JP5841883B2 - 鉄及び非鉄金属部品用洗浄剤組成物、並びにこれを用いた洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄及び非鉄金属部品用洗浄剤組成物、並びにこれを用いた洗浄方法に関し、詳しくは自動車工業、機械工業、金属工業、電気・電子工業などの分野で利用される、鋳物や鋼板などに代表される鉄系金属部品や、アルミニウムや銅などに代表される非鉄金属部品の洗浄に使用される洗浄剤組成物並びにこれを用いた洗浄方法に関する。

鉄系金属や非鉄系金属は、加工工程において、前者ではプレス、切削、焼鈍などの処理が行われており、後者ではプレス、切削などの処理が行われている。そして、これらの処理後、最終仕上げあるいは次工程の準備として、当該部品の表面に付着した汚染物の洗浄除去処理が行われている。

従来、これらの洗浄には、（１）ＣＦＣ−１１３や１，１，１−トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素類、（２）石油系炭化水素類などの溶剤、（３）水系洗浄剤などの洗浄剤が用いられてきた。

しかしながら、ハロゲン系炭化水素類は、オゾン層を破壊する物質であるとして、環境保護のために使用が規制されている。また、石油系炭化水素類などの溶剤は、引火点を有するために、取扱いに多大の配慮が必要である。従って、水系洗浄剤に対する要求が高まっている。

しかし、水系洗浄剤にあっては、鉄系金属を洗浄処理する場合に、洗浄工程中やすすぎ工程中あるいは乾燥時に金属表面が錆びやすく、防錆対策が必要である。そのため、防錆成分を配合した水系洗浄剤やそれらを用いた洗浄方法が開示されている（例えば、特許文献１，２）。

しかしながら、上記特許文献１で提案されている組成物は高級アルキルアミン類を個別に配合した洗浄剤であり、非鉄金属類では腐食の問題が生じる。更には、炭素数が１６以上のアルキルアミン類は、水すすぎ性が悪く、外観の仕上がり性や洗浄剤残渣が厳しく管理されている電子部品の洗浄には不向きである。

特開平８−３１９４９９号公報 特開２００８−１３３３６３号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、安全性及び洗浄効果が高く、鉄系金属部品には防錆性を付与でき、非鉄系金属部品を腐食することなく、外観の仕上がり性や洗浄剤残渣の管理が厳しい電子部品の洗浄にも使用できる洗浄剤組成物及びこれを用いた洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、鉄及び非鉄金属部品用洗浄剤組成物の必須成分として非イオン界面活性剤と、脂肪族カルボン酸と芳香族カルボン酸と有機アルカリ成分を用いてｐＨが５〜１０の範囲となるように調整使用することで、鉄及び非鉄金属表面に優れた防錆効果を与えつつ、高い洗浄効果が得られることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち本発明の洗浄剤組成物は、上記の課題を解決するために、下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、ノナン酸、ドデカン二酸、オレイン酸及びフマル酸から選択された１種又は２種以上の脂肪族カルボン酸と、安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｐ−トルイル酸から及びテレフタル酸から選択された１種又は２種以上の芳香族カルボン酸と、炭素数１〜９のアルカノールアミンを含有し、ｐＨが５〜１０の範囲であるものとする。

Ｒ^１−Ｏ−〔（ＰＯ）ｍ・（ＥＯ）ｎ〕−Ｈ （１）
但し、式（１）中、Ｒ^１は、炭素数１〜３０の直鎖又は分岐の、アルキル基、アルケニル基又は芳香族炭化水素基を示し、ＰＯはプロピレンオサイド、ＥＯはエチレンオキサイドを示し、ｍ及びｎはそれぞれ平均付加モル数であり、ｍは０≦ｍ≦２０の範囲の数であり、ｎは０≦ｎ≦２０の範囲の数であり、ｍ＋ｎ≧２である。〔（ＰＯ）ｍ・（ＥＯ）ｎ〕の付加形態は、ブロック又はランダムのいずれでもよく、ＰＯとＥＯのいずれが先でもよい。

上記洗浄剤組成物は、一般式（１）で表される非イオン界面活性剤を０．０１〜３０重量％、上記脂肪族カルボン酸を０．０１〜３０重量％、上記芳香族カルボン酸を０．０１〜３０重量％含有することが好ましい。

本発明の洗浄方法は、上記本発明の洗浄剤組成物を水で２〜２００倍に希釈した洗浄液で鉄系金属部品及び非鉄系金属部品の洗浄操作を行い、その後水で濯ぐ方法とする。

本発明の洗浄剤組成物によれば、鉄系金属部品及び非鉄系金属部品を切削・研磨加工やプレス加工した後に付着する加工油、指紋、切り粉、研磨材や研磨片などのパーティクルを効果的に除去することができ、鉄系金属部品には防錆性を付与できる。また、本発明の洗浄剤組成物は、安全性が高く、非鉄系金属部品を腐食することなく、外観の仕上がり性や洗浄剤残渣の管理が厳しい電子部品の洗浄にも使用できるものとなる。

本発明で用いる非イオン界面活性剤は、一般式（１）で表されるように、炭素数１〜３０の直鎖又は分岐の、アルキル基、アルケニル基又は芳香族炭化水素基に、エチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドを付加したものである。

一般式（１）のＲ^１で表されるアルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコデシル、ヘキコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、ヘキサコシル、ヘプタコシル、オクタコシル、ノナコシル、又はトリアコシルなどが挙げられる。中でも油性汚染物への乳化分散性に優れることから、炭素数８〜１８のアルキル基が好ましい。

また、アルケニル基の例としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、テトラデセニル、ペンタデセニル、ヘキサデセニル、ヘプタデセニル、オクタデニセニル、ノナデセニル、エイコセニル、ヘキコセニル、ドコセニル、トリコセニル、テトラコセニル、ペンタコセニル、ヘキサコセニル、ヘプタコセニル、オクタコセニル及びノナコセニル及び、トリアコセニルなどが挙げられる。中でも油性汚染物への乳化分散性に優れることから、炭素数８〜１８のアルケニル基が好ましい。

また、芳香族炭化水素基の例としては、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、エチルフェノル、プロピルフェニル、ブチルフェニル、ペンチルフェニル、ヘキシルフェニル、ヘプチルフェニル、オクチルフェニル、ノニルフェニル、デシルフェニル、ウンデシルフェニル、ドデシルフェニル、トリデシルフェニル、テトラデシルフェニル、ペンタデシルフェニル、ヘキサデシルフェニル、ヘプタデシルフェニル、オクタデシルフェニル、ノナデシルフェニル、エイコデシルフェニル、ヘキコシルフェニル、ドコシルフェニル、トリコシルフェニル、テトラコシルフェニル、モノスチレン化フェニル、ジスチレン化フェニル、トリスチレン化フェニル、ナフチル、メチルナフチル、エチルナフチル、プロピルナフチル、ブチルナフチル、ペンチルナフチル、ヘキシルナフチル、ヘプチルナフチル、オクチルナフチル、ノニルナフチル、デシルナフチル、ウンデシルナフチル、ドデシルナフチル、トリデシルナフチル、テトラデシルナフチル、ペンタデシルナフチル、ヘキサデシルナフチル、ヘプタデシルナフチル、オクタデシルナフチル、ノナデシルナフチル、エイコデシルナフチル、アントラセニル、フェナントラセニル、テトラセニル、クリセニル、ペンタセニル、ヘキサセニル、及び、へプタセニルなどが挙げられる。中でも油性汚染物への乳化分散性に優れることから、オクチルフェニル、ノニルフェニル、デシルフェニル、スチレン化フェニルなどの芳香族炭化水素基が好ましい。

エチレンオキサイドの平均付加モル数ｎは、０≦ｎ≦２０の範囲が好ましく、２≦ｎ≦１５の範囲がより好ましい。ｎが２０を超えると親水性が増し、油性汚染物への洗浄性が低下する。

また、プロピレンオキサイドの平均付加モル数ｍは、０≦ｍ≦２０の範囲が好ましく、０≦ｍ≦５の範囲がより好ましい。ｍが２０を超えると疎水性が増し、洗浄剤のすすぎ性が低下する。

さらに、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの付加形態は、ブロック又はランダムのいずれでもよく、いずれがＲ^１−Ｏ−に先に結合していてもよい。エチレンオキサイドの平均付加モル数ｎとプロピレンオキサイドの平均付加モル数ｍの和（ｍ＋ｎ）は２以上であり、２≦ｍ＋ｎ≦４０の範囲が好ましく、２≦ｍ＋ｎ≦２０の範囲がより好ましい。

上記非イオン界面活性剤は、１種を単独で使用することもでき、２種以上を併用することもできる。

本発明で用いられる脂肪族カルボン酸は、ノナン酸、ドデカン二酸、オレイン酸、フマル酸である。中でも、素材表面に形成される皮膜が密になりやすく、防錆効果に優れることから、ノナン酸、ドデカン二酸が好ましい。これら脂肪族カルボン酸は、１種単独で使用することもでき、２種以上を併用することもできる。

また、本発明で用いられる芳香族カルボン酸は、安息香酸、ｐ−トルイル酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、テレフタル酸である。中でも、素材表面に形成される皮膜が密になりやすく、防錆効果に優れることから、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸が好ましい。これら芳香族カルボン酸も、１種単独で使用することもでき、２種以上を併用することもできる。

本発明の洗浄剤組成物における上記各構成成分の配合割合としては、非イオン界面活性剤の含有量は０．０１〜３０重量％が好ましく、０．１〜１０重量％がより好ましい。０．０１重量％未満では洗浄剤の浸透力が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤除去性（すすぎ性）に劣る傾向がある。

脂肪族カルボン酸の含有量は０．０１〜３０重量％が好ましく、０．１〜１５重量％がより好ましい。０．０１重量％未満では十分な防錆性が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤に溶解しにくくなる。

芳香族カルボン酸の含有量は０．０１〜３０重量％が好ましく、０．１〜１５重量％がより好ましい。０．０１重量％未満では十分な防錆性が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤に溶解しにくくなる。

有機アルカリの含有量は、組成物としてのｐＨが５〜１０になるように調整するので、脂肪族カルボン酸と芳香族カルボン酸の配合量により変化する。ｐＨが１０より高い場合は、アルミや銅のような非鉄金属への影響が生じるようになる。ｐＨが５より低い場合は、防錆性の低下や、洗浄液中にカルボン酸が析出するなどの問題が発生する。

また、本発明の洗浄剤組成物には、本発明の目的から外れない範囲内で、公知の消泡剤、防腐剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤等を添加して使用することもできる。

消泡剤としては、シリコン系、高級アルコール系、ポリグリコール系、鉱物油系等、種々の公知のものを使用することができる。

また、本発明の目的から外れない範囲内であれば、公知の陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤を併用することもできる。

さらに、必要に応じて、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの無機アルカリを単独で又は複数組み合わせて添加し、強アルカリ洗浄剤として使用することもできる。

本発明の洗浄剤組成物を用いた洗浄方法としては、上記した本発明の洗浄剤組成物を水で希釈した洗浄液で鉄系金属部品及び非鉄系金属部品の洗浄操作を行い、その後水で濯ぐ方法が用いられる。洗浄剤組成物の希釈倍率は、通常は２〜２００倍とし、好ましくは５〜５０倍とする。２倍未満では、洗浄剤のすすぎに多大な労力を要し、２００倍を超える場合は洗浄性が劣る。

洗浄対象は特に限定されないが、鋳物や鋼板などに代表される鉄系金属部品やアルミニウムや銅などに代表される非鉄金属部品の双方に有効であり、自動車工業、機械工業、金属工業、電気・電子工業などの加工工程での洗浄に好適に利用することができる。具体的には、加工工程で部品に付着する、加工油、指紋、切り粉、研磨した後に残る研磨材や研磨片などの微粒子を効果的に除去することができる。

洗浄方法としては、浸漬洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄、スクラブ洗浄、噴流洗浄、スプレー洗浄、手拭き洗浄等各種の洗浄方法を特に限定なく、単独で、又は組み合わせて用いることが可能である。

次に、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、特に記載しない限り、配合比率等は質量基準（質量部、質量％）とする。

下記表１に示す配合に従い洗浄剤組成物を調製し、以下の評価を行った。結果を表２に示す。

１．油性加工油に対する洗浄性
油性加工油（日本工作油（株）製、製品名：ＮＯ．６３０）を均一に塗布した鋼板（ＳＰＣＣ）を１００℃で３分間熱処理し、冷却した後にテストピースとした。

表１の各洗浄剤組成物の水１０倍希釈品を調製し、洗浄液とした。得られた洗浄液を５０℃に加温し、３８ｋＨｚ、３００Ｗの超音波洗浄機を用いて鋼板を洗浄した後に、４０℃に加温した温水ですすぎを行い、エアーブローを行った後、８０℃の熱風乾燥を５分間行った。

洗浄前の鋼板の油分と、洗浄後の鋼板に残存する油分残渣及び洗浄剤残渣を、溶剤を用いて抽出し、抽出量を分光光度法にて測定し、洗浄率を次式より求め、その洗浄率から洗浄性能を以下の基準にて評価した。

洗浄率（％）＝（未洗浄鋼板抽出量−洗浄鋼板抽出量）／未洗浄鋼板抽出量×１００
◎：洗浄率９５％以上
○：洗浄率７５％以上〜９５％未満
△：洗浄率５０％以上〜７５％未満
×：洗浄率５０％未満

２．水溶性加工油に対する洗浄性
水溶性加工油（日本工作油（株）製、製品名：ＵＣ−１７８ＡＥ）を均一に塗布した鋼板（ＳＰＣＣ）を１００℃で３分間熱処理し、冷却した後にテストピースとした。

表１の各洗浄剤の水２０倍希釈品を作製し、洗浄液とした。得られた洗浄液を５０℃に加温し、３８ｋＨｚ、３００Ｗの超音波洗浄機を用いて鋼板を洗浄した後に、４０℃に加温した温水ですすぎを行い、エアーブローを行った後、８０℃の熱風乾燥を５分間行った。

洗浄前の鋼板の油分と、洗浄後の鋼板に残存する油分残渣を、溶剤を用いて抽出し、抽出量を分光光度法にて測定し、洗浄性能を以下の基準にて比較した。

洗浄率（％）＝（未洗浄鋼板抽出量−洗浄鋼板抽出量）／未洗浄鋼板抽出量×１００
◎：洗浄率９５％以上
○：洗浄率７５％以上〜９５％未満
△：洗浄率５０％以上〜７５％未満
×：洗浄率５０％未満

３．鉄に対する防錆性
表１の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、洗浄液とした。鋳鉄粉（ＦＣ２００）をシャーレに敷きつめ、この鋳鉄粉２ｇに対し、得られた洗浄液２ｍｌを滴下し、室温下における６時間での発錆状況を確認し、防錆性を以下の基準にて比較した。

◎：発錆なし
○：発錆５％未満
△：発錆５％以上〜２５％未満
×：発錆２５％以上

４．銅に対する腐食性
表１の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、洗浄液とした。銅板（Ｃ１０２０Ｐ）を得られた洗浄液１００ｍｌに浸漬させ、密閉容器内にて４０℃で２４時間放置した後、銅板の重量変化及び銅板表面の腐食変化の有無を確認し、腐食性を以下の基準にて比較した。

◎：重量変化なし（０．０１％未満）、かつ腐食なし
○：重量変化０．０１％以上〜０．１０％未満、かつ腐食なし
△：重量変化０．１０％以上、しかし腐食なし
×：重量変化０．１０％以上、かつ腐食あり

５．アルミに対する腐食性
表１の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、洗浄液とした。アルミ板（Ａ１０５０Ｐ）を得られた洗浄液１００ｍｌに浸漬させ、密閉容器内にて４０℃で２４時間放置した後、アルミ板の重量変化及びアルミ板表面の腐食変化の有無を確認し、腐食性を以下の基準にて比較した。

◎：重量変化なし（０．０１％未満）、かつ腐食なし
○：重量変化０．０１％以上〜０．１０％未満、かつ腐食なし
△：重量変化０．１０％以上、しかし腐食なし
×：重量変化０．１０％以上、かつ腐食あり

本発明の洗浄剤組成物は、例えば、自動車工業、機械工業、金属工業、電気・電子工業などの加工工程で、鉄系金属部品及び非鉄系金属部品を切削・研磨加工やプレス加工した後に付着する、加工油、指紋、切り粉、研磨材や研磨片などのパーティクルを洗浄するのに利用することができる。

Claims (3)

1. 下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、
   ノナン酸、ドデカン二酸、オレイン酸及びフマル酸から選択された１種又は２種以上の脂肪族カルボン酸と、
   安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｐ−トルイル酸から及びテレフタル酸から選択された１種又は２種以上の芳香族カルボン酸と、
   炭素数１〜９のアルカノールアミンとを含有し、
   ｐＨが５〜１０の範囲である洗浄剤組成物。
   Ｒ¹−Ｏ−〔（ＰＯ）ｍ・（ＥＯ）ｎ〕−Ｈ （１）
   但し、式（１）中、Ｒ¹は、炭素数１〜３０の直鎖又は分岐の、アルキル基、アルケニル基又は芳香族炭化水素基を示し、ＰＯはプロピレンオサイド、ＥＯはエチレンオキサイドを示し、ｍ及びｎはそれぞれ平均付加モル数であり、ｍは０≦ｍ≦２０の範囲の数であり、ｎは０≦ｎ≦２０の範囲の数であり、ｍ＋ｎ≧２である。〔（ＰＯ）ｍ・（ＥＯ）ｎ〕の付加形態は、ブロック又はランダムのいずれでもよく、ＰＯとＥＯのいずれが先でもよい。
2. 前記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤を０．０１〜３０重量％、前記脂肪族カルボン酸を０．０１〜３０重量％、前記芳香族カルボン酸を０．０１〜３０重量％含有することを特徴とする、請求項１に記載の洗浄剤組成物。
3. 請求項１又は２に記載の洗浄剤組成物を水で２〜２００倍に希釈した洗浄液で鉄系金属部品又は非鉄系金属部品の洗浄操作を行い、その後水で濯ぐことを特徴とする洗浄方法。