(57)【要約】【課題】被洗浄対象物の表面から、より確実に油分等の汚染物質の除去が可能で、被洗浄対象物に対し、除去した汚染物質の再付着の起こらない電解脱脂方法及びそれを用いた電解脱脂装置を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、アルカリ性電解水を用いて被洗浄対象物の表面に付着した油分等の汚染物を除去する電解脱脂方法であって、アルカリ性電解水中に被洗浄対象物とアノード電極とを配置し通電することで、被洗浄対象物をカソード分極して、被洗浄対象物の表面に水素バブルを形成し、この水素バブルを破壊することで、被洗浄対象物の表面近傍で水素バブルの破壊に伴う衝撃波を発生させ、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行うことを特徴とする電解脱脂方法、及び、この方法を実施するための電解脱脂装置を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性電解水を用いて被洗浄対象物の表面に付着した油分等の汚染物を除去する脱脂方法であって、
アルカリ性電解水中に被洗浄対象物とアノード電極とを配置し通電することで、被洗浄対象物をカソード分極して、被洗浄対象物の表面に水素バブルを形成し、この水素バブルを破壊することで、被洗浄対象物の表面近傍で水素バブルの破壊に伴う衝撃波を発生させ、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行うことを特徴とする電解脱脂方法。
【請求項２】
前記アルカリ性電解水は、炭酸カリウム及び水酸化カリウムを含むｐＨ１１〜ｐＨ１３の水溶液を用いる請求項１に記載の電解脱脂方法。
【請求項３】
前記水素バブルは、気泡の直径が２０ｎｍ〜１０μｍのマイクロナノバブルである請求項１又は請求項２に記載の電解脱脂方法。
【請求項４】
被洗浄対象物の表面近傍での水素バブルの破壊は、当該水素バブルに対して、アルカリ性電解水中で超音波を照射することにより行う請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電解脱脂方法。
【請求項５】
通電中の前記アノード電極でスーパーオキシドアニオンを発生させ、このスーパーオキシドアニオンと、被洗浄対象物の表面から除去した油分とを、アルカリ性電解水中で反応させ、当該油分を炭素と二酸化炭素とに分解する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電解脱脂方法。
【請求項６】
前記アノード電極には、酸化イリジウムを主成分とする酸化イリジウム電極を用いる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電解脱脂方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の脱脂方法を用いて被洗浄対象物を清浄化するための電解脱脂装置であって、
アルカリ性電解水を貯液する脱脂槽と、
当該脱脂槽内に配置するアノード電極と、
当該アルカリ性電解水中に被洗浄対象物を浸漬した状態で配置し、当該被洗浄対象物をカソード分極するための通電手段と、
当該被洗浄対象物の表面近傍の水素バブルを破壊する水素バブル破壊手段と、
を備えることを特徴とする電解脱脂装置。
【請求項８】
前記アノード電極には、酸化イリジウム電極を用いる請求項７に記載の電解脱脂装置。
【請求項９】
前記水素バブル破壊手段は、被洗浄対象物の表面で発生する水素バブルに対して、アルカリ性電解水中で超音波を照射する超音波照射手段である請求項７又は請求項８に記載の電解脱脂装置。
【請求項１０】
前記アルカリ性電解水の循環濾過手段を備える請求項７〜請求項９のいずれかに記載の電解脱脂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願にかかる発明は、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行うための電解脱脂方法、及び、その電解脱脂方法を実施するための電解脱脂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱脂とは、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物（主に「油分」）を、除去する方法であり、従来から、アルカリ溶液を用いたアルカリ脱脂が、あらゆる工業部品の製造分野で、広く利用されてきた。工業部品の表面に存在する油分等の汚染物質の殆どは、圧延工程、引き抜き加工工程、打ち抜き加工工程等の各種製造過程において、加工の容易性を向上させるために使用する油分、工業部品の長期保存を行うために使用する油分や有機溶剤等に起因するものである。即ち、工業部品の多くは、積極的に油分等が表面に残存するものであると考えることも出来る。
【０００３】
このように工業部品の表面に、油分等の汚染物質が残存していると、事後的な加工が施せない場合が多く見られる。例えば、表面に油膜が残っている工業部品の表面にめっき処理を施す場合において、めっき皮膜自体の形成が不可能となったり、仮にめっき皮膜の形成が出来てもめっき皮膜の膜厚に大きなバラツキが生じる現象が見られる。よって、工業部品の表面に付着した汚染物（主に「油分」）を、アルカリ脱脂方法を用い、事前に除去して、後工程を施すことが行われてきた。
【０００４】
このようなアルカリ脱脂方法は、浸漬法、シャワーリング法等の公知の手法を用いて、被洗浄対象物の表面に対して、アルカリ脱脂液を接触させるという方法が一般的に用いられてきた。公知のアルカリ脱脂方法等に関して、以下のような発明が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、鋼製品の脱脂をアルカリ系脱脂剤を主体とした水溶液から成るアルカリ系脱脂液を循環使用して行うに際し、アルカリ系脱脂液自体の性状を変えることなくアルカリ系脱脂液中に蓄積してくる汚染物を除去して安定して鋼製品のアルカリ脱脂を行うことを目的として、「アルカリ脱脂した後のアルカリ系脱脂液を、貯液槽に一時貯液して該貯液槽中の汚染物濃度の濃い液か又は貯液せずにそのままの状態の液を遠心分離機に供給して油分とアルカリに富むアルカリ系脱脂液との２種類又は更に鋼粉を含む懸濁物との３種類に分離して、その分離したアルカリに富むアルカリ系脱脂液を、そのまま循環使用するか、貯液槽内に戻して該貯液槽内の汚染物濃度の薄い液を循環使用するか、又は該貯液槽内の汚染物濃度の薄い液と共に循環使用して、鋼製品のアルカリ脱脂を行う。」という方法が開示されている。この特許文献１の明細書の段落０００６にも「アルカリ脱脂は油分をアルカリ系脱脂液中に分散させることを基本原理とするものであって、化学反応により油分を変質させて取り除こうとする方法ではないので、アルカリ系脱脂液の組成を変えることなく、少なくともアルカリ系脱脂液中の油分が除去できれば、・・・」とあるように、アルカリ脱脂概念を把握している。
【０００６】
特許文献２には、アルカリスプレー方式による鋼帯の脱脂を広いスペースをとることなく安定して行うことができる方法について提案されており、「圧延鋼帯の通板ラインを挟む上下の位置に対をなして設けたスプレーノズルを介し、通板する鋼帯の表面にアルカリ系脱脂剤を噴射しながら脱脂するに当たり、前記アルカリ系脱脂剤の噴射を、スプレーノズルの噴射圧力ｘ（ｋｇ／ｃｍ２）とスプレーノズル−鋼帯間の距離ｙ（ｃｍ）の関係が、下記  （１）式、（２）式を満足する条件で行う。１≦ｘ≦７の範囲では、５≦ｙ≦２．５ｘ＋１２．５・・・（１）７≦ｘ≦１１の範囲では、２．５ｘ−１２．５≦ｙ≦２．５ｘ＋１２．５・・・（２）」が開示されている。
【０００７】
この特許文献２の明細書の段落０００７には、「その結果、アルカリ系脱脂剤を用いてスプレー方式により脱脂する場合、その洗浄能力としては脱脂力および発泡性が重要であることがわかった。そして、この脱脂力はスプレーノズルからの液の噴射圧力に依存し、また、発泡性はスプレーノズル−鋼帯間の距離に依存することがわかった。」とある。そして、特許文献２の明細書の段落００１４には、「なお、図示の符号６はブラシロールであり、脱脂剤の化学作用で鋼帯より分離した圧延油を除去するためのものである。」とあり、特許文献１と同様の、油分を変質させることなく、単に除去するものであることが理解できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−６２５７４号公報
【特許文献２】特開平８−５３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような特許文献１及び特許文献２が対象としている鋼帯のような単純形状の場合には、被洗浄対象物の全体を均一にアルカリ脱脂処理することが容易である。ところが、被洗浄対象物の形状が複雑化して、表面に凹凸が存在するような場合には、被洗浄対象物の表面を均一にアルカリ脱脂することが困難であった。
【００１０】
以上のことから、被洗浄対象物が複雑な形状を備えている場合でも、被洗浄対象物の表面から、より確実に油分等の汚染物質の除去が可能で、被洗浄対象物に対し、除去した汚染物質の再付着の起こらない脱脂方法が望まれてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、鋭意研究の結果、以下に述べる如き電解脱脂方法及び電解脱脂装置を採用することに想到した。
【００１２】
電解脱脂方法：  本件出願にかかる電解脱脂方法は、アルカリ性電解水を用いて被洗浄対象物の表面に付着した油分等の汚染物を除去する脱脂方法であって、アルカリ性電解水中に被洗浄対象物とアノード電極とを配置し通電することで、被洗浄対象物をカソード分極して、被洗浄対象物の表面に水素バブルを形成し、この水素バブルを破壊することで、被洗浄対象物の表面近傍で水素バブルの破壊に伴う衝撃波を発生させ（キャビテーション現象）、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
本件出願にかかる電解脱脂方法において、前記アルカリ性電解水は、炭酸カリウム及び水酸化カリウムを添加したｐＨ１１〜ｐＨ１３の水溶液を用いることが好ましい。
【００１４】
本件出願にかかる電解脱脂方法において、前記水素バブルは、気泡の直径が２０ｎｍ〜１０μｍのマイクロナノバブルであることが好ましい。
【００１５】
本件出願にかかる電解脱脂方法において、被洗浄対象物の表面近傍での水素バブルの破壊は、当該水素バブルに対して、アルカリ性電解水中で超音波を照射することにより行うことが好ましい。
【００１６】
本件出願にかかる電解脱脂方法において、通電中の前記アノード電極でスーパーオキシドアニオンを発生させ、このスーパーオキシドアニオンと、被洗浄対象物の表面から除去した油分とを、アルカリ性電解水中で反応させ、当該油分を炭素と二酸化炭素とに分解することが好ましい。
【００１７】
本件出願にかかる電解脱脂方法において、前記アノード電極には、酸化イリジウムを主成分とする酸化イリジウム電極を用いることが好ましい。
【００１８】
電解脱脂装置：  本件出願にかかる電解脱脂装置は、上述の電解脱脂方法を用いて被洗浄対象物を清浄化するための電解脱脂装置であって、アルカリ性電解水を貯液する脱脂槽と、当該脱脂槽内に配置するアノード電極と、当該被洗浄対象物をアルカリ性電解水中に浸漬した状態で配置し、当該被洗浄対象物をカソード分極するための通電手段と、当該被洗浄対象物の表面近傍の水素バブルを破壊する水素バブル破壊手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本件出願にかかる電解脱脂装置において、アノード電極には、酸化イリジウム電極を用いることが好ましい。
【００２０】
また、本件出願にかかる電解脱脂装置において、水素バブル破壊手段は、被洗浄対象物の表面で発生する水素バブルに対して、アルカリ性電解水中で超音波を照射する超音波照射手段であることが好ましい。
【００２１】
更に、本件出願にかかる電解脱脂装置は、アルカリ性電解水の循環濾過手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本件出願にかかる電解脱脂方法及び電解脱脂装置を用いることで、複雑な表面形状を備える被洗浄対象物であっても、その表面から、効率よく汚染物質を除去することが可能となる。しかも、当該被洗浄対象物の表面から除去した油分を、アルカリ性電解水中で炭素と二酸化炭素とに分解することができるため、除去した油分の被洗浄対象物表面への再付着が起こらなくなる。従って、従来のアルカリ脱脂方法に比べて、格段に優れた清浄化効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電解脱脂装置の概略説明図である。（第１の実施の形態）
【図２】電解脱脂装置の概略説明図である。
【図３】電解脱脂装置の概略説明図である。（第２の実施の形態）
【図４】電解脱脂装置の概略説明図である。（第３の実施の形態）
【図５】電解脱脂装置の概略説明図である。（第４の実施の形態）
【図６】墨汁塗布後の各フープ材の表面拡大写真を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本件発明の実施の形態に関して、「電解脱脂方法の形態」、「電解脱脂装置の形態」の順に説明する。
【００２５】
電解脱脂方法の形態：  本件出願にかかる電解脱脂方法は、アルカリ性電解水を用いて被洗浄対象物の表面に付着した油分等の汚染物を除去するものである。そして、本件発明においては、アルカリ性電解水中に被洗浄対象物とアノード電極とを配置し通電することで、被洗浄対象物をカソード分極して、被洗浄対象物の表面に水素バブルを形成し、この水素バブルを破壊することで、被洗浄対象物の表面近傍で水素バブルの破壊に伴う衝撃波を発生させ（キャビテーション現象）、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行うものである。
【００２６】
アルカリ性電解水：  本件発明において用いる「アルカリ性電解水」は、一般に、電解質を添加した水を、有膜式電解層内において所定の直流電流で電解処理して得られるアルカリ性を呈する水溶液である。被洗浄対象物とアノード電極とをアルカリ性電解水中に配置し通電した際に、被洗浄対象物の表面に水素のマイクロナノバブルを形成することを考慮すると、当該アルカリ性電解水は、炭酸カリウム及び水酸化カリウムを添加したものであることが好ましい。
【００２７】
更に、当該被洗浄対象物の表面から除去した油分を、アルカリ性電解水中で炭素と二酸化炭素とに分解することを考慮すると、当該アルカリ性電解水は、ｐＨ１１〜ｐＨ１３であることが好ましい。ｐＨ１１以上のアルカリ性電解水でなければ、アルカリ脱脂としての効果が十分に発揮されず、工業的に要求される生産効率を得られない。一方、ｐＨ１３を超えるアルカリ性電解水を用いても、アルカリ脱脂効果は飽和し、薬剤の無駄となるため好ましくない。
【００２８】
なお、このアルカリ性電解水を調製する際には、「純度９９．９質量％以上のアルカリ性電解水」を用いることが好ましい。「純度９９．９質量％未満のアルカリ性電解水」を用いた場合、水に含有する微量元素によっては、脱脂性能にバラツキを生じる場合があるからである。
【００２９】
被洗浄対象物：  本件発明でいう被洗浄対象物は、アルカリ性電解水中に浸漬して、アノード電極との間に電圧を印加することで、カソード電極となる物である限り、特段の限定は無い。従って、被洗浄対象物は、「導電性を有する金属製品」、「少なくとも表面層が導電性を有するプラスチックめっき製品」、「導電性プラスチック製品」等である。そして、これらの被洗浄対象物の形状、サイズ等に関して、特段の限定がないことも、念のために述べておく。
【００３０】
水素バブル：  本件発明においては、アルカリ性電解水中に被洗浄対象物とアノード電極とを配置し、これら被洗浄対象物とアノード電極間に通電することで、被洗浄対象物をカソード分極する被洗浄対象物の表面に水素バブルを形成する。このときの水素バブルは、気泡の直径が２０ｎｍ〜１０μｍのマイクロナノバブルであることが好ましい。気泡の直径が２０ｎｍ未満の場合、その気泡直径を確認することが困難であり、一応の下限値として定めている。一方、気泡の直径が１０μｍを超えると、被洗浄対象物の表面が、複雑な凹凸形状を備える等の場合に、気泡直径が大きすぎて、気泡が凹部に侵入しにくくなるため、十分な電解脱脂効果が得られなくなるため好ましくない。
【００３１】
ここで、「マイクロナノバブル」について述べる。「マイクロナノバブル」は、溶液中に「マイクロバブル」と「ナノバブル」とが混合した状態で、存在することを示すための用語である。「マイクロバブル」とは、一般的に、気泡の直径が、１μｍ〜１０μｍの範囲の微細な気泡を指している。そして、「ナノバブル」とは、マイクロバブルに比べて、更に微細な気泡のことであり、一般的には１μｍ以下のｎｍ単位のものがナノバブルと呼ばれている。このときの気泡は、極めて微細であるため、発生しても肉眼では確認できず、透明な水に見える。
【００３２】
ナノバブルを製造する技術は、未だ完全に確立されておらず、「マイクロバブルを圧壊させて生成する方法」、「ＳＰＧ（シラスポーラスガラス）膜を用いて生成する方法」、「加圧ガスを、ナノレベルの開口径の穴を備える膜から放出する方法」等が採用されている。これに対し、本件出願にかかる発明の場合、アルカリ性電解水中に、被洗浄対象物とアノード電極とを配置し、当該被洗浄対象物と当該アノード電極間に通電することで、アルカリ性電解水が電解処理され、カソード電極となる被洗浄対象物の表面に、「水素ナノバブル」を含む「マイクロナノバブル」を発生させることが出来る。特に、アルカリ性電解水に、水酸化カリウムが２．８ｇ／Ｌ以上、添加されていることで、より効率的に、被洗浄対象物の表面に「水素ナノバブル」を含む「マイクロナノバブル」を発生させることが出来る。
【００３３】
更に、この水酸化カリウムに加えて炭酸カリウムをアルカリ性電解水に添加して用いることが好ましい。水酸化カリウムと炭酸カリウムとを組み合わせて、これらの濃度が合計して、２．８ｇ／ｌ〜５．６ｇ／ｌとなるようにアルカリ性電解水に添加することが好ましい。水酸化カリウム及び炭酸カリウムの合計濃度が２．８ｇ／ｌ以下では、当該水酸化カリウム及び炭酸カリウムを添加することによる水素のマイクロナノバブル発生効率の一定以上の効果を奏することができない。一方、水酸化カリウム及び炭酸カリウムの合計濃度が５．６ｇ／ｌ以上では、水素のマイクロナノバブルの発生効果は飽和し、薬剤の無駄となるため好ましくない。
【００３４】
また、当該電解処理における通電条件は、５０００ｍＡ／ｄｍ２〜１５０００ｍＡ／ｄｍ２の範囲の電流を用いることが好ましい。５０００ｍＡ／ｄｍ２未満の電流値の場合、脱脂速度が遅く、工業生産で要求される生産性を満足しないため好ましくない。一方、１５０００ｍＡ／ｄｍ２を超える電流値を採用すると、被洗浄対象物の表面に、凹凸が存在すると、突起部に対する電流集中が顕著となり、被洗浄対象物の表面を均一に電解脱脂することが困難となるため好ましくない。更に、電解電圧が高くなりすぎて水の電気分解が生じて脱脂を妨げることになるため、好ましくない。
【００３５】
更に、当該電解処理の処理時間は、３秒〜５秒の範囲であることが好ましい。３秒未満の場合、十分に被洗浄対象物の表面の電解脱脂処理をすることが、困難となるため、好ましくない。一方、５秒以上では、電解脱脂能力が飽和するため、処理効率を考慮すると好ましくない。
【００３６】
キャビテーション現象の発生：  本件発明の場合、上述の水素バブルを破壊することで、被洗浄対象物の表面近傍で水素バブルの破壊に伴う衝撃波を発生させ（キャビテーション現象）、被洗浄対象物の表面に付着した汚染物除去を行う。最初に、「水素バブルの破壊」を行う方法に関して述べる。上述のようにマイクロナノバブルの状態の水素バブルの場合、「ナノバブル」に相当する気泡は、衝撃を加える等の外部要因が無い限り、そのままでは消失しない。そこで、被洗浄対象物の表面近傍にある当該水素バブルに対して、アルカリ性電解水中で超音波を照射することにより、「水素バブルの破壊」を行うことが好ましい。
【００３７】
水素バブルの破壊が起こると、その破壊時の衝撃波により、被洗浄対象物の表面にある油分等の汚染物質の除去効率が飛躍的に高まる。このキャビテーション現象における水素バブルの破壊の衝撃波を用いることにより、被洗浄対象物の形状、被洗浄対象物の表面形状が、どのようなものであっても、効率良く汚染物質の除去が可能となる。
【００３８】
アノード電極：  本件出願にかかる電解脱脂方法において、前記アノード電極には、酸化イリジウムを主成分とする酸化イリジウム電極を用いることが好ましい。この酸化イリジウム電極を用いることが、以下に述べる水素バブルの発生及び油分の分解を容易とし、優れた電解脱脂効果を実現させる。
【００３９】
この酸化イリジウム電極をアノード電極として用いると、酸化イリジウム電極の表面で酸化作用を備えた「スーパーオキシドアニオン（活性酸素）」を効率よく発生させることが出来るからである。この「スーパーオキシドアニオン（活性酸素）」は、被洗浄対象物から除去した油分を酸化して、「炭素」と「二酸化炭素」とに分解する。この結果、アルカリ性電解水中に浮遊した油分が消失し、除去した油分の被洗浄対象物表面への再付着が起こらなくなる。なお、このとき「炭素」は、アルカリ性電解水中で沈殿するため、アルカリ性電解水を循環濾過して、清浄な状態を維持することが好ましい。
【００４０】
電解脱脂装置：  本件出願にかかる電解脱脂装置は、上述の電解脱脂方法を用いて被洗浄対象物を清浄化するための電解脱脂装置であって、アルカリ性電解水を貯液する脱脂槽と、当該脱脂槽内に配置するアノード電極と、当該被洗浄対象物をアルカリ性電解水中に浸漬した状態で配置してカソード分極するための通電手段と、当該被洗浄対象物の表面近傍での水素バブルの破壊手段とを備えることを特徴とする。
【００４１】
以下、図面を用いて具体例を挙げつつ、本件出願にかかる電解脱脂装置の形態を説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
まず初めに図１の電解脱脂装置１の概略説明図を参照して、第１の実施形態としての電解脱脂装置１の具体的形態を説明する。本実施の形態における被洗浄対象物は、油分等の汚染物質が表面に残存した圧延鋼帯２０である。本件発明を採用した電解脱脂装置１は、アルカリ性電解水を貯液する脱脂槽１０と、当該アルカリ性電解水中に浸漬されるアノード電極１１、１１と、通電手段としての整流器１２と、アルカリ性電解水中に浸漬される圧延鋼帯２０の表面近傍の水素バブルの破壊手段としての超音波照射装置（超音波照射手段）１３とを備える。
【００４３】
脱脂槽１０内には、アルカリ性電解水を貯留する。本実施の形態におけるアルカリ性電解水は、一般的にアルカリ性電解水を生成するために用いる電解水生成装置を採用する。また、当該アルカリ性電解水には、電解水生成時から少なくとも４８時間以内のものを用い、当該アルカリ性電解水には、炭酸カリウム及び水酸化カリウムを所定濃度となるように添加する。
【００４４】
アノード電極１１は、少なくとも２つの電極を所定の寸法をおいて対向してアルカリ性電解水中に浸漬した状態で配置して用いる。このとき、第１の実施の形態では、各アノード電極１１、１１をほぼ平行に対向させて配置している。各アノード電極１１、１１は、上述した電解脱脂方法の場合と同様に、酸化イリジウムを主成分とする酸化イリジウム電極を用いることが好ましい。
【００４５】
この第１の実施形態では、圧延鋼帯２０は、走行手段を構成する図示しない操出部と巻取部によって、一方向（操出部側）から他方向（巻取部側）に走行されるものである。操出部から繰り出された圧延鋼帯２０は、脱脂槽１０のアルカリ性電解水中に配置されるアノード電極１１、１１との間を走行した後、巻取部にて巻き取られる。そのため、圧延鋼帯２０は、アルカリ性電解水中において、対向配置されるアノード電極１１、１１との間に位置し、それぞれのアノード電極１１、１１と所定の寸法をおいて配置されることとなる。
【００４６】
また、圧延鋼帯２０表面の電解脱脂処理時間を十分に確保するため、脱脂槽１０は、当該圧延鋼帯２０の走行方向に長く構成されることが好ましく、同様に、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水中に浸漬される各アノード電極１１、１１も当該圧延鋼帯２０の走行方向に長く構成されることが好ましい。図１では、操出部側もしくは、巻取部側からみた概略断面図を示している。
【００４７】
そして、通電手段としての整流器１２によって、各アノード電極１１、１１には正の電荷が印加され、圧延鋼帯２０には負の電荷が印加される。
【００４８】
また、この脱脂槽１０には、圧延鋼帯２０が走行する位置の下方に対応して超音波照射装置１３が配設される。この超音波照射装置１３は、圧延鋼帯２０への通電によって、当該圧延鋼帯２０の表面近傍に発生する水素バブルに向けて３５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚの超音波を照射する手段であり、本実施の形態では、出力１００Ｗの装置を採用する。また、当該実施の形態では、超音波照射装置１３を脱脂槽１０の底面に配設しているが、当該配設位置は、これに限定されない。負の電荷が印加される圧延鋼帯２０の表面近傍に向けて超音波を照射することが可能な位置であれば、いずれの位置であってもよいものとする。
【００４９】
また、本実施の形態では、この脱脂槽１０には、アルカリ性電解水の循環濾過機構（循環濾過手段）３０を備えている。当該循環濾過機構３０は、少なくとも濾過手段としてのフィルタ３１と、当該フィルタ３１に脱脂槽１０内のアルカリ性電解水を搬送するポンプ３２とを有している。本実施の形態では、脱脂槽１０の底面に、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水を循環濾過するための循環排水口１５が形成されており、当該循環排水口１５には、循環用配管３３が接続されている。この循環用配管３３の他端は、調整槽３４に接続されており、当該調整槽３４には、ポンプ３２が介設された循環用配管３５が接続されている。当該循環用配管３５の他端には、フィルタ３１が接続され、当該フィルタ３１には、濾過処理後のアルカリ性電解水を脱脂槽１０に返送する返送用配管３６が接続されている。なお、本実施例においてフィルタ３１は、ポリプロピレン製を採用する。
【００５０】
以上の構成により、本実施の形態にかかる電解脱脂装置１の動作について説明する。まず初めに、走行手段を作動させて、被洗浄対象物である圧延鋼帯２０を操出部側から巻取部側に向けて走行させる。そして、整流器１２により、アルカリ性電解水中に浸漬された各アノード電極１１、１１に正の電荷を印加し、圧延鋼帯２０に負の電荷を印加する。
【００５１】
これにより、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水が、電気分解され、カソード電極となる圧延鋼帯２０の表面に「水素ナノバブル」を含む「マイクロナノバブル」が発生する。ここで、当該圧延鋼帯２０の表面近傍に向けて超音波照射装置１３から超音波が照射されている。これにより、圧延鋼帯２０の表面近傍に形成された「マイクロナノバブル」を含む「水素バブル」は、超音波により破壊され、当該水素バブルの破壊に伴って、キャビテーション現象が発生し、圧延鋼帯２０の表面に付着した汚染物が当該圧延鋼帯２０表面から除去される。
【００５２】
一方、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水が電気分解されることで、アノード電極１１、１１表面から酸素バブルが発生する。このとき、アノード電極は、上述したように酸化イリジウム電極を用いているため、アノード電極１１の表面から発生した酸素が分解されて、スーパーオキシドアニオン（活性酸素）が効率的に発生する。アノード電極１１の表面近傍において、発生したスーパーオキシドアニオン（活性酸素）は、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水中に拡散し、圧延鋼帯２０表面から分離除去された油分等の汚染物と反応して、当該油分を酸化し、炭素と二酸化炭素に分解する。
【００５３】
分解された二酸化炭素は、ガスとして大気中に放出されて処理される。他方、循環濾過機構３０のポンプ３２を作動することにより、炭素が含まれたアルカリ性電解水は、脱脂槽１０の底面に形成された循環排水口１５から循環用配管３３、調整槽３４、循環用配管３５を介してフィルタ３１に至る。当該フィルタ３１によって、アルカリ性電解水中の炭素は、吸着除去処理され、炭素が除去されたアルカリ性電解水は、返送用配管３６を介して脱脂槽１０内に返送される。
【００５４】
本件発明の電解脱脂装置１によれば、カソード分極する圧延鋼帯２０の表面に直径が２０ｎｍ〜１０μｍの水素ナノバブルを発生させるため、当該圧延鋼帯２０の表面形状が複雑な場合であっても、当該表面形状の凹部にまで直径が２０ｎｍ〜１０μｍの水素ナノバブルが侵入させることができる。凹部にまで侵入した水素ナノバブルは、超音波が照射されて、破壊され、当該破壊に伴う衝撃波によって、当該凹部に付着した油分等の汚染物質を効果的に除去することが可能となる。これにより、従来のアルカリ脱脂方法と比べて、格段に優れた清浄化効果を得ることができる。
【００５５】
更に、本件発明の電解脱脂装置１によれば、圧延鋼帯２０の表面から分離除去された油分等の汚染物質は、アルカリ性電解水の電気分解の際にアノード電極の表面から生成する「スーパーオキシドアニオン（活性酸素）」により酸化され、「炭素」と「二酸化炭素」とに分解される。炭素は、アルカリ性電解水中に沈殿するため、沈殿濾過機構３０による濾過処理によって、除去され、二酸化炭素は、アルカリ性電解水中から大気中に放出される。これにより、圧延鋼帯２０の表面から分離除去した油分等の汚染物質は、効率的に分解除去されるため、圧延鋼帯２０表面への再付着を回避することが出来る。
【００５６】
なお、上述した第１の実施の形態では、ロール状に巻き取られた長尺形状の圧延鋼帯２０を一方向から繰り出し、他方向から巻き取る形態を採用しているが、本件発明における被洗浄対象物はこれに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、図２に示すように、走行手段を構成する搬送ライン２１に所定間隔をおいて複数の吊下部材２２を設け、各吊下部材２２の下端に被洗浄対象物２３を着脱自在に取り付けてもよい。この場合、搬送ライン２１は、一方向に設けられる操出部と、他方向に設けられる巻取部とを備え、通電手段としての整流器１２により、当該搬送ライン２１及び吊下部材２２を介して各被洗浄対象物２２に給電を行う。この搬送ライン２１によって、各被洗浄対象物２２を、アルカリ性電解水中に対向配置されるアノード電極１１、１１の間に走行させる構成とすることが望ましい。
【００５８】
また、被洗浄対象物は、これ以外にも、走行手段によって一方向から他方向に走行可能なものであれば、巻き取りが不可能な板状のものであってもよい。
【００５９】
アノード電極の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではない。以下、第２の実施の形態〜第４の実施の形態を例に挙げて、他の形態のアノード電極を採用した電解脱脂装置の実施の形態について説明する。なお、以下のいずれの実施の形態においても、アノード電極の材質、被洗浄対象物、アルカリ性電解水の成分等の条件は、同様であるため、説明を省略する。また、各実施の形態では、沈殿濾過機構３０については図示していないが、当該沈殿濾過機構３０を備えているものであってもいないものであっても、いずれでもよい。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態としての電解脱脂装置４０について図３の概略説明図を参照して説明する。第２の実施の形態としての電解脱脂装置４０は、表面が複雑形状を呈する被洗浄対象物４１を清浄化処理する装置である。被洗浄対象物４１は、表面形状が複雑な凹凸形状を呈しており、導電性を有する吊下部材４２に吊下されることで、脱脂槽１０のアルカリ性電解水中に配置される。
【００６１】
本実施の形態におけるアノード電極４３は、上述した第１の実施の形態と同様に、少なくとも２つの電極を所定の寸法をおいて対向してアルカリ性電解水中に浸漬した状態で配置される。これらアノード電極４３、４３との間に上述した被洗浄対象物４１が配置される。
【００６２】
このとき、アノード電極４３、４３の被洗浄対象物４１と対向する側の外面４３Ａの形状は、当該被洗浄対象物４１の表面の概略凹凸形状に沿った概略凹凸形状を呈している。そのため、被洗浄対象物４１の各箇所と当該箇所と、対向するアノード電極４３の各箇所との離間距離は略同一となるように設計される。なお、アノード電極４３の製造工程を考慮し、当該アノード電極４３の被洗浄対象物４１と対向する側の外面４３Ａの形状は、被洗浄対象物４１の表面の概略凹凸形状に沿った形状であればよいものとする。
【００６３】
第２の実施の形態においても、被洗浄対象物４１の下方に位置する脱脂槽１０の底面に超音波照射装置１３が配置する。これにより、当該超音波照射装置１３からの超音波が、各アノード電極４３、４３間の下方から、被洗浄対象物４１の表面近傍に向けて照射可能とされる。
【００６４】
第２の実施の形態では、整流器１２により、脱脂槽１０内のアルカリ性電解水中に浸漬された各アノード電極４３、４３に正の電荷を印加し、被洗浄対象物４１に負の電荷を印加する。これにより、被洗浄対象物４１は、表面形状が複雑な凹凸形状を呈するものであるが、当該被洗浄対象物４１の外面の各箇所と、当該箇所に対向するアノード電極４３の外面４３Ａの各箇所との距離が、略同一であるため、被洗浄対象物４１全体の電流密度を均一とすることができる。従って、部分的に電流密度が低くなる箇所が生じて、被洗浄対象物４１の均一な清浄化が阻害される不都合を効果的に回避することができ、被洗浄対象物４１全体を効果的に清浄化することが可能となる。
【００６５】
なお、当該第２の実施の形態では、被洗浄対象物４１として表面形状が複雑な凹凸形状を呈するものを例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、当該被洗浄対象物４１と対向して配置される各アノード電極４３、４３の被洗浄対象物４１側の外面形状が、被洗浄対象物４１の外面形状に略沿って形成されているものであれば、どんな形状であってもよい。これにより、被洗浄対象物の外面形状に限定されることなく、被洗浄対象物の外面全体を効果的に清浄化処理することが可能となる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態としての電解脱脂装置５０について図４の概略説明図を参照して説明する。第３の実施の形態としての電解脱脂装置５０は、図２で示した実施例と同様に、複数の被洗浄対象物を連続して清浄化処理するものであっても、アノード電極間に単一の被洗浄対象物を配置し、同一の箇所において清浄化処理するもののいずれであってもよい。
【００６７】
当該第３の実施の形態としての電解脱脂装置５０は、アノード電極５２が、２枚の電極を対向配置して設けるものではなく、単一のアノード電極５２を断面略Ｕ字状、又は、断面凹状に折曲形成されることで構成されている。このアノード電極５２は、上面が開口側となるように脱脂槽１０内のアルカリ性電解水中に浸漬された状態で配置される。
【００６８】
被洗浄対象物５１は、このアノード電極５２の上面の開口側から断面略Ｕ字状、又は、断面凹状の内部に進入させて配置される。このとき、アノード電極５２の開口部を構成する両方の端部５２、５２と、被洗浄対象物５１との距離はほぼ同一の距離とすることが好ましい。
【００６９】
そして、このアノード電極５２の下方に対応する脱脂槽１０の底面に、超音波照射装置１３が配置される。この際、当該超音波照射装置１３から照射される超音波を効率的に被洗浄対象物５１に照射するために、当該アノード電極５２は、メッシュ状に構成されていることが好ましい。
【００７０】
これにより、被洗浄対象物５１は、外面全体を覆うかたちで、アノード電極５２が被洗浄対象物５１と対向して配置されることとなる。よって、カソード分極する被洗浄対象物５１の各箇所とアノード電極５２との距離を近く配置でき、被洗浄対象物５１は、電流密度が高い箇所をより多く確保することが出来る。また、アノード電極５２は、メッシュ状に形成されているため、脱脂槽１０のいずれの箇所に超音波照射装置１３を配置しても、超音波照射装置１３から照射される超音波は、アノード電極５２によって遮蔽されることなく、メッシュ状のアノード電極５２を透過して被洗浄対象物５１の表面近傍の水素ナノバブルに照射することができる。これにより、通常設置することが容易な脱脂槽１０底面に超音波照射装置１３を配置した場合でも、被洗浄対象物５１の表面近傍の水素ナノバブルを超音波によって効果的に破壊することができる。従って、被洗浄対象物５１全体の清浄化を実現することが可能となる。
【００７１】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態としての電解脱脂装置６０について図５の概略説明図を参照して説明する。第４の実施の形態としての電解脱脂装置６０は、単一のアノード電極６２を脱脂槽１０のアルカリ性電解水中に浸漬している。そして、被洗浄対象物６１は、当該アノード電極６２と対向して配置されると共に、回転手段６３により、脱脂槽１０内に浸漬された状態で、水平方向に回転可能に配置される。
【００７２】
これにより、当該被洗浄対象物６１は、回転手段６３によって、当該被洗浄対象物６１自身が水平方向に回転することで、被洗浄対象物６１の各箇所が均一にアノード電極６２と対向することとなり、各箇所における電流密度の均一化を図ることが出来る。従って、被洗浄対象物６１全体の清浄化を実現することが可能となる。
【００７３】
特に、当該実施の形態では、被洗浄対象物６１を挟んで、アノード電極６２と対向する位置に超音波を反射する反射板を設けることが好ましい。本実施の形態では、反射板としてステンレス板を採用する。なお、脱脂槽１０自体が超音波を反射可能とする材料にて構成されている場合には、格別に反射板を設ける必要がない。
【００７４】
超音波を反射する反射板を被洗浄対象物６１を挟んで、アノード電極６２と対向する位置に設けることによって、脱脂槽１０の底面に設けられた超音波照射装置１３から照射された超音波は、反射板又は脱脂槽１０の内壁面に反射して被洗浄対象物６１に照射される。従って、被洗浄対象物６１は、アノード電極６２が存在しない側の面であっても、効率的に超音波を照射することができ、被洗浄対象物６１の表面近傍の水素ナノバブルを破壊させて、衝撃波による清浄効果を奏することができる。
【実施例】
【００７５】
以下に、本件発明を用いた実施例について述べる。当該実施例では、上述した第１の実施形態を採用する。被洗浄対象物は、それぞれ素材が、リン青銅、ベリリウム銅、銅である長尺帯状のフープ材を用いる。対向して配置されるアノード電極１１、１１間に、前記フープ材を配置し、当該フープ材の表面に付着した汚染物質の清浄化処理を行った。アノード電極１１は、酸化イリジウム電極を採用した。
【００７６】
アルカリ性電解水は、アマノ株式会社製の電解水生成装置を用い、アルカリ性電解水を得た後、炭酸カリウムの濃度が０．１ｇ／ｌ、水酸化カリウムの濃度が２．８ｇ／ｌ（０．０５ｍｏｌ／ｌ）となるように、これら炭酸カリウム及び水酸化カリウムを添加した。用いたアルカリ性電解水は、３Ｌであった。電解処理における通電条件は、１０２００ｍＡ／ｄｍ２とし、超音波照射装置の超音波照射出力を１００Ｗとして３秒間処理を行った。
【比較例】
【００７７】
比較例では、実施例と同様の被洗浄対象物を公知のアルカリ脱脂方法により脱脂処理した。比較例においても、被洗浄対象物は、それぞれ素材が、リン青銅、ベリリウム銅、銅である長尺帯状のフープ材を用いた。アルカリ脱脂処理の条件は、アルカリ形脱脂剤として市販品の脱脂剤（ユケン製）を採用し、０．５分浸漬した。
【００７８】
（清浄化処理確認試験）
実施例及び比較例のフープ材の清浄化処理の評価は、脱脂処理後、水洗浄し、１５分自然乾燥させたフープ材を用いて行う。具体的な評価方法は、墨汁を含ませた筆を用いてフープ材の表面に墨汁を１回塗布し、塗布後のフープ材の表面を観察することにより行う。
【００７９】
図６に墨汁塗布後の各フープ材の表面拡大写真を示す。なお、実施例のいずれのフープ材も同様の表面状態であったため、図６の上側には、リン青銅製のフープ材の観察像を示す。また、比較例のいずれのフープ材も同様の表面状態であったため、図６の下側には、リン青銅製のフープ材の観察像を示す。いずれの観察像も顕微鏡により５０倍にして観察したものである。
【００８０】
図６の観察像をみると、実施例のフープ材の表面には、墨汁が全体に均一に行き渡った状態で、塗布されていることがわかる。この観察像から、本件発明にかかるアルカリ性電解水を用いた電解脱脂処理を行うことで、フープ材表面の適切な脱脂処理を行うことができたことがわかる。実施例に対し、比較例のフープ材の表面には、墨汁が、かすれた状態で塗布されていることがわかる。この観察像から、アルカリ脱脂により表面の脱脂処理を行った比較例は、フープ材表面全体を均一に脱脂処理することができずに、脱脂処理されていない箇所が残留し、残存した油分等の汚染物質の存在によって、墨汁がかすれた状態となっている。
【００８１】
上述した墨汁を用いた清浄化処理の評価によると、比較例としてのアルカリ脱脂を行う場合に比べて、実施例の電解脱脂処理を行う場合の方が、より適切に被洗浄対象物の表面の脱脂処理を行うことができたといえる。
【００８２】
以上のことから、本件発明の電解脱脂方法を採用することで、被洗浄対象物の表面を効果的に清浄化処理することが出来、その後において行われるめっき皮膜の形成を良好に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本件出願にかかる電解脱脂方法は、脱脂処理が要求されるあらゆる製品に適用可能なものである。特に、めっき層を形成しようとする製品の表面の清浄化には好適である。本件出願にかかる電解脱脂方法を用いることで、複雑な表面形状を備えるめっき対象物の表面から、効率よく汚染物質を除去し、除去した油分の被洗浄対象物表面への再付着を防止し、良好な品質を備えるめっき層の形成が可能となる。
【００８４】
そして、本件出願にかかる電解脱脂装置は、特殊な構造を要するものではなく、装置設計も容易である。また、本件出願にかかる電解脱脂装置は、例えば、めっきライン、真空蒸着ライン等の連続生産ラインに組み込むことも容易であり、被洗浄対象物を連続し、最終製品の製造が可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１、４０、５０、６０  電解脱脂装置
１０    脱脂槽
１１、４３、５２、６２  アノード電極
１２    整流器（通電手段）
１３    超音波照射装置（超音波照射手段。水素バブル破壊手段）
１５    循環排水口
２０    圧延鋼帯（被洗浄対象物）
２１    搬送ライン
２２    吊下部材
２３、４１、５１、６１  被洗浄対象物
３０    循環濾過機構（循環濾過手段）
３１    フィルタ（濾過手段）
３２    ポンプ
３３    循環用配管
３４    調整槽
３５    循環用配管
３６    返送用配管
４３Ａ  外面
６３    回転手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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