No.1

S p e c i a l i t y C h e m i c a l P a r t n e r

水系洗浄剤の最新の動向 及び

溶剤系洗浄剤の最適利用支援ツール

電子材料事業部 前野 純一maeno@arakawachem.co.jP

2012年7月18日

平成24年度VOC対策セミナー

産業洗浄とは、被物に付着している汚れを、物理的、化学的な力で除去し、清浄にすること。

自動車

電気・電子

精密機器

熱処理

塗装・めっき処理

クリーニング業

繊維加工

金属加工部品

粉末冶金部品

電動機部品

ベアリング

天然・合成繊維

半導体材料

樹脂加工部品

プリント基板

時計・写真機部品

脱脂

フラックス除去

油性汚れ除去

微粒子除去

塗装前処理

バフ研磨剤除去

水置換乾燥

産業分野 被洗浄物

洗浄目的

産業洗浄の利用分野と使用目的

No.3

洗浄剤の分類

危険物

非危険物

炭化水素系

シリコーン系

アルコール系

リモネン系

グリコールエーテル系＋水 準水系

アルカリケン化型

界面活性剤系 水系

塩素系溶剤

ＨＣＦＣ系

ＨＦＥ系

小 極性 大

難洗浄には極性の大きい洗浄剤

が必要

水系

37.248トン

（27%）

準水系

3,651トン

（3%）

炭化水素系

25,178トン

（19%）

塩素系

42,180トン

（31%）

フッ素系

3,394トン

（3%）

臭素系

1,795トン

（1%）

アルコール系

22,001トン

（16%）

その他

135トン

（0%）

資料：野中孝一、産業洗浄 p39 No.4 (2009年9月)

総集荷量135,582トン

産業用洗浄剤の種類別出荷量（2007年度）

13,045 549 2,515 2,860 4,912 6,418 2,223 4,726

9 9 89 1 2,440 83 654 366

733 2,020 5,832 3,002 3,067 6,623 2,385 1,516

1,894 3,104 14,347 4,335 7,023 2,805 4,336 4,336

98 28 721 399 838 179 1,072 59

67 534 332 862

375 7 5,556 71 15,902 90

27 27 27 27 27

その他の製品

精密機械器具

輸送用機械器具

電気機械器具

一般機械器具

金属製品

非鉄金属

鉄鋼

資料：野中孝一、産業洗浄 p39 No.4 (2009年9月)

総出荷量135,582トン

各種洗浄剤の分野別出荷量（2007年度）

水系

準水系

塩素系

炭化水素系

フッ素系

臭素系

アルコール系

その他

No.6

ＰＲＴＲ対応

ＶＯＣ規制

フロン規制

洗浄剤規制の変遷

フロン・エタン HCFC 塩化メチレン

炭化水素

準水系洗浄剤

水系洗浄剤 水系 苛性ソーダ

オゾン破壊係数の小さい方向 温暖化係数の小さい方向

水希釈

PRTR回避

危険物

劇物

有毒性

フロン規制

臭素系溶剤

有毒性

廃水処理

No.7

曇点を応用した

金属用水系洗浄剤

金属用水系洗浄剤の物性 製品 P洗浄剤

主用途 防錆膜除去、金属酸化膜除去（Cu、Al、Ni 等）

成分 界面活性剤、グリコールエーテル、有機酸、水

外観 無色透明

臭気 微 臭

比重（＠20℃） １．００

粘度（＠20℃）m･Pa･s ２～５

pH (＠20℃、5%aq） ２．３～３．３

引火点 な し

RoHS 対 応

容器 石油缶（17kg）、ドラム缶(180kg)

洗浄方法 超音波、液中噴流、スプレー、ダイレクトパス 等

保存方法 冷暗所

洗浄工程および廃液処理方法

図 P洗浄剤による洗浄工程

洗 浄 P洗浄剤

・溶解

・剥離、分散

仕上げリンス

水（脱イオン水）

・置換

・清浄化

乾 燥

熱風（等）

・水揮発

・乾燥

活性炭

脱イオン

純水再生装置

洗浄剤補給

廃液

産廃処理 ボンベ交換

長期休暇時 抜き取り廃水

65℃ 常温

図 P洗浄剤 濃度管理用検量線（屈折率法）

洗浄液管理方法

洗浄剤濃度（％）

Brix ％

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000

洗浄剤濃度(%)

洗浄剤濃度(%)

電気伝導度（μＳ/ｃｍ）⇒洗浄剤濃度（％）換算表

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

0 0.0 １ 3 5 7 9 12 15 19 23

1000 27 31 36 42 47 53 60 68 78 89

2000 10.0

電気伝導度（μＳ/ｃｍ）

洗浄剤濃度（％）

懸濁型洗浄剤の洗浄原理 ６０℃以上で懸濁状態

５０℃以下で透明状態

親水基 親油基

曇点：親油基の長鎖が親水基を 取り囲み疎水性の油滴になる温度

水温が下がると元の界面活性剤に戻り完全水溶性となる

Aｌ 油滴

図 P洗浄剤の油分洗浄メカニズム

Al

油滴

界面活性剤

酸、アルカリ、電解質の影響を受けにくい

洗浄液の特性

図１ P洗浄剤の各工程における洗浄原理

Cu

油脂分（防錆剤成分） 活性剤

樹脂分溶解（60℃以上） エッチング

Al

純水リンス（50℃以下） 乾燥

Cu

P洗浄剤 曇点構造

Cu

P洗浄剤＋油脂分 ミセル構造

活性剤化合物

Cu 酸化銅

洗浄工程

酸化した銅面の処理事例

洗浄前 洗浄後

14

15

洗浄時間と防錆膜厚

PINE ALPHA ST-610, 洗浄温度：65℃

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 2 4 6 8 10 12

処理時間 (min)

防錆

膜厚

(um

)

0.1um

0.3um

0.6um

防錆膜が厚いほど 洗浄に時間を要する

P洗浄剤

16

洗浄時間と銅酸化膜厚

銅酸化膜の厚さにかかわらず７分で酸化膜が除去できる

P洗浄剤

金めっき部品用洗浄液の特性

図 P洗浄剤の各工程における洗浄原理

Au

油脂分 活性剤

切削油溶解（60℃以上） エッチング

純水リンス（50℃以下） 乾燥

Au

P洗浄剤 曇点構造

Au

P洗浄剤＋油脂分 ミセル構造

活性剤化合物

Au 酸化ニッケル

Ni Ni

Ni Ni

洗浄工程

変色した金めっきの洗浄事例

洗浄前 洗浄後

BGA Ball

Solder Ni Au

Cu

Ni析出

BGA Ball

Solder Ni Au

Cu

Black Pad Ni－P析出

BGA Ball Solder

Ni Au Cu

正常

金めっきの問題点 ワイヤーボンディングの密着性低下 はんだ接合の濡れ不良

電解Ni/Au

無電解Ni/Au

破断は金属間化合物とPリッチめっき層界面で起こる

金めっき工程でＮｉが析出すると後工程で重大な問題を引き起こす

No.20

金メッキの水へのＮｉ溶出 メッキ厚み・水温・浸漬時間とNiイオン溶出量の関係

0

200

400

600

800

1000

1200

0 30 60 90 120

浸漬時間（分）

Niイ

オン溶出量（ug/L）

0.3um/50℃

0.3um/70℃

0.7um/50℃

0.7um/70℃

※ 金メッキ部分の総面積：40.32 cm2 ※ 抽出水総量 ：20 ml

金メッキ厚み/水温

厚み0.7μm以上では、Ni溶出までに時差がある。

No.21

金メッキの水へのＣｕ溶出 メッキ厚み・水温・浸漬時間とCuイオン溶出量の関係

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

0 30 60 90 120

浸漬時間（分）

Cuイオン溶

出量

（ug/L）

0.3um/50℃

0.3um/70℃

0.7um/50℃

0.7um/70℃

※ 金メッキ部分の総面積：40.32 cm2 ※ 抽出水総量 ：20 ml

金メッキ厚み/水温

銅の溶出量は非常に少ない

Ni Cu

Au Ni

NiO汚染

40℃で水リンス後120℃熱風乾燥

Cu

Au Ni

20℃で水リンス後、 冷風×３分⇒８０℃×７分

Cu

Au Ni

洗浄前

経時変化

金めっきの問題点

電解Ni/Au

無電解Ni/Au

金めっきのシミ

洗浄液の特性

図１ P洗浄剤の各工程における洗浄原理

Al

樹脂分（OSP硬化成分） 活性剤

樹脂分溶解（60℃以上） エッチング

Al

純水リンス（50℃以下） 乾燥

Al

P洗浄剤 曇点構造

Al

P洗浄剤＋樹脂分 ミセル構造

活性剤化合物

Al 水酸化アルミニウム 酸化銅

洗浄工程

図 P洗浄剤 洗浄による銅付着変色の除去事例

【洗浄前】

【P洗浄剤 洗浄後】

変色部 変色部

変色部

24

鉄部品用洗浄液の特性

図１ P洗浄剤の各工程における洗浄原理

油脂分 活性剤

曇点洗浄（60℃以上） P洗浄剤 曇点構造

P洗浄剤 ＋油脂分のミセル構造

活性剤化合物 酸化鉄

Fe

純水リンス（50℃以下） 乾燥

Fe Fe

親水基

親油基

防錆剤

No.26

快削鋼の腐食

• 切り粉付着部を中心にスポット的に錆が発生。

Fe

Pb

OH－

Fe (OH)２ e- H2O

Pb

Pb

Pb

e-

H+

H+

OH－

O H

H

Pb

H2

No.27

まとめ • 金属部品の高品位化

微量添加金属と水との反応を抑制しながら洗浄

• 複合素材の使用 異なる防食メカニズムの組合せで対応

• 評価技術のハイレベル化 従来の分析機器では検出限界外となったもの 新しく評価する方法および分析機器の開発

洗浄剤・洗浄装置・周辺機器・評価技術の総合洗浄システムで対応。

ＥＶＡＢＡＴシステム ＜ＶＯＣ排出抑制技術＞効果と経済性のシミュレーション評価

システムの概要

EVABATシステム（エババット システム）とは、産業洗浄工程から出る揮発性有機化合物（VOC）を対象として、排出抑制対策の選定を支援するためのパソコン用ソフトです。 特に中小企業の方々のご利用を想定しております。 このシステムは、日本産業洗浄協議会の協力の下、環境省事業を通して、東京大学で開発されたものです。

対象洗浄剤 ・塩化メチレン（ジクロロメタン） ・トリクロロエチレン

評価可能な対策

・冷却水温度の適正化 ・被洗浄物の配置の工夫 ・蒸気洗浄後の液切り乾燥の導入 ・装置周辺の風の低減 ・局排風量の適正化 ・局排形状の変更 ・溶剤回収装置の設置 など

システムの特徴

洗浄現場の個別の条件に合わせて、様々な排出抑制対策の効果を定量的に評価できます。 排出抑制対策の効果、コスト（ランニングコスト、償却期間）が計算できます。 VOC排出の主な要因が分析できます。

＜活用方法の例＞ 既に実施した排出抑制対策の効果を分析する。 現場で装置等の稼働条件を実際に調整しながら、システム上で定量評価を行う。 自社に適した対策を診断する。 条件を変えながら、自社に適した条件を探る。 など

入出力画面

入力例

設備条件：洗浄設備の寸法、洗浄剤の使用量など 作業条件：作業環境の情報など 投資条件：洗浄剤の購入価格など

入力例

洗浄現場の個々の条件に合わせた評価ができます。出力情報は、様々な排出抑制対策の効果およびコスト（ランニングコスト、償却期間）です。評価結果は定量的です。

EVABATとは EVABAT（Economically Viable Application of Best Available Technology）とは、国際環境管理・監査規格であるISO14001で提示されている考え方です。経済的に実行可能な範囲で最適な技術・対策を選定するという意味です。 化学物質のリスク削減を進めるにあたって、今後はEVABATの考え方に基づいた対策の導入が望まれます。 「Technology（技術）」をいう言葉が使われていますが、新規装置の導入を必要とする大掛かりな対策だけでなく、作業手順や稼働条件の変更、洗浄装置の管理の適正化といった簡易な対策も含めて、幅広く捉えてよいでしょう。

スライド番号 1スライド番号 2洗浄剤の分類スライド番号 4スライド番号 5洗浄剤規制の変遷スライド番号 7金属用水系洗浄剤の物性洗浄工程および廃液処理方法スライド番号 10スライド番号 11懸濁型洗浄剤の洗浄原理洗浄液の特性スライド番号 14洗浄時間と防錆膜厚洗浄時間と銅酸化膜厚金めっき部品用洗浄液の特性スライド番号 18スライド番号 19金メッキの水へのＮｉ溶出金メッキの水へのＣｕ溶出スライド番号 22洗浄液の特性スライド番号 24鉄部品用洗浄液の特性快削鋼の腐食まとめスライド番号 28スライド番号 29スライド番号 30スライド番号 31スライド番号 32