クリーン&グリーン産業用部品洗浄シリーズ 第2回：持続可能で高性能な部品洗浄を実現する

部品製造プロセスをグリーンに、かつクリーンに保つ

「クリーン&グリーン産業用部品洗浄シリーズ」第1回では、グリーン部品洗浄溶剤の環境配慮について議論しました。今回は、部品製造プロセスをグリーンに、かつクリーンに保つことに焦点を当てます。生産時間、生産量、品質がクリティカルな業界において、生産部品が望ましい結果と仕様を満たすことを確実にすることは、ますます重要になっています。部品洗浄はこの方程式の大きな部分を占めます。

あらゆるメーカーにとって、洗浄プロセスを検討する際に「総所有コスト」を考慮することも同様に重要です。施設管理者は、要求される性能レベルとEH&S（環境・健康・安全）基準の両方を満たす、利用可能な広範な洗浄プロセスとケミストリーに精通する必要があります。これらの管理者は、水系と溶剤系洗浄液の違い、それぞれのプロセスの利点と欠点を学び、部品製造プロセスをグリーンに、かつクリーンに保つ必要があります。

ケミストリーが最優先

洗浄性能は、洗浄装置の選択と適切な化学プロセス（洗浄液、汚れとの相溶性、液濃度、液温、適切な曝露時間、必要な機械的作用）の適切な組み合わせに直接関係します。生産、品質、人員安全、環境要件すべてで最大の結果を得るには、これらすべての要素の適切な組み合わせが必要です。

有害と分類される洗浄剤や累積浴液は、一般的に以下の理由で特別な廃棄物処理/廃棄の対象となります：

• 発がん性物質（発ガン性）
• 生物蓄積性（人体組織に蓄積し続ける）
• 毒性（毒性）
• ほとんどの排水処理システムに影響（生物学的に非友好的）
• 環境懸念への準拠が必要（EPA、OSHA、ACGIH、NIOSHなど）

米国では、これらの物質は米国EPA、クリーンウォーター法、クリーンエア法、ローカルコンプライアンスなどの規制対象です。究極の課題は、性能、EH&S懸念、運用コストのバランスを取ることです。ある目標を達成することが、別の目標と相反することがあります。これが部品製造プロセスをグリーンに、かつクリーンに保つためのバランスです。

一般的な水系洗浄

このプロセスは、水と水溶性化学成分のブレンドで構成されます。これらの化合物には、プロセス性能向上や特定ニーズ対応のための添加剤（界面活性剤、溶剤、酸、アルカリビルディング剤、阻害剤）が含まれる場合があります。理想的な化合物は、低VOC（揮発性有機化合物）またはノンVOC、有害大気汚染物質（HAP）なし、不燃・非可燃、地球温暖化係数（GWP）なしと評価されます。

通常、化学濃度範囲2〜15%で水で希釈され、これらの洗浄製品は水で容易にすすぎ可能です。市場には多数のこの類の製品があり、一般的にすべてのタイプのスプレー洗浄機と浸漬洗浄機で使用するよう設計されています。一部の企業は、超音波やその他の機械的作用を追加して微粒子除去を強化しています。水系洗浄ケミストリーには、乳化剤、非乳化剤（オイル分離）、酸性（pH4未満）、中性（pH4〜9）、アルカリ性（pH9〜12.5）があります。

水系には追加要素があるため、水系洗浄システムはクリーンな部品を生産するために以下の機能を組み込む必要があります：

• 排気システム、部品への持ち出し、蒸発、複数すすぎステージ、ドレンまたはリサイクルプロセスへのオーバーフローによる希釈で失われる水を補うための補給水源
• スポットフリーすすぎから、医療などクリティカル洗浄時の純度レベルまで、要求される部品品質に基づいたすすぎ水質の重要性
• この水のコスト ― 特に廃棄またはリサイクルコストは、地域の料金、手数料、その他の要因により変動
• 追加すすぎステージが必要なら、追加床面積も必要
• 通常、ステージ間でワークを移動させる自動マテリアルハンドリングシステムが必要。コスト増の要因
• RO水またはDI水生成コストを総運用コストに考慮する必要
• 場合によっては、設定期間内の総使用ガロン数に制限あり。したがって、生産に必要な水量が常に確保できるとは限らない
• バス寿命を考慮 ― 交換またはリサイクル。これに伴う交換ケミストリーと水でコストと時間が発生
• 浴液中の化学濃度パーセンテージを監視/テストし、所望のプロセス範囲を満たすことを確認する分析プロセス時間
• 汚染浴または浴から除去された汚れの廃棄 ― 時間とコスト
• 洗浄対象製品の多様性により、様々な化学薬品の使用が必要な場合
• プロセス/アプリケーションに基づくその他多数のアクション（エアスクラバー必要など）

一般的な溶剤脱脂洗浄

今日、多くのメーカーが使用する最も一般的なプロセスです。精密・クリティカル洗浄の今日の清浄度仕様では、ほとんどの金属部品に汚染残留物やすすぎ水残留物があってはならず、これが溶剤洗浄剤への関心を高めています。製造における溶剤使用が増加していることは重要です。上記の清浄度仕様に加え、水が特定基準で適切に機能できないこと、部品間隔、制限付き乾燥プロセスでの溶剤の優れた性能により、溶剤洗浄も増加しています。材料適合性も同様に、溶剤が優れている主要な懸念領域です。

水系洗浄剤が基材ごとに特定プロセスへのマッチングを必要とするのに対し、溶剤は一般的に以下を提供します：

• マルチメタル適合性
• 複数潤滑剤除去適合性
• 適用の容易さ
• 確実な乾燥
• 極めて低い表面張力（素早い浸透と蒸発）
• 床面積要件の削減
• エネルギー消費量低減、したがって運用コスト低減
• ドレンへのゼロ排出

現在、ユーザーはこれらのプロセスを評価し、より安全な職場を提供しながら、予想される運用コスト内で生産スループットを向上させています。規制懸念に基づき、多くの化学メーカーが研究開発にリソースを投入しています。

トレンド：真空脱脂システム ― コンパクトなパッケージに革新と性能を凝縮

最近、新世代の溶剤洗浄システムが、変性アルコールや精製炭化水素などの新世代溶剤と組み合わさり、一部の水系および従来型溶剤システムを置き換えつつあります。

真空脱脂システムは、溶剤消費量を大幅に削減し、オペレーターをプロセスから最大限隔離できます。これらの新しい高評価マシンと溶剤は、以下の特長を備えています：

• 密閉プロセス運転 / 人員と周囲環境から隔離
• 人員安全のための高PEL（許容曝露限界）
• 低GWP
• 優れた浸透/蒸発のための低表面張力
• 低VOC評価
• 不燃性
• 低炭素フットプリント / よりエネルギー効率的
• マルチメタル/潤滑剤適合性
• 高速乾燥（一般的に残留物フリー）
• ドレンへの排出なし
• 水消費なし
• 超低大気排出
• 超音波、回転、浸漬、スプレーなど複数プロセスオプション
• 真空抽出による優れた乾燥能力
• オンボード蒸留により、全運転フェーズで継続的な溶剤品質を確保し、廃液ストリームを統合して廃棄コストを削減
• 必要に応じた防錆保護（要求時）
• 一部溶剤選択では極性・非極性両方の汚れに同等に効果的で、1台の装置で多様な汚れを洗浄可能

「そして常に覚えておいてください ― 溶剤は水が決して到達できない場所に浸透し、入ったものは出てこなければクリーンになりません！」

これらのシステムは、市場の従来型洗浄システムと比較して、最も経済的な「総所有コスト」を提供します。その人気は世界規模で日々高まっています。

水系か溶剤系かの選択

水系プロセスか溶剤プロセスかを選ぶのは部品メーカーの選択ですが、適切なケミストリーと装置が、部品製造プロセスをグリーンに、かつクリーンに保つのに役立ちます。両プロセスタイプの多くの特性と異なる側面を評価する必要があります。新プロセス選定前に、適合性と効率テストを実施すべきです。このようなテストにより、あるプロセスが別のプロセスより優れていることが証明されたり、特定の製造ニーズに最も適したプロセスでないことが示されたりします。

以下のようなマトリックスを開発し、製造用途に最適なオプションを特定することを検討してください。

技術メモ： 工場の洗浄オペレーションに極性と非極性両方の汚れ除去が含まれる場合、適切な溶剤を使用すれば、単一ステーションでオペレーションを統合可能です。

部品製造プロセスをグリーンに ― 廃棄簡素化とコスト削減

優先順位を決める目標を評価する時間を取ってください：

• 生産スループット
• 人員のEH&S要件
• 清浄度仕様
• 廃棄コスト
• 既存洗浄装置のアップグレード
• 将来のプロセス変更
• 総運用コスト

テクノロジーのイネーブラー様々な組織に連絡し、データマトリックスを開発して「空白を埋める」ことをお勧めします。Productivityのような信頼できる専門組織を見つけ、正確な情報とサポートを得てください。

「グリーン化」によって節約される1ドルは、多くの面で複利効果を生みます：

• 化学薬品消費量削減
• 廃棄物処理削減
• 不良品削減
• 品質向上
• 人員のオペレーション/化学薬品曝露リスク低減
• エネルギー消費削減

これらすべてが、長期的に貴社と環境の双方にとって相当な節約となります。 今日の世界では、グリーンかつクリーンでいられます！

ProductivityとパートナーのKYZEN/Gosigerが、導入前に部品の無料プロセス評価と洗浄分析を実施し、結果を検証します。今すぐグリーン部品洗浄の旅を始めるため、お問い合わせください！

「クリーン&グリーン産業用部品洗浄シリーズ」第1回「グリーン部品洗浄溶剤の環境配慮」記事はこちら。

執筆：Joe McChesney、KYZENグローバルプロダクトラインマネージャー ― 溶剤

Joe McChesney氏はKYZEN Corporationのグローバルプロダクトラインマネージャー ― 溶剤。概念設計から現場運用まで、溶剤・水系洗浄プロセスに関する40年以上の経験。KYZENは、電子・先進パッケージングから金属仕上げ・航空宇宙用途まで、環境に配慮したRoHS準拠精密洗浄ケミストリーを提供するグローバルリーダーです。

参考文献