JPS6114233A - プラスチツク製品の洗浄方法 - Google Patents

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】 一産業上の利用分野一 本発明は電解法により生成した酸化還元種を有するアル
カリ性又は酸性の水を用いるプラスチック製品に好適な
洗浄方法に関する。

−従来技術− 従来、有機物などの汚染物が付着したプラスチック製品
を洗浄する方法として、酸、アルカリ、界面活性剤、又
は有機溶剤が用いられてきたが、これらの化学薬品を使
用する場合法のような点に注意することが必要であった
。まず、酸、アルカリに関して説明すると、一般にプラ
スチックには、強酸及び強ア　　　　゛ルカリに対し耐
性の弱いものが多いので、プラスチック製品の洗浄には
１強酸または強アルカリを用いることは少ないものであ
る。一方、アセトン、トルエン、トリクロロエチレンな
どの有機溶媒はプラスチックを溶解させるかまたは、プ
ラスチックのなかに含まれているｕ■塑剤等を溶出し、
結果的にプラスチックを損傷させる可能性があり、用い
る崩機溶媒に注意を要する。

以ｔのように有機物からなる汚れを除去するための洗剤
は、反面では同じ有機物であるプラスチックの表面をも
損傷させる危険性を有するので、軽い汚れの場合には、
中性又は弱アルカリ性の界面活性剤水溶液で５０〜６０
℃の中温以下の温度で洗浄する場合が多いが、洗浄結果
は必ずしも満足すべきものではなかった。一方、親油性
の汚れで強く汚染されているプラスチック表面には、や
むを得ず、溶剤の溶解力を用いる場合があるが、その場
合には、プラスチック及び汚れの双方の溶解性について
充分に考慮することが必要であった。即ち、一般的にい
えば、比較的溶解力の弱い溶剤を媒体として超音波洗浄
で汚れを解離分散するような方法が用いられるけれども
、これらの方法では、洗蜘力を弱めるだけ洗浄結果が不
充分であった。この方法は、特に多孔性のプラスチック
製品の内部汚染に対しては、はとんど無力であり、例え
ばプラスチックが膨潤した状態で用いるコンタクトレン
ズの内部の汚染に対しては無効でありた。

一発明の目的一 本発明の目的は、プラスチック製品を溶解、変質、損傷
することなく、洗浄を行うことができ、しかも、プラス
チック製品の汚染物の除去操作が簡単な洗浄方法を得る
にある。

一発明の概要− この目的を達成するため、本発明は、電気分解によって
電極近傍に生成した水を用い、かつ、該水を収容する洗
浄槽内に電界を形成し、該電界内でプラスチック製品を
洗浄することを提案するものである。

まず電気分解に関するこれまでの知見から４□０．やオ
、あ、□お、□、□　　　　　：”電気分解する場合、
次の反応が起ることは周知の通りである。

１）木が酸性の場合 カソード極　２Ｈ”　＋２ｅ”−＋　Ｎ２　↑アノード
極　２Ｈ２０−４ｅ−＋　０２　＋　４Ｈ”２）水かア
ルカリ性の場合 カソード極　２Ｈ２０＋４ｅ−４ Ｈ２↑＋２０Ｈ− アノード極　２０Ｈ−−”　４ｅ→０２　↑＋２）１＋
以上の反応から水が酸性又はアルカリ性に拘らずカソー
ド電極付近の水はＨ＋の消耗又はＯＨ−イオンの生成に
よりアルカリ性になることがわかる。一方、アノード極
近傍の水は、Ｈ＋イオンが生成されてい゛るために酸性
となっている。このようにカソード極はアルカリ性にア
ノード極は酸性になるが、溶液全体としては両者が相殺
されてｐＨの変化は観測されない。

しかしながら、実際の反応は上式で示されるほど簡単で
はなく、下記のような現象が存在することがわかった。

第１図に試験に用いた装置を示し、同装置は電解槽１、
洗浄槽７、循環ポンプ６、直流電源５よりなるもので、
電解槽ｌは隔Ｍ３によってカソード極２を有するカソー
ド室とアノード極４を有するアノード室に分けである。

洗浄槽７中には被洗浄体８並びに洗浄液モニタ用として
の白金電極９、参照電極（飽和カロメル電極）１０とｐ
Ｈ電極１１を浸漬してあり、白金電極と参照電極は電位
差計１２に継なぎ、ｐＨ電極１１はｐＨ計１３に継ない
でおき、洗浄槽にはポンベ１５からバブラー１４にＮ２
ガスを流して脱気できるようにしておく。

カソード液洗浄液として０．００２Ｍのｐｌ＝　６のＮ
ａ２　Ｓ０４液を、アノード液として０．１Ｍのクエン
酩を用い、電流密度は０．１〜１００　ｍ　Ａ　／　ｃ
ゴとした。第一２図は電解洗浄液中における白金の自然
電位変化を示すもので、同図から理解されるように同電
位は、脱気により約＋〇、３Ｖ　（ｖｓ　　５ＣＥ）　
カら−０，４Ｖに１で下がり、電解後の電位は、カソー
ド電極の種類に強く依存した。曲線Ａはカソード極とし
て白金を用いた場合の電位変化であり、この電位は下式
に示す水素ガスの平衡電位にほぼ等しい。

Ｈ２二２Ｈ”　　＋２ｅ− 一方、曲線Ｂはカソード極として網目状のグラッシーカ
ーボンを用いた場″合で、この電位は水素ガスの平衡電
位よりかなり卑となるが、この結果はＨ２ガスよりも還
元性の強い□物質が生成されたことを意味している。こ
の場合、網目状グラッシーカーボンで電解した水中の被
洗浄体近傍の水を採取し、ｐ）Ｉを測定したところＰ）
ＩキＩＯのアルカリ性を示し、他方／ヘルク水のｐＨは
６〜７であった。このことは電解により生成されたＯＨ
−イオンなどの塩基性物質が界面に移行して安定化する
ことを示している。

次にアノード液を洗浄槽に循環して試験を続行したが、
この場合、７ノード液を洗浄水に用いたときの結果を第
３図に示す。同図から理解されるようにアノード電解液
中における白金の自然電位は責の方向に移動する。ここ
で、曲線Ａは７ノード電極を白金とした場合、曲線Ｂは
アノード電極を網目状グラフジ−カーボンで構成した場
合で、同曲線Ａ。

Ｂの比較から、７ノード電極上で、単に０２ガスのみで
なく、他の強力な酸化性物が形成されることが理解され
よう。

一方、本発明者等は第４図に示す簡易型電解槽を用いて
木質及び電極電位の変化を調べた。即ち、この電解槽ｌ
は、カソード極２、隔膜３、アノード極４よりなるもの
で、電解槽には参照電極６、ｐＨ電極、及び被洗浄体８
を浸漬し、カソード極ｌ、アノード極４及び参照電極６
はポテンシコスタット５に接続し、ｐＨ電極はｐＨメー
タ９に接続したが、この電解槽では脱気は行なわないも
のとし、電流密度は０．１〜１００　ｍ　Ａ　／　ｃゴ
に設定し、洗浄□Ｌ工、□□。、え。工、１カッ−１”
ｌ及びアノード極４ともに網目状グラッシーカーボンを
用いた。第５図は電解開始後における洗浄水のｐ）ｌ変
化を示すもので、曲線Ａはカソード室のｐＨを示し、曲
線Ｂは７ノード室のｐＨを示している。この図から明ら
かなように、カソード液のｐＨはアルカリ性に、アノー
ド液のｐＨは酸性に移行する。第６図はそれぞれの電解
液中における白金電極の自然電位変化で１曲線Ａはカソ
ード液中の変化を示し、曲線Ｂはアノード液中での変化
を示すもので、これらの曲線Ａ、Ｂによりカソード液は
強い還元性に、アノード液は酸化性になることが理解さ
れる。第７因は電解後におけるカソード極の電位変化で
あって、曲線Ａは力ノード極として平滑な白金電極を用
いたときの電位変化を示し、曲線Ｂは網目状グラッシー
カーボンを用いたときの電位変化を示す。同図から理解
されるように、白金板に比較し、網目状グラッシーカー
ボンの電位は通電後にも卑な電位を長く維持する０次に
通電後におけるこのグラッシーカーボン電極（７）周囲
の水に対する影響を調べたところ、第８図の測定結果を
得た。第８図に示されているように、水に対するグラッ
シーカーボン電極の影響は数ｃ＋ｓの距離にわたって観
察された。第９図は電解前後におけるポリメチルアクリ
レート板状での水の接触角の変化であって、カソード電
解した水の接触角は小さくなっているけれども、このこ
とは、電解水の水素結合性が弱まり、洗浄に適した水が
形成されていることを意味している。　　。

以ヒの実験結果をまとめると、次の通りである。

ａ）器壁表面でのｐＨとバルク水のｐＨは異なる。

平衡論に基づくと、水のなかでは電気的な中性が保たれ
るが、平衡に至るまでの過　　　　　“度状態又は界面
では電気的な中性は保持されない。電解により、ｐＨを
酸又はアルカリ性にするとき、強制的に、電気的中性の
条件が破られ、このとき発生する余剰の負電荷又は正電
荷は、器壁、電解により発生する水素ガス又は酸素ガス
気泡の界面等の界面に移動して安定化する。

ｂ）水の分解生成物はＨ”　、ＯＨ−、Ｈ２，０２のみ
ではない。

カソード又は７ノード電解氷の酸化還元電位を測定する
ことにより明らかにされたように、水の分解１成物はこ
れらの化学種だけではないが、この分解生成物の種類は
電極材に強く依存する。

ｃ）ａ）’　、ｂ）に関まして指摘できるように、電極
表面には電解後にも分解生成物が付着しているために電
極界面では電場勾配が残り、界面近傍のＰＨ及び酸化還
元電位はバルク水とは異なる。

ｄ）電解還元した水の表面張力が低下する。

ｅ）ａ）〜ｄ）の現象は時間の経過と共に元の・状態に
戻る。いい換えれば、可逆的にｐ）Ｉ及び酸化還元電位
を変化させることが可能となる。

以上の現象に基づき本発明による電解水を用いた洗浄方
法について説明する。

まずカンード電解水を洗浄に用いる場合、アルカリ性で
還元能力を有しかつ低表面張力の水が得られる。この水
を洗浄に用いると、　ＮａＯＨなどの薬品によりアルカ
リ性にした水と異なり、界面にＯＨ−などの塩基性物質
が選択的に吸着するので過剰にＯＨ−イオンを必要とし
ないから、プラスチックが過ｆｊｌｏｌＩ−イオンで侵
される懸念が小さい、また、還元性物質も通常負電荷を
もっているため、界面に吸着して安定化すると考えて薫
い。この結果、界面では器壁及び汚染物ともに負に帯電
し、洗浄効果を向上される。なお、還元性物質は高分子
の分子間結合を切断する可能性が低く、更に本洗浄法で
は、強アルカリ等を使用していないため、残留薬品にす
るプラスチックの劣化の危険性は低い利点もある。一方
、アノード極で生成した電解水も本発明の洗浄に有効　
　　　　　　　へ９、である、この場合にもＨ＋イオン
等の正電荷物質が界面に集まり、洗浄効果を向上させる
が、この場合、０３などの酸化性物質が同時に生成され
る７ノごド電解水は汚染除去に特に有効である。勿論、
洗浄できるプラスチックはその耐酸化性が高いことが必
要ではある。

以Ｆの電解水の洗浄効果に加えて、本発明においては、
電解水を収容した洗浄槽中に電界を形成することをも特
徴としている。即ち、被洗浄体の近傍に電極を設置する
と、電極がない場合に比較して、カソード極の回りはよ
り卑に、また７ノード極の回りはより責な電位になるか
ら、被洗浄体表面の汚染物は、電位勾配に沿って除去さ
れる。この効果は電極への電流の有無と無関係であるが
、除去された汚染物、は電極表面に付着させることかで
きるので、汚染物除去に効果的である。

亥ｍ 第１１０図は本発明によるプラスチック洗浄装置を示し
７、電解槽兼用の洗浄槽ｌは、隔Ｍ３でアノード室とカ
ソード室に仕切られており、各室中には、７ノード極２
とカソード極４を浸漬しである。電極材としても特゛別
な指定はないが、多孔性電極例えば網目状グラフジ−カ
ーボンが好適である。この場合、被洗浄体６は、電極間
に入れる。このようにすることにより、電解水の洗浄効
果に加えて被洗浄体に印加された電場により汚染物の除
去速度を上げることが可能となる。なお洗浄効果を更に
増すためには、直流電源５の極性を周期的に変化させる
ことがよい。

笈電遺−」 第１１図に示す本発明によるプラスチック洗浄装置は電
解槽を兼ねた洗浄槽ｌを有し、同洗浄槽ｌは隔Ｍ３で仕
切られており、これらの各室中にはアノード極２とカソ
ード極４を入れ℃ある。本実施例では、３番目の電極と
して対極５を浸漬している点が特徴であり。

７ノード極２とカソード極３との間に直流電源５をカソ
ード極４と対極６との間に直流電＄、７を結合しである
。被洗浄体８は、対極とカソード極との間に介在させる
。したがって、この実施例においては、電解水により被
洗浄体から浮び上がった汚染物を効果的に除去すること
が可能となる。この実施例では、７ノード極とカソード
極との間の距離を短めることかできるので純水も使用可
能となる付加的な効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を試験する装置の概略図、第２図は
カンード電解水中に置いたｖｔ極の電位変化を示すグラ
フ、第３図はアノード電解水中に置いた電極の電位変化
を示すグラフ、第４図は電解水のｐＨ１酸化酸化型位等
を測定するための電解装置を示す図、第５１閾。 第６図は電解時のカソード極、７ノード極近傍の電解水
のｐＨの変化を示す図、第７図はカソード極の近傍に置
いた電極の電解停止後における電位変化を示す図、第８
図は電解極近傍の自然電位を示す図、第９図は水の接触
角を示すグラフ、第１０図、第１１図は本発明の実施例
を示す図である。 ■・・・電解槽、　　　２・・・アノード極。 ３・・・隔膜、　　　　４・・・カソード極、５・・・
直流電源、　６・・・被洗浄体。 特許出願人　　株式会社エヌ・ブイ・シー鴫　　１％ｔ
ｌ（分） 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 電　あ　カ＼うの　許　民［ｆｃｍｌ 第９図 第１０図 ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電気分解によって電極近傍に生成した水を用い、か
   つ、該水を収容する洗浄槽内に電界を形成し、該電界内
   でプラスチック製品を洗浄する方法。 ２）カソード極で生成した還元性の水を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の洗浄方法。 ３）アノード極で生成した酸化性の水を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の洗浄方法。 ４）前記電界を電解電極によって形成することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の洗浄方法。 ５）前記電界を電解電極とは別の電極を用いることによ
   り形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の洗浄方法。