JPH04272194A

JPH04272194A - 非水系洗浄方法

Info

Publication number: JPH04272194A
Application number: JP3024991A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Sawano; 沢野　達郎; Chikara Ueno; 上野　主税
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1992-09-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は環境汚染が少なく、かつ
安全性が高く、作業性が良好な非水系洗浄方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】金属部品のプレス加工や切削加工には、
一般的に油性又は水溶性の加工油が用いられる。従来、
加工後の金属部品を洗浄するには、トリクロロエチレン
や１，１，１−トリクロロエタンなどの塩素系有機溶剤
が用いられている。塩素系有機溶剤は洗浄力が高く、引
火性がない上、蒸発性も高く容易に乾燥するため作業性
がよい。また、塩素系有機溶剤は沸点まで加熱すれば洗
浄後の蒸気乾燥ができ、しかも冷却コイルにより洗浄槽
からの溶剤蒸気の飛散防止や蒸留再生ができるなど、洗
浄コストと作業性がよい。

【０００３】しかし、塩素系有機溶剤は有機溶剤中毒予
防規則に該当し、特に近年、地下水や井戸水に微量に混
入していることが各地で認められ、発癌性物質として厳
しく規制されるようになった。比較的毒性の低い１，１
，１−トリクロロエタンについても、オゾン層破壊物質
として、国際的に使用量の削減が求められるようになっ
てきた。このような状況の下で、代替洗浄方法として、
アルカリ脱脂洗浄法、界面活性剤による洗浄法、引火性
有機溶剤による洗浄法などが検討されている。

【０００４】アルカリ脱脂洗浄法、界面活性剤による洗
浄法は、従来から広く用いられてきた洗浄法であり、軽
質油や水溶性加工油に対しては優れた洗浄法である。し
かし、粘度の高い加工油や大量に付着した油を除去する
場合には、洗浄時間が長くなるため適用できない。また
、洗浄剤を多量の水ですすぐため、排水処理が必要にな
る。

【０００５】引火性有機溶剤による洗浄法は、洗浄用有
機溶剤の種類をうまく選び、超音波洗浄などを併用すれ
ば、粘度の高い加工油や大量に付着した油の除去が可能
である。ただし、非水系洗浄においては、洗浄後の溶剤
の蒸発乾燥性が重要である。しかし、溶解性が良好で蒸
発性の高いアセトン、トルエン、ｎ−ヘキサンなどの有
機溶剤は、引火点が低く火災の危険があり、消防法上使
用量が規制され、しかも防火設備を必要とするため、一
般に使用されない。逆に、消防法危険物第三石油類該当
の引火点７０℃以上の溶剤は、使用上の制約が少ないが
、蒸発性が低く乾燥が困難であるという問題がある。このように、有機溶剤の蒸発速度はその沸点及び引火点
と相関する。したがって、一般的な有機溶剤においては
、引火点及び毒性の点で適正であるということと、蒸発
乾燥性が高いということとは相反する関係にある。現在
のところ、この両者の要件を満たす有機溶剤はハロゲン
化炭化水素以外に見当たらないが、前述したようにハロ
ゲン化炭化水素は環境規制を受ける。

【０００６】一方、代替フロンとして、ＨＣＦＣ２２５
、ＨＣＦＣ１２３、ＨＣＦＣ１４１ｂなどが開発され、
将来実用化される見込みである。しかし、これらの価格
は、１，１，１−トリクロロエタンの１０〜２０倍と予
想され、金属などの脱脂洗浄には経済的に不向きである
。

【０００７】また、シリコーン系洗浄剤と不燃性不活性
液体による蒸気乾燥を用いた非水系洗浄方法が開発され
ている。しかし、シリコーン系洗浄剤自身は加工油など
を溶解する力が弱いため特殊アルコール（ブチルジグリ
コール）などを配合する必要があり、これに対応してシ
リコーン系リンス液を必要とするため、洗浄液、リンス
液、蒸気乾燥液の３種類を使用しなければならず、品質
管理、工程管理、設備管理で複雑になるという欠点があ
る。また、シリコーン系洗浄剤は消防法危険物第二石油
類該当であり、リンス液は融点が１７℃と高いため常温
近くでも凍結するという使いにくさがある。しかも、シ
リコーン系洗浄剤は、前述したＨＣＦＣと同様に、その
価格が１，１，１−トリクロロエタンの１０〜１５倍で
あり、金属などの脱脂洗浄には経済的に不向きである。以上のような理由から、塩素系有機溶剤洗浄に代わる経
済的にも実用性の高い洗浄方法が求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の塩素系有機溶剤洗浄の代替方法は、水系では水洗を必
要とし、非水系では火災のおそれがあるなどの問題があ
る。

【０００９】本発明の目的は、被洗浄物に付着した油脂
を十分に洗浄することができ、環境破壊のおそれが少な
く、人体に対する悪影響がなく、火災のおそれも少ない
、塩素系有機溶剤洗浄の代替方法となり得る経済的で実
用的な非水系洗浄方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の非水系洗
浄方法は、被洗浄物を炭化水素系有機溶剤で洗浄する工
程と、被洗浄物を不燃性不活性液体でリンスする工程と
、被洗浄物を前記不燃性不活性液体で蒸気乾燥させる工
程とを具備したことを特徴とするものである。

【００１１】本発明において、炭化水素系有機溶剤とし
ては、芳香族炭化水素を含有するものが好ましい。この
ような芳香族炭化水素を含有する炭化水素系溶剤として
は、例えば石油誘導体から合成される分枝型アルキルベ
ンゼン、石油精製により得られる芳香族混合溶剤、芳香
族炭化水素とナフテン系炭化水素及び／又はパラフィン
系炭化水素との混合溶剤などが挙げられる。これらの炭
化水素系有機溶剤については、溶剤中の芳香族の含有量
は５０％以上であることが好ましい。また、これらの炭
化水素系有機溶剤については、油脂に対する溶解力を示
すアニリン点が少なくとも５０℃以下であることが好ま
しい。特に、芳香族含有分９９％以上の芳香族混合溶剤
は混合アニリン点が１５℃、分枝型アルキルベンゼンは
混合アニリン点が２５℃であり、１，１，１−トリクロ
ロエタンに匹敵する溶解力を有している。

【００１２】非水系洗浄においては、前述した溶解性だ
けでなく、引火性、毒性の点で適正でなければ実用化で
きない。引火点については、消防法の危険物第四類第二
石油類（引火点：４０℃以上）、より好ましくは第三石
油類（引火点：７０℃以上）が選定基準となる。毒性に
ついては、有機則第三種有機溶剤、より好ましくは有機
則非該当のもの、急性毒性（ＬＤ５０）：５ｇ／ｋｇ以
上が選定基準となる。

【００１３】本発明において、不燃性不活性液体とは、
通常の大気雰囲気中において付近に反応性又は触媒性金
属がない状態で、４００〜７００℃の範囲で分解しない
か、又は他の元素と反応しない液体をいう。このような
不燃性不活性液体としては、不燃性、無毒、無臭で、非
常に安全性の高いフッ素系不活性液体が挙げられる。こ
のようなフッ素系不活性液体のうち、特に塩素を含まな
いパーフルオロカーボンは、環境破壊を招かないことか
ら好適である。パーフルオロカーボンとしては、分子式
Ｃ８　Ｆ１８・Ｏで表わされる成分、この成分とＣ８　
Ｆ１８、Ｃ７　Ｆ１６、Ｃ３　ＨＦ７　などの不純物と
を含むもの、及び一般式Ｃｎ　Ｆ２ｎ・Ｏで表わされ沸
点が５０〜１２０℃の範囲のものが挙げられる。

【００１４】本発明においては、まず洗浄槽において炭
化水素系有機溶剤により加工後の被洗浄物に付着した油
脂を溶解して洗浄する。次に、リンス槽において不燃性
不活性液体により洗浄後の被洗浄物に付着した炭化水素
系有機溶剤をすすぎ落とす。リンス液として用いられる
パーフルオロカーボンのようなフッ素系不活性液体例え
ばＣ８　Ｆ１８・Ｏは、比重が１．７８（２５℃）と大
きい。このため、リンス工程において、パーフルオロカ
ーボンは、洗浄後の被洗浄物に付着した炭化水素系有機
溶剤例えば分枝型アルキルベンゼン（比重０．８６）と
、比重差によって容易に置換される。次いで、乾燥槽に
おいて不燃性不活性液体を加熱沸騰させた蒸気により被
洗浄物を乾燥させる。

【００１５】本発明においては、リンス時に混合したパ
ーフルオロカーボンのようなフッ素系不活性液体と炭化
水素系有機溶剤例えば分枝型アルキルベンゼンとは、比
重差によって容易に分離することができるので、パーフ
ルオロカーボンをリンス槽へ、分枝型アルキルベンゼン
を洗浄槽へ戻すことができる。また、パーフルオロカー
ボンのようなフッ素系不燃性不活性液体は、一般に炭化
水素系溶剤や油脂とは相互に溶解せず、沸点の違いも大
きいので、それぞれを分離回収して再使用することがで
きる。例えば、沸点１００℃のＣ８　Ｆ１８・Ｏは、沸
点１９４〜２１６℃の分枝型アルキルベンゼンや、沸点
４００℃程度の油脂が混入していても、蒸留により容易
に回収することができる。

【００１６】なお、不燃性不活性液体によるリンス工程
がなくとも、炭化水素系有機溶剤が付着した被洗浄物を
、不燃性不活性液体の蒸気により蒸気乾燥することも可
能である。しかし、このようにすれば、乾燥槽内で炭化
水素系有機溶剤が蓄積し、被洗浄物に再付着して洗浄品
質を損なうおそれがある。一方、本発明の方法はこのよ
うな問題がない点で優れている。

【００１７】本発明において、炭化水素系有機溶剤によ
る洗浄槽を２槽以上、不燃性不活性液体による蒸気乾燥
槽の前に不燃性不活性液体によるリンス槽を１槽以上設
ければ、洗浄品質をより向上できるとともに、作業管理
が容易になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１９】図１は本発明において用いられた洗浄装置
の構成図である。洗浄槽１内には、炭化水素系有機溶剤
（洗浄液）２が収容される。洗浄槽１の底部には超音波
発振子３が設けられている。洗浄槽１に隣接して外槽４
が設けられ、この外槽４の底部にはリンス槽５及び乾燥
槽６が設けられている。リンス槽５には不燃性不活性液
体（リンス液）７が満たされる。乾燥槽６の底部にはヒ
ータ８が設けられ、このヒータ８を浸すように不燃性不
活性液体（乾燥液）７が収容される。外槽４の上部には
冷水管９が設けられ、１０〜２５℃の冷却水が流される
。この冷水管９は、リンス槽５への被洗浄物の出し入れ
に伴ってリンス液の蒸気が失われるのを抑制するととも
に、乾燥槽６から蒸発した蒸気を冷却して凝縮させるた
めに設けられている。凝縮した液は凝縮液受け樋１０を
通して乾燥槽６へ戻される。

【００２０】図２に示すように、リンス槽５は直方体で
あり、その上端４辺にオーバーフロー切欠き２１が設け
られている。リンス槽５の上部外周には樋２２が設けら
れ、この樋２２の１隅の底部には流下樋２３が取り付け
られている。

【００２１】リンス槽５の上端の切欠き２１からオーバ
ーフローした洗浄液を含むリンス液は樋２２で受けられ
、流下樋２３からデカンタ１１へ送られる。デカンタ１
１では仕切り板１２より右側の部分で洗浄液を含むリン
ス液が滞留し、洗浄液は上層に、リンス液は下層に分離
される。デカンタ１１の上部排液口１３からオーバーフ
ローした洗浄液などはデカンタ１１に付属する洗浄剤回
収溜り１４に溜められる。デカンタ１１内のリンス液は
、底部からポンプ１５によりフィルタ１６及び冷却器１
７を通してリンス槽５の底部へ戻される。また、リンス
槽５内のリンス液が不足する場合には、補給槽１８から
リンス槽５へリンス液が補給される。［実施例１］この装置を使用し、ニッケル合金板を極圧
添加剤配合の油性加工油を用いて深絞りしたプレス部品
を被洗浄物として以下のようにして洗浄した。

【００２２】洗浄槽１に分枝型アルキルベンゼン（日本
石油製商品名クリンソルＧ）を収容し、リンス槽５及び
乾燥槽６にパーフルオロカーボン（住友３Ｍ製商品名Ｆ
Ｘ３２５２）を入れた。洗浄槽１内の分枝型アルキルベ
ンゼンを４０℃に保持し、リンス槽５内のパーフルオロ
カーボンを３０℃に保持し、乾燥槽６内のパーフルオロ
カーボンをヒータ８により加熱して１００℃の蒸気を発
生させた。

【００２３】まず、被洗浄物を、洗浄槽１内で２分間超
音波洗浄した後、リンス槽５内で２分間揺動させてリン
スした。洗浄槽１で処理された被洗浄物の表面には、加
工油を含む分枝型アルキルベンゼンが付着している。こ
の分枝型アルキルベンゼンは、リンス槽５においてパー
フルオロカーボンとの比重差により被洗浄物の表面から
除去される。リンス槽５では、パーフルオロカーボンの
表面に分枝型アルキルベンゼンが浮上する。リンス槽５
とデカンタ１１との間にはパーフルオロカーボンの循環
流が形成されているので、リンス槽５の液面の分枝型ア
ルキルベンゼン浮上層はオーバーフローして除去される
。このため、リンス後に被洗浄物を引き上げる際に分枝
型アルキルベンゼンが再付着することはない。

【００２４】次に、被洗浄物を、乾燥槽６内で２分間蒸
気乾燥した。この際、被洗浄物の温度がパーフルオロカ
ーボンの沸点付近に上昇するまで、パーフルオロカーボ
ンは被洗浄物表面で凝縮し、被洗浄物表面を流下する。被洗浄物の温度がパーフルオロカーボンの沸点付近にな
ると、パーフルオロカーボンの凝縮が止まる。つづいて
、被洗浄物を冷水管９付近に引き上げて１分間放冷した
。

【００２５】被洗浄物表面の残留有機物を四塩化炭素で
抽出し、この抽出液を赤外線分析することにより残留有
機物を定量した結果を表１に示す。表１において、「未
洗浄」は被洗浄物を加工したまま全く洗浄していないも
の、「実施例」は前述した方法により洗浄、リンス及び
蒸気乾燥したもの、「参考例」は前述したのと同様な方
法により洗浄した後、２２０℃のクリーンオ−ブン中で
１０分間乾燥したもの、「従来例」は実際の生産工程に
おいて１，１，１−トリクロロエタン３槽式洗浄装置で
洗浄したものについての結果である。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、実施例のように
分枝型アルキルベンゼンにより洗浄し、パーフルオロカ
ーボンによりリンス及び蒸発乾燥する方法は、従来の１
，１，１−トリクロロエタンによる脱脂洗浄の代替方法
として優れていることがわかる。なお、実施例の方法は
、クリーンオーブン中で乾燥するという参考例の方法と
比較して、残留有機物の量がわずかに多い。ただし、両
者の差は実用上全く支障がないレベルであり、しかも実
施例の方法は、参考例の方法と比較して、加熱温度がか
なり低いにもかかわらず、有機物がほとんど残留しない
という点で優れている。［実施例２］

【００２８】パーフルオロカーボンは炭化水素系溶剤や
アルコールなどと相溶しないため、リンス後の被洗浄物
表面に分枝型アルキルベンゼンが残存する可能性がある
。また、実際の生産工程で作業のバラツキが生じると、
リンス後の被洗浄物表面に分枝型アルキルベンゼンが相
当量残存する可能性がより高くなる。そこで、被洗浄物
表面に分枝型アルキルベンゼンが残存した状態でパーフ
ルオロカーボン蒸気により蒸気乾燥した場合、分枝型ア
ルキルベンゼンがどの程度除去されるかを調べるために
以下のような実験を行った。なお、比較のために、他の
溶剤としてケロシン及びブチルジグリコールについても
同様の実験を行った。

【００２９】すなわち、洗浄して十分に乾燥した別々の
銅板上に、分枝型アルキルベンゼン（ＢＡＢ）、ケロシ
ン、ブチルジグリコール（ＢＤＧ）をそれぞれ１滴ずつ
滴下し、パーフルオロカーボン蒸気中で２分間蒸気乾燥
した。このときの蒸気乾燥前後の銅板の重量を精密化学
天秤で測定し、溶剤の除去率を求めた。その結果を表２
に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、分枝型アルキル
ベンゼン及びケロシンは、パーフルオロカーボンによる
蒸気乾燥で除去される。ブチルジグリコールは、溶解力
に優れた溶剤であるが、パーフルオロカーボンによる蒸
気乾燥では除去されない。この違いは、溶剤の蒸発性に
関係があると考えられる。［実施例３］

【００３２】各溶剤の蒸発性を調べるために、別々のス
ライドガラス上に、分枝型アルキルベンゼン（ＢＡＢ）
、ケロシン、ブチルジグリコール（ＢＤＧ）をそれぞれ
１滴ずつ滴下し、ホットプレート上で加熱して、加熱前
後の重量変化からそれぞれの溶剤の蒸発率を調べた。こ
こで、蒸発率は蒸発率（％）＝（蒸発量／加熱前重量）×１００で表わ
される。得られた結果を表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】表３から明らかなように、分枝型アルキル
ベンゼン及びケロシンは１００℃で２分間加熱すれば完
全に蒸発するのに対し、ブチルジグリコール１００℃で
５分間加熱しても５６％しか蒸発しない。このことは、
表２に関する考察と一致している。表３の結果から、実
施例１のように１００℃のパーフルオロカーボン蒸気で
乾燥し、冷水管付近で放置することにより、被洗浄物の
表面に微量の分枝型アルキルベンゼンが残留していたと
しても、これを完全に蒸発させることが可能であること
がわかる。なお、分枝型アルキルベンゼンを蒸留した場
合、初留点は１９４℃、終点は２１６℃であるが、本発
明の方法が有効であることは十分に示されている。次に
、本発明の実施例において用いられた装置の利点、特に
リンス槽５の上端４辺に切欠き２１を設けたことによる
効果について説明する。

【００３５】洗浄装置の設計上、デカンタの容積をでき
るだけ小さくすることが好ましい。このためには、デカ
ンタからリンス槽へのリンス液の循環量を少なくし、デ
カンタ内の液の流速を遅くすることが必要である。一方
、洗浄品質を向上させるためには、リンス槽のリンス液
表面に浮上した洗浄液を速やかにオーバーフローさせて
、被洗浄物に洗浄液が再付着しないようにすることが好
ましい。ところが、前述したようにリンス液の循環量を
少なくすると、リンス槽の液表面を速やかにオーバーフ
ローさせることができない。このように、デカンタの容
積を小さくすることと洗浄品質を向上させることとを同
時に達成することは困難である。

【００３６】また、オーバーフロー方式としては、リン
ス槽の上端の一辺から対辺へ向かう液流を形成する方式
が一般的に知られている。リンス槽の液表面に浮上する
洗浄液は、量が多ければ層状になるが、常時オーバーフ
ローしている状態では数ミリ〜数十ミリ径の塊りとなっ
て浮遊する。この場合、前述したオーバーフロー方式で
は、洗浄液の塊りがリンス槽の両側面に付着した後、そ
の一部が液流に巻き込まれてリンス槽の中央部に浮遊す
るおそれがある。このような現象が生じると、被洗浄物
に洗浄液が再付着しやすいため、洗浄品質を向上させる
ことが困難になる。

【００３７】これに対して、実施例で用いたリンス槽５
のように上端の４辺に切欠き２１を設ければ、リンス液
の循環量が少なくても、リンス槽５の液表面において局
部的に液流速を速めて、浮上した洗浄液を速やかにオー
バーフローさせることができる。しかも、リンス槽５の
上端４辺から洗浄液がオーバーフローするので、洗浄液
の塊りがリンス槽５の液表面で停滞することがない。し
たがって、デカンタの容積を小さくし、かつ洗浄品質を
向上させることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の非水系洗浄
方法を用いれば、従来の塩素系有機溶剤洗浄に匹敵する
洗浄力が得られ、環境破壊のおそれが少なく、人体に対
する悪影響がなく、火災のおそれも少なく、しかも経済
的で実用的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において用いられた洗浄装置の
構成図。

【図２】図１の洗浄装置のリンス槽を示す斜視図。

【符号の説明】

１…洗浄槽、２…炭化水素系有機溶剤、３…超音波発振
子、４…外槽、５…リンス槽、６…乾燥槽、７…不燃性
不活性液体、８…ヒータ、９…冷水管、１０…凝縮液受
け樋、１１…デカンタ、１２…仕切り板、１３…上部排
液口、１４…洗浄剤回収溜り、１５…ポンプ、１６…フ
ィルター、１７…冷却器、１８…補給槽、２１…切欠き
、２２…樋、２３…流下樋。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　被洗浄物を炭化水素系有機溶剤で洗浄
する工程と、被洗浄物を不燃性不活性液体でリンスする
工程と、被洗浄物を前記不燃性不活性液体で蒸気乾燥さ
せる工程とを具備したことを特徴とする非水系洗浄方法
。