）と炭化水素系溶剤を含む溶液（Ｏ溶液と略称）との混合溶液を洗浄液として使用する点にある。Ｏ溶液とＡ溶液との混合溶液を静置すると両溶液は分液する。洗濯時には撹拌状態下にありＯ溶液中にＡ溶液が分散した部分（ＡｉｎＯ）と逆にＡ溶液中にＯ溶液が分散した状態（ＯｉｎＡ）が共存した条件で洗濯が実施される。作業衣の洗濯時には混合溶液が作業衣の繊維の表面に効率良く作用するには機械力を与えることが重要である。Ｏ溶液とＡ溶液との体積比は０．３対１から３対１の間に調整する。この混合比にあればＡｉｎＯとＯｉｎＡの分散状態が維持された状態での洗濯がなされている。この状態で洗濯により油汚れと水溶性汚れおよび微粒子汚れのいずれもが液中に溶解あるいは分散する。

本発明の炭化水素系溶剤としては炭素数５〜１２の飽和炭化水素および引火点38℃以上の工業ガソリン5号のような2種以上の混合溶剤が油の溶解力および溶剤の回収で望ましい。炭素数の５〜１０の場合には溶剤の回収には室温での減圧蒸留、炭素数が１０以上の場合には加熱下での減圧蒸留を利用する。

Ａ溶液としては０．０５規定〜０．２規定の苛性ソーダ水溶液が好ましい。苛性ソーダ水溶液によって水溶性の汚れを除去できるし、同時に付着した恐れのある感染性微生物の不活化の作用を持つ。さらにこの水溶液はたんぱく質や脂肪系の汚れ、および油系の汚れも分解し、水溶液に変性させる作用を持つ。

本発明の第２の特徴は洗濯後の作業衣を混合溶液より取り出し、該作業衣に遠心力を負荷して脱溶液する点にある。ドライクリーニングの場合とことなり、作業衣はＡ溶液で湿った状態にある。ランドリーの場合とも異なり界面活性剤は必ずしも必要なく、また加温することも必要ない。加温は安全面を考慮すると避けるべきである。機械力を加える点ではランドリーに分類されるが、低温である水系の洗濯であることよりウェットクリーニングに近い。

脱溶液で得られたＡ溶液には水溶性の汚れとＯ溶液中の炭化水素溶剤の一部が溶解している。このＡ溶液は洗濯液を分散したＡ溶液と洗濯後の作業衣の第１回目の水洗後の水溶液を回収し、これを後述の方法で精製処理して再生Ａ溶液として再利用する。

遠心脱液した作業衣を水洗し、水洗後の溶液のＰＨが７．５以下になるまで水洗と脱水とを繰り返した後、主として大気中で乾燥する。ドライクリーニングの場合とことなり水洗後の作業衣から炭化水素系の溶剤が大気中に放出されることはなく、また作業衣に炭化水素系の溶剤の残留をより少なくするには作業衣を真空中で乾燥させれば良い。

本発明の第３の特徴は洗濯後の混合溶液を静置し分液し、下層部のＡ溶液からは水に分散したあるいは溶解した有機物質を除去し、Ａ溶液として再利用し、上層部のＯ溶液より炭化水素系溶媒を分離精製し、再びθ溶液として再利用する点にある。Ａ溶液とＯ溶液とはほとんど相互には溶解せずまた相互の密度差が大きいため、静置後短時間で分液する。界面活性剤を使っていないため分液が容易である。また分液による分離であるためにこの工程での分離用エネルギーを必要としない。分液工程は洗濯槽とは別途に用意された槽で行われる。

分液して回収したＡ溶液および第一回目のすすぎの水溶液を加えた液に、塩化第１鉄水溶液あるいは酢酸第１鉄溶液に水酸化第２鉄コロイド水溶液を加えた水溶液を添加し撹拌後静置すると沈殿物が生じる。この沈殿物中にはＡ液中に溶解あるいは分散していた有機物や重金属などの汚染物が存在する。上澄液のＢＯＤやＣＯＤは低下し、さらに溶解した重金属イオン濃度は沈殿処理前にくらべて大幅に低下できる。

沈殿物を除去した後の上澄液を陽イオン交換性再生セルロース不織布でろ過吸着処理後、平均孔径８０ｎｍ以上で１５００ｎｍ以下の再生セルロース膜で濾過し得られた濾液を再生Ａ溶液とする。この処理によりＡ溶液はリサイクル可能な状態となる。この精製工程ではほとんど熱エネルギーは必要としない。

分液操作で回収されたＯ溶液には主として油成分を溶解している。この溶液より炭化水素溶剤のみを回収する方法として（１）減圧蒸留法（２）常圧蒸留法（３）吸着／ろ過法（４）ケン化／沈澱化（５）尿素アダック法（６）微生物処理法がある。炭化水素溶剤の炭素数が８以下の場合には減圧蒸留法で熱源を使うことなく蒸留精製を採用するのが安全性の点から望ましい。再生セルロース多孔膜を用いた減圧蒸留の一種であるパーベーパレーション法が効率と安全性の面から最も望ましい。

炭化水素溶剤の炭素数が９，１０，および工業ガソリン5号では常圧蒸留または減圧蒸留法によって溶剤を精製し、Ｏ溶液として再利用する。減圧下での蒸留により溶剤の外環境への散逸を極小化できる。蒸留の前にイオン交換性を持つ再生セルロース不織布で濾過することによりＯ溶液中の水分、鉄分（水酸化鉄あるいは鉄イオン）、および油の酸化鉄を除去することが可能である。蒸留残部の機械油は熱料源として使用可能である。

上記のクリーニング方法を実現するには（１）洗濯／脱水部と（２）分液槽と（３）沈殿槽と（４）滅圧蒸留ラインが不可欠である。（１）、（２）、（３）、（４）のそれぞれが必ずしも独立した部分である必要はないが、機能として必要である。たとえば（１）の洗濯／脱水と分液とが同一の槽として実施できる場合などである。洗濯／脱水部では水流または作業衣に回転を与える回転ドラムで構成されている。回転ドラムの内部のＯ溶液とＡ溶液を混合した溶液中に作業衣を浸漬し、回転ドラムを回転することにより作業衣に効率よく混合液が浸透し、あるいは排出される。

本発明の装置の特徴は洗濯後の溶液を静置し分液する槽を別途設置している点にある。分液槽の体積は回転ドラムの体積の１／４以下であり、分液槽の下部には液体の流出口を設けている。分液槽の下部液を入れる沈殿槽を設けることにより回転ドラムの効果的な運転が可能となる。沈殿槽での上澄液はイオン交換性を持つ再生セルロース不織布で濾過されて再びＡ液として利用される。

本発明方法および装置によって油汚れのひどい作業衣を効率的に洗浄し衛生的環境を維持し、かつ洗浄に利用する薬剤を再利用することにより環境を汚すことを最小限にとどめることができる。界面活性剤を使用することなく汚れの種類も油溶性と水溶性の汚れのいずれも除去できる。さらに作業衣への溶剤の残存臭を無くすことが出来る。分液工程を入れることによりエネルギーを使用することなく油水分離が可能となり、油系での精製方法と水系での精製方法をそれぞれ利用することが可能となる。

図１に本発明の方法を実現する装置の一例を示す。洗濯と脱水を行うための装置である回転ドラム１の内部には作業衣に回転を与える回転カゴ２が内臓されている。油汚れの激しい作業衣（ポリエステル製）を作業衣出入口３より回転カゴ２内に投入する。回転ドラムにはＯ溶媒としてｎ―ヘキサン（炭素数６）とＡ溶液として０．１規定の苛性ソーダ水溶液とが１対１の比率（２０℃、体積比）で混合した溶液が回転ドラムの内容積の１／８になるように調整されている。作業衣と溶液との比（浴比）は１対４〜５である。作業衣に付着した油性汚れ（機械油、脂肪、油溶鉄など）はｎ−ヘキサンで除去され、水溶性汚れ（汗成分である塩、タンパク、遊離脂肪酸、グリセリドなど）は苛性ソーダ水溶液で除去される。鉄粉、泥、ほこりなどの微粒子は疎水性コロイドとなり溶液中を分散する。

洗濯用水のＰＨを８以上のアルカリ性にすることにより作業衣と微粒子の荷電状態を負にすることが出来、微粒子の脱着を容易にすることが出来る。汚れは作業衣に機械的な力を与え洗浄液と衣類との間にずり力を与えることによって除去される。回転ドラムによる回転運動がこの力を与える。洗浄とすすぎとの間での回転数は２０〜５０ｒｐｍで脱水時には５００〜１０００ｒｐｍである。洗浄時間は約１５分で脱水時間は１〜２分間である。すすぎには水を使用し、浴比を１：８程度で１回３分間を３回以上繰り返す。その後約２分間脱水し、脱水後の作業衣を風乾する。

洗濯後の溶液を回転ドラムの下部に備えつけられたコック８によって９、１１の流路をへて分液槽１２に導入する。この際、分液槽上部の空気出入口１５は開状態である。導入後、出入口１５を閉じて約５時間静置する。コック１７と空気出入口１５を開状態にして分液槽下部の溶液Ａに対応する溶液３０を沈殿槽２７に移送させる。沈殿槽２７に移動した溶液３０に塩化第一鉄水溶液と水酸化第二鉄コロイド粒子（平均粒子径１３ｎｍ）とを混合した溶液を２６に入れてコック２９によって徐々に加える。撹拌子２８で激しく撹拌し必要であれば１規定の苛性ソーダを加えてＰＨ＝７になると静置する。上溶液をＡ溶液として再び利用する。上溶液の着色が認められた場合、イオン交換性再生セルロース不織布で濾過する。

分液槽内の上層部の液２４は鎖に連結したボール状の栓ｑによって下層部の液体３０が沈殿槽２７へ輸送された後自動的に栓の役割をするため分液槽内に残留する。栓ｑを鎖１６によって持ち上げコック１７、三方コック１８によってチューブ１９を通って溶液２４を減圧蒸留用容器２１に輸送する。空気圧をゴム球１４を用いて分液槽１２、回路１９に負荷し、溶液２４をすべて減圧蒸留用容器２１に入れる。水浴２５によって容器２１を除々に加熱し、60℃に保つ。ライン３４を通して減圧にする。溶液２４は沸騰状態となり蒸気は２３を通して３３の受器内に入る。受器３３は冷却媒体３１、３２によって０℃〜10℃に冷却されている。受器内の液体Ｏは溶媒Ｏとして再利用される。

油汚れの激しい作業衣一枚（７００ｇ）を３リットルの洗浄液（ｎーヘキサン１．５リットルと０．１規定の苛性ソーダ水溶液１．５リットル）に浸漬し作業衣と洗浄液とを15分間撹拌した。洗浄液を回転ドラム下部より抜き出した。得られた洗浄液を分液槽に入れた。図１のドラムに6リットルの水を入れて3分間回転させて洗浄液を回収した。回収液を分液槽に入れた。回転ドラムに6リットルの水を入れて3分間回転させ、洗浄液を系外に集める。この水洗いの操作をさらに繰り返し、水洗後の水のＰＨが７．５以下になることを確認して水洗を終了とする。

水洗後の作業衣を脱水し、そのまま風乾した。乾燥後の作業衣は６９５ｇ、汚れはほぼ完全に除去され、ファスナーやボタンも洗浄され汚れは認められなかった。洗濯後の溶液は分液槽に集められた。分液槽内に5時間静置しＯ溶液に近い溶液２４とＡ溶液に近い溶液３０とを分液する。溶液２４の体積は約１．５リットル、溶液30の体積は約６．５リットルでそれぞれを２４と２７に別々に移した。２７には別に用意した塩化第一鉄の１重量％の水溶液に水酸化第二鉄コロイド粒子（粒子径１３ｎｍ）を混入した溶液（水酸化鉄濃度５０ｐｐｍ）をコック２９を開状態にして混入した。撹拌は２８によって激しく撹拌後８時間静置した。激しい撹拌は第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化されるために必要である。

静置後の上溌液約５，５リットルを陽イオン交換性再生セルロース不織布で濾過し、濾液をさらに平均孔径３００ｎｍの再生セルロース多孔膜で濾過した濾液の一部をＡ溶液として再利用する。容器２１中の溶液を減圧蒸留した。この際２５の媒体の温度は２０℃、３１および３２の冷却媒体の温度はー１０℃であった。蒸留留分の受器にはｎ‐ヘキサン１．３リットルが回収され、このｎ‐ヘキサンはＯ溶液とし再利用される。

鉄鋼、建設、加工業、清掃業、その他の業種において油脂等が利用されているがその工場現場においては油汚れの激しい作業衣が常に生れている。この作業衣に特化し、他の衣類を汚染することなくクリーニングすることが可能であり、さらに環境問題に悩ませることなくほとんどゼロエミツションで実施される。

図１に本発明装置の概略図を示す。本発明装置の特徴は分液槽１２と沈殿槽２７の存在にある。両者の存在により回転ドラム１の効率的な運転と水溶性の汚れの解消と洗濯後の水の再利用が可能となる。

Ａ：溶液Ａ
Ｏ：溶液Ｏ
Ｍ：モーター
Ｗ：水
Ｐ：圧力源（空気源）
Ｐｒ：水酸化第２鉄沈殿
ｑ：密度０．９のボール（止弁）
ｉｎ ｖａｃ：減圧源
１：回転ドラム
２：回転カゴ
３：作業衣出入口
４：溶液Ｏだめ
５：溶液Ａだめ
６：水源
７：水の出入バルブ
８：回転ドラムの下部の液体流出口
９：三方コック
１０：系外へのドレイン
１１：分液槽への輸送チューブ
１２：分液槽
１３：加圧用圧力源への空気取り入れ口
１４：加圧源となるゴム球
１５：大気への空気出入口
１６：分液槽の下部に連結した鎖、鎖の端には分液槽下部の液体の流出入口の栓ｑがある
１７：分離槽から溶液を流出を別降するユック
１８：回路１９、２０へ分枝する
１９：減圧蒸留装置への輸送チューブ
２０：沈殿槽への郵送チューブ
２１：減圧蒸留用容器
２２：温度計
２３：減圧ラインへの連結パイプ
２４：減圧蒸留用容器内の精製前のＯ溶液
２５：加熱媒体
２６：塩化第一鉄水溶液
２７：沈殿槽
２８：撹拌用スターラー
２９：塩化第一鉄水溶液を沈殿槽に注入する為のコック
３０：分液槽の下層の溶液
３１：冷却媒体
３２：冷却媒体
３３：蒸留留分の受器
３４：真空ラインへの接続パイプ

Claims (3)

1. 油汚れの激しい作業着より汚れを除去するのに際して、（１）単独または複数の炭化水素系溶媒（Ｏ溶液と略称）と０．０５規定〜０．２規定の苛性ソーダ水溶液（Ａ溶液と略称）との混合溶液（体積比０．３：１〜３：１）を撹拌下で該作業衣を洗濯後、（２）該作業衣と混合溶液とを分離し、該作業衣に遠心力を負荷して脱溶液し、（３）該作業衣を水洗し、水洗後のｐＨが７．５以下になるまで水洗と脱水を繰り返した後、乾燥し、（４）当該混合溶液を分液し、下層部のＡ溶液からは水に分散あるいは溶解した有機物質を除去し、Ａ溶液として再利用し、上層部のＯ溶液より炭化水素系溶媒を分離精製し、再びＯ溶液として再利用することを特徴とする作業衣のウエットクリーニング法。
2. 請求項１において（１）炭化水素系溶媒として炭素数５〜１２の飽和炭化水素、引火点３８℃以上の工業ガソリン５号を用い、（２）Ａ溶液より水に分散あるいは溶解した有機物質の除去に塩化第一鉄水溶液と水酸化第２鉄のコロイド粒子とを混合添加し撹拌後静置し、沈殿物を除去後、陽イオン交換性再生セルロース不織布と平均孔径８０ｎｍ以上で１５００ｎｍ以下の再生セルロース膜でろ過し、濾液を再生Ａ溶液とし、（３）洗濯後のＯ溶液を減圧蒸留することによって炭化水素系溶媒を精製回収し、これをＯ溶液として再利用することを特徴とするウエットクリーニング法。
3. 請求項１の方法を実現する装置として（１）洗濯用の水流または作業衣に回転を与える回転ドラムで構成される洗濯部と脱水部に加え、（２）洗濯後のＡ溶液とＯ溶液とを分液するための分液槽と、（３）Ａ液より有機物質等を沈殿除去するための沈殿槽と（４）減圧蒸留用のラインとで構成されることを特徴とする装置。

Images