JP2009084621A - 金属洗浄剤組成物及び金属洗浄剤 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄系金属および非鉄系金属の洗浄において、低温（５０±５℃）で十分な洗浄性能、噴霧洗浄が可能な低起泡性能、および防錆機能を有する洗浄剤組成物を提供する。
【解決手段】下記の一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、および下記の一般式（２）で表される非イオン界面活性剤を含有することを特徴とする金属洗浄剤組成物。
Ｒ^１−ＣＨ（Ｒ^２）−ＣＨ_２−Ｏ−（ＡＯ^１）ｎ−Ｈ ・・・（１）
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基を表し、ＡＯ^１は炭素数が２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００である。ＡＯ^１の付加形態はランダム付加、ブロック付加またはこれらの混合付加である。）
Ｒ^３−Ｏ−（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｐ−［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］−Ｈ ・・・（２）
（式中、Ｒ^３は炭素数８〜１５である脂肪族炭化水素基、ｐ，ｑ，ｒは平均付加モル数（ｐ＝０〜５、ｑ＝０〜１５、ｒ＝０〜５、ｐ＋ｑ＋ｒ＞５）、ＡＯ^２は炭素数３または４のオキシアルキレン基、［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］はモル比ｑ／ｒのランダム重合鎖である。）
【選択図】なし

Description

本発明は、鉄系金属部品および非鉄系金属部品に付着する加工油、切り粉、指紋、塵芥などの除去に用いる金属洗浄剤組成物に関し、さらに詳しくは、鉄系金属および非鉄系金属の洗浄において、低温（５０℃）で十分な洗浄性能、噴霧洗浄が可能な低起泡性能、および防錆機能を有する金属洗浄剤組成物に関する。

鋳物や鋼板等に代表される鉄系金属素材や、アルミニウムや銅等で代表される非鉄系金属素材は、自動車工業、機械工業、金属工業、電気工業など、さまざまな分野で加工され、利用されている。

これら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、焼鈍等の処理が行われており、後者ではプレス、切削等の処理が行なわれている。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質の洗浄除去処理が行なわれている。

これらの金属洗浄剤が使用されている分野では、洗浄性を向上させるために、室温より洗浄温度を上げて洗浄を行うことが多い。例えば、自動車産業等において鋼板の洗浄を行う場合、洗浄温度は６０〜７０℃が一般的である。しかし以前より、洗浄コストの観点から、洗浄温度を低下させても、良好な洗浄性が得られる洗浄剤が求められていた。

しかしながら、洗浄温度の低下に伴い、（１）洗浄性能が低下する、（２）起泡性の増大等の問題があった。

これまで、低温での洗浄性に優れる洗浄剤としては、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む洗浄剤組成物（特許文献１、２）等が開示されているが、いずれの組成物においてもアルカリの洗浄性に依存したもので、界面活性剤成分の洗浄性能は充分とは言えない。また、アルカリによる腐食のため非鉄軽金属に使用することが出来ないという不具合がある。

また、これらの洗浄剤に用いられている界面活性剤について、起泡性を抑えるために親水基であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基の構造を設計すると洗浄性能が低下するという問題があった。
特開昭５５−１４１５７７号公報 特開昭６１−６０８９２号公報

本発明は上記問題に鑑み、鉄系金属および非鉄系金属の洗浄において、低温（５０℃）で十分な洗浄性能、噴霧洗浄が可能な低起泡性能、および防錆機能を有する洗浄剤組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは特定の非イオン界面活性剤を含有する洗浄剤組成物が、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、下記の一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、および下記の一般式（２）で表される非イオン界面活性剤を含有することを特徴とする金属洗浄剤組成物である。
Ｒ^１−ＣＨ（Ｒ^２）−ＣＨ_２−Ｏ−（ＡＯ^１）ｎ−Ｈ ・・・（１）
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基を表し、ＡＯ^１は炭素数が２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００である。ＡＯ^１の付加形態はランダム付加、ブロック付加またはこれらの混合付加である。）
Ｒ^３−Ｏ−（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｐ−［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］−Ｈ ・・・（２）
（式中、Ｒ^３は炭素数８〜１５である脂肪族炭化水素基、ｐ，ｑ，ｒは平均付加モル数（ｐ＝０〜５、ｑ＝０〜１５、ｒ＝０〜５、ｐ＋ｑ＋ｒ＞５）、ＡＯ^２は炭素数３または４のオキシアルキレン基、［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］はモル比ｑ／ｒのランダム重合鎖である。）

また、本発明は、上記の非イオン界面活性剤に加えて、更に脂肪酸アミン塩を含有することを特徴とし、鉄系金属および非鉄系金属の洗浄において、低温（５０℃）で十分な洗浄性能、噴霧洗浄が可能な低起泡性能、および防錆機能を有する洗浄剤組成物を提供するものである。

また、前記金属洗浄剤組成物中の非イオン界面活性剤の含有量が１〜２０重量％、脂肪酸アミン塩の含有量が１〜３０重量％であることが好ましい。

さらに、上記金属洗浄剤組成物は、鉄系金属および非鉄系金属の双方に使用可能であることが好ましい。

本発明の金属洗浄剤は、上記の洗浄剤組成物を水で０．５〜１５重量％に希釈し、ｐＨを６．５〜８．５としたものである。

本発明によれば、鉄系金属および非鉄系金属の洗浄において、低温（５０±５℃）で十分な洗浄性能が得られ、噴霧洗浄が可能な低起泡性能、および防錆機能を有する金属洗浄剤組成物および金属洗浄剤を提供することができる。

以下、本発明の金属洗浄剤組成物を実施の形態に基づきより詳細に説明する。

上記の一般式（１）で表される非イオン界面活性剤は、Ｒ^１及びＲ^２が直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基からなる非イオン界面活性剤であり、好ましくは、Ｒ^１及びＲ^２が炭素数２〜２４の直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基である。

更に好ましくは、前記一般式（１）のＲ^１−ＣＨ（Ｒ^２）−ＣＨ_２−部分が、２−プロピル−１−ヘプタノール、２−プロピル−４−メチル−１−ヘキサノール、２−プロピル−５−メチル−１−ヘキサノール、またはこれらの混合物から誘導される脂肪族炭化水素基である非イオン界面活性剤である。この場合には、特に低泡化を実現するとともに、油汚れに対する洗浄力において優れる。

本発明の洗浄剤組成物に用いられる非イオン界面活性剤は、上記のような高級アルコールにアルキレンオキサイドを付加させた化合物からなる。

上記の一般式（２）で表される非イオン界面活性剤は、Ｒ^３が炭素数８〜１５の脂肪族炭化水素基からなる非イオン界面活性剤であり、Ｒ^３の具体例としては、炭素数８〜１５の脂肪族アルコールが挙げられる。この場合には、浸透性、表面張力低下能、泡切れ性、油汚れに対する洗浄力において優れたものが得られる。

上記一般式（２）で示される非イオン界面活性剤の親水基部分は、（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｐ−［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］の構造である。但し、ｐ，ｑ，ｒは平均付加モル数（ｐ＝０〜５、ｑ＝０〜１５、ｒ＝０〜５、ｐ＋ｑ＋ｒ＞５）、ＡＯ^２は炭素数３または４のオキシアルキレン基、［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］はモル比ｑ／ｒのランダム重合鎖である。この場合には、低泡性において特に優れるとともに、浸透性、表面張力低下能、泡切れ性、油汚れに対する洗浄力、及び、各種油類に対する乳化力や可溶化力においてさらに優れたものとなる。

本発明の構成において、一般式（１）と一般式（２）で表される非イオン界面活性剤を組み合わせて配合することで、特に低泡性および油汚れに対する洗浄力が相乗的に向上する利点がある。

本発明に用いられる脂肪酸アミン塩は、脂肪酸アミン塩として洗浄剤組成物に配合しても、脂肪酸とアミンを別々に配合してもよい。別々に配合する場合は、洗浄剤組成物のｐＨが水で０．５〜１５．０％に希釈した場合に、６．５〜８．５の範疇に入るように脂肪酸のｐＨ調整剤的な役割として、脂肪酸の量と連動して添加する。洗浄剤のｐＨが６．５未満であればドデカン二酸が水溶液中に析出したり、鉄系金属に対して充分な防錆性能や洗浄性能が得られなくなり、ｐＨが８．５を超えれば、非鉄系金属、特にアルミニウム等を洗浄する場合に変色等の悪影響を与えたり、人体、特に皮膚に対して刺激性が強くなり好ましくない。一方、ＮａＯＨ等の無機アルカリを用いた場合、洗浄後に白色残渣となって金属部品の外観に悪影響を及すため、この使用は好ましくない。

本発明の脂肪酸アミン塩に選ばれる脂肪酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、ペンタデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、オクチル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リシノレン酸等が挙げられるが、起泡性や防錆性能を考慮すると、セバシン酸、ドデカン二酸、カプリル酸、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸が好ましい。これら脂肪酸はそれぞれ１種または２種以上の混合物として使用できる。

本発明の脂肪酸アミン塩に選ばれるアミンとしては、アンモニア、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、グアニジン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、モノ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、３−エトキシプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、ｐ−アミノフェノール、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−キシリレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ピペラジン、ピペリジン、モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン等が挙げられる。これらアミン類はそれぞれ１種または２種以上の混合物として使用できる。

本発明の金属洗浄剤組成物中の非イオン界面活性剤の含有量は１〜２０重量％が好ましい。また、脂肪酸アミン塩を配合する場合には、その含有量は１〜３０重量％が好ましい。非イオン界面活性剤の配合量は１重量％未満であれば、充分な洗浄性能が得られず、２０重量％を超す場合、汚染物質と乳化し油水分離性能が悪くなり、洗浄剤の寿命が短くなることや、洗浄後のしみとなって現れやすくなり、適当でない。脂肪酸アミン塩の含有量は、配合量が１％未満であれば、鉄系素材に対する防錆性能が発揮しにくくなり、充分な防錆性能を出すには高濃度で使用しなければならず不経済となる。また、３０重量％を超えると、洗浄後の仕上りにおいて、染みが発生し易い等の影響が生じる場合がある。

本発明の金属洗浄剤組成物は、更に必要に応じて公知の防腐剤、酸化防止剤等を含有してもよい。また、必要に応じて公知の陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤等を添加してもよい。

洗浄工程においては、洗浄方法として特に限定されるものではないが、例えば、浸漬法、超音波洗浄法、浸漬揺動法、スプレー法、手拭き法等各種の洗浄方法を単独又は複数を組み合わせて行うことが可能である。

本発明の金属洗浄剤組成物は、鉄系金属および非鉄系金属の双方の洗浄に使用可能である。鉄系金属素材は鋳物や軟鋼、硬鋼、ステンレスなどの合金鋼からなる鋼板、棒材等に代表され、非鉄系金属素材はアルミニウムや銅、亜鉛等とその合金に代表され、自動車工業、機械工業、金属工業、電気工業など、さまざまな分野のプレス、切削、焼鈍等の処理後、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質の洗浄除去処理に使用される。

以下に、本発明の具体的な実施例、及び比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。

表１に実施例１〜１０の金属洗浄剤組成物の配合成分を示す。配合量は重量部である。

表２に比較例１〜１０の金属洗浄剤組成物の配合成分を示す。配合量は重量部である。

表１、２において、
＊１：三菱化学製、イソステアリルアルコール、ノニルアルコールの二量化より得られる
＊２：エクソンモービル社製、オキソアルコール、炭素数Ｃ９〜Ｃ１１を主成分とする
＊３：新日本理化社製、天然アルコール（Ｃ１２，Ｃ１４）、主成分ラウリルアルコール（約７５％）
＊４：シェル社製、オキソアルコール（Ｃ１２，Ｃ１３）
＊５：エクソンモービル社製、オキソアルコール（Ｃ１１〜Ｃ１４）、主成分イソトリデカノール（約６０％）
＊６：シェル社製、オキソアルコール（Ｃ１４，Ｃ１５）である。

得られた金属洗浄組成物に関し、（１）非鉄素材に与える影響（試験−１）、（２）鉄系素材に対する防錆性（試験−２）、（３）仕上がり性（試験−３）、（４）洗浄性（試験−４）、（５）噴霧洗浄性（試験−５）、（６）油水分離性（試験−６）を調べた。試験方法は下記の通りである。実施例、比較例の試験結果をそれぞれ表３、表４に示す。

［試験−１］
非鉄素材に与える影響を以下の方法にて比較した。すなわち、上記において得られた金属洗浄剤組成物を、水を用いて１０重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。得られた洗浄剤を５０℃に加温し、この溶液にアルミニウム板（ＪＩＳ Ｈ４０００ Ａ２０２４Ｐ）を１時間浸漬させた後、この板を取出し、その表面をガーゼで綺麗に拭き取ったのち、アルミニウムの表面状態について以下の基準にて比較した。なお、溶液（洗浄剤）のｐＨを併記する。

［基準］
○：色調に変化なし
△：色調にわずかな変化がある
×：色調の変化が著しい。

［試験−２］
鉄系素材の防錆性を以下の方法にて比較した。すなわち、上記において得られた洗浄剤組成物を、水を用いて１重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。鋳鉄粉（ＦＣ２０）をシャーレに敷きつめ、この鋳鉄粉に対し、得られた洗浄剤２ｍｌを滴下し、室温下における２時間での発錆状況を確認し、以下の基準にて比較した。

［基準］
◎：発錆なし
○：発錆５％未満
△：発錆５％以上〜２５％未満
×：発錆２５％以上。

［試験−３］
仕上り性を以下の方法にて比較した。すなわち、上記において得られた洗浄剤組成物を、水を用いて１重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。得られた洗浄剤を５０℃に加温し、この溶液に鋼板（ＳＰＣＣ）を１分間浸漬させた後、この板を取出し、８０℃で熱風乾燥を行った後、表面の仕上り状態について以下の基準にて比較した。

［基準］
○：仕上り状態が良い
△：仕上り状態が少し悪い
×：仕上り性が悪い。

［試験−４］
洗浄性を以下の方法にて比較した。なお、Ａ重油を均一に塗布した鋼板（ＳＰＣＣ）を１００℃で３分間熱処理し、冷却した後に試験に供した。上記において得られた洗浄剤組成物を、水を用いて１０重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。得られた洗浄剤を５０℃に加温し、２８ｋＨｚ、１５０Ｗの超音波洗浄機を用いて鋼板を洗浄した後、洗浄剤組成物を水を用いて１重量％濃度に希釈し５０℃に加温したもので仕上げ洗浄を行い、エアブローを行った後、８０℃の熱風乾燥を５分間行った。次に、溶剤を用いて鋼板に残存する油分と洗浄剤残渣を抽出し、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。

［基準］
◎：除去率９５％以上
○：除去率７５％以上９５％未満
△：除去率５０％以上７５％未満
×：除去率５０％未満。

［試験−５］
噴霧洗浄性（起泡性）を以下の方法で比較した。上記において得られた洗浄剤組成物を、水を用いて１０重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。得られた洗浄剤５０ｍｌを１００ｍｌの目盛り付ネスラー管に入れ、５０℃に加温した。次に、３０秒間に１００回このネスラー管を激しく振盪させた後、３０秒後の泡量を確認し、噴霧洗浄の可否を以下の基準にて比較した。

［基準］
○：泡量１０ｍｌ以下で噴霧洗浄可能
×：泡量１０ｍｌ以上で噴霧洗浄不可。

［試験−６］
油水分離性を以下の方法で比較した。上記において得られた洗浄剤組成物を、水を用いて１０重量％濃度に希釈し、これにより金属洗浄剤を得た。得られた洗浄剤５０ｍｌを１００ｍｌの目盛り付ネスラー管に入れ、更に油性加工油（鉱油系、日本工作油社製、製品名：３０５０）を５ｍｌ入れ、５０℃に加温した。次に、３０秒間に１００回このネスラー管を激しく振盪させた後、５０℃で静置し、３０分後の油分の分離状況を確認し、油水分離性能を以下の基準にて比較した。

［基準］
○：分離率８０％以上
△：分離率５０％以上８０％未満
×：分離率５０％未満。

本発明の金属洗浄剤組成物は、鉄系金属および非鉄系金属の洗浄に使用することができ、特に低温（５０℃）での洗浄性に効果があり、低起泡性能、および防錆機能が得られる。

Claims (5)

1. 下記の一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、および下記の一般式（２）で表される非イオン界面活性剤を含有することを特徴とする金属洗浄剤組成物。
   Ｒ^１−ＣＨ（Ｒ^２）−ＣＨ_２−Ｏ−（ＡＯ^１）ｎ−Ｈ ・・・（１）
   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基を表し、ＡＯ^１は炭素数が２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００である。ＡＯ^１の付加形態はランダム付加、ブロック付加またはこれらの混合付加である。）
   Ｒ^３−Ｏ−（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｐ−［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］−Ｈ ・・・（２）
   （式中、Ｒ^３は炭素数８〜１５である脂肪族炭化水素基、ｐ，ｑ，ｒは平均付加モル数（ｐ＝０〜５、ｑ＝０〜１５、ｒ＝０〜５、ｐ＋ｑ＋ｒ＞５）、ＡＯ^２は炭素数３または４のオキシアルキレン基、［（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｑ／（ＡＯ^２）ｒ］はモル比ｑ／ｒのランダム重合鎖である。）
2. さらに、脂肪酸アミン塩を含有することを特徴とする請求項１記載の金属洗浄剤組成物。
3. 前記金属洗浄剤組成物中の非イオン界面活性剤の含有量が１〜２０重量％、脂肪酸アミン塩の含有量が１〜３０重量％であることを特徴とする請求項１または２記載の金属洗浄剤組成物。
4. 鉄系金属および非鉄系金属の双方に使用可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属洗浄剤組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄剤組成物を水で０．５〜１５重量％に希釈し、ｐＨを６．５〜８．５としたことを特徴とする金属洗浄剤。