JP7056952B2 - 洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば各種機械部品等の加工品の洗浄方法に関する。

機械部品の切削や研削等の加工には種々の加工油が使用される。加工油のうち、水溶性加工油は、鉱物油を水に乳化させたものであり、引火性や爆発性がなく、加工油を水で洗浄できるという利点があるため、多く使用されている。

このような水溶性加工油に基づく水溶性汚れが付着した被洗浄物を洗浄するには、通常、水等の水系洗浄液が使用される。しかし、水は乾きにくいため、水ジミが残りやすいという問題がある。水ジミの発生を抑制するために、特許文献１には、特定の炭化水素、界面活性剤および水を含むＷ／Ｏ型エマルション型炭化水素系洗浄液で被洗浄物を洗浄する洗浄工程と、洗浄後、上記炭化水素系洗浄液で被洗浄物をすすいでＷ／Ｏ型エマルションを除去するすすぎ工程１と、上記炭化水素で被洗浄物をすすいで炭化水素系洗浄液を除去するすすぎ工程２と、を含む洗浄システムが提案されている。

しかし、特許文献１の洗浄システムでは、すすぎ工程１および２を行うためにすすぎ槽がそれぞれ必要となるため、槽数が増え、装置全体が大型化すると共に、洗浄効率が悪い、という問題がある。

また、特許文献１の洗浄システムでは、止まり穴内の水溶性汚れや、水溶性加工油が乾固した水溶性汚れに対する洗浄性が十分でないという問題もある。

特開２０１０－１７４１０６号公報

本発明の課題は、槽数を増やすことなく、水溶性汚れに対する洗浄効率を向上させることができる洗浄方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の洗浄方法は、炭化水素系溶剤、界面活性剤および水を含有した洗浄液に被洗浄物を浸漬し、被洗浄物から水溶性汚れを乳化させて分離する洗浄工程と、洗浄後の被洗浄物を炭化水素系溶剤のリンス液に浸漬し超音波照射下でリンスするリンス工程と、リンスした被洗浄物を乾燥させる乾燥工程と、リンス工程で使用した劣化リンス液から水を分離して前記リンス液を再生する再生工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、洗浄工程において、被洗浄物から水溶性汚れを乳化させて分離し、リンス工程において、超音波照射下でリンスするので、止まり穴内の水溶性汚れや、水溶性加工油が乾固した水溶性汚れに対する洗浄効率を向上させることができる。そのため、洗浄工程およびリンス工程に要する槽数を増やすことなく、洗浄を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る洗浄方法を実施するための洗浄装置を示す構成図である。

本発明の一実施形態に係る洗浄方法を図１に基づいて説明する。図１に示す洗浄装置１は、被洗浄物に付着した水溶性汚れ（水溶性加工油等）を除去する洗浄方法に使用するための装置であって、洗浄液が入れられた洗浄槽２と、炭化水素系溶剤のリンス液が入れられたリンス槽３と、乾燥槽４とを備え、被洗浄物（図示せず）は洗浄工程、リンス工程および乾燥工程の順で洗浄される。

洗浄工程で使用される洗浄液は、炭化水素系溶剤、界面活性剤および水を含有する。炭化水素系溶剤としては、例えば、炭素数が９～１４の飽和脂肪族炭化水素が挙げられる。このような飽和脂肪族炭化水素としては、例えばｎ-ヘプタン、ｎ-オクタン、ｎ-ノナン、ｎ-デカン、ｎ-ウンデカン、ｎ-ドデカン、ｎ-トリデカン、ｎ-テトラデカン、ｎ-ペンタデカン等のｎ-パラフィン系炭化水素、イソヘプタン、イソオクタン、イソノナン、イソデカン、イソウンデカン、イソドデカン、イソトリデカン、イソテトラデカン、イソペンタデカン等のイソパラフィン系炭化水素等を使用することができる。これらは、１種で使用してもよく、あるいは２種以上使用してもよい。また、４－メチル－１－イソプロピルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素、ジエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、１－ペンチルベンゼン等の芳香族炭化水素等も炭化水素系溶剤として使用可能である。

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤および／またはアニオン性界面活性剤が使用される。
非イオン性界面活性剤としては、例えばポリアルキレングリコール類、脂肪酸エステル類を使用することができる。特に、脂肪酸エステル類は、水を加え、物理力を与えたときに安定なエマルションを形成し、洗浄力を向上することができる。

非イオン性界面活性剤として使用するポリアルキレングリコール類としては、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、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などが挙げられる。
非イオン性界面活性剤として使用する脂肪酸エステル類としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシ脂肪酸エステル類等が挙げられる。ノニオン性界面活性剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができ、ＨＬＢ値（親水性親油性バランス値）が１以上、好ましくは３～１０であって、本発明で使用する炭化水素系溶剤に溶解させることができ、水を加え、物理力を与えたときにゲル化しないものを使用するのが好ましい。

アニオン性界面活性剤としては、例えば石油スルホネート、ロート油等のスルホン酸塩、硫酸エステル塩、カルボン酸塩などを使用することができる。スルホン酸塩としては、炭素数が８～２２である炭化水素のスルホン酸塩が好ましい。硫酸エステル塩としては、炭素数が８～１８の硫酸化油、炭素数が８～１８のアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。カルボン酸塩としては、アルキル基の炭素数が６～１３のジアルキルスルホコハク酸エステル塩、炭素数が６～１３のスルホコハク酸アルキル二塩、アルキル基の炭素数が６～１３のポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二塩等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、炭素数が１～５のアルカノールアミン塩等が挙げられるが、スルホン酸、硫酸エステル、カルボン酸等の酸の形態のものも使用可能である。上記に例示したアニオン性界面活性剤は、１種で使用してもよく、あるいは２種以上を使用してもよい。

界面活性剤の配合量は、洗浄液総量に対して０．５～１０質量％、好ましくは１～３質量％である。また、水の配合量は、洗浄液総量に対して１～３０質量％、好ましくは５～２０質量％である。

このようにして得られる洗浄液は、静置状態では比較的不安定なエマルションであって、容易に炭化水素系溶剤と水とに相分離するものが好ましい。このように洗浄液は容易に相分離するので、水溶性汚れを含有した水相を分離させることによってリンス液の再生を簡単に行うことができる。

本実施形態では、このような不安定な洗浄液に、超音波、揺動、スプレー等の物理的な力を加え、さらに洗浄槽２に設けた循環ポンプ８により強制的に循環させて、いわば強制的にＷ／Ｏエマルションを形成させている。これにより、被洗浄物表面に付着した水溶性汚れを乳化させ、被洗浄物表面から除去することができる。

洗浄液を比較的不安定なエマルションにするためには、例えば界面活性剤の種類や配合量を調整すればよい。すなわち、界面活性剤を、洗浄液の炭化水素系溶剤と水とが容易に相分離するような種類および配合量とすればよい。

洗浄後、被洗浄物を炭化水素系溶剤のリンス液に浸漬してリンス（すすぎ）を行う。炭化水素系溶剤としては、前記した洗浄液を構成する炭化水素系溶剤を使用することができる。すなわち、リンス液を構成する炭化水素系溶剤は、洗浄液を構成する炭化水素系溶剤と同一であってもよく、あるいは洗浄液を構成する炭化水素系溶剤よりも低沸点の炭化水素系溶剤であってもよい。
リンス工程を行なうことにより、被洗浄物表面に付着・残存する水溶性汚れを水分や界面活性剤と共に除去することができる。

リンス工程では、超音波照射下でリンスを行うのが洗浄効果を向上させるうえで好ましい。そのため、本実施形態におけるリンス槽３には、超音波振動子（ＵＳ）６が設置されている。これによって、被洗浄物に残留した止まり穴内の水溶性汚れや、水溶性加工油が乾固した水溶性汚れも除去することができる。

すなわち、被洗浄物を上記リンス液に浸漬し、超音波照射によって十分にリンスすると、水と水溶性汚れ成分からなる水相が粒状となって下降するので、リンス槽３の底部に設けた排出弁７を開いて排出する。

リンス後、被洗浄物は乾燥槽４に送られ、乾燥工程が行われる。乾燥工程では、被洗浄物をまず蒸気洗浄し、ついで減圧下ないし常圧下で乾燥させる。蒸気洗浄では、炭化水素系リンス液と同じる炭化水素系溶剤が使用される。この炭化水素系溶剤は、後述する再生工程で再生されたものを使用することができる。

一方、リンス槽３内の劣化リンス液は、微量の水分と界面活性剤、さらに水溶性汚れ成分も僅かに混入している。また、水は微細に分散しているため、リンス液から分離するのは困難である。そのため、リンス槽３内の劣化リンス液は再生工程に送られ、微量の水分、界面活性剤、さらに水溶性汚れ成分を除去して再生される。

リンス槽３から送液ポンプ９で抜き出された劣化リンス液は、まず前処理としてフィルタケース１０に送られ、金属粒子等の異物が除去される。フィルタケース１０を通過した劣化リンス液は、油水分離装置１１に送られる。

油水分離装置１１は、内部に筒状の油水分離フィルタ１２が設置されており、劣化リンス液は、油水分離フィルタ１２内に導入され、周壁を構成する油水分離フィルタ１２を通過する。油水分離フィルタ１２は、孔径が１～１０μｍ程度の極細不織布から構成されており、劣化リンス液が油水分離フィルタ１２を通過する際に、微分散した水滴を捕捉し、凝集し、粗大化させる機能を有する。粗大化した水滴は、比重差により、リンス液を構成する炭化水素系溶剤から直ちに分離し、底部に沈降する。その際、水に付着した界面活性剤も同時に炭化水素系溶剤から分離される。
油水分離フィルタ１２としては、例えば旭化成（株）製の油水分離フィルタが挙げられ、特に同社製のＥＵＳ１５ＢＶ、ＥＵＳ１２ＢＶ等が使用可能である。

水を分離したリンス液は、油水分離装置１１の上部より送り出される。一方、分離された水相Ｗは、油水分離装置１１の下部から排出弁２０を開いて抜き出される。

油水分離装置１１から送り出されたリンス液は、貯留タンク１３に送られる。リンス液は、貯留タンク１３内に設置されたデミスター１４により、さらに油水分離が行われ、底部に分離した水相は排出弁１５を開いて抜き出され、油相、すなわちリンス液を構成する炭化水素系溶剤が貯留タンク１３内に貯留される。

貯留タンク１３内に貯留されたリンス液は、水分が約０．０１質量％以下に低減されているので、そのまま管路１６を通ってリンス槽３に戻してもよく、あるいはリンス液に残留する水溶性加工油等の油分を除去するために、蒸留器１７に送ってもよい。これらの制御は三方弁１８により行うことができる。

リンス液を構成する炭化水素系溶剤は、水溶性加工油等の油分よりも沸点が低いので、蒸留器１７によって、リンス液から水溶性加工油等の油分を除去することができる。再生されたリンス液は、蒸留器１７の上部から送り出され、一部が乾燥槽４に送られて、被洗浄物の蒸気洗浄に使用される。また、リンス液の残りは、三方弁１９を切り替えて、リンス槽３に送られる。三方弁１９とリンス槽３との間には、図示しない凝縮器を介在させて、リンス液を液体の状態でリンス槽３に送るようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態に係る洗浄方法について説明したが、本発明の洗浄方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、再生工程において、フィルタケース１０は必要に応じて設置すればよく、劣化リンス液を直接、油水分離装置１１に送ってもよい。また、貯留タンク１３も必要に応じて設置すればよく、貯留タンク１３を介することなく油水分離装置１１と蒸留器１７とを接続してもよい。

１ 洗浄装置
２ 洗浄槽
３ リンス槽
４ 乾燥槽
５、６ 超音波振動子
７ 排出弁
８ 循環ポンプ
９ 送液ポンプ
１０ フィルタケース
１１ 油水分離装置
１２ 油水分離フィルタ
１３ 貯留タンク
１４ デミスター
１５ 排出弁
１６ 管路
１７ 蒸留器
１８、１９ 三方弁
２０ 排出弁
Ｗ 水相

Claims (3)

1. 炭化水素系溶剤、界面活性剤および水を含有した洗浄液に被洗浄物を浸漬し、被洗浄物から水溶性汚れを乳化させて分離する洗浄工程と、
   洗浄後の前記被洗浄物を炭化水素系溶剤のリンス液に浸漬し、超音波照射下でリンスするリンス工程と、
   リンスした前記被洗浄物を、前記リンス液と同じ炭化水素系溶剤で蒸気洗浄を行い、ついで乾燥させる乾燥工程と、
   前記リンス工程で使用した劣化リンス液から水を分離し、ついで蒸留して前記リンス液を再生する再生工程と、を含み、
   前記再生工程において蒸留された気体状態の前記リンス液は、一部が前記乾燥工程における前記被洗浄物の蒸気洗浄に使用され、前記リンス液の残りは前記リンス工程に送られることを特徴とする洗浄方法。
2. 前記再生工程において、油水分離フィルタにより前記劣化リンス液から水を分離し、ついでリンス液を蒸留して再生する請求項１に記載の洗浄方法。
3. 前記洗浄工程において、前記洗浄液は、前記炭化水素系溶剤と水とに分離しないように物理的な力が加えられている請求項１または２に記載の洗浄方法。
   
   

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