TWI772983B

TWI772983B - 濕式鍍覆步驟中的生物膜之抑制方法

Info

Publication number: TWI772983B
Application number: TW109141574A
Authority: TW
Inventors: 萱沼義弘; 吉井大介
Original assignee: 日商松田產業股份有限公司
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-08-01
Also published as: JP7053973B2; TW202129087A; WO2021106920A1; MY195172A; JPWO2021106920A1

Abstract

本發明之生物膜抑制方法之特徵在於：於濕式鍍覆裝置中所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽之槽內，照射頻率為20 kHz～100 kHz之超音波。本發明之課題在於提供一種用以於濕式鍍覆步驟所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中不對鍍覆皮膜產生不良影響地抑制生物膜之產生的方法。

Description

濕式鍍覆步驟中的生物膜之抑制方法

本發明係關於一種濕式鍍覆步驟中的生物膜之抑制方法。尤其關於一種抑制在濕式鍍覆步驟所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中產生之生物膜的方法。

濕式鍍覆步驟通常由對製品實施鍍覆之鍍覆槽、將未被鍍覆而殘留之鍍覆金屬洗淨回收之回收槽、最終將鍍覆製品洗淨之水洗槽等所構成。尤其是，於如使用金、鈀、銀、鉑、銠等貴金屬作為鍍覆金屬之情形時，利用使用電解裝置或樹脂之回收槽將殘留之貴金屬回收較為重要，又，於水洗槽中，貴金屬離子雖其於液中濃度較低但因其存在，故而亦使用樹脂等對該等貴金屬離子進行回收。

此外，建浴所使用之純水中或環境中所包含之微生物有時會以鍍覆浴中所添加之檸檬酸之類的有機酸為餌料生長，從而於鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中形成藻之類的物（生物膜）。尤其是，鍍覆浴有時亦會加溫至一定溫度用以完善鍍覆條件，從而形成對於微生物而言容易繁殖之條件。形成生物膜之微生物並非一種，於槽壁附著有厭氧性細菌類並且集中形成好氧性細菌類，故而存在當其變成一定程度之大小時會剝離從而分散至液中之問題。

濕式鍍覆步驟中的鍍覆槽、用以進行洗淨之回收槽或水洗槽中產生之生物膜會附著於製品導致良率下降，且使回收裝置之配管或回收用離子交換樹脂堵塞而產生回收不良。又，用以洗淨該等槽、配管、樹脂塔之作業負擔極大，需要儘早應對。針對此種問題，於專利文獻1中，揭示有如下技術：藉由將電磁裝置安裝於鍍覆相關槽之循環配管中，抑制微生物於配管內增殖。

又，於專利文獻2中，揭示有如下技術：於鍍覆之預處理中，使用藉由照射紫外線發生之光觸媒反應，抑制在液中產生微生物。如此，為了防止因鍍覆步驟所使用之槽中產生之生物膜導致良率下降，有時對鍍覆液照射紫外線，或使用臭氧殺菌裝置等。然而，紫外線雖對於所照射之部分能展現殺菌效果，但目前物理上難以照射至整個槽，從而無法成為有效手段。又，臭氧亦有對鍍覆皮膜產生影響之擔憂，無法成為有效手段。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-52309號公報專利文獻2：日本特開2010-185117號公報

[發明所欲解決之課題]

本發明之課題在於提供一種用以阻礙於濕式鍍覆步驟中使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中形成生物膜之方法。 [解決課題之技術手段]

可解決上述課題之本發明之一態樣係一種阻礙生物膜之形成之方法，其特徵在於：於濕式鍍覆步驟所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等槽內，照射頻率為20 kHz～100 kHz之超音波。 [發明之效果]

根據本發明，可阻礙於濕式鍍覆步驟所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中形成生物膜。藉此，可改善因生物膜附著引起之製品不良之比率。又，可減輕設置於各槽之離子交換樹脂或配管之堵塞。又，具有可減少鍍覆槽等之洗淨頻率之優異效果。

濕式鍍覆步驟通常由對製品實施鍍覆之鍍覆槽、將鍍覆製品洗淨並回收未被鍍覆而殘留之鍍覆金屬之回收槽、最終將鍍覆製品洗淨之水洗槽等所構成。於如使用金、鈀、銀、鉑、銠等貴金屬作為鍍覆金屬之情形時，回收所殘留之貴金屬較為重要，又，於水洗槽中，亦使用樹脂等，回收以低濃度殘留之貴金屬離子。

此外，於此種濕式鍍覆裝置中所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中，建浴所使用之純水中或環境中所包含之微生物以鍍覆浴中所添加之諸如檸檬酸之有機酸為餌料生長，從而形成諸如藻之生物膜。此種生物膜會引起諸多問題，例如，因附著於製品（被鍍覆物）引起良率變差，因堵塞回收槽之離子交換樹脂引起回收不良，因阻塞水洗槽之配管產生洗淨負擔等。

作為此種生物膜之抑制方法，例如有如下技術，即，使用如專利文獻2所揭示之紫外線殺菌裝置或臭氧殺菌裝置、或者併用其等之裝置等，使微生物死滅。然而，雖對於照射了紫外線等之部分能獲得殺菌效果，但目前物理上難以將紫外線照射至整個槽，從而無法成為有效手段。

又，關於臭氧，雖亦能展現殺菌效果，但由於臭氧有對鍍覆皮膜產生影響之擔憂，或對水之溶解度較低，故而與紫外線照射同樣無法成為有效手段。又，亦研究使用殺菌效果較高之次氯酸作為用以去除生物膜之藥劑，但存在對鍍覆皮膜有影響且運轉成本較高之問題。

以上方法均為使微生物死滅之技術，局部或一時有效果，但於實際使用上存在問題，進而存在亦對鍍覆皮膜產生影響之問題。關於上述問題，本發明人不斷進行努力研究，結果發現，藉由儘管存在微生物但不使微生物形成生物膜，可不對被鍍覆物產生影響地阻礙生物膜之形成。

基於上述見解，本發明之實施形態之生物膜之抑制方法之特徵在於：於鍍覆槽、回收槽、水洗槽等槽內，照射頻率為20 kHz～100 kHz之超音波。藉此，可不對鍍覆膜造成不良影響並且有效地阻礙生物膜之形成。而且，可防止因生物膜附著導致良率下降，因配管堵塞或離子交換樹脂堵塞導致回收不良等。

先前，將重點放在使微生物死滅，故而可使微生物死滅，另一方面有對鍍覆膜造成影響之負面問題，但於本發明中，獲得了新的想法，即，若微生物不形成生物膜則無需特別使微生物死滅，該方面尤其重要。而且，結果藉由使用超音波，即便不使用大規模之紫外線或臭氧產生裝置、對鍍覆膜造成影響之藥劑，亦可阻礙生物膜之形成，認為此方面較習知技術優異。

此外，眾所周知的是向自湖沼等回收之被處理水照射超音波，去除浮游生物等從而進行淨化。然而，鍍覆業界一直以來顧及對鍍覆皮膜之影響，避免使用賦予如超音波之物理刺激之方法。進而，於水洗槽中亦有氯乙烯熔接剝離之擔憂，因此同樣無法於槽內照射超音波。本發明人等發現，即便在鍍覆槽等槽內照射超音波之情形時，藉由控制其頻率，亦可不對鍍覆皮膜造成不良影響地阻礙生物膜之形成。

具體而言，如下所述，於鍍覆槽中照射頻率不同之超音波，並觀察相對於各頻率之生物膜之發育狀態。結果確認到，若將所照射之超音波之頻率設為20 kHz以上且100 kHz以下，則可不對鍍覆皮膜產生不良影響並且有效地阻礙生物膜之形成。較佳為50 kHz以下，進而較佳為40 kHz以下。超音波照射亦可於形成鍍覆膜之過程中進行，又，可連續地或空開間隔地照射。又，可確認生物膜發育狀態的同時適當決定照射時間。

又，超音波裝置可直接設置於鍍覆槽、回收槽、水洗槽，亦可如下述實施例所示，於回收槽或水洗槽所附帶之儲存槽內設置超音波裝置，於儲存槽內照射超音波之後，使其液體回流。又，雖上述情況於實施例等未示出，但亦可向用以進行回收槽或水洗槽之液體交換之系統外儲存槽輸送液體，並向系統外儲存槽照射超音波，從而改善系統外儲存槽之堵塞。於此情形時，液體排出至系統外而不回流至鍍覆生產線。本發明中，此種系統內、系統外之儲存槽亦作為鍍覆槽、回收槽、水洗槽之一部分涵蓋於其含義中。實施例

對本發明之實施例等進行說明。再者，以下實施例僅表示代表性之示例，本發明應以說明書中所記載之技術思想之範圍進行解釋，而無需限制於該等實施例。

將濕式鍍覆步驟之整體概略圖之一例示於圖1。於鍍覆槽1中，使用載具5進行對象製品4之鍍覆之後，於回收槽2中將鍍覆製品4洗淨。稱為回收槽之原因在於，其係為了藉由洗淨將未被鍍覆而殘留之鍍覆金屬（例如貴金屬）回收。於該回收槽2中，於金屬離子之濃度較高之情形時，使用電解裝置等回收殘留金屬，於金屬離子之濃度較低之情形時，使用離子交換樹脂等進行回收。其後，於水洗槽3中，將鍍覆製品4洗淨。此時，鍍覆金屬微量殘留，故而於該水洗槽3中亦可進行金屬之回收。於該等任一槽中，均會因建浴所使用之純水或環境中所包含之微生物，形成生物膜，從而因生物膜附著引起良率下降，因配管堵塞或離子交換樹脂堵塞引起回收不良等。

其次，圖2係濕式鍍覆裝置之一例中所使用之水洗槽3之概略圖。將儲存槽8中所保管之洗淨水經由過濾器10並利用循環泵11注入至水洗槽3內。該洗淨水用於洗淨鍍覆製品之後經由液中之鍍覆金屬之回收步驟，再次返回至儲存槽8中。再者，為了便於說明，圖中省略了鍍覆金屬回收步驟之詳情。於洗淨水儲存槽8中設置超音波裝置9，並照射超音波。藉此，抑制由洗淨水中之微生物形成生物膜。此時，由於生物膜容易形成於側壁，故而更為有效的是將超音波照射至側壁。此處，圖示出於儲存槽8設置有超音波裝置9之示例，但於水洗槽3中照射超音波亦可獲得同樣效果。同樣地，於鍍覆槽1、回收槽2中，亦可藉由在各槽或各儲存槽中設置超音波裝置並照射超音波，而抑制生物膜之形成。

（抑制生物膜之效果評價）使用圖2所示之水洗槽，評價抑制生物膜之效果。將PVC板加工成50 mm×50 mm，將所得之片作為試片設置於水洗槽中，將設置之後照射了2週超音波（頻率：20 kHz～40 kHz）之試片設為「有超音波」，重新設置試片，將停止了超音波2週之試片設為「無超音波」，進行評價。繼而，反覆進行該操作3次之後，採集試片。將附著於各試片之生物膜全部採集之後，進行一般生菌數測定及研究重量變化。關於一般生菌數測定，將所採集之試片上之生物膜放入至一定量純水中，充分進行攪拌之後，利用一般生菌數測定套組進行測定。又，關於重量變化，利用純水進行沖洗並使之乾燥後，利用精密天平測定乾燥後之乾燥殘渣重量。

將其結果示於表1。如表1所示，於有超音波之情形時，重量幾乎不增加，從而可確認，相較於無超音波之情形，一般生菌數明顯減少。 [表1]

項目	有超音波	無超音波
一般生菌數	n＝1	9×10⁶ CFU/mL	2×10⁸ CFU/mL
n＝2	1×10⁷ CFU/mL	2×10⁸ CFU/mL
n＝3	4×10⁶ CFU/mL	1×10⁸ CFU/mL
平均	8×10⁶ CFU/mL	2×10⁸ CFU/mL
重量增加	n＝1	＜1 mg	2.5 mg
n＝2	＜1 mg	2.5 mg
n＝3	＜1 mg	3.5 mg
平均	＜1 mg	2.8 mg

（超音波對鍍覆皮膜之影響評價）準備形成有鍍覆皮膜（無電解Ni/Pd/Au鍍覆皮膜）之試驗用鍍覆基板A、及形成有抗蝕皮膜之試驗用抗蝕基板B。繼而，如圖3所示，用線將鍍覆基板A（抗蝕基板B）懸掛並投入至充滿純水之水槽內，並以超音波之照射面與鍍覆面（抗蝕面）對向之方式設置超音波振子。繼而，照射超音波（頻帶20～40 kHz、輸出15 W）1分鐘、10分鐘，每隔各照射時間將鍍覆基板A（抗蝕基板B）自水槽內上拉，並使基板乾燥，對鍍覆皮膜（抗蝕皮膜）之狀態等進行評價。再者，鍍覆基板A與抗蝕基板B使用不同水槽進行試驗。

為了確認鍍覆皮膜及抗蝕皮膜之密合性，藉由膠帶進行剝離試驗。結果，將超音波之照射時間設為1分鐘、10分鐘之情形時，與未照射超音波之情形（超音波：0分鐘）相同，獲得良好結果。繼而，藉由SEM（掃描型電子顯微鏡）觀察鍍覆皮膜之表面，並藉由數位顯微鏡觀察抗蝕皮膜之表面，結果，如表2所示，獲得良好結果。如上所述般，可確認超音波之照射不會對鍍覆皮膜造成不良影響。

[表2]

皮膜構成	無電解鎳/鈀/金鍍覆皮膜
超音波	0 min	1 min	10 min
鍍覆皮膜	膠帶試驗密合性	良好	良好	良好
表面狀態
SEM觀察	良好	良好	良好
抗蝕	膠帶試驗密合性	良好	良好	良好
表面狀態
數位顯微鏡觀察	良好	良好	良好

產業上之可利用性

本發明可於濕式鍍覆步驟所使用之鍍覆槽、回收槽、水洗槽等中，不對鍍覆皮膜產生不良影響地抑制生物膜之產生。藉此，可改善因生物膜附著引起之製品不良之比率。又，可減輕設置於各槽之離子交換樹脂或配管之堵塞。又，具有可減少鍍覆槽等之洗淨頻率之優異效果。本發明於濕式鍍覆步驟中較為有用。

1:鍍覆槽 2:回收槽 3:水洗槽 4:製品 5:載具 6:供水 7:排水 8:儲存槽 9:超音波裝置 10:過濾器 11:循環泵

[圖1]係濕式鍍覆步驟之整體概略圖。 [圖2]係濕式鍍覆裝置中所使用之回收槽之概略圖。 [圖3]係用於評價超音波對鍍覆皮膜之影響之裝置的概略圖。

Claims

一種生物膜抑制方法，其於濕式鍍覆裝置中所使用之鍍覆槽、回收槽、及水洗槽中任一種以上之槽內，空開間隔地照射頻率為20kHz~50kHz之超音波。
一種生物膜抑制方法，其於濕式鍍覆裝置中所使用之鍍覆槽、回收槽、及水洗槽中任一種以上之槽內，空開間隔地照射頻率為20kHz~40kHz之超音波。