JP4307883B2

JP4307883B2 - 洗浄剤組成物

Info

Publication number: JP4307883B2
Application number: JP2003093113A
Authority: JP
Inventors: 光英村山; 幸司吉田; 勝也上西
Original assignee: Chuo Kagaku Co Ltd
Current assignee: Chuo Kagaku Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004300220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用金属部品の油汚れの除去等に用いられる洗浄液、特には自浄効果を有する洗浄剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属部品等の油汚れの除去に用いられる洗浄液は通常、界面活性剤、キレート剤、アルカリ剤等からなる。前記界面活性剤としてはアニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤等が使用されている。さらに前記アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩等のスルホン酸型、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸塩等の燐酸エステル型等が知られている。ノニオン界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール等のエーテル型が知られている。両性界面活性剤としてはアルキルベタイン等のカルボキシベタイン型、２−アルキルーＮ−カルボキシメチルーＮ−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等のアルキルイミダゾリンの誘導型等が知られている。また、キレート剤としてはソルビトールやマンニトール等の多価アルコール類、グルコン酸やクエン酸等のオキシ酸類もしくはそれらのアルカリ塩類、ＥＤＴＡ，ＤＴＰＡまたはＮＴＡ等のアミノカルボン酸もしくはそれらの塩類、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン類等が知られている。
洗浄方法としては浸漬洗浄、スプレー洗浄、電解洗浄、振動洗浄等の方法があるが、いずれの方法においても洗浄時に金属部品表面の油汚れが洗浄液中に混入し洗浄液が次第に乳化し洗浄能力が低下してくることは周知のことであるといえる。そこで洗浄液表層に浮上した油分をオーバーフローあるいは油分分離装置等を用いて回収、除去することにより洗浄液の脱脂効果を長時間持続させているのが現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２９３８９６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年金属部品の加工工程で使用される潤滑油，切削油等には水溶性油が使用される場合があり、水溶性油には乳化を目的とした界面活性剤が併用されている場合が多い。前記の水溶性油で汚染された金属部品を界面活性剤が併用された洗浄液で洗浄した場合、界面活性剤が過剰となるため乳化しやすくなるためにこれまでのような塩析効果では油水分離が困難となってきた。そこで、洗浄液中に微量のカチオン界面活性剤を配合することにより、界面活性剤と油分により形成されるマイナスに帯電したエマルジョンの電気的障害を取り除き、エマルジョン同士の衝突を促進させ、エマルジョンを巨大化しやすくし、結果的に乳化破壊を促進させる方法が試みられた（特開平６−２９３８９６）。カチオン界面活性剤としては塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化アルキルベンザルコニウム等の第４級アンモニウム塩型等が知られているが、これらのカチオン界面活性剤は一般的に親水性に劣り、逆に油分との親和性が良好なため乳化破壊により浮上した油分中に溶け込み、油分の回収、除去と同時にカチオン界面活性剤も除去されてしまう。更には、多量のカチオン界面活性剤を洗浄液中に投与すればアニオン界面活性剤と塩を形成し、界面活性剤の洗浄能力が消失してしまい洗浄剤の脱脂効果の持続期間をかえって短くしてしまうという不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、洗浄液の乳化破壊の促進効果を長期間にわたって維持できる、いいかえれば、洗浄液の脱脂効果を長期間維持できる洗浄剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、界面活性剤として下記一般式からなるカルボキシベタイン型界面活性剤のエステル化物（以下ベタインエステルと記す）とアルカリ剤をを前記洗浄液中に配合させることを特徴とする洗浄液が有効であることが判明した。
【化２】

（化２の式中、Ｒ１は炭素原子数８〜２２のアルキル基を示す。Ｒ_２及びＲ_３はメチル基、エチル基あるいはヒドロキシエチル基を示す。Ｒ_４は炭素原子数１〜４のアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ等のハロゲン元素を示す。ｎは１〜４の整数を示す。）
【０００７】
従来のカチオン界面活性剤はいずれも分子内に、窒素原子のポジティブチャージに由来する極性基しか保有しないため、水に対する親和力に劣り、洗浄液中に乳化破壊を目的として添加した場合、回収される油分中に溶け込み油分とともに洗浄液系内から除去されてしまい、乳化破壊を促進するための濃度を長期間維持することが出来なかった。これに対し本発明のベタインエステルを乳化破壊剤として用いた場合は、四級アンモニウム基とエステル基に由来する２種類の極性基を保有するため、親水性に優れ、通常のカチオン界面活性剤よりも洗浄液中に乳化破壊を促進するための濃度をはるかに長期間維持することが出来る。
【０００８】
また、本発明のベタインエステルはアルカリ剤（ビルダーともいう）と併用することにより、長期間の油水分離に効果的であることが判った。一般に工業用の洗浄液においては、洗浄により被洗浄物より遊離した油分や金属粉等の微粒子が被洗浄物へ再付着することを防止するために、アルカリ性のビルダー等が添加されている。本発明のベタインエステルに前記アルカリ性のビルダーを併用することにより、油水分離の促進長期化に有効であることが判明した。前記アルカリビルダーが洗浄液中に分散している油滴表面に吸着し、その表面を負電荷に帯電させることにより油滴の斥力を増大させることで乳化を安定した状態に保つことが出来る。これらのアルカリビルダーの効果により一時的に安定化した油滴も本発明のベタインエステルにより乳化破壊が可能であり、しかも通常のカチオン界面活性剤よりもはるかに長期間わたり油水分離を促進することが判った。アルカリビルダーの存在下では、洗浄液はｐＨが１０以上のアルカリ性となり本発明のベタインエステルは加水分解して下記一般式に示すカルボキシベタイン型両性界面活性剤となる。
【化３】

（化３の式中、Ｒ_１は炭素原子数８〜２２のアルキル基を示す。Ｒ_２およびＲ_３はメチル基、エチル基あるいはヒドロキシエチル基を示す。ｎは１〜４の整数を示す。）
両性界面活性剤においても、その窒素原子にポジティブチャージを有しているため、負に帯電した油滴の斥力を緩和し洗浄液の乳化破壊を促進することが出来る。また、加水分解により生成したカルボキシル基は高い親水性を示すためビルダーの混合によって比重が増加した洗浄液中においても塩析、あるいは浮上油と共に回収されることなく、乳化破壊を促進するために十分な濃度を洗浄液中に長期間維持することが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の配合剤ベタインエステルは前記一般式化２からなるが、式中、Ｒ_１は炭素原子数８〜２２のアルキル基を示す。炭素数が８以下ではＨＬＢ（ＨｙｄｒｏｐｈｉｌｅＬｉｐｏｐｈｉｌｅＢａｌａｎｃｅ）が大きくなり、十分な洗浄力が得られない。ここでＨＬＢとは、界面活性剤の親水性と親油性の程度を表す尺度であり、親水性の強いものほど値は大きい。また、炭素数が２２を超えても特に洗浄力の増加は見られず、逆にコスト的に高価となるだけでメリットが無い。Ｒ_４は炭素原子数１〜４のアルキル基を示す。Ｒ_４についても同様に炭素数が４を超えてもメリットは無い。ｎは１〜４の整数を表すが、ｎについても同様に４を超えてもメリットは無い。
【０００９】
本発明のベタインエステルを洗浄液に配合する方法としては、洗浄液中にあらかじめ他の成分とともに配合しておいて、使用時に所定の濃度に希釈して使用してもいいし、あるいは乳化した洗浄液中に後からベタインエステルのみを追加して添加する方法でもよいが、後述の方法の方がより効率良く油水分離できる。また、本発明のベタインエステルは、通常、粉末状、顆粒状、あるいは濃縮液状で取り扱われているが、使用時に適当な濃度に希釈して使用することが好ましい。洗浄液中にベタインエステルの含まれる濃度は通常０．１ｇ／ｌ以上、好ましくは、１ｇ/ｌ〜２００ｇ/ｌが好適である。０．１ｇ/ｌ未満では、十分な乳化破壊効果が得られず、また臨界ミセル濃度に到達せず十分な洗浄力も期待できない。濃度の上限については特に制限は無いが、いたずらに配合量を増加させることは洗浄液の廃棄時のＢＯＤやＣＯＤを増加させコスト面でも不利である。
【００１０】
また、本発明の組成物は通常アルカリ剤、及びキレート剤と併用して使用される。本発明のベタインエステルと併用するアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、珪酸ソーダ，ポリ燐酸ソーダ等の無機アルカリビルダー、アルカーノアミン、有機キレート剤等の有機アルカリビルダーがあるが、いずれでも良い。前記アルカリ剤の配合割合は洗浄液に対して１０ｇ/ｌ〜１００ｇ/ｌ程度配合することが好ましい。１０ｇ/ｌ未満では十分な洗浄力が得られず、１００ｇ/ｌを超えると被洗浄物がアルカリ焼けを起こしやすくなる。キレート剤の配合割合は洗浄液に対して１ｇ/ｌ以上、好ましくは１０ｇ/ｌ〜１００ｇ/ｌである。
【００１１】
また、本発明組成物はベタインエステル以外の界面活性剤を含有していてもよい。この場合の界面活性剤としては、ノニオン系、及びカチオン系のものが好ましい。また、洗浄液中にアルカリ剤が存在しない時は、本発明のベタインエステルとアニオン界面活性剤の併用は避けるのが望ましい。ベタインエステル以外の界面活性剤の含まれる濃度範囲はベタインエステルと同程度とするのが好ましい。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の実施例をあげて具体的に説明する。洗浄試験は表１の配合で作成された各洗浄剤Ａ〜Ｄを水で希釈した洗浄液を用いて、切削後に切削油が付着した金属部品（直径３ｃｍ×長さ５ｃｍステンレス鋼）を、５分間、液温６０℃にて浸漬洗浄し、水洗、熱風乾燥を行った後、金属部品に残留した油分を油分濃度計（ＯＣＭＡ−３５０，堀場製）にて測定した。また、洗浄液の乳化状況や油水分離状況は洗浄槽の油水分離装置通過後の洗浄液を定期的に観察することにより確認した。
表１洗浄剤の配合割合（単位重量部）

表１中の珪酸ナトリウムは一般式Ｎａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２で示されるが、本実施例ではｎ＝０．５のものを用いた。ＥＤＴＡ・４Ｎａはエチレンジアミン４酢酸４ナトリウムである。
【００１３】
＜比較例４＞
本発明のベタインエステルが配合されている表１の洗浄剤Ｂ２重量部を、水９８重量部に溶かし洗浄液を作成し、前記方法による洗浄試験を行った。洗浄液を作成時から１週間使用し続けたが、洗浄液の乳化はほとんど見られず浮上油を回収することが出来た。また、洗浄後の金属部品への残留油分は開始直後が４．７ｍｇ／個であるのに対し、１週間後は４．６ｍｇ／個であり、１週間後も安定した洗浄を行うことが出来た。

Claims

界面活性剤として下記一般式からなるカルボキシベタイン型界面活性剤のエステル化物（以下ベタインエステルと記す）とアルカリ剤を含有することを特徴とする洗浄剤組成物。

（化１の式中、Ｒ１は炭素原子数８〜２２のアルキル基を示す。Ｒ２及びＲ３はメチル基、エチル基あるいはヒドロキシエチル基を示す。Ｒ４は炭素原子数１〜４のアルキル基を示す。ＸはＣｌ，Ｂｒ等のハロゲン元素を示す。ｎは１〜４の整数を示す。）