JP3466269B2

JP3466269B2 - 金属処理方法

Info

Publication number: JP3466269B2
Application number: JP08891594A
Authority: JP
Inventors: 與太郎橋本
Original assignee: 株式会社永和
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 2003-11-10
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JPH07292489A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の組織空隙の内部
の付着物を溶出し、金属組織空隙を洗浄する方法に関す
る技術である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、メチレンクロライドは金属洗
浄溶液として使用されており、半導体や金属製品の洗浄
においては、メチレンクロライド溶液にそのまま金属を
浸漬するという使い方は行われていたのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の如く、メチレンクロライドの溶液に直接に金属を浸漬
するのではなくて、メチレンクロライドと水を一旦蒸気
化して、該メチレンクロライドと水の蒸気を金属に当て
ることにより、金属組織空隙内にまで界面活性剤の蒸気
と、メチレンクロライドと水の蒸気を浸透させて、金属
組織空隙の内部に侵入して付着した付着物を溶出させ洗
浄するものである。またこの洗浄作用と同時に、副次的
に金属に耐候性錆びが発生し、この錆びがそれ以上の錆
びの発生を阻止する不動態皮膜を構成することにより、
金属の腐食をも防止するのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては、メチレンクロラ
イド溶液と水を混合して加熱し、メチレンクロライド蒸
気と水蒸気を発生させ、該メチレンクロライド蒸気と水
蒸気を、金属を封入した処理タンク内に充填して金属組
織空隙に浸透させ、金属組織空隙中の付着物を溶出する
ことを特徴とする金属処理方法である。

【０００５】請求項２においては、メチレンクロライド
溶液と水と界面活性剤液を混合して混合液とし、該混合
液を加熱し、メチレンクロライド蒸気と水蒸気と界面活
性剤蒸気を発生させ、該混合蒸気を、金属を封入した処
理タンク内に充填して金属組織空隙に浸透させ、金属組
織空隙中の付着物を溶出することを特徴とする金属処理
方法である。

【０００６】請求項３においては、請求項１又は２に記
載の金属処理方法において、処理タンクを負圧状態と
し、金属を脱気状態で処理することを特徴とする金属処
理方法である。

【０００７】請求項４においては、請求項２の金属処理
方法において、メチレンクロライド溶液と水と界面活性
剤液の重量比率を、略５・４・１とし、界面活性剤液の
比率は１以下の比率とし、該混合液の加熱温度を８０〜
１００°Ｃの範囲としたことを特徴とする金属処理方法
である。

【０００８】

【作用】次に作用を説明する。本発明のメチレンクロラ
イド蒸気又は、メチレンクロライド蒸気と水蒸気と界面
活性剤蒸気は、金属Ｗの金属組織空隙の部分まで浸透
し、金属組織空隙内の付着物や残留物を溶出して、金属
や金属性遺物の洗浄を行うのである。

【０００９】

【実施例】次に実施例を説明する。メチレンクロライド
は化学式がＣＨ２Ｃｌ２で表示される分子量８４．９３
の物質である。化学名は塩化メチレンであり、一般名と
してメチレンクロライドの他に、ジクロルメタンとか、
二塩化メチレンと呼称される場合もある。沸点は４０．
４°Ｃで、融点は−９６．８°Ｃである。また、界面活
性剤は、陰イオン性界面活性剤と、陽イオン性界面活性
剤と、非イオン性界面活性剤と、両性界面活性剤に分類
される。陰イオン性界面活性剤としては、アルキル硫酸
ナトリウム、アミド硫酸ナトリウム、第二アルキル硫酸
ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、アミドス
ルホン酸ナトリウム、アルキルアリルスルホン酸ナトリ
ウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム等があ
る。

【００１０】また、陽イオン性界面活性剤としては、酢
酸アミン塩、アルキルトリメチルアンモニウムクロリ
ド、ジアルキルメチルアンモニウムクロリド、アルキル
ピリジウムハロゲニド、アルキルジメチルベンジルアン
モニウムクロリド等がある。両性界面活性剤としては、
カルボン酸型、スルホン酸型、硫酸エステル型等があ
る。

【００１１】非イオン性界面活性剤としては、ポリオキ
シエチレンアルキルフェノール、ポリオキシエチレン脂
肪アルコール、ポリオキシエチレン脂肪酸、ポリオキシ
エチレン酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪アミン、ポ
リプロピレングリゴール等がある。本発明の金属処理方
法においては、アルカリ性が強くなると、Ｃｌ２が発生
しやすくるなるので、これを回避する必要があり、酸・
アルカリに対して比較的安定した、アルコール系の非イ
オン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルフェ
ノールや、ポリオキシエチレン脂肪アルコールが、この
点において有効である。しかし、金属組織空隙内の付着
物を溶出する為には、全ての界面活性剤が有効である。

【００１２】本発明の金属処理方法において、メチレン
クロライド溶液と水と界面活性剤液の重量比率を、略５
・４・１とし、界面活性剤液の比率は１以下の比率と
し、該混合液の加熱温度を８０〜１００°Ｃの範囲とし
ている。そして、本発明の如く、メチレンクロライド溶
液と、水と、界面活性剤液の３者の混合液を加熱する
と、メチレンクロライド蒸気や水蒸気や界面活性剤蒸気
の他に、次のようなガスや化合物が発生している。即
ち、ＨＣＨＯ、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＮＨ３、Ｃｌ２
（僅少）、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、有機酸、有機化合物
である。有機酸としては、りん酸、くえん酸、ピルビン
酸、りんご酸、こはく酸、乳酸、ぎ酸、酢酸、レブリン
酸、ピログルタミン酸、プロピオン酸、いそ酪酸、いそ
吉草酸等である。また、有機化合物を、ガスクロマトグ
ラフにより質量分析すると、鎖状飽和炭化水素やセキス
テルペンやセキステルペンアルコール等の金属の付着物
に含まれる精油に由来する有機化合物が分析されるので
ある。これらは、金属組織空隙の付着物がメチレンクロ
ライドと界面活性剤により溶出されたものである。

【００１３】図１は本発明の金属処理方法の基本構成図
面、図２は金属処理方法の行程と手順をバルブ機構の開
閉により示した図面、図３は処理タンクＴと蓋体２２と
金属載置台２６の部分の側面図、図４は処理タンクＴに
蓋体２２を閉鎖した状態の側面図、図５は蓋体２２の正
面図、図６は処理タンクＴの正面断面図、図７は金属載
置台２６の上に金属Ｗを載置した状態の正面図、図８は
処理状態における処理タンクＴの内部の断面図である。

【００１４】図３・図４・図５・図６・図７において、
処理タンクＴと蓋体２２と金属載置台２６の構成を説明
する。即ち、処理タンクＴは圧力容器を構成しており、
本発明の金属処理方法においては、脱気状態において５
０Ｔｏｒｒとなり、メチレンクロライドの蒸気回収時に
２００Ｔｏｒｒとなるので、これに耐える程度の圧力容
器に構成されている。そして、正面に蓋体２２が設けら
れており、該蓋体２２が金属載置台２６と一体的に構成
されている。該金属載置台２６は処理タンクＴの内部に
設けられた移動レール２５の上で移動し、また蓋体２２
は蓋体支持部２３の下部の移動レール２４の部分で、両
者が一体的に移動可能としている。

【００１５】該蓋体２２と一体的に引出し、挿入される
金属載置台２６の上に、処理対象である金属Ｗを載置す
るのである。該金属載置台２６の部分を処理タンクＴの
内部に挿入した状態で、蓋体２２と処理タンクＴとを密
閉固定し、圧力を掛けるのである。該処理タンクＴの内
側底部に加温・冷却パイプ２０が配置されており、加温
の場合にはボイラーＢより、１００数十°Ｃの水蒸気が
供給される。また、冷却の場合には、冷却水タンク１８
の冷却水が供給される。メチレンクロライドと水の混合
液は、そのまま処理タンクＴの内部に注入されても良い
し、また予備タンクの部分で混合蒸気の状態として、処
理タンクＴに供給しても良いのである。図１の実施例に
おいては、混合液の状態として処理タンクＴの内部に供
給すべく構成している。

【００１６】そして、混合液の状態で、加温・冷却パイ
プ２０を浸漬する程度まで、混合液を注入した状態で、
ボイラーＢから１００数十°Ｃの水蒸気を加温・冷却パ
イプ２０に供給し、沸点が４０度であるメチレンクロラ
イドは勿論、水も蒸気となるのである。該水蒸気とメチ
レンクロライドの蒸気とを同時に供給するのは、水蒸気
により金属Ｗの外周の組織を柔らかくして、金属組織空
隙の付着物の溶出を促進し、次にメチレンクロライドの
蒸気が金属組織空隙の内部に浸透するのを促進するので
ある。本発明においては、メチレンクロライドと水と界
面活性剤の混合液は、図６に示す如く、液面が最大でも
金属載置台２６の下までしか成らず、金属が混合液に浸
漬されることは無いのである。あくまで、混合液の蒸気
を金属に吸収させて処理するのである。

【００１７】次に図１において、本発明の金属処理方法
の基本構成を説明する。設備としては、処理タンクＴと
混合液タンク１４が主体であり、該混合液タンク１４の
内部に、メチレンクロライドと水と界面活性剤の混合さ
れた混合液が投入される。また、ボイラーＢは蒸気をパ
イプ内に供給し、前述の如く混合液を蒸気化するもので
あり、コンプレッサＣは、処理終了後に処理タンクＴの
内部の混合液を混合液タンク１４に戻す際に圧力を掛け
るものである。

【００１８】また、真空ポンプＰは混合液を押し出した
後に、処理タンクＴの内部と金属Ｗの金属組織空隙の内
部に残っているメチレンクロライド蒸気を吸引するもの
である。そして該吸引したメチレンクロライド蒸気は、
大気に排出することが出来ないので、コンデンサ１６に
おいて冷却して液化し、コンデンサパイプ２１の部分か
ら再度混合液タンク１４に戻している。チラー１５は該
コンデンサ１６の内部の冷却水を冷却するものである。
またフィルター１９が設けられており、処理タンクＴか
らコンプレッサＣにより押し出される混合液内のゴミ等
の不純物を濾過する。また冷却水タンク１７は、混合液
蒸気を液化する為に使用した冷却水の受け皿である。

【００１９】そして、各部に電磁バルブが配置されてい
る。該電磁バルブは、自動制御装置により、一定時間毎
に開閉すべく構成しており、処理の行程である『金属脱
気』，『混合液送り込み』，『金属洗浄』，『混合液冷
却』，『混合液タンク戻し』，『混合液蒸気回収』，
『コンデンサ内部混合液回収』の順に、図２に示す如
く、自動的に開閉操作される。同時に、コンプレッサＣ
とボイラーＢと真空ポンプＰとチラー１５が自動的に駆
動停止される。この処理の１行程は、２４時間で終了す
べく構成されている。

【００２０】次に図２において、金属処理方法の各行程
の電磁バルブの状態を示す。まず『金属脱気』の行程に
おいては、真空ポンプＰが駆動される。そして真空ポン
プＰとコンデンサ１６を連結する回路の電磁バルブ１が
開く、またコンデンサ１６と処理タンクＴを連通する電
磁バルブ３も開く。その他の電磁バルブはすべて閉鎖さ
れている。これにより、処理タンクＴの内部は、５０Ｔ
ｏｒｒ程度の真空となり、金属Ｗの金属組織空隙内の空
気が引き出される。

【００２１】次に『混合液送り込み』の行程において
は、処理タンクＴと混合液タンク１４を連通する電磁バ
ルブ４が開き、他の電磁バルブは閉鎖される。これによ
り混合液タンク１４と処理タンクＴとは略同じレベルに
配置されているので、混合液タンク１４内と処理タンク
Ｔ内が同じレベルになるように、混合液が処理タンクＴ
内に移動する。

【００２２】次に、『金属洗浄』の行程においては、ボ
イラーＢと処理タンクＴとの間の電磁バルブ７と、処理
タンクＴからドレーンを連通する電磁バルブ９が開き、
他の電磁バルブは閉鎖される。これにより、ボイラーＢ
からの高熱蒸気が処理タンクＴ内の加温・冷却パイプ２
０に供給され、処理タンクＴ内の混合液は、メチレンク
ロライド蒸気と水蒸気と界面活性剤蒸気となって、金属
Ｗの金属組織空隙内に浸透する。この『金属洗浄』の段
階を約６時間行う。

【００２３】次に、『混合液冷却』の行程を説明する。
この場合には、冷却水タンク１８と処理タンクＴとを連
通する電磁バルブ８と、処理タンクＴと冷却水タンク１
７を連通する電磁バルブ１０が開放される。他の電磁バ
ルブは閉鎖されている。これにより、冷却水が加温・冷
却パイプ２０内を通過し、処理タンクＴの内部はメチレ
ンクロライドの沸点である４０°Ｃ以下となるので、メ
チレンクロライドも水蒸気も薬液に戻るのである。

【００２４】次に、『混合液タンク戻し』の行程を説明
する。この場合には、処理タンクＴ内の空気を逃がす為
に電磁バルブ２が開き、処理タンクＴの下部の電磁バル
ブ５と、コンプレッサＣと処理タンクＴを連通する電磁
バルブ６が開き、コンプレッサＣが駆動される。また、
フィルター１９と混合液タンク１４の間の電磁バルブ１
２と、混合液タンク１４と大気を連通する電磁バルブ１
３が開く。これにより処理タンクＴ内にある程度の圧力
が掛かるので、液化した混合液は混合液タンク１４内に
押し戻される。

【００２５】次に、『タンク内部混合液蒸気回収』の行
程について説明する。この場合には、真空ポンプＰが駆
動される。そして真空ポンプＰとコンデンサ１６を連通
する電磁バルブ１と、コンデンサ１６と処理タンクＴを
連通する電磁バルブ３が開く。他の電磁バルブは閉鎖さ
れる。この状態で、真空ポンプＰにより処理タンクＴ内
及び金属Ｗの金属組織空隙内に浸透したメチレンクロラ
イドの蒸気を回収する。この際の真空度は、２００Ｔｏ
ｒｒ程度まで下げる。次に『コンデンサ内部混合液回
収』の行程においては、大気と連通する電磁バルブ２
と、コンデンサパイプ２１と混合液タンク１４とを連通
する電磁バルブ１１を開く。これにより、コンデンサ１
６のコンデンサパイプ２１の内部に溜まったメチレンク
ロライド等の混合液を、混合液タンク１４に回収するこ
とが出来る。これらの１行程を２４時間で終了するので
ある。

【００２６】次に、図８において、処理状態に於ける処
理タンクＴの内部の断面図を説明する。処理タンクＴの
内部の下方に、加温・冷却パイプ２０が配置されてお
り、該加温・冷却パイプ２０の上部に、金属載置台２６
が移動可能に配置されている。該金属載置台２６の上に
金属Ｗが載置されるのである。そして、水Ｗａと界面活
性剤液Ｓとメチレンクロライド溶液Ｍｅの混合液は、該
加温・冷却パイプ２０よりも液位が高く、しかし、金属
載置台２６上の金属Ｗを浸漬しない程度の液位となるよ
うに注入される。

【００２７】水Ｗａの比重は１．００であり、界面活性
剤液Ｓの比重は１．０４であるので、略同じ液位とな
り、界面活性剤液Ｓは水Ｗａに溶けるので一体的にな
り、図８に示す如く、水Ｗａ＋界面活性剤液Ｓの液層を
構成する。これに対して、メチレンクロライド溶液Ｍｅ
は、比重が１．３３であり、水Ｗａに溶解しないので、
水Ｗａ＋界面活性剤液Ｓの層の下に層を構成するのであ
る。そして、水Ｗａ＋界面活性剤液Ｓの層に配置した加
温・冷却パイプ２０に１６０°Ｃに加熱した水蒸気を供
給すると、加温・冷却パイプ２０の周囲の温度が上昇す
る。該加温・冷却パイプ２０は水Ｗａ＋界面活性剤液Ｓ
の層に配置されており、該部分が先に温度上昇する。

【００２８】徐々に加温・冷却パイプ２０の温度が上昇
し、約４０°Ｃに達すると、メチレンクロライド溶液Ｍ
ｅが沸点に達し、メチレンクロライド蒸気に変わり水Ｗ
ａ＋界面活性剤液Ｓの層を泡となって通過して、金属Ｗ
に至り、該金属Ｗの金属組織空隙内に侵入する。金属Ｗ
の場合には、約８０°Ｃに加熱し、メチレンクロライド
の蒸気が、水Ｗａと界面活性剤液Ｓの液の中を潜り抜け
て、金属Ｗに達するような状態で処理を続けるのであ
る。そして該メチレンクロライドＭｅが水Ｗａと界面活
性剤液Ｓを通過する間に、メチレンクロライドから発生
するＣｌ２（塩素ガス）を水Ｗａに吸収させて、処理に
悪影響を与えるＣｌ２の発生を押さえるのである。ま
た、該メチレンクロライドの蒸気に、界面活性剤液Ｓが
附加された状態で、金属Ｗの金属組織空隙に侵入するの
である。これにより溶出の切れを良くすることが出来
る。

【００２９】このように、水Ｗａと界面活性剤液Ｓとメ
チレンクロライド溶液Ｍｅを、混合液として、加温・冷
却パイプ２０により加温することにより、メチレンクロ
ライドＭｅの蒸気は、水Ｗａと界面活性剤液Ｓを通過し
てから、処理タンクＴ内に蒸発するのでＣｌ２が少なく
なるのである。該メチレンクロライドの蒸気は、金属Ｗ
の穿孔に侵入するのである。また、界面活性剤液Ｓが混
在された状態で穿孔内に入るので、付着物を溶出する場
合の切れが良く、また低温でメチレンクロライドの蒸気
を大量に発生することが出来るので、処理タンクＴ内を
高温にして処理する必要がないのである。

【００３０】本実施例においては、金属を処理する実施
例について説明したが、金属を加工して製造し、何十
年、何百年、何千年と経過した、刀や金属製遺物の修復
・復元において、本発明の金属処理方法を使用すること
が可能である。即ち、処理タンクＴ内に長年を経た金属
製遺物を入れて、メチレンクロライド溶液と水と界面活
性剤液を混合して混合液の蒸気を当てることにより、金
属製遺物の内部に残った付着物を溶出することができ、
それと共に表面の汚れや煤等を全て流し出すことが出来
るのである。この操作により、古い金属製遺物の内部か
らの洗浄を行うことが出来るのである。その洗浄操作に
より、メチレンクロライドによる殺菌効果も発生し、付
着物の溶出後は表面が硬化するので、そのまま恒温展示
装置にて展示することが出来るのである。この修復・復
元は、金属製遺物等に関わらず、遺跡の調査において発
掘される金属や、金属製遺物においてもその洗浄が可能
である。該洗浄により長期保存可能な状態とすることが
出来るのである。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く構
成したので、メチレンクロライドの蒸気と水蒸気とが、
金属の内部に浸透することにより、金属組織の空隙の付
着物を溶出することが容易にできるのである。

【００３２】請求項２の如く構成したので、メチレンク
ロライドと界面活性剤と水の蒸気により、金属組織空隙
の付着物を溶出することが可能となり、特に界面活性剤
を混合することにより、付着物溶解後の金属組織空隙か
らの分離や切れを良くすることが出来るのである。故
に、同じく、メチレンクロライドの溶液に金属を浸漬し
た場合よりも、メチレンクロライド蒸気と水蒸気を、高
圧化して吸収させ、かつ界面活性剤の蒸気をも金属の機
構に吸収させて処理することの方が、金属組織空隙の付
着物の溶出効果を３倍程度に向上することができるので
ある。また、この洗浄作用と同時に、副次的に金属に耐候性錆
びが発生し、この錆びがそれ以上の錆びの発生を阻止す
る不動態皮膜を構成することにより、金属の腐食をも防
止するのである。

【００３３】請求項３の如く構成したことにより、メチ
レンクロライド蒸気と水蒸気と界面活性剤蒸気を浸透さ
せる前の段階において、真空状態とした処理タンク内に
おいて、金属を脱気処理するので、金属Ｗの内部の空気
を抜き取った状態で、メチレンクロライドの蒸気を浸透
させることが出来るので、より内部まで浸透させること
ができ、金属組織空隙の付着物の溶出がスムーズに出来
るのである。

【００３４】請求項４の如く構成したので、水Ｗａと界
面活性剤液Ｓとメチレンクロライド溶液Ｍｅを混合液と
した状態で、メチレンクロライドＭｅの蒸気を水Ｗａの
層と、界面活性剤液Ｓの層を通過して、金属Ｗに供給す
るので、Ｃｌ２がＨＣｌとして水に吸収されるので、そ
の発生率を抑制することができ、金属Ｗの組織を破壊す
ることがなく、また処理終了後に処理タンクＴ内を負圧
にし真空にすることにより、簡単にメチレンクロライド
の蒸気を吸引し、回収することが出来るのである。また
このメチレンクロライドを回収した後の、金属Ｗは組織
破壊が発生していないのである。また、メチレンクロラ
イドの蒸気の回収が、直ぐに完全に行われるので、冷却
・液化に伴い、再利用が出来るのである。これにより、
メチレンクロライド溶液Ｍｅの使用量を減少し、処理に
要するコストを低くすることが出来るのである。

【００３５】また、該界面活性剤を混合することによ
り、低温度において、メチレンクロライドや水の蒸気化
を促進することが出来るのである。通常は、水は１００
°Ｃの温度で蒸気化するのであるが、界面活性剤を混合
することにより、低温で水蒸気にすることができ、１０
０°Ｃ以上の高温にすることなく、８０〜１００°Ｃの
範囲内で充分な圧力を得ることが出来るので、１３０°
Ｃ以上の高温にして蒸気を得て、高圧を得る必要が無
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属処理方法の基本構成図面。

【図２】金属処理方法の行程と手順を、バルブ機構の開
閉により示した図面。

【図３】処理タンクＴと蓋体２２と金属載置台２６の部
分の側面図。

【図４】処理タンクＴに蓋体２２を閉鎖した状態の側面
図。

【図５】蓋体２２の正面図。

【図６】処理タンクＴの正面断面図。

【図７】金属載置台２６の上に金属Ｗを載置した状態の
正面図。

【図８】処理状態における処理タンクＴの内部の断面
図。

【符号の説明】

Ｍｅメチレンクロライド溶液ＣコンプレッサＢボイラーＴ処理タンクＰ真空ポンプＷ金属Ｗａ水Ｓ界面活性剤液１４混合液タンク１５チラー１６コンデンサ１８冷却水タンク２１コンデンサパイプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メチレンクロライド溶液と水を混合して
加熱し、メチレンクロライド蒸気と水蒸気を発生させ、
該メチレンクロライド蒸気と水蒸気を、金属を封入した
処理タンク内に充填して金属組織空隙に浸透させ、金属
組織空隙中の付着物を溶出することを特徴とする金属処
理方法。
【請求項２】メチレンクロライド溶液と水と界面活性
剤液を混合して混合液とし、該混合液を加熱し、メチレ
ンクロライド蒸気と水蒸気と界面活性剤蒸気を発生さ
せ、該混合蒸気を、金属を封入した処理タンク内に充填
して金属組織空隙に浸透させ、金属組織空隙中の付着物
を溶出することを特徴とする金属処理方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の金属処理方法に
おいて、処理タンクを負圧状態とし、金属を脱気状態で
処理することを特徴とする金属処理方法。
【請求項４】請求項２の金属処理方法において、メチ
レンクロライド溶液と水と界面活性剤液の重量比率を、
略５・４・１とし、界面活性剤液の比率は１以下の比率
とし、該混合液の加熱温度を８０〜１００°Ｃの範囲と
したことを特徴とする金属処理方法。