(57)【要約】【課題】  純水の使用量を削減しても、洗浄品質或いは次工程への影響が少ない仕上がりを可能にすると共に、リンス工程で用いるリンス槽の数を少なくして、比較的安いコストにてガラスやゴム或いは樹脂を洗浄できるように工夫した洗浄方法と洗浄装置を提供する。【解決手段】  アニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄槽１Ｓと、アルカリ性電解水を用いて界面活性剤を除去することができる第二の洗浄槽２Ｓと、純水を用いてリンス工程を行うリンス槽３Ｓ，４Ｓ，５Ｓを設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ガラスや光学レンズ等のガラス又はゴム或いは樹脂等の被洗浄物を洗浄するための洗浄方法であって、
アニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を用いて被洗浄物の洗浄を行う第一の洗浄工程と、
アルカリ性電解水によって被洗浄物に付着した界面活性剤を除去する第二の洗浄工程と、  
被洗浄物に対して純水によるリンス処理を行うリンス工程とから成ることを特徴とするガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法。
【請求項２】
前記第二の洗浄工程で用いるアルカリ性電解水が、水道水又は純水を原水とし、この原水を陽陰両極間に隔膜が存在する有隔膜電解槽で電気分解を行うことにより、陰極側に生成されるアルカリ性の生成水であって、且つ、溶存水素濃度が０．３〜１．４ｍｇ／ｌであり、ｐＨが１０〜１２．５の範囲内のアルカリ性生成水であることを特徴とする請求項１に記載のガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法。
【請求項３】
前記有隔膜電解槽で電気分解される原水に対して、ナトリウム化合物又はカリウム化合物を主成分とする電解質が必要に応じて添加されることを特徴とする請求項２に記載のガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法。
【請求項４】
液晶ガラスや光学レンズ等のガラス又はゴム或いは樹脂等の被洗浄物を洗浄するための洗浄装置であって、
アニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を用いて被洗浄物の洗浄を行うことができる第一の洗浄槽と、
第一の洗浄槽の後に設けられていて、アルカリ性電解水を用いて上記被洗浄物に付着した界面活性剤を除去することができる第二の洗浄槽と、
第二の洗浄槽の後に設けられていて、被洗浄物に対して純水を用いてリンス処理を行うことができるリンス槽とによって構成したことを特徴とするガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄装置。
【請求項５】
前記第二の洗浄槽で用いるアルカリ性電解水を生成する生成装置が、原水として水道水又は純水を使用し、この原水に対して必要に応じてナトリウム化合物又はカリウム化合物を主成分とする電解質を添加できると共に、隔膜によって陽陰両極に区画された電解槽にて電気分解を行うことにより、陰極側に溶存水素濃度が０．３〜１．４ｍｇ／ｌで、且つ、ｐＨが１０〜１２．５のアルカリ性水を生成できるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械・金属・エレクトロニクスを始めとする洗浄分野全般、特に、液晶ガラスや光学レンズのような各種ガラス類や、各種の部品類或いは装置類に使用されるゴム材や樹脂材等の洗浄に用いて好適な洗浄方法と洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械・金属・エレクトロニクス分野では、それぞれの生産過程で様々な洗浄工程があるが、例えば、フロンやエタンなどの有機塩素系化合物（揮発性有機化合物）は法規制により使用が禁止あるいは制限されており、短時間に高い清浄度が得られ、しかも生物や環境に安全である代替洗浄剤の開発が求められてきた。
【０００３】
上記の有機塩素系化合物に代って登場した炭化水素系洗浄剤も代替洗浄剤のひとつだが、引火性や作業環境の面で問題をかかえている。また、近年、界面活性剤を用いた水系洗浄も注目を集め、用途に合せた工業用洗剤が市販され実用化が進んでいる。
【０００４】
しかし、水系洗浄は洗浄効果を上げる為に界面活性剤等の薬品を使用するため、この界面活性剤を洗い流すリンス工程が必要となり、大量のリンス水が必要となる。又、界面活性剤は有機物であるため排水基準であるＢＯＤ．ＣＯＤに該当し、排水基準を満たす為には大規模な排水処理設備を必要とする問題がある。            
【０００５】
このような技術背景から、最近では、水を電気分解することによって得られる電解水、特に有隔膜電解におけるアルカリ性電解水（陰極水）が、洗浄効果が高く、環境に優しい洗浄剤として注目されている。
【０００６】
一方、液晶ガラスや光学レンズ等のような精密部品に関する従来の洗浄工程では、一般的に、洗浄工程とリンス工程、及び、乾燥工程の３つの工程に分けられている例が多い。
【０００７】
＜洗浄工程＞
第一の洗浄工程では、有機若しくは無機汚れの除去を目的としており、従来ではトリクレンやパークロといった有機溶剤が主に使われていた。しかし昨今の環境問題等により、最近では水系と呼ばれるアニオン系或いは非イオン系界面活性剤を主成分とする洗浄剤を用いている例が多い。
【０００８】
電解水、特にアルカリ性を有する電解水はガラス部品洗浄に優れた洗浄効果を発揮するが、現実問題として特に汚染物質に有機物を含む場合には、界面活性剤を使用しなければならないケースも多く存在する。ほとんど全ての市販の界面活性剤は、強弱の差はあれガラスに対して化学的親和性を持っている。洗浄後のガラス表面の多くはマイナスに帯電している為、非常に再汚染し易い状態となっている。洗浄するためには界面張力を下げて洗浄液が浸透しやすくする必要があるが、大多数の界面活性剤は、汚れ（主として有機物）に対しての化学的親和性に依存している様である。多くの界面活性剤は化学的親和性が強いほど、また分子が長いほど（非イオン系の多く）水リンス性が悪くなる傾向にあり、分子内の分極が強いほど水リンス性が良好となるが、化学的親和性が劣る傾向にある。洗浄力を得ようとするとリンス性が悪くなり、リンス性を良くしようとすると洗浄力が低くなることが、界面活性剤の問題点である。
【０００９】
＜リンス工程＞
前述の洗浄工程にもある通り、界面活性剤は被洗浄物であるガラスと汚れ（主として有機物）の双方に対して化学的親和性がある為、汚れを除去する為には界面活性剤も除去する必要がある。その為リンス工程においては、洗浄工程で使用したガラス表面に残存している洗浄剤を完全に除去することを目的とし、純水を多量に用いて濯ぎを行っている。界面活性剤は前述の通り汚染物に対して化学的親和性を有している為、汚染物を除去する為には結果として界面活性剤を除去しなければならない。      
【００１０】
以下に記載する特許文献１には、しみを残さないようにリンス工程で使用する純水を昇温する記述がある。しみとは汚染物の残さであり、しみの発生はリンス工程が原因と考えられる。特許文献１では、洗浄装置を多槽式とすることなく、純水の温度を高くすることでリンス工程の不具合を解消している。しかし、純水を加温することによって昇温コストが高くなることが予想される。
【００１１】
以上の点から考えると、昇温コストは必要とするが純水使用量を削減する方式、或いは、純水使用量は削減できないが昇温コストを必要としない方式のいずれかを選択する必要がある。しかし、上記２つの方式共に実運用上は大きなコストダウンができないという問題点がある。
【特許文献１】特開平５−６８９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
問題点１
洗浄剤の主成分は界面活性剤、つまり有機物であり、被洗浄物であるガラスに対して「汚染物」となる。この「汚染物」である界面活性剤を完全に除去するために純水が多量に必要となる。界面活性剤が完全に除去されなければ、油膜の形成等、品質或いは次工程への影響が懸念される。その為、リンス工程は洗浄工程と同様、非常に重要な役割を持つ。ところが、純水を生成するには相当のコストがかかることから、純水の使用量が増加すればするほどコスト高になる。また、液晶ガラス等ファインガラスの洗浄においては、最も高い純度を示す超純水を使用することが多く、超純水の生成はより費用が必要となる。リンス工程におけるコストダウンを行うには、純水の使用量を削減することが最も適しているが、純水使用量を省略した場合、品質或いは次工程へ影響が懸念され、現状では純水の使用量を削減することは不可能である。以上の点から、純水の使用量を削減しても品質或いは次工程への影響がない仕上がりとなる何らかの手法が模索されている。  
【００１３】
問題点２
一般的にガラス加工分野における洗浄工程で、純水をリンス水として使用するのは、被洗浄物であるガラス表面に蒸発残留物を残さない為である。この場合、蒸発残留物はイオン残さのことをいうが、被洗浄物に不必要な物質という点においては、界面活性剤と同様「汚染物」である。特に、ガラス加工分野では、大気中に存在する塵埃のような無機汚れさえも「汚染物」となることから、リンス水は蒸発残留物（イオン）を含まない純水が使用されている。これらの点を踏まえた場合、純水を必要とするのは「汚染物」がほぼ除去されたリンス工程の最終であり、洗浄工程直後のように「汚染物」が大量に付着している時に純水を使用するのは非常に無駄であるという問題がある。
【００１４】
問題点３
一般的にガラス洗浄分野においては多槽式の洗浄装置が多く使用されており、純水リンス工程は通常では図２に示した従来例の如く界面活性剤による工程の３倍近くの工程を有していることが多く、汚染物や洗浄レベルによって槽が十数槽近くある場合もある。これは、先述したように汚染物を完全に除去することが目的であるが、リンス工程の増加に従い純水の使用量だけでなく洗浄装置製作コストも増加するという問題がある。
【００１５】
従って本発明の技術的課題は、純水の使用量を削減しても、洗浄品質或いは次工程への影響が少ない仕上がりを可能にすると共に、リンス工程で用いるリンス槽の数を少なくして、比較的安いコストにてガラスやゴム或いは樹脂を洗浄できるように工夫した洗浄方法と洗浄装置を提供することである。      
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）  上記の技術的課題を解決するために、本発明の請求項１に係るガラス、ゴム或いは樹脂等の被洗浄物を洗浄する洗浄方法は、アニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を用いて被洗浄物の洗浄を行う第一の洗浄工程と、アルカリ性電解水によって被洗浄物に付着した界面活性剤を除去する第二の洗浄工程と、被洗浄物に対して純水によるリンス処理を行うリンス工程とから成ることを特徴としている。
【００１７】
（２）  また、本発明の請求項２に係るガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法は、前記第二の洗浄工程で用いるアルカリ性電解水が、水道水又は純水を原水とし、この原水を陽陰両極間に隔膜が存在する有隔膜電解槽で電気分解を行うことにより、陰極側に生成されるアルカリ性の生成水であって、且つ、溶存水素濃度が０．３〜１．４ｍｇ／ｌであり、ｐＨが１０〜１２．５の範囲内のアルカリ性生成水であることを特徴としている。
【００１８】
（３）  更に本発明の請求項３に係るガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法は、前記有隔膜電解槽で電気分解される原水に対して、ナトリウム化合物又はカリウム化合物を主成分とする電解質が必要に応じて添加されることを特徴としている。
【００１９】
（４）  また、本発明の請求項４に係るガラス、ゴム或いは樹脂等の被洗浄物を洗浄する洗浄装置は、アニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を用いて被洗浄物の洗浄を行うことができる第一の洗浄槽と、第一の洗浄槽の後に設けられていて、アルカリ性電解水を用いて上記被洗浄物に付着した界面活性剤を除去することができる第二の洗浄槽と、第二の洗浄槽の後に設けられていて、被洗浄物に対して純水を用いてリンス処理を行うことができるリンス槽とによって構成したことを特徴としている。
【００２０】
（５）  更に本発明の請求項５に係るガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄装置は、前記第二の洗浄槽で用いるアルカリ性電解水を生成する生成装置が、原水として水道水又は純水を使用し、この原水に対して必要に応じてナトリウム化合物又はカリウム化合物を主成分とする電解質を添加できると共に、隔膜によって陽陰両極に区画された電解槽にて電気分解を行うことにより、陰極側に溶存水素濃度が０．３〜１．４ｍｇ／ｌで、且つ、ｐＨが１０〜１２．５のアルカリ性水を生成できるように構成されていることを特徴としている。
【００２１】
アルカリ性電解水は無機塩類のみを原料とし界面活性剤を添加していない点から、その組成は水道水に類似している。リンス工程に水道水を使用した場合、蒸発残留物が見られるのと同様にアルカリ性電解水をリンス工程に使用した場合も蒸発残留物は見られる。これら蒸発残留物も被洗浄物の汚染物となり得るが、水道水の蒸発残留物が純水で容易に除去可能なように、アルカリ性電解水の蒸発残留物を純水での除去が容易である。
【００２２】
アルカリ性電解水に含まれる電解質や生成する強アルカリ性物質が界面活性剤の分極を強めるため、界面活性剤の化学的親和性が低くなり、結果として水リンス性を高めることによって、界面活性剤を効率良く除去することができれば、界面活性剤の除去剤として電解水を使用することで、最終的に純水でリンスを行わなければイオン残さを除去することはできないとしても、界面活性剤を直接純水で除去する従来の方式に比べ、純水の絶対使用量は大幅に削減できることが可能であるとの考えに至った。この手法により、品質或いは次工程への影響なく純水の使用量が大幅に削減でき、リンス工程におけるコストダウンが可能となる。
【００２３】
また、後述の実洗浄における説明にもある通り、純水リンス工程は通常では界面活性剤による工程の３倍近くの工程を有していることが多く、このリンス工程を短縮することは洗浄装置全長の短縮につながり、装置製作コストの削減にもつながる大変有意義な内容である。
【００２４】
実運用においては多槽型の洗浄装置、望ましくは超音波発振子を加味したものが望ましい。多槽の第１槽には従来通りにアニオン系或いは非イオン系界面活性剤を貯水させ、第２槽又は必要に応じて界面活性剤の槽を多槽にする場合は、その次槽に上記で規定した電解水を１槽又は多槽貯水する。
【００２５】
リンス槽は電解水の次槽工程に貯水し、最後は必要に応じて熱風乾燥や、ＩＰＡベーパー乾燥工程にて終了させる。例えば１１槽タイプの洗浄装置であれば、従来１・２槽に界面活性剤を貯水し、３〜１１槽をリンス槽としていたのであれば、１槽を従来通り界面活性槽とし、２槽を電解水槽、３〜５槽にリンス貯水とすることが可能となる。この様に電解水を界面活性剤工程とリンス工程の間に入れることでリンス槽の削減が可能となり、純水の使用量が１／３になっただけでなく、洗浄装置の全長もリンス工程の削減により、約半分となることになる。
【発明の効果】
【００２６】
以上述べた次第で、本発明に係るガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法とその装置によれば、純水の使用量を削減しても品質或いは次工程への影響が少ない仕上がりを可能にするため、純水の使用量を少なくして、リンス工程におけるコストダウンを可能にすると共に、純水の使用量が少なくなった分、リンス工程で用いるリンス槽の数を少なくして、洗浄装置の製作コストを安くできる利点を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係るガラス又はゴム或いは樹脂等の洗浄方法とその装置の実施の形態を図面と共に説明すると、図１は多槽型に構成した本発明に係る洗浄装置の構成を示したものであって、図中、１Ｓはアニオン系又は非イオン系の界面活性剤を含む洗浄剤を貯水させた第一の洗浄槽、２Ｓは第一の洗浄槽１Ｓの後に設けられていて、上記の界面活性剤を除去することができるアルカリ性電解水を貯水させた第二の洗浄槽、３Ｓ，４Ｓ，５Ｓは第二の洗浄槽２Ｓの後に設けられていて、リンス工程を行う純水が貯水されている第三、第四、第五のリンス槽（洗浄槽）であって、被洗浄物（ガラス）は上記第一の洗浄槽１Ｓから第五のリンス槽Ｓ５に向けて、順番に洗浄とリンスの各工程が実施される。  
【００２８】
図８は、上記第二の洗浄槽２Ｓで用いるアルカリ性電解水を生成する生成装置の構成を説明したものであって、図中、１は有隔膜電解槽（以下単に電解槽と言う）で、１Ｔはその電解槽１の内部を陽極室１Ａと陰極室１Ｂの２室に仕切る隔膜で、この隔膜１Ｔは電気抵抗が例えば０．０１〜０．０００１Ωｃｍ２、平均孔径が０．２〜３．５μｍに構成されている。
【００２９】
３は水道水又は純水に対して、ナトリウム化合物やカリウム化合物等から成る電解質を添加した原水を、上記の電解槽１に供給する給水パイプで、３Ａと３Ｂはこの給水パイプ３に通じる各陽極室１Ａと陰極室１Ｂの入水口（入水パイプ）を示す。
【００３０】
５は上記の電解質を収容した電解質タンク、６は電解質供給用のポンプで、このポンプ６は制御プログラムを格納した制御基板１０からの指令に従って、必要量の電解質を逆止弁（図示省略）を備えた添加パイプ６Ｐを通して上記の水道水、又は、純水に添加することにより、電気伝導度が例えば２０〜５００ｍＳ／ｍになるように調整した原水を作って、上記電解槽１に給水する仕組に成っている。しかし、上記電解質の添加は、必要な電解条件に合わせて適宜添加したり、しなかったりする。例えば、ｐＨ１０程度の電解水を得るには、電流をあまり流す必要がないため、添加する必要がない。ｐＨ１１以上の電解水を得る場合は、電流を多く流す目的で電極間の電気伝導度を上げるために、電解質を適量添加することになる。
【００３１】
また、４Ａと４Ｂは上述した各陽極室１Ａと陰極室１Ｂの取出し側に接続した出水口（出水パイプ）で、これ等各出水口４Ａ，４Ｂの経路途中には、前記の制御基板１０によって制御可能に構成した流量センサと水量調節バルブ（いずれも図示省略）が夫々設けられている。１２と１３は上記給水パイプ３に設けた流量検知センサと水量調節弁で、これ等のセンサ１２と調節弁１３も上記の制御基板１０に接続されていて、水道水又は純水の給水量を調節可能に構成している。
【００３２】
９は上記陽極室１Ａと陰極室１Ｂの内部に設けた各電極２Ａ，２Ｂ用の電源基板、７と８は各電極２Ａ，２Ｂと電源基板９の間に接続した電流センサと電流可変回路であって、この電源基板９は上述した制御基板１０に接続されて、各電極２Ａ，２Ｂに供給する電流を調節可能に構成している。
【００３３】
１１は水素濃度調整スイッチを備えた上記制御基板１０の操作基板であって、制御基板１０には前記請求項６で述べた各手段を実行するためのプログラムが格納されている。
【００３４】
即ち、制御基板１０には、上記流量検知センサ１２が検出した単位時間当りの原水の流量、及び、電解槽１の体積とから算出された電解槽内滞留時間と、上記電流センサ７の検出による両電極２Ａ，２Ｂの間を流れる電流値及び電極面積とから算出された電流密度との積値を演算する積値算出手段と、これ等滞留時間と電流密度の積値が１．３〜６０ｓｅｃＡ／ｄｍ２となると共に、陰極室１Ｂ内で生成される電解アルカリ水のｐＨが１０〜１２．５の範囲内となるように、上記電流可変回路８及び水量調節弁１３を制御して、両電極２Ａ，２Ｂの間の電流値、又は、原水流量のいずれか一方、又は、両方を制御する制御手段を実行するためのプログラムが格納されている。
【００３５】
また、上記滞留時間と電流密度の積値は、上述した１．３〜６０ｓｅｃＡ／ｄｍ２の範囲内に於いて、上記操作基板１１によって任意に調節可能に構成されている。
【００３６】
次に、以下の方法にてアルカリ性電解水が純水に比べて界面活性剤の除去能力に優れていることを確認することにする。
【００３７】
＜電解水の界面活性剤除去率＞
図３に示したグラフ１に、純水（イオン交換水）と電解水の界面活性剤の除去比較結果を示した。除去率の試験方法については以下の通りである。
着色させたアニオン系又は非イオン系界面活性剤を一定量塗布した物（ガラス）を被検試料とし、洗浄後、被検試料に残った界面活性剤の残存量を吸光度で測定し、除去率として算出した。
【００３８】
また、図６に示したグラフ４は、界面活性剤を除去するために必要な洗浄槽数の違いを示すものである。これら結果から判る通り、純水（イオン交換水）に比べて電解水は界面活性剤の除去能力が高く、又、純水の代わりに電解水をリンス水として使用することで、リンス槽の削減が可能となる。
【００３９】
さらに、図７に示したグラフ５の如く、被検試料の基材をガラスの代わりに異種類による検討を行った結果、基材種に関係なく電解水はイオン交換水と比較してリンス効果が高いことが判った。図中、ＮＲは天然ゴム、ＮＢＲはニトリルゴム、ＰＵはポリウレタン樹脂、ＡＣはアクリル樹脂である。
【００４０】
＜ｐＨと界面活性剤除去率＞
図４に示したグラフ２に、電解水のｐＨ差による界面活性剤除去比較結果を示す。グラフからも判る通り、ｐＨ１０を超えた辺りから除去率が急激に上昇し、ｐＨ１２．５以上では除去性能に明確な差異が見られない。これらの結果からｐＨは１０〜１２．５の範囲が望ましいと考えるに至った。
【００４１】
＜溶存気体と界面活性剤除去率＞
図５に示したグラフ３に、電解水の溶存水素量差による界面活性剤除去比較結果を示す。グラフからも判る通り、溶存水素量が０．３ｍｇ／ｌを超えた辺りから急激に除去率が上昇し、その後緩やかに上昇を続ける。この結果から、効果的に除去する為に必要な溶存水素量は０．３ｍｇ／ｌ以上とするのが望ましいと考えるに至った。尚、溶存水素の上限値は、図５に示したグラフ３から、１．４を限界値とした。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る洗浄装置の概略構成を説明したブロック図。
【図２】従来の多槽型洗浄装置の概略構成を説明したブロック図。
【図３】純水と電解水による界面活性剤の除去比較結果を示したグラフ。
【図４】電解水のｐＨ差による界面活性剤除去比較結果を示したグラフ。
【図５】電解水の溶存水素量差による界面活性剤除去比較結果を示したグラフ。
【図６】界面活性剤を除去するために必要な洗浄槽数の違いを示したグラフ。
【図７】被検試料の基材をガラスの代わりに異種類による検討を行った結果を示したグラフ。
【図８】アルカリ性電解水を生成する生成装置の一例を示した構成図。
【符号の説明】
【００４３】
１Ｓ          第一の洗浄槽
２Ｓ          第二の洗浄槽
３Ｓ，４Ｓ，５Ｓ          リンス槽
１            有隔膜電解槽
１Ｔ          隔膜
１Ｂ          陰極室
５            電解質タンク
【図１】
2005161207.tif 000003
【図２】
2005161207.tif 000004
【図３】
2005161207.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005161207.tif 000009
【図８】
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