その他加工：洗浄

概要 小ロットの洗浄処理のための簡易洗浄器の仕様と洗浄工程設計について解説し、この結果から描ける簡易洗浄器の構想図案（簡易自動化も可能）を示した。 解説 (1)小ロット生産の洗浄に適した簡易洗浄器の仕様 1)装置サイズ 簡易洗浄器は小型加工機で加工する時間内で加工機操作者が手動または簡易自動で洗浄を終えなければならない。このため、簡易洗浄器は加工機の操作場所から手が届く範囲に設置できる装

概要 生産方式が大量生産方式から多品種少量生産や1個流し生産への移行が必要となるなかでは精密加工ラインの洗浄工程も多品種化対応が必要となる。従来のロット単位の洗浄工程を多品種少量生産や1個流し生産に切り替えるための注意事項を解説した。 解説 多品種少量生産や1個流し生産に適合する洗浄工程の自動化には、次のような装置仕様が求められてくる。 必要条件-1.ムダの無い作業設計ができる装置仕様（

概要 自動化を前提に洗浄品質を安定化させるには洗浄かごや洗浄治具の適正構造が非常に重要。洗浄ワークの特徴（形状、強度、材質など）や要求品質を理解した上で専用設計することが望ましい。 解説 (1)洗浄と品質問題 ・部品やユニットの小型・高集積化や表示品質の高品位化などのニーズにより、これまで以上に洗浄品質の要求も高まっている。 ・洗浄品質に関係がある品質問題では、(1)接着強度低下や(2)

概要 精密洗浄にはほとんどの場合、超音波洗浄装置が使用されるが、この超音波洗浄の洗浄エネルギーの発生位置を検知し、この最適位置で洗浄できるように洗浄かごを設計製作することがポイントである。 解説 (1)超音波洗浄エネルギー発生位置の検知方法 ・超音波洗浄の洗浄効果を向上させるには、洗浄かごの中で最適な位置に洗浄ワークを設置して洗浄することが重要。 ・したがって、使用する超音波洗浄装置の洗

概要 精密洗浄にはほとんどの場合、超音波洗浄装置が使用されるが、洗浄エネルギーが大きい最適位置で洗浄できるように洗浄かごを設計製作することが洗浄効果向上のポイントである。 解説 (1)超音波洗浄の洗浄エネルギー ・精密洗浄にはほとんどの場合、超音波洗浄装置が使用される。 ・この超音波洗浄の洗浄エネルギーは、洗浄槽の底部に装着されている超音波発振子の性能と配置数でほとんど決まる。 ・この超

概要 隙間に残る液状汚れは洗浄処理が難しい。ここでは、隙間に残る液状汚れの洗浄処理のための前処理法を解説した。 解説 (1)取れない汚れの例 ・小さな部品を重ねて洗浄処理した場合や2枚のガラス基板が接着された液晶表示部品の洗浄の場合などでは、工程内の異物、液状薬品や洗浄液などが毛細管現象のために隙間に侵入しやすく、これを除去するのが難しい。 ・隙間に液状の汚れが残った状態で乾燥させてしま

概要 生産工程内での洗浄処理の原理・原則を理解した上で、生産技術的に洗浄品質を効率的に実現するかを考えるための流れを解説した。 解説 (1)洗浄の原則 クリーンルーム内での作業の原則は次の3つです。 1. コンタミネーションを持ち込まない 2. コンタミネーションを出さない 3. コンタミネーショ

(11)摩擦係数測定法 　金属表面に強く吸着している潤滑剤は摩擦係数を低下させます。同様に金属表面に有機物が存在する程度、すなわち汚染の程度によっても摩擦係数は変わります。 　この原理を応用して、【図1】に示すようなスライダーを汚染された金属の表面を滑らせ、そのときスライダーにかかる力をひずみゲージで変換して摩擦係数を計測します。 　汚染物質による潤滑の大小の判定には、スライダーの荷重を変

(8)放射性トレーサー試験 　人工汚れを作る際、放射性アイソトープ（放射性物質）を混ぜておき、洗浄後ガイガーカウンターで汚れの残渣を調べる方法で、スプレーパターン試験の1000倍、アトマイザー試験法の100倍の高感度であるとされています。 　この方法は、非常に感度が高いので、各種の洗浄法の清浄度の比較や、他の方法では検出できないような微細な量の物質の検出に利用できる優れた方法です。しかし、現場

(6)蛍光試験 　この方法は、汚れに蛍光染料を加え、洗浄後、その残渣に紫外線を当てて蛍光を発光させ、写真または目視によって観察するものです。蛍光染料を含んだ油が蛍光を発する光の強さは、油の量に比例しますので、清浄な金属面での発光は、全くないので黒く写り、油が残存していれば発光し、その強さによって残存油の量を示します。 　従って、蛍光染料の入っていない通常の汚れの検出には、この試験は適用できま

（4）スプレーパターン試験 　汚れたガラス表面に息を吹きかけることにより、清浄度を区分することから発展した方法で、冷清水を、塗装用ガンのような噴霧器で細かいミストにして、テストパネルに吹き付けます。吹き付ける距離は、表面での溢出を防ぐために、約60cm位がいいでしょう。汚れの残っている部分は、地図のように描かれ、一目瞭然と分かります。 　勿論、この試験に用いる圧縮空気は、完全に油分、水

　これまで各種の洗浄方法について紹介してきましたが、今週は、どの位、清浄化されたかを示す、清浄度の試験法について述べることにします。 　各種の洗浄方法によって洗浄された金属表面の洗浄度を評価する方法は、残念ながら現在でも適確なものがありません。これは要求される清浄度が、清浄化の次に行う表面処理によって異なるからです。 　作業現場では、経験を基礎においた、水玉試験や水切り試験が行われていま

　さらに、生体のような半透膜を使った限外ろ過法や、逆浸透法の出現により、液体中の固形物ばかりでなく、液体中のコロイドやイオンの水との分離ができるようになりました。 　【図１】に逆浸透法の原理を示しました。 　半透膜（半浸透性膜の別称で、膜の細孔が非常に小さい膜）で仕切られた二つの槽の一方には食塩水、他方の槽には純水を入れておきますと、純水は膜を通じて食塩水の槽に侵入し、食塩水の濃度は

　電気抵抗率18MΩ･cm、微粒子（0.2μm以上）20ケ/ｍℓ以下、生菌0.2ケ/ｍℓ以下などという超純水の製造が可能になったのは、伝統的な従来からのろ過機のほかに逆浸透法、限外ろ過法、電気透析法、イオン交換法の改良などの新しい技術の登場によるものです。 　【図1】に各種ろ過法によるろ過限界の粒径を下段に示しました。

　金属の洗浄工程において、洗浄用水の水質は極めて重要です。洗浄する製品がどのような用途に、どのような目的で使用されるかによって要求される清浄度は異なります。 　電子機器、光学部品、半導体など精密洗浄が要求される分野では、洗浄用水中の極く微量の不純物の存在でも、製品の精度、歩留まりなどに影響するので、いかなる浮遊物、溶解物も問わない、限りなく純度の高い水が要求されます。これを超純水と呼んでいます。

　この洗浄方法は、有機・無機化学薬品による化学反応を利用して、金属材料の表面に付着している汚れを溶解して除去しようとするものです。 1)その対象となる汚れは、次のような酸やアルカリに可溶な汚れです。 (1)高温処理の結果生じる酸化スケール、 (2)金属表面処理の前処理としての除錆、 (3)溶接、はんだ付け、ロウ付け前後の洗浄、 (4)アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼などの不動態

1)溶剤の種類 (1)脂肪族系炭化水素であるベンゼン、トルエン、ケロシンなどの石油系溶剤 (2)芳香族系炭化水素のコールタール系溶剤 (3)塩素化炭化水素、塩素化フッ素化炭化水素などトリクロールエチレンなどの不燃系溶剤 (4)ケトン、アルコール、フェノールなどの極性溶剤 (5)乳化溶剤、二相溶剤、エマルジョンクリーナーなど (6)その他 2）使用方法 (1)浸し（浸漬洗浄、溶剤

1)方法 　機械的な表面清浄化の方法としては、次のようなものがあります。 (1)拭き取り（Wiping） 　手作業または機械的に布やバフで拭き取る。 (2)研磨（Grinding）と機械加工（Machining) 　砥石や砥粒のついた布または紙製のバフやベルトで研磨する。鋳物の鋳肌面を切削する。 (3)ブラスティング（Blasting） 　珪砂、スチールグリット、ガラスピーズなどを、空気

　化学薬品と界面活性剤の働きによって金属表面から汚れを除去する「洗浄液」による方法で、この方法は、汚れを金属表面から洗浄液中に引き離す作用と、汚れを洗浄液中に安定に保持して再付着を防止する作用から成り立っています。 1)洗浄液の種類 次のように大別できます。 (1)アルカリ塩水溶液（か性ソーダ、炭酸ソーダ、燐酸ソーダ、けい酸ソーダなど。ときには塩酸、硫酸などの酸水溶液の酸性洗浄液も使われま

金属の洗浄 　電気めっきをはじめ、塗装やコーティング、エッチングなどの表面処理を施すためにはその表面を清浄化する必要があります。一般的にはこれらの工程は、目的の表面処理に対して前処理と呼ばれています。 　清浄化の目的は、素材表面に付着した油脂や、生成した酸化膜などの「汚れ」を「洗浄」によって除去して素地の地肌を露出させることです。この工程を確実に実施しないと、素地の上に生成させる各種の皮膜の

金属洗浄工程 　金属洗浄のプロセスは、被洗浄物の材質や大きさ、汚れの程度や洗浄目的などによって異なりますが、一般には大体、次のようなものであります。 （1）機械的前処理 　重度な汚れである赤錆やミルスケール、大気中での熱処理のスケールなどは、従来は酸によるピックリングで除去されていましたが、環境保全の立場から、ショットブラストなど水を使わない汚れ除去方法が採用されています。 　表面処理後の

金属イオン封鎖剤 　水は、カルシウムCaやマグネシウムMgなどの金属イオンを含有しており、その量が多いと石鹸の泡立ちを妨害して洗浄効果を妨げることは、よく知られております。工業的な洗浄においても、これらのイオンはアルカリと反応して不溶性塩となるので有害であります。 　これらの金属イオンを不活性にして洗浄効果を高めるものを金属イオン封鎖剤といいますが、次のようなものがあります。 （1）無機系イ

（5）乳化力 　界面活性剤溶液は、液状の親油性汚れを、微細で安定な小液滴に乳化分散させます。界面活性剤の分子は、疎水基を油滴中に入れ吸着します。これによって生成する乳化物は、O/W型（水中油滴型）乳化物であります。【図1】（a）に示します。 　これに対して、油性液中に水滴が乳化した場合には、W/O型（油中水滴型）乳化物になります。【図1】（b）（c）に示します。一般に、このような乳化物をエマル

（2）界面吸着 　分子状に溶解できずに過飽和になった活性剤分子は、親油基の水から離れようとする力と、親水基の水中に留まろうとする力のバランスする自由エネルギーの最小になる位置である水と空気、水と容器との界面に集合・吸着します。 （3）ミセルの形成 　吸着すべき界面の得られない残り大部分の活性剤分子は、その不安定な自由エネルギーを最小にするために、親水基を水に向けた集合体ミセルを形成して溶存

　水系の湿式金属洗浄においては、界面活性剤の存在なしではその効果は期待できません。酸洗い浴、アルカリ脱脂浴、活性化浴などに少量添加された界面活性剤は、金属表面に生成・付着した汚れに対して、浸透、吸着、乳化、懸濁、分散、発泡、表面張力低下などの作用をして洗浄効果を高めています。 　つまり界面活性剤は、酸のように酸化皮膜を溶解したり、有機溶剤のように油脂を溶解除去する主役ではありませんが、それらの主

　金属洗浄において、水は、酸やアルカリを溶解して、洗浄液として使用されるばかりでなく、その前後の「水洗」の洗浄水としても使われるので、その水質は、金属表面の清浄度を左右する極めて重要なファクターです。 （1）市水の不純物 　一般には、洗浄水として市水（地表水、地下水）がそのまま使われることが多いのですが、市水には、【表1】に示すような多くの不純物を含んでいます。

（3）溶剤による方法 　昔から行われている溶剤脱脂です。昔は、トリクロールエチレン（トリクレン）やパークロルエチレン（パークロ）などが使われていましたが、毒性のために使用や製造が禁止されました。金属洗浄には、次のようなものが用いられています。

（1）洗浄の原理 　洗浄は家庭での食器などでも分かるように、スポンジに洗剤を少量つけて拭き洗いすれば、簡単に落ちる汚れと、水や湯にしばらく漬けておいても、なかなか落ちない汚れもあります。どのような原理で洗浄が行われるか、そのメカニズムを考えてみしょう。

（3）固形物 　金属製品の表面には、次のような汚れが存在しています。すなわち、加工による金属表面の化学変化による生成物、単純に付着したゴミや埃、防錆油や潤滑油などとの油膜に付着したゴミや埃など、有機・無機性の固形物の汚れが付着しています。

　話題を変えて、金属など表面処理の対象となる素材の洗浄について考えてみましょう。 　通常、表面処理は、次のような工程で行われます。 　めっきなどの表面処理を施す場合、直ちに、めっきという表面処理ができる訳ではなく、必ずその準備工程が必要です。それが、めっきの前処理工程で、めっき素材表面を、めっきが可能の状態にする工程です。これは、素地（最近は、金属に限らずプラスチック、セラミックなども対象

　イオン交換塔の組み合わせにはいろいろありますが、めっき排水の浄化のための組み合わせ例を【図1】に示します。各イオン交換塔が吸着できるイオンの種類がよく理解できると思います。 　このような吸着特性をもとに、次のような分野で使用されて効果をあげています。

　イオン交換樹脂を用いて水を浄化する方法は、純水製造部門などで古くから採用されてきました。これをめっき排水など表面処理の工程に利用しようとするものです。 　イオン交換樹脂には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂があり、これらにそれぞれ強酸性・弱酸性、強塩基性・弱塩基性の樹脂があります。これらのイオン交換樹脂を充填した塔を、イオン交換塔といい、塔の上部から下部に向かって通水します。このとき、イオン

　向流多段水洗をする前に、僅かな水量で水洗効果の高いスプレー水洗を採用したシステムを【図1】に示します。

　表面処理工場で使用する水の大部分が洗浄用水といっていいでしょう。前処理から始まって、めっきやアルマイト、化成処理、それらの後処理に至る一連の工程で、それぞれの工程ごとに水洗が行われ、次の工程へ移動しています。この洗浄水の使用量を削減しようとするのが節水対策です。 　通常「水洗」は、少しずつ水を流した水洗槽で行われます。つまり、めっき液などが付着した製品を水洗槽中に浸漬して、めっき液を水中に拡