탄화수소계 세정제 NS CLEAN의 대체사례
1.머리말
오존층 파괴물질의 CFC-113이나 1.1.1.-트리클로로에탄의 사용금지에 이어 염화메틸렌이나 트리클로로에틸렌 등의 염소계 용제도 ISO-14000의 발효나 개정 대기오염 방지법의 실행에 따라 사용하기 어렵게되어, 각 산업계에서는 자주적으로 「탈염소형 대체 세정제」로 전환하려는 움직임이 활발해지고 있다.
따라서 당사에서는「자연환경. 작업환경의 친화성」을 개발 컨셉으로, 노르말 파라핀의 단일물질의 특징을 살린 탄화수소계 세정제「NS CLEAN 」을 개발해, 염소계 용제 대체 세정제로서 많은 산업분야에 호평을 받고 있다.
본지에서는「NS CLEAN」의 수많은 대체사례 중에서 몇 건의 대표적인 사례에 관해서 보고한다.
2. NS CLEAN의 종류 및 세정용도
2.1 표준 타입
NS CLEAN은 100. 110. 200. 220. 230의 다섯 종류가 있으며 주로 탈지세정에 사용된다.
이것은 고 순도 노르말 파라핀의 단일물질로 구성되어있고, 각각 상이한 인화 점을 지니고있으며 세정프로세스의 요구에 상응한 적절한 것이 사용된다.
NS CLEAN 100은 건조성능이 가장 우수하다. NS CLEAN 200과 300은 인화점 높으므로 고점도 탈지용의 가온 세정 시스템에서도 안전하게 사용할 수가 있다.
2.2 특수 타입
NS CLEAN의 특수제품에는 2종류의 타입이 있는데 그중 하나는 플럭스 세정용의 F타입이며, 또 하나는 수치환제의 W 타입이다.
이러한 것들은 어찌되었건 표준 타입의 NS CLEAN을 주성분 기본제로서 각각의 기능을 부과하기 위해 성분을 추가한 것이다.
| 세정물 | 오염물 | 추천 세정제 | 소방법 | 인화점(°C) | 증류(°C) | 냄새 | 특징 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 동 알루미늄 SUS 금속부품 전반 |
프레스유 탈형제 절삭유 압연유 열처리유 등의 가공유 |
NS CLEAN 100 | 제2석유류 | 53 | 169~173 | 극미량 | 가장 건조가 빠름 자연건조나 소형 세정기에 최적 시판중의 제3석유류중에서 가장 건조가 빠름 |
| NS CLEAN 110 | 68 | 189~194 | |||||
| NS CLEAN 200 | 제3석유류 | 70 | 189~211 | ||||
| 왁스 그리스 등 점도가 높은 가공유 |
NS CLEAN 220 | 제3석유류 | 86 | 203~211 | 왁스등에대한 액온을 높여서 사용할경우 최적 | ||
| NS CLEAN 230 | 102 | 226~230 | |||||
| 플럭스(로진 등) | NS CLEAN 100Fa | 제2석유류 | 52 | 166~178 | 미량 | 상기 가공유에대한 세정력에 더해서 악성오염물의 용해력을 높인 세정제. 플럭스,왁스등의 악성오염물에 최적. 증류재생도가능 |
|
| NS CLEAN 220Fa | 제3석유류 | 75 | 193~210 | ||||
| NS CLEAN 100Fb | 제2석유류 | 52 | 167~210 | ||||
| NS CLEAN 220Fb | 제3석유류 | 77 | 201~212 | ||||
| 수용성 | NS CLEAN 100W | 제2석유류 | 53 | 169~173 | 세정물에 부착된 수분제거 | ||
| NS CLEAN 220W | 제3석유류 | 86 | 208~211 |
3.1 에어컨, 냉장고 배관부품의 세정
A사에서는 동 및 철제 파이프 부품에 부착한 절삭유 및 기름떼를 에탄으로 세정했었는데 부품 납입처로부터 염소계 용제 사용을 금해달라는 요구에 따라 각종의 대체세정제를 평가한 결과 NS CLEAN이 가장 양호했기에 대체하게 되었다.
종래의 세정 방법은 초음파 및 진동을 가한 에탄에 의한 침지세정, 에탄에 의한 샤워 베이퍼 건조이었으나 에어컨, 냉장고 배관을 위해 파이프 내면에 가공유 및 세정제의 잔류가 없게 하는 것이 대체세정에 요구되는 최대의 조건이었다. 한편, 공장의 안정성 및 소방법의 제한에서 제3석유류로 할 필요가 있어 시장에 있는 제3석유류중에 가장 건조 성이 좋은 NS CLEAN 200을 사용했다.
세정기는 도1에 나타낸 것처럼 세정, 린스, 온풍건조, 진공건조의 4조식으로 증류 재생기 부착의 시스템으로 했다. 건조성이 포인트이었기에 온풍 및 진공의 2단 건조로 했다.
대체 후 2년 이상 경과 했으나 끓이는 방식의 증류재생에 의한 세정조, 린스조의 액 관리도 양호하며, 용이하게 사용되고 있다. 장기간 사용에 의한 액 열화도 없어 신액 사용양은 로스 분 보충뿐이며 한번도 액 교환은 없었다.
도2에 가동 후 1년 간의 액 관리 데이터를 나타낸다. 재생 순도가 높기 때문에 가공유에 함유된 염소나 유황 분도 문제가 되지 않는 수준을 유지했으며 동 제품에 대한 부식 등도 없고, 세정부품의 끝마무리도 충분히 만족하는 결과를 얻고 있다. 세정제의 소비량은 에탄 사용시의 반 이하이며 가동 비용의 대폭적인 삭감을 얻고 있다.
3.2 사무용기기 프레스 가공 부품의 세정
B사는 보다 빨리 하청기업을 포함 관련기업 모든 회사에 오존층 파괴물질(염소계 용제)의 사용금지를 방침으로 정해 협력회사와 협동으로 플루오르카본, 에탄의 대체 세정제를 찾기 시작했다.
그 협력회사 중의 한 회사는 에탄을 연간 40톤을 소비한 프레스 가공부품의 대형 세정라인이 있고, 대체에 동반한 설비투자를 실현하기 위해서는 세정성, 안정성, 환경면의 개선 및 비용의 대폭절감이 관건이었다.
세정물은 프린터에 사용하는 진코트 동판 등의 프레스 부품으로 세정 후는 도장, 도금 및 조립공정으로 이어지는 것이었다. (도3)각 공정 사이의 반송은 PP제의 전용세정 왕래상자에 넣어 행해지기 때문에 작업효율화를 위해 세정은 이 왕래 상자에 넣은 그대로 할 수 있도록 하는 계획을 세웠다.
대체 세정제 선정은 환경 성(오존층 파괴, 수질오염, 토양오염 등 환경규제), 안정성, 세정 성, 투자 성이 높은 것에서 탄화수소계 세정제로 압축했으며, 또한 화기 안정성 및 소방법의 제한이 있기 때문에 인화 점 70℃이상의 제3석유류로 제한했다.
이 조건에 일치되는 몇 종류의 탄화수소계 세정제를 비교한 결과 세정성이 1,1,1-트리클로로에탄 동등이상이며, 타사제품보다 2배정도 건조 속도가 빠른 NS CLEAN200을 사용하기에 이르렀다. NS CLEAN은 탄화수소의 단일물질로 구성되어 순도가 높기 때문에 불휘발 잔류물이 없고, 플라스틱에 영향을 끼치지 않으며 악취가 거의 없다.
재생이 용이하며 순도, 회수 율이 높은 장점 등이 있다. 따라서 부품을 PP제의 전용세정 왕래상자에 넣은 체로 세정해도 문제가 없다.
세정시스템은 세정성 및 안정성을 고려해 인화점보다 20℃낮은 50℃의 溫욕에 침지하는 세정조를 3조 가지고 진동, 분류, 초음파로 실행했다.
건조 섹션은 상昇류, 하강류의 열풍 2단 건조법을 사용해 스팀에 의한 간접가열 방식으로 했다.
세정 액의 리사이클을 위해 80L/h 감압 증류장치를 만들어 99.9%의 순도, 98%고 회수율로 재이용이 가능하다. 열원인 스팀은 보일러로 공급하는데 파액을 연료로 해서 이용하기 때문에 산업폐기물은 전혀 발생하지 않는다. 도4에 대형 세정기의 공정도를 나타낸다.
프레스 공정에서 세정공정, 조립공정을 거쳐 하나의 PP제의 전용세정 왕래상자를 사용하는 것이 가능하게 되었기 때문에 부품을 교환하는 작업이 생략되어 생산성이 향상되었다.
이 대형 세정 기에서는 왕래 상자를 2단으로 중복해서 그대로 세정이 가능하기 때문에 작업시간 1분에 처리된다.
3.3 수용성 가공유를 포함한 알루미늄 파이프의 세정
C사는 복사기 등을 제조하고 있었는데 복사기용 드럼의 알루미늄 파이프 세정을 NS CLEAN 100으로 세정할 계획을 세워 세정 테스트를 실시했다.
그 결과 알루미늄 파이프의 거울면 마무리 부분에 얼룩이 발생해 수용성 가공유가 잔류하고 있는 것이 판명되었다.
수용성 오염은 NS CLEAN의 표준타입에서는 완전하게 세정되지 않기 때문에, 도5에 나타낸 것처럼 전 단계에서 수용성 오염을 제거하는 세정 조를 설치한 후, NS 100W에 침적해서 수분제거를 한 후 NS 100에 의한 본 세정을 하는 시스템으로 변경해서 테스트해 양호한 결과를 얻었다.
NS 100W는 피 세정 물에 부착한 수분을 초 단위의 시간에 완전히 제거하는 우수한 성능을 나타내고 있다.
피 세정 물의 완전건조 및 작업시간 단축을 위해 건조 공정은 2단 열풍 건조로 했다.
세정기 설비 비용은 1천만엔. 1999년 4월부터 순조롭게 진행되고 있다.
NS 100W를 주1회 증류 재생해 NS 100으로서 회수하고 있기 때문에 액의 보충은 NS 100W뿐이다.
3.4 납땜 부품의 세정
D사는 스프링 정밀 부품을 제조하고 있는데, 미니튜어스프링의 납땜 후의 세정을 종래에는 플루오르카본을 사용했다.
각종 플럭스 세정제를 테스트한 결과 NS CLEAN100Fb로 플럭스를 세정해 NS CLEAN100으로 린스 하는 시스템이 최적인 것으로 결론을 내려 약 반년의 검토 기간을 거쳐 2000년 3월에 플루오르카본을 중지하고 대체하게 되었다.
세정기는 수동의 소형기로 250×250×100mm의 바스켓에 VL 세정 물의 스프링(10mmψ)을 1000개정도 넣어 수동에 의한 침적세정, 린스 후 온풍건조 한다.
요구되는 세정후의 청정도는 현미경 관찰로 잔사가 인정되지 않을 정도의 수준이다.
3.5 소형 세정기에 의한 기계 가공부품의 세정
E사는 공업단지 내에 각종 기계부품의 가공이나 조립을 하고 있었는데 기계가공유나 절분제거를 위해 에탄 세정기로 30종류의 부품을 매일 2000개씩 세정해 왔었다.
부품재질은 알루미늄이나 SUS로 형상은 30ψ정도의 파이프로 자루구멍이 있는 것이 많은데 가는 부분에 부착한 가공유 나 절분이 완전제거 및 건조 성이 좋은 것이 대체에 요구되는 조건이었다.
배수설비가 없는 관계로 수계나 준 수계는 사용할 수 없으며, 탄화수소로 대체할 생각이었으나 소방법상의 제한도 있고 하여, 제3석유 류를 전제로 각종의 세정제 및 세정시스템을 평가했다.
그 결과 가느다란 부분에 대한 세정력이 우수하며 건조성이 가장 좋은 점에서 세정제로는 NS CLEAN200을 사용하기로 결정했다.
세정방식은 탈기 시스템 부착 초음파 세정 및 액중 분류의 2단계 세정 시스템이 최적으로 판단되어 대체하기로 결정했다. 도7에서는 이때 채용한 3조식 소형 세정시스템을 나타낸다.
다른 장소에 두기로 하고 설치한 세정 건조기는 자루구멍이 많은 복잡한 형상의 피 세정 물에 대해 옵션으로 사용하고 있다. 액 사용량이 적기 때문에 증류재생기는 갖추지 않았으나 액 수명이 길고 세정기 내의 액량 130L에 대해 NS CLEAN의 사용량은 겨우 80L/월에 불과했다.
세정제 비용은 에탄의 3분의1로 저감되었으며 세정설비 비용은 610만엔 이었다.
3.6 종형 진공 세정기에 의한 금속가공부품의 세정
F사는 정밀 전기부품의 가공조립을 주 업무로 하고 있으며, 금속가공부품의 광물계 가공유(절삭유)의 세정에 트리클로로에틸렌 증기 세정을 사용했었는데 독성 등의 문제점에서 염소 계 용제의 파기를 결정 대체세정방법을 결정했다.그 결과, 환경 영향에 문제가 없고 세정, 건조 등의 성능이 우수한 점에서 세정제는 NS100으로 결정, 세정시스템은 최신의 종형 다단식 진공세정장치를 도입했다.
이 세정 방법에서는, NS CLEAN에 의한 감압초음파 침적, 감압증기 세정, 진공건조 등의 일련의 공정이 한 조의 종 가동에 의해 이루어지기 때문에 저 스페이스 및 작업시간의 단축을 시도할 수 있게 되었다. 게다가, 공정은 전체가 감압 상태의 크로즈 시스템으로 되어있기 때문에 안정성 면에서도 한층 향상되었다. 도8에 종형 다단식 진공 세정장치의 세정공정을 나타낸다.
세정 액 량은 400L로, 바스켓 사이즈는 400×300×200H의 각형과 ψ300×400L의 둥근 형.감압증류 재생기도 내장되어 있다.
세정기 가격은 1760만 엔으로 2월에 대체가 완료되었다.
트리클로로에틸렌의 증기세정에서 NS CLEAN의 종형 다단식 진공세정으로 대체함으로서 세정제 소비량은 3분의1로 삭감되었다.
4. NS CLEAN 대체 최신 동향
2000년4월의 개정 대기오염 방지법의 시행이나 ISO14000취득이 붐을 탐에 따라, 최근 염화메틸렌이나 트리클로로에틸렌 등의 염소계 용제에서 대체가 늘어나고 있다.
에탄 파기에 따라 이러한 염소계에 긴급 피난했던 공장에서도 재 대체를 생각하기에 이르렀다.
또한, 일단은 수계나 다른 탄화수소계로 대체 했던 곳에서도 NS CLEAN의 품질우위성에서 교환하는 곳이 눈에 띄게 되었다. 특히 정밀한 세정을 요구하는 곳이나 세정제 사용량의 절감으로 비용절감을 시도하는 곳에서는 NS CLEAN으로 재 대체하는 곳이 많다. 어찌되었건 세정력에 있어서는 NS CLEAN이 다른 세정제와 비교해서 동등 내지는 그 이상의 결과를 나타내고 있다.
5. 끝머리
NS CLEAN은 발매이래 오존층 파괴물질이나 염소계 용제의 대체세정제로서 일본국내 및 아시아 각 국의 전기, 전자부품, 자동차, 정밀부품, 열 처리 등 다방면의 산업분야에 사용되고 있다.
NS CLEAN으로 대체한 소비자의 앙케이트 조사에 의하면, NS CLEAN은 세정력이나 건조성 등의 기본적인 성능뿐만 아니라 환경면의 향상 및 런닝 코스트 저감 등의 경제성에서도 높은 평가를 얻고 있다. 일반적으로 표현하면, NS CLEAN의 용제 비용은 여태까지 사용했던 에탄의 10%에서 20%까지 절약되는 사례가 상당히 많다.
본지에 소개한 6건의 세정대체사례는 수많은 실적가운데 극히 일부이다. 이 외에도 다른 세정방식에서는 정밀 전자부품 세정에의 PFC나 HCFC의 치환건조와의 규합해서 세정, 압연공정의 대형 후프재의 고속라인 세정, 수지제조공정에 있어서 탄브라의 컨파운드 안료 세정등 폭 넓은 사례가 있다.
이 외에도 수많은 사례가 당사에 정리되어 있으니 필요시에는 기술 스탭 진에게 문의 바랍니다.