(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムイオンを実質的に含まない水にアルカリ金属ケイ酸塩を溶解した水溶液からなる洗浄剤を用いて金属を洗浄するための方法であって、
前記洗浄剤に対してカルシウム塩およびスケール分散剤を含む水溶液からなる添加剤が添加された洗浄液であって、カルシウム塩濃度が炭酸カルシウム換算で少なくとも２０ｍｇ／ｋｇに設定されたものを調製する工程と、
７０℃以上に設定された前記洗浄液に前記金属を浸漬する工程とを含み、
前記添加剤は、前記洗浄液における前記スケール分散剤の濃度が下記の式（ａ）で規定される濃度以上でありかつ下記の式（ｂ）で規定される濃度以下になるよう前記洗浄剤に添加されている、
金属の洗浄方法。
【数１】
0005610135.tif 000009
【請求項２】
前記金属が銅系金属である、請求項１に記載の金属の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の洗浄方法、特に、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液からなる洗浄剤を用いて金属を洗浄するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅系金属材料を用いた医療器具、調理器具、熱交換器および電子部品、並びに、車両、航空機および船舶等において用いられるアルミニウム等の軽量金属材料を用いた部品等、蛋白質、多糖類、脂質、油脂類または溶剤による汚れを受けやすい金属製品の洗浄においては、塩素系やフロン系の有機溶剤に替えて、環境への負荷が少ないアルカリ洗浄剤の利用が一般化している。また、医療器具、特に、手術器具については、洗浄効果を高める観点からアルカリ洗浄剤を用いた７０℃以上での洗浄が好ましいとされている他、変異型クロイツフェルト・ヤコブ病の発病因子となる感染型プリオン蛋白による汚染を防止する観点からアルカリ洗浄剤を用いた９０℃以上での洗浄が好ましいとされている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
アルカリ洗浄剤を用いた金属製品の洗浄方法として、特許文献１には、非イオン性界面活性剤と、アルカリ金属のケイ酸塩、水酸化物、炭酸塩または炭酸水素塩と、アクリル系共重合体とを含む洗浄剤の水溶液中に金属製品を浸漬する方法が記載されている。また、特許文献２には、水酸化アルカリ金属化合物、カルシウム化合物およびポリカルボン酸またはその塩を所定割合で含む洗浄剤の水溶液中に金属製品を浸漬する方法が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の洗浄方法は、銅や錫などの腐食されやすい金属製品を腐食させずに洗浄可能なものとされているが、使用のために想定されている温度がせいぜい４０℃程度であり、７０℃以上の高温での洗浄時、特に、９０℃以上の高温での洗浄時には金属製品を腐食させることがある。一方、特許文献２に記載の洗浄方法は、アルミニウムのような軽金属を用いた金属製品については、スケールの発生を抑え、同時に腐食を抑制しながら効果的な洗浄をすることができるが、銅系金属を用いた金属製品については、スケールの発生を抑えて洗浄することができるものの、腐食を抑制するのが困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】岩城武年、ウォッシヤーディスインフェクターの洗浄効果とプリオンに対する効果、医器学、Ｖｏｌ．７６、Ｎｏ．１１（２００６）、７８４−７９１頁
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−４３８９７号公報  特許請求の範囲、［０００５］、［００２５］、［００３４］、［００３７］等
【特許文献２】特開２００４−５１７６１号公報  特許請求の範囲、［０００１］、［０００４］、［００２４］等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液からなる洗浄剤を用いて金属を洗浄する場合において、スケールの発生を抑えながら各種の金属を腐食させずに高温で洗浄できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、カルシウムイオンを実質的に含まない水にアルカリ金属ケイ酸塩を溶解した水溶液からなる洗浄剤を用いて金属を洗浄するための方法であり、この洗浄方法は、洗浄剤に対してカルシウム塩およびスケール分散剤を含む水溶液からなる添加剤が添加された洗浄液であって、カルシウム塩濃度が炭酸カルシウム換算で少なくとも２０ｍｇ／ｋｇに設定されたものを調製する工程と、７０℃以上に設定された洗浄液に金属を浸漬する工程とを含んでいる。ここで、添加剤は、洗浄液におけるスケール分散剤の濃度が下記の式（ａ）で規定される濃度以上でありかつ下記の式（ｂ）で規定される濃度以下になるよう洗浄剤に添加されている。
【０００９】
【数１】
0005610135.tif 000002
【００１０】
本発明の洗浄方法により洗浄される金属は、例えば、銅系金属である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る金属の洗浄方法は、上述の工程を含むものであるため、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液からなる洗浄剤を用い、スケールの発生を抑えながら各種の金属を腐食させずに高温で洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実験例４の結果を示すグラフ。
【図２】実験例５の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の洗浄方法は、洗浄剤を用いて金属を洗浄するための方法である。この洗浄方法により洗浄可能な金属は、特に限定されるものではなく、例えば、銅、錫、鉄、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム並びにこれらの合金などである。特に、本発明の洗浄方法は、銅や銅合金（例えば真鍮）のような銅系金属を用いた医療器具（例えば、脳ベラやクスコ等の手術器具）、調理器具、熱交換器（例えば、ヒートポンプや冷却塔等の熱交換器）および電子部品、並びに、アルミニウムやマグネシウム等の軽量金属を用いた、車両、航空機および船舶等の各種部品等、蛋白質、多糖類、脂質、油脂類または溶剤による汚れを受けやすい金属製品の洗浄のために適している。
【００１４】
本発明において用いられる洗浄剤は、アルカリ金属ケイ酸塩を水に溶解した水溶液である。アルカリ金属ケイ酸塩は、Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２の一般式で示される化合物であり、金属に対する洗浄作用を有するものである。一般式において、Ｍはナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）を示し、ｎは１〜４の実数である。アルカリ金属ケイ酸塩は、水和物であってもよい。また、アルカリ金属ケイ酸塩は、二種類以上のものが併用されてもよい。洗浄剤の水溶液を調製するために用いられる水は、水道水、工業用水およびこれらの水をイオン交換樹脂により処理することで硬度成分（カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン）を除去した軟化水、並びに、イオン交換水、蒸留水、逆浸透水および純水などの精製水である。これらの水のうちで好ましいものは、軟化水や蒸留水等の硬度成分を実質的に含まない水、特に、カルシウムイオンを実質的に含まない水である。
【００１５】
洗浄剤におけるアルカリ金属ケイ酸塩の濃度は、通常、後記する添加剤を添加して洗浄液を調製したときの濃度がシリカ（ＳｉＯ２）換算で１００〜６００，０００ｍｇ／ｋｇになるよう設定するのが好ましく、５００〜３００，０００ｍｇ／ｋｇになるよう設定するのがより好ましい。
【００１６】
洗浄剤は、アルカリ金属水酸化物およびケイ素化合物を水に溶解することで調製することもできる。この場合、水に溶解したアルカリ金属水酸化物とケイ素化合物とが反応して所要のアルカリ金属ケイ酸塩を生成し、目的の洗浄剤が得られる。
【００１７】
ここで用いられるアルカリ金属水酸化物は、通常、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムである。また、ケイ素化合物としては、二酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、メタ二ケイ酸ナトリウム、メタ二ケイ酸カリウム、オルソケイ酸ナトリウムおよびオルソケイ酸カリウムなどを用いることができる。アルカリ金属水酸化物およびケイ素化合物の使用量は、水溶液において生成するアルカリ金属ケイ酸塩の濃度が上述の濃度になるよう設定する。
【００１８】
本発明の方法により金属を洗浄するときは、上述の洗浄剤から洗浄液を調製する。この洗浄液の調製では、洗浄剤に対して所定の添加剤を添加する。ここで用いる添加剤は、カルシウム塩およびスケール分散剤を含む水溶液からなるものである。
【００１９】
カルシウム塩としては、例えば、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウムおよび硝酸カルシウムなどを用いることができる。このうち、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウムおよび硝酸カルシウムなどの水溶性のものが好ましい。また、カルシウム塩は、二種以上のものが併用されてもよい。
【００２０】
添加剤におけるカルシウム塩の濃度は、溶解度を超えない範囲で適宜設定することができる。
【００２１】
スケール分散剤は、被洗浄物である金属にスケールが発生するのを抑制するためのものであり、通常、アクリル酸重合体、アクリル酸塩重合体、アクリル酸共重合体、アクリル酸塩共重合体、マレイン酸重合体、マレイン酸塩重合体、マレイン酸共重合体、マレイン酸塩共重合体、ホスフィノカルボン酸重合体、ホスフィノカルボン酸塩重合体、ホスフィノカルボン酸共重合体およびホスフィノカルボン酸塩共重合体等の、スケールの結晶核を溶液中に分散させることで被洗浄物への付着や堆積を抑制可能な重合体、特に水溶性の重合体が用いられる。スケール分散剤は、二種類以上のものが併用されてもよい。
【００２２】
スケール分散剤として利用可能な上述の各種共重合体を構成する単量体としては、例えば、アクリル酸およびその塩、アクリル酸エステル、メタクリル酸およびその塩、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド、マレイン酸およびその塩、無水マレイン酸、イタコン酸、スチレン、スチレンスルホン酸およびその塩、ビニルピロリドン、酢酸ビニル、イソブテン、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸およびその塩、ビニルスルホン酸およびその塩、アリルスルホン酸およびその塩並びに一酸化炭素などであって、共重合体の種類に応じて選択可能なものを挙げることができる。
【００２３】
上述の重合体を構成する単量体の塩としては、例えば、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩並びにトリエチルアミン塩、トリエタノールアミン塩およびジイソプロピルアミン塩等のアミン塩が挙げられるが、アルカリ金属塩が好ましい。
【００２４】
スケール分散剤として用いられる上述の重合体の重量平均分子量は、通常、１００〜１００，０００のものが好ましく、１，０００〜１０，０００のものがより好ましい。この分子量が１００未満の場合または１００，０００を超える場合は、十分なスケール分散効果が得られない可能性がある。
【００２５】
添加剤におけるスケール分散剤の濃度は、溶解度を超えない範囲で適宜設定することができる。
【００２６】
添加剤は、カルシウム塩およびスケール分散剤を水に溶解することで調製することができる。ここで用いられる水は、通常、イオン交換水、蒸留水、逆浸透水および純水などの精製水であるが、硬度成分、すなわちカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを含む水、例えば水道水を添加することでカルシウムイオン濃度が高められたものであってもよい。
【００２７】
洗浄液は、スケール分散剤の濃度が下記の式（ａ）で規定される濃度以上でありかつ下記の式（ｂ）で規定される濃度以下になるよう洗浄剤への添加剤の添加量を調節して調製する。各式において、カルシウム塩濃度は、キレート剤等により封鎖されていないイオン状および非イオン状（例えば、分散コロイド状）のカルシウム塩の濃度を意味する。また、このカルシウム塩濃度は、炭酸カルシウム換算の濃度を意味する。例えば、添加剤において塩化カルシウム（式量：１１１）を用いた場合、炭酸カルシウムの式量は１００であるので、塩化カルシウムの濃度を０．９倍すると、炭酸カルシウム換算の濃度として表すことができる。
【００２８】
【数２】
0005610135.tif 000003
【００２９】
また、洗浄液は、同時に、カルシウム塩濃度が炭酸カルシウム換算で少なくとも２０ｍｇ／ｋｇになるよう設定する。このカルシウム塩濃度の意義は、式（ａ）および（ｂ）におけるカルシウム塩濃度と同じである。
【００３０】
洗浄液のカルシウム塩濃度は、通常、添加剤に含まれるカルシウム塩および添加剤の調製時に硬度成分を含む水を用いた場合は当該水に含まれる硬度成分としてのカルシウムイオンにより調整することができる。また、洗浄液へ硬度成分を含む水をさらに添加することで調整することもできる。
【００３１】
洗浄液において、スケール分散剤の濃度およびカルシウム塩濃度が上述の条件を満たさない場合は、被洗浄物の腐食およびスケール発生を同時に抑えながらの洗浄、特に、被洗浄物の腐食およびスケール発生を同時に抑えながら７０℃以上の高温で洗浄するのが困難になる可能性がある。
【００３２】
洗浄液は、調製後に長時間放置すると、アルカリ金属ケイ酸塩の影響によりスケール分散剤の機能が損なわれる可能性がある。このため、洗浄液は、被洗浄物の洗浄時に調製するのが好ましい。
【００３３】
被洗浄物の洗浄においては、調製した洗浄液に被洗浄物を浸漬し、必要に応じて洗浄液を攪拌しながら所定時間放置する。この際、洗浄液を加熱することもできる。加熱温度は、例えば、７０℃以上で洗浄液の沸騰温度未満の高温に設定することができる。また、浸漬後の金属製品は、通常、蒸留水や軟化水等、硬度成分が除去された精製水で濯いだ後に乾燥するのが好ましい。
【００３４】
本発明の洗浄方法では、被洗浄物の腐食を抑えて被洗浄物に付着した蛋白質、多糖類、脂質、油脂類、溶剤およびその他の汚れを効果的に除去することができ、また、洗浄および乾燥後の被洗浄物にスケールが発生するのを抑制することができる。さらに、被洗浄物が手術器具等の医療器具の場合、被洗浄物を９０℃以上の高温に設定された洗浄液中に浸漬して洗浄することもできるため、医療器具に付着している可能性がある感染型プリオン蛋白を同時に除去することができる。したがって、本発明の洗浄方法は、医療器具、特に、銅系金属からなる医療器具を洗浄するための方法として特に適している。
【００３５】
＜実験例＞
以下の実験例で用いた洗浄液の成分材料および試験片等は次のものである。
【００３６】
（成分材料）
アルカリ金属水酸化物：水酸化カリウム
ケイ素化合物：ケイ酸ナトリウム
カルシウム塩：塩化カルシウム
スケール分散剤：マレイン酸共重合体（ＢｉｏＬａｂ  Ｗａｔｅｒ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ社製の商品名「Ｂｅｌｃｌｅｎｅ  ２８３」：固形分５０重量％）
水：蒸留水
【００３７】
（試験片）
銅試験片：
＃４００番の研布紙で研磨した銅試験片（Ｃ１２２０）を水洗した後にアセトンで脱脂し、その後に乾燥して重量測定をしたもの。
銅合金試験片：
＃４００番の研布紙で研磨した銅合金試験片（Ｃ２８０１）を水洗した後にアセトンで脱脂し、その後に乾燥して重量測定をしたもの。
アルミ試験片：
硝酸（４＋１）に室温で約１０分間浸漬処理したアルミ試験片（Ａ１０５０）を水洗した後にアセトンで脱脂し、その後に乾燥して重量測定をしたもの。
アルミ合金試験片：
硝酸（４＋１）に室温で約１０分間浸漬処理したアルミ合金試験片（Ａ２０２４）を水洗した後にアセトンで脱脂し、その後に乾燥して重量測定をしたもの。
【００３８】
実験例１
アルカリ金属水酸化物、ケイ素化合物、カルシウム塩およびスケール分散剤を水に溶解し、アルカリ金属水酸化物濃度が２６０ｍｇ／ｋｇ、ケイ素化合物濃度（シリカ換算濃度）が７２０ｍｇ／ｋｇ、カルシウム塩濃度（炭酸カルシウム換算濃度）が２６ｍｇ／ｋｇおよびスケール分散剤濃度（固形分濃度）が２０ｍｇ／ｋｇの水溶液からなる洗浄液を調製した。ケイ素化合物濃度（シリカ換算濃度）は、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３）の式量が１２２であるのに対して、シリカ（ＳｉＯ２）の式量が６０であるので、ケイ酸ナトリウムの濃度を０．４９倍することにより求めたものである。
【００３９】
実験例２
アルカリ金属水酸化物、ケイ素化合物およびスケール分散剤を水に溶解し、アルカリ金属水酸化物濃度が２６０ｍｇ／ｋｇ、ケイ素化合物濃度（シリカ換算濃度：実験例１と同じ方法で求めたもの）が７２０ｍｇ／ｋｇおよびスケール分散剤濃度（固形分濃度）が２０ｍｇ／ｋｇの水溶液からなる洗浄液を調製した。
【００４０】
実験例３
アルカリ金属水酸化物、カルシウム塩およびスケール分散剤を水に溶解し、アルカリ金属水酸化物濃度が２６０ｍｇ／ｋｇ、カルシウム塩濃度（炭酸カルシウム換算濃度）が２６ｍｇ／ｋｇおよびスケール分散剤濃度（固形分濃度）が２０ｍｇ／ｋｇの水溶液からなる洗浄液を調製した。
【００４１】
実験例１〜３の評価
（洗浄状況）
実験例１の洗浄液について、ＰＥＲＥＧ  ＧｍｂＨ社製のＴＯＳＩ洗浄評価インジケータを用いて洗浄状況を評価した。具体的には、インジケータを洗浄液に浸漬し、洗浄液を攪拌しながら８０℃まで加熱した後、インジケータを蒸留水で濯いだ。そして、インジケータの残留蛋白質を目視で確認し、次の基準で評価した。結果を表３に示す。
【００４２】
レベル０：完全に洗浄され、汚れ部分も完全に分解、除去されている。
レベル１：ごくわずかに白色残留物がある。
レベル２：白色残留物がある。
レベル３：赤色残留物がある。
【００４３】
（腐食状況）
実験例１〜３の洗浄液について、上述の各試験片を用いて腐食状況を評価した。具体的には、洗浄液を加熱して７８〜８０℃に温度調整し、配管内において流速が０．９〜１．１ｍ／ｓになるように流した。そして、配管内を流れる洗浄液中へ固定金具に留めた各試験片を浸漬し、６時間洗浄した。その後、洗浄前後の試験片の重量差から腐食度（ｍｄｄ）を求め、表１に示す基準で格付けをした。結果を表３に示す。
【００４４】
腐食度に対する格付けは、工業材料便覧（日刊工業新聞社、昭和５６年１０月３０日初版第１刷発行）３頁に記載の格付けＡ、Ｂ、Ｃをベースとして、ＢをさらにＢ１、Ｂ２、Ｂ３の三段階に細分化したものである。洗浄後の試験片の重量は、次のようにして測定した。銅試験片および銅合金試験片については、洗浄後の試験片をガーゼで払拭してから約１０％の硫酸に室温で５分間浸漬し、水洗後にアセトンでさらに脱脂処理して乾燥させ、重量を測定した。また、アルミ試験片およびアルミ合金試験片については、洗浄後の試験片をガーゼで払拭してから硝酸（４＋１）に室温で１０分間浸漬し、水洗後にアセトンでさらに脱脂処理して乾燥させ、重量を測定した。
【００４５】
【表１】
0005610135.tif 000004
【００４６】
（スケール発生の有無）
実験例１〜３の洗浄液について、洗浄液を調製した後の浮遊物質量によりスケール発生の有無を判定した。具体的には、調製された洗浄液のうちの一定容量を２時間静置した後、メンブレンフィルタでろ過し、当該フィルタに捕捉された浮遊物質量を測定した。ここで、浮遊物質量と、腐食状況評価における試験片へのスケール発生の目視判定結果とは、表２のような関係となる。このため、浮遊物質量が４ｍｇ／Ｌ未満の場合は、スケール発生なし、４ｍｇ／Ｌ以上の場合は、スケール発生ありと判定した。結果を表３に示す。
【００４７】
【表２】
0005610135.tif 000005
【００４８】
【表３】
0005610135.tif 000006
【００４９】
実験例４
アルカリ金属水酸化物、ケイ素化合物、カルシウム塩およびスケール分散剤を水に溶解し、洗浄液を調製した。ここでは、アルカリ金属水酸化物濃度が２６０ｍｇ／ｋｇ、ケイ素化合物濃度（シリカ換算濃度：実験例１と同じ方法で求めたもの）が７２０ｍｇ／ｋｇになるよう設定され、また、カルシウム塩およびスケール分散剤の使用量を変更することでカルシウム塩濃度（炭酸カルシウム換算濃度）およびスケール分散剤濃度（固形分濃度）が表４に示すように設定された１３種類の洗浄液を調製した。
【００５０】
各洗浄液について、実験例１〜３の評価と同様の方法で腐食状況を調べた。結果を表４および図１に示す。図１は、表４の結果をグラフ化したものである。
【００５１】
【表４】
0005610135.tif 000007
【００５２】
表４および図１によると、洗浄液は、カルシウム塩濃度が２０ｍｇ／ｋｇ以上であり、かつ、スケール分散剤の濃度が式（ｂ）で規定される濃度以下になるようスケール分散剤を含む場合において、試験片に腐食を生じさせにくい。
【００５３】
実験例５
アルカリ金属水酸化物、ケイ素化合物、カルシウム塩およびスケール分散剤を水に溶解し、洗浄液を調製した。ここでは、アルカリ金属水酸化物濃度が２６０ｍｇ／ｋｇ、ケイ素化合物（シリカ換算濃度：実験例１と同じ方法で求めたもの）が７２０ｍｇ／ｋｇになるよう設定され、また、カルシウム塩およびスケール分散剤の使用量を変更することでカルシウム塩濃度（炭酸カルシウム換算濃度）およびスケール分散剤濃度（固形分濃度）が表５に示すように設定された１２種類の洗浄液を調製した。
【００５４】
各洗浄液について、実験例１〜３の評価と同様の方法でスケール発生の有無を調べた。結果を表５および図２に示す。図２は、表５の結果をグラフ化したものである。
【００５５】
【表５】
0005610135.tif 000008
【００５６】
表５および図２によると、洗浄液は、カルシウム塩濃度が２０ｍｇ／ｋｇ以上であり、かつ、スケール分散剤の濃度が式（ａ）で規定される濃度以上になるようスケール分散剤を含む場合において、試験片にスケールを付着させにくい。
【図１】
0005610135.tif 000010
【図２】
0005610135.tif 000011