JPS6140307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、化成被膜形成等の処理工程に先立つ
て被処理物に施される前処理方法に係り、特に強
酸や強アルカリ等の薬液で前処理された後の被処
理物の多段水洗工程に表面調整剤を使用する前処
理方法に関する。

化成被膜形成等の表面処理工程において被処理
物に予め脱脂、脱錆等の前処理を施す場合には、
かかる前処理によつて被処理物の表面に付着した
前処理用薬液を洗浄して除去するために、通常２
段或いは３段構成の多段水洗工程が設けられてい
る。

例えば、第１図に示す従来の二段向流式水洗工
程では、脱脂槽１において前処理用薬液により前
処理された被処理物（図示せず）が、第１水洗槽
２、第２水洗槽３で順次水洗されてその表面に付
着した薬液の濃度がC0，C1，C2に低下され所定
の希釈比C0／C2（＝Ｎ）とされた後に次段の化
成工程に搬送される。

ここで、洗浄水は被処理物の形状や搬送速度に
よつて定まる薬液持出量Ｑ（／ｈ）及び前記所
定の希釈比Ｎ等に基づいて定められた供給量ｘ
（／ｈ）によつて第２水洗槽３に供給され、被
処理物と向流的に接触せられながら第１水洗槽２
から放出される。

この場合において、前記脱脂槽１で用いられる
前処理用薬液が強酸や強アルカリ等である場合に
は、単に水洗を施すだけでは充分な洗浄効果が得
られず、次段の化成工程の処理に悪影響を生ずる
虞がある。

したがつて、水洗工程において洗浄水と共に所
謂表面調整剤を導入し、これによつて被処理物の
表面に付着した薬液に対して化学的な払拭効果を
生じさせるようにする手段が一般に採用されてお
り、該表面調整剤としては前処理薬液の酸やアル
カリの種類に応じてチタンイオン含むPH８程度の
弱アルカリ性の水溶液又はPH５〜６程度の弱酸性
の水溶液等が用いられている。

そして、この表面調整剤は、前記第２水洗槽３
に対して洗浄水と共に供給され、その供給量は所
望の払拭効果が得られるように水洗槽３中で一定
の濃度Ｗ（ｇ／）を維持するような値：Mo
（ｇ／ｈ）に選定される。然し、前記洗浄水は絶
えず第１水洗槽２から放出されるので、この中に
含まれている表面調整剤も放出され、したがつて
これに見合う大量の表面調整剤を絶えず第２水洗
槽３に補給する必要がある。

ところで、このように常時廃液中に放出されて
しまう表面調整剤を大量に使用することは、その
単価が比較的高いことからみてコスト的に好まし
いことではなく、また省資源、廃液処理施設の負
荷と云う点からみても望ましくない。

然しながら、最終段の水洗槽における洗浄水の
供給量が、前処理用薬液の所望の希釈比によつて
規定され、且つ表面調整剤の供給量がその洗浄水
中での濃度に従つて定められる以上、前記従来方
式の水洗工程では表面調整剤の供給量を任意に減
少させることは到底不可能であつた。

そこで、本発明は前処理用薬液を洗浄除去する
多段（二段又は三段）水洗工程に表面調整剤を使
用する際に、その使用量を極力抑制して水洗工程
のランニング・コストを大幅に低減することので
きる前処理方法を提供することを目的とする。

そして、この目的は薬液処理に伴う二段又は三
段の多段水洗方法において、洗浄水を最終段（二
段目又は三段目）の水洗槽に加えると同時に、そ
の前段（一段目又は二段目）の水洗槽にも供給
し、且つこの最終段の水洗槽に対する洗浄水の供
給量の関数として表される前段の水洗槽に対する
洗浄水の供給量を後述する特定の範囲内の値から
適宜選定することにより達成される。

即ち、本発明の骨子は、多段水洗工程例えば二
段水洗工程において、洗浄水を終段の水洗槽のみ
ならずその前段の水洗槽に対しても同時に供給
し、これによつて所望の希釈比を得るのに必要な
終段の水洗槽への供給量を従来方式に比較して減
少させることにより、終段の水洗槽中での所望濃
度の維持に必要な表面調整剤の供給量を減少させ
ることにある。そして更に、前段の水洗槽に対し
て加えられる洗浄水の供給量は、水洗工程全体と
しての洗浄水の供給量と表面調整剤の供給量とに
よつて定まるコストを、少なくとも洗浄水を終段
の水洗槽のみに供給する従来方式の場合に要する
コストに比較して、これよりも減少させるような
特定の範囲の値として選定されるものである。

以下、本発明方法を従来方法と対比して具体的
に説明する。

前述の如く、第１図に示す従来の二段向流水洗
工程においては、洗浄水は所望の希釈比：Ｎ
（C0／C2）を得るように第２水洗槽３のみにｘ
（ｇ／ｈ）で供給され、第１水洗槽２から外部に
排出される。

一方、表面調整剤は第２水洗槽３中での所望濃
度：Ｗ（ｇ／）を得るように洗浄水と共に供給
され且つ放出される。

ここで、第２水洗槽３についての表面調整剤の
出入バランスは次式： （ｘ＋Ｑ）Ｗ＝Mo＋xWQ／ｘ＋Ｑ）で与えら
れるから、第２水洗槽３にはMo＝（ｘ＋Ｑ）Ｗ−
xWQ／（ｘ＋Ｑ）に相当する表面調整剤を常時
補給する必要がある。

したがつて、従来方式における洗浄水及び表面
調整剤についての水洗工程のランニング・コスト
Toは、それらの単価を夫々Ａ，Ｂとして次式： To＝（ｘ＋Ａ）＋（Ｂ・Mo） ………() で表わされる。

次に、第２図は本発明による前処理方法に用い
られる二段向流水洗工程の系統図を示し、この方
法においては図示の通り、洗浄水を最終段の第２
水洗槽３のみならずその前段の第１水洗槽２にも
供給するようにした点を除いては、基本的には第
１図に示す従来の水洗工程と同様な構成を有して
いる。

第２図中、第２水洗槽３への洗浄水の供給量を
ｘ（ｇ／ｈ）とした場合、この槽中で所望の希釈
比：Ｎ（C0／C2）を得るために必要な第１水洗
槽２への洗浄水の供給量：ｙ（ｇ／ｈ）は、第１
水洗槽２及び第２水洗槽３についての前処理用薬
液の出入バランスに着目して、次のようにして求
めることができる。

第１水洗槽２： （C0・Ｑ）＋（C2・ｘ）＝C1×（ｘ＋ｙ＋Ｑ）
………(1) 第２水洗槽３： （C1・Ｑ）＝（C2×（ｘ＋Ｑ）） ………(2) C0＝Ｎ×C2 ………(3) 前記の式(1)，(2)，(3)から、第１水洗槽２への供
給量は次式： ｙ＝〔−x²−Qx＋Q²（Ｎ−１）〕／（ｘ＋
Ｑ） ………(4) で表される。

一方、第２水洗槽３中での表面調整剤の所要濃
度Ｗ％を維持するのに必要なその補給量：Ｍ
（ｇ／ｈ）は、前記従来の場合と同様に第２水洗
槽３についての表面調整剤の生入バランスに基づ
き、且つこの場合には第１水洗槽２に対しても洗
浄水：ｙ（／ｈ）が加えられていることを考慮
して、次式： Ｍ＝Ｗ（ｘ＋Ｑ）−WxQ／（ｘ＋ｙ＋Ｑ）
………(5) で表される。

したがつて、第２図に示す本発明の二段水洗工
程における洗浄水及び表面調整剤の使用量につい
てのランニング・コストは、次式： Ｔ＝（ｘ＋ｙ）Ａ＋Ｂ・Ｍ ………() で与えられる。

ここで、Ｔはｘの関数形であることから、Ｔ＝
ｆ（ｘ）を最小にするようなｘの値を求めること
により、それに対応する洗浄水の供給量ｙ及び表
面調整剤の供給量Ｍを定めることができるが、実
際的には第２水洗槽３にのみ洗浄水を供給する従
来方式の場合のコスト：Toを示す前記の式
（）の値よりも式（）の値を充分小さくする
ような範囲のｘ（したがつてｙ）を実際の工程条
件を満足させるように選定することによつて本発
明の目的が達成される。

このように、本発明方法においては、二段向流
水洗工程に供給する洗浄水を第２水洗槽のみなら
ず第１水洗槽にも同時に供給することによつて、
前処理用薬液の所望の希釈比を得るための第２水
洗槽への洗浄水の供給量を減少させ、したがつて
所望濃度を維持するに必要な表面調整剤の供給量
を減少させることができる。

このように洗浄水を初段水洗槽に対しても供給
する本発明方法では、多段向流水洗方式の特色で
ある洗浄水使用量の節減効果が必然的に低下し、
洗浄水のコストが或程度増大することとなる。

然し、その反面で単価が洗浄水よりも高い表面
調整剤の使用量を減少させることができるという
利点があるので、本発明方法によるコスト低減は
結局両者のコストの相対的な関係に依存すること
になり、ここで前記の式（）によつて示される
全コストＴを従来方式の場合の式（）によつて
示される全コストToよりも充分に小さくなるよ
うに初段水洗槽への供給量を選定することによつ
て、全体としてのランニング・コストを大幅に低
減することができるという効果がある。

このようなランニング・コストの低減効果は、
明らかに表面調整剤の使用量の減少によるもので
あり、これはまた洗浄水の全供給量の増大と相俟
つて、廃液中に含まれる表面調整剤濃度を著しく
減少させることとなり、廃液処理施設の負担をも
軽減させるという付随的な効果もある。

〔実施例〕

前記第２図に示す本発明を具体的な前処理方法
に適用した例として、脱脂薬液の所望希釈比：Ｎ
（C0／C2）＝100倍、表面調整剤の所望濃度Ｗ＝
2g／（0.2％）、持出量Ｑ＝22.25／ｈ、の工
程条件下で、前記Ｔ＜＜Toの関係を充足させる
ように第１水洗槽２及び第２水洗槽３に対する洗
浄水の供給量ｙ及びｘを夫々646.4／ｈ及び
48.3／ｈとし、表面調整剤の供給量Ｍを
138.1g／ｈとした場合、前記Ｔはコスト係数で表
して234.5円／ｈであつた。（但し、洗浄水の単価
＝166円／ton、表面調整剤の単価＝866円／Kgと
する）。

これに対して、第１図に示す従来方式による前
処理方法によつて同様な工程条件下で第２水洗槽
３に対する洗浄水の供給量ｘを211.0／ｈとし
た場合、表面調整剤の供給量は426.0g／ｈとな
り、そのコスト係数は402.7円／ｈであつた。

以上のように、本発明実施例によれば、前処理
の水洗工程のコスト係数を約40％も低減させるこ
とが可能となる。

なお、一般に前記のような多段向流水洗方式に
おいては、水洗段数を増加させることにより所定
の希釈比を得るために必要とする洗浄水の供給量
を減少させることができ、したがつて第２図に示
す洗浄系に更に水洗工程を追加して成る三段水洗
工程（第３図々示）によれば、水洗効率が更に向
上することとなる。

本願の第二の発明は、このような三段水洗工程
を含む前処理方法に適用される。

第３図に示す水洗工程は、第１水洗槽２、第２
水洗槽３に加えて第３水洗槽４が配設され、洗浄
水が最終段の第３水洗槽４及びその前段の第２水
洗槽３に夫々ｘ（ｇ／ｈ），ｙ（ｇ／ｈ）で導入
されて、初段の第１水洗槽２を通して（ｘ＋ｙ）
（／ｈ）で排出され、表面調整剤が最終段の第
３水洗槽４にＭ（ｇ／ｈ）で導入される以外は基
本的には第２図に示す場合と同様に構成されてい
る。

この場合、第２水洗槽３に供給される洗浄水の
供給量：ｙ（／ｈ）は、前記第２図に示す場合
と同様な前処理用薬液の出入バランスに基づく計
算により次式： ｙ＝〔−2x²＋2xQ＋Q²）＋ √4⁴＋4³−3⁴〕／ ２（Ｑ＋ｘ） で表される（なお式中、Ｎ＝C0／C3）。

一方、第３水洗槽４中での表面調整剤の所要濃
度：Ｗ（ｇ／）を維持するに必要なその補給
量：M′（ｇ／ｈ）も前記第２図に示す場合と同
様に第３水洗槽４中での表面調整剤の出入バラン
スに基づき次式： M′＝Ｗ（ｘ＋ｙ）−WxQ（ｘ＋ｙ＋Ｑ）／ 〔（ｘ＋ｙ＋Ｑ）^２（ｘ＋ｙ）〕 で表される。

ここで、実用上は下記式： Ｔ＝Ａ（ｘ＋ｙ）＋Ｂ・M′ ………() の値が、少なくとも第１図に示す従来方式の全コ
ストを表す式： To＝（ｘ・Ａ）＋（Ｂ・Mo） ………() よりも小さくなるような値に定めるところによ
り、本発明の効果を達成し得る。

なお、一般に多段向流方式の水洗工程の利点で
ある洗浄水供給量の減少効果は、特に二段及び三
段式の場合に顕著であるが、四段以上の水洗工程
の場合についても本発明の基本的な概念を拡張し
て行くことはもとより可能である。

以上述べたように、本発明方法によれば、前処
理における多段水洗工程のランニング・コストを
従来方法に比較して大幅に低減し得るという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式による二段水洗工程を示す系
統図、第２図は本発明方法による二段水洗工程を
示す系統図、第３図は本発明方法による三段水洗
工程を示す系統図である。 符号の説明 １…脱脂槽、２…第１水洗槽、３
…第２水洗槽、４…第３水洗槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前処理薬液槽から搬出される被処理物を第１
   及び第２水洗槽から成る二段水洗工程で順次洗浄
   して次段の処理工程に送る際に前記第２水洗槽に
   洗浄水及び表面調整剤を供給し、これらを第１水
   洗槽を通して外部に排出するように成された前処
   理方法において、洗浄水を前記第２水洗槽と共に
   前記第１水洗槽にも供給し、且つ前記水洗工程の
   諸条件を、 Ｎ＝前処理薬液槽及び第２水洗槽中における前
   処理薬液の希釈比、 Ｑ＝被処理物に付着して各槽から持ち出される
   液量：／ｈ、 ｘ＝第２水洗槽への洗浄水の供給量：／ｈ、 ｙ＝〔−x²−Qx＋Q²（Ｎ−１）／（ｘ＋Ｑ） ＝第１水洗槽への洗浄水の供給量：／ｈ、 Ｗ＝表面調整剤の第２水洗槽中における所要濃
   度：ｇ／、 Ｍ＝Ｗ（ｘ＋Ｑ）−WQx／（ｘ＋ｙ＋Ｑ）、 ＝前記所要濃度Ｗを維持するために必要な表
   面調整剤の補給量：ｇ／ｈ、 と夫々設定した場合に、前記第１水洗槽への洗浄
   水の供給量ｙを、 洗浄水と表面調整剤との全コストを表す式：Ｔ
   ＝（ｘ＋ｙ）Ａ＋Ｂ・Ｍ（式中、Ａは洗浄水の単
   価、Ｂは表面調整剤の単価を表す）の値が、前記
   第２水洗槽にのみ洗浄水を供給する場合における
   前記全コストを表す式：To＝ｘ・Ａ＋Ｂ・Mo
   （式中、Mo＝Ｗ（ｘ＋Ｑ）−WQx／（ｘ＋Ｑ）…
   この場合の表面調整剤の所要補給量）の値よりも
   小さくなるような所定の範囲に選定することを特
   徴とする前処理方法。 ２ 前処理薬液槽から搬出される被処理物を第
   １，第２及び第３水洗槽から成る三段水洗工程で
   順次洗浄して次段の処理工程に送る際に前記第３
   水洗槽に洗浄水及び表面調整剤を供給し、これら
   を前段の水洗槽を通して外部に排出するように成
   された前処理方法において、洗浄水を前記第３水
   洗槽と共に前記前段の水洗槽にも供給し、且つ前
   記水洗工程の諸条件を、 Ｎ＝前処理薬液槽及び第３水洗槽中における前
   処理薬液の希釈比、 Ｑ＝被処理物に付着して各水洗槽に持ち込まれ
   る液量：／ｈ、 ｘ＝第３水洗槽への洗浄水の供給量：／ｈ、 ｙ＝〔−2x²＋2xQ＋Q²）＋√4⁴＋4³−
   4Q³x−3Q⁴〕／２（Ｑ＋ｘ） ＝前段の水洗槽への洗浄水の供給量：／
   ｈ、 Ｗ＝表面調整剤の第３水洗槽中における所要濃
   度：ｇ／、 M′＝Ｗ（ｘ＋Ｑ）−WxQ（ｘ＋ｙ＋Ｑ）／
   〔（ｘ＋ｙ＋Ｑ）^２−Ｑ（ｘ＋ｙ）〕 ＝前記所要濃度Ｗを維持するために必要な表
   面調整剤の補給量：ｇ／ｈ、 と夫々設定した場合に、前記前段の水洗槽への洗
   浄水の供給量ｙを、 洗浄水と表面調整剤との全コストを表す式：Ｔ
   ＝Ａ（ｘ＋ｙ）＋Ｂ・M′（式中、Ａは洗浄水の単
   価、Ｂは表面調整剤の単価を表す）の値が、前記
   第３水洗槽にのみ洗浄水を供給する場合における
   前記全コストを表す式：To＝ｘ・Ａ＋Ｂ・Mo
   （式中、Mo＝Ｗ（ｘ＋Ｑ）−WxQ（ｘ＋Ｑ）／
   〔（ｘ＋Ｑ）^２−Qx〕…この場合の表面調整剤の
   所要補給量）の値よりも小さくなるような所定の
   範囲に選定することを特徴とする前処理方法。