超音波洗浄のコツ

化学実験で使う超音波洗浄器の使い方について伺います。
10リットルの容量のある超音波洗浄器を使っていますが、30分の洗浄後に水道水でリンスしても、表面に水滴が残り汚れが落ちません。
何かコツはありますか？
水滴がサーっとできるので、油脂の汚れなのでしょうか。
洗浄液は無りんの中性タイプを原液の50倍希釈して使っています。

お願いします。

No.11 回答者： us123 回答日時： 2007/07/27 12:35

メガネの超音波洗浄器について

「メガネの超音波洗浄器」の使用方法（ノウハウ）を提示します
１）超音波を強くしたい場合は、洗剤を数滴入れて使用する

２）金魚のポンプを利用して液循環させる
　（循環量　毎分４００ｃｃぐらい　
　　なるべく水面付近（水面から３ｃｍ）からすいこみ
　　底面の角部に吐き出す
　　全体がゆったり流れるようにする　）
３）洗浄後、新しい洗浄液でもう一度リンス洗浄を行う
　（あるいは　コップに入れて間接リンス洗浄する
　　コップはなるべくビーカーに近い形状のものを選択する）
４）洗浄ムラがある場合は、ゆっくり洗浄物を揺らしながら洗浄する
５）よごれがひどい場合は、コップに洗剤を入れた間接洗浄で
　　プレ洗浄を行う　（超音波洗浄の基本は精密洗浄です）
６）材質や形状により、洗浄物を洗浄液にすべて入れないほうが強力な洗浄を行うことが出来る場合がある
７）どうしても取れない場合は、液温を４０－60℃にして
超音波のＯＮ／ＯＦＦを操作しながら洗浄する
（　場合によっては、ステンレスの「穴明きお玉（キッチン用具）」にのせて洗浄する　）
８）きれいに洗浄する場合には、乾燥が洗浄以上に重要です
　　（　乾燥は別途機会に掲載します　）

超音波の寿命を短くする原因は、熱応力による現象です
上記の操作においても、液温を急激に変更すると大きなダメージを発生させます
水槽の温度と液の温度がなるべく同様に変化するようにしてください
超音波洗浄により40℃の状態から、洗浄液の交換により18℃の洗浄液に切り替えた場合、
超音波の取り付け面や超音波により大きく振動する面が熱応力によるダメージを起こします
また、液循環のない状態で使用し続けると不均一な状態が続くため同様なダメージの発生につながります
補足1：
洗剤（界面活性剤）は超音波（ＯＨラジカル反応）により分解され少なくなります（場合によっては「ＯＨラジカル反応」で洗浄が行われている場合もあります）
言葉による説明は難しいのですが、適切に洗剤の濃度管理を行う必要があります
一般的には、洗浄液が汚れたら新しい洗浄液を作成し交換するのですが、難しい場合には適度に洗剤を追加しながら使用してください
補足２：
プラモデルのパーツ洗浄（離形剤や指紋の除去）を行う場合には、
そのままで使用すると、洗浄ムラの大きな状態になりますので
均一な音圧分布の状態で洗浄が行えるように、洗剤の濃度管理と
間接容器によるリンス洗浄を推奨します

除去した離形剤が超音波により、乳化して再付着する場合があります
洗浄液は新しいものを頻繁に取り替えると、大手メーカの先端洗浄レベルと同様な処理（樹脂レンズの表面改質によるコーティング作業の前処理）が行えます

注：但し細かい複雑な形状の部品に対しては適切なメガネの洗浄器はないように思います
　　樹脂を対象にするため弱い均一な超音波が必要なので、制御と各種設定を部品に対して適切に行う必要があります
補足３：
　コップやビーカーを利用した間接洗浄の場合は、ガラスによるレンズ効果により、非常に強い焦点部分が発生します
　対策として、必ずコップやビーカーをゆらす、あるいは洗浄物を遥動させるようにしてください
　（金属棒にアルミ箔を巻いて確認すると良くわかるとおもいます
　　アルミ箔が１０秒以内に穴だらけになる状態が、「メガネの洗浄器」の標準的なレベルです
　　適切に設定すると、アルミ箔全体が粉々になります（全体が均一に洗浄できる）　
　　液量が少ないので状態の管理が難しいのですが、新しい液の使用頻度で対応すると高価な洗浄器よりも目的とする音圧の安定した超音波洗浄制御が可能です
　　結果として洗浄環境と乾燥を適切に行うとレベルの高い（分子レベル）洗浄が可能です

　　今後、超音波の周波数の高い　「メガネの洗浄器」（現状は存在しません）との組み合わせにより必要な表面処理が行えるようになると、各種製造メーカの洗浄・改質レベルが実現します

安価な高周波の「メガネ洗浄器」がない理由は次の通りだと思います　
　　１：製造コストが高い
　　２：洗浄力が小さい（使用方法が難しい）
　　３：間違えて手を入れると人体に重大な影響が出る場合がある　　　
　　１，２，３は単純に言うことが出来る事項ではありません（正しい場合も間違えた解釈のばあいもあります）
　　つまり超音波の利用は複雑な出来事なので適正に行う必要があるということです
　　適正に行う（制御する）と、１０－１００倍の効率や音圧が実現できます

No.10 回答者： myeyesonly 回答日時： 2007/06/20 00:23

またきました。

これは恐らくガラスの性質かもしれません。
教科書は結構古い事が書いてあるので、昔の機材用ガラスといえばカリガラスですが、今はホウケイ酸ガラスが主体です。
それで表面の親水性が多少違うことは考えられます。

特に、「最初は濡れる」という部分は油汚れが存在したら「はじめから濡れずに上に凸のメニスカス」になりますから、油汚れのせいとは考えにくいです。

この回答へのお礼

myeyesonlyさん
ご返答、ありがとうございます。
また質問のあるときには、お願いします。

お礼日時：2007/06/20 16:52

No.9 回答者： myeyesonly 回答日時： 2007/06/16 20:17

補足ありがとうございます。

>洗ったあと蒸留水ですすいで5～10秒くらいはいいのですが、

この部分がよく判りません。
新品のガラス機材というのは表面が非常に滑らかなので、濡れた状態で置くと自然に水滴になります。
これは水の表面張力による現象です。

>もう少しすると水をはじいて水滴になります。

これがその現象を言っているのではないかと思われます。
水を入れた時、メニスカスはどうなってますか？
これがちゃんと下に凸のメニスカスができるなら油汚れは存在していません。
油汚れが存在してる場合は、どんなに薄い膜状の汚れだろうとメニスカスが平ら～上に凸になります。
この点を確認してください。

この回答への補足

myeyesonlyさん、ありがとうございます。

洗ったあと蒸留水ですすいで5～10秒くらいはいいのですが、
↑
洗ったあとに水をかけます。最初の10秒くらいは水が一面にいきわたり、水滴はありません。昔習ったのは、この状態が30秒くらい保持できるのが、ガラス器具が本当にきれいになった状態だ、ということです。それを目指して洗っています。ＣＯＤとかＢＯＤくらいであれば、そこまでする必要はないのでしょうか？

ホールピペットやメスフラスコは、メニスカスは下に凹になっています。ただ、その凹の具合が、しっかり下に丸く凹んでいるものもあれば、もう少し直線的な凹のものもあります。また、標線より上の部分では濡らした後に水滴になるスピードが速く、2秒くらいでサーっと水滴になって残ってしまいます。メスフラスコなどの場合は、水滴があると問題ありですよね？

補足日時：2007/06/18 10:05

No.8 回答者： myeyesonly 回答日時： 2007/06/16 11:27

また失礼します。

何かお礼を読むたびに？？な状況です。

一度、その洗剤とスポンジでビーカーなどを数個手洗いしてみてください。
それだと、キレイになるのでしょうか？

油が付着してるなら、水に入れて超音波をかけてもダメだと思います。
洗剤液で超音波をかける必要があります。

ただ、新品のガラス器具の汚れが落ちないってのがよく判りませんが。。。？

この回答へのお礼

中性洗剤（工業・研究室用の特殊洗浄液）を使ってスポンジやブラシで洗っています。洗ったあと蒸留水ですすいで5～10秒くらいはいいのですが、もう少しすると水をはじいて水滴になります。
新品のガラス器具でも同じような感じで、新品ホールピペットも内側がそうなってしまいます。

お礼日時：2007/06/16 13:03

No.7 回答者： myeyesonly 回答日時： 2007/06/16 02:26

こんにちは。

またきました。m(__)m

私の記憶では、超音波が適するのは粗洗浄で、脱脂を要する厳重な洗浄には不向きです。

これらの作業をする場合は、超音波＋洗剤で粗洗浄（汚れの落ちが悪い時：結構あります：は更に手でブラシを使用して洗剤で洗浄）、水道水でゆすぎ３回、蒸留水でゆすぎ（リンス）、クロム硫酸浸漬１昼夜、蒸留水でゆすいで脱イオン水でリンス、防塵ボックスにて乾燥後、エーテルアルコール混液（エタノール５０、ジエチルエーテル：どちらもメチルでも代替可能）浸漬１昼夜以上、使用直前に取り出して乾燥、という手順でした。

但しこれは厳重に脱脂を要する顕微鏡用スライドグラスとか微量金属分析関係の方法です。

簡略化して、クロム硫酸をビスタ（業務用洗剤）で代替する事もありましたが、厳重にやる時はクロム硫酸でした。クロム硫酸の代わりに硝酸でも可能です。

また金属イオン除去（脱イオン、除鉄等）をやる場合はクロム硫酸を使用せず、ビスタか硝酸で行い、エーテルアルコールの代わりに塩酸に１昼夜浸漬（塩酸中で保存し用事取り出す場合は新しい塩酸に保存）、脱イオン水でゆすいで防塵乾燥します。

文中、ビスタは商品名ですが、普段使ってる物質にあわせて洗剤を選択する必要があります。
また、私のいた病院では、洗浄に入る前に滅菌行程がある場合がありました。通常はオートクレーブで処理しますが、その後、超音波にかけると落ちが悪いので、先に手洗いしました。

アルカリバスの方法が述べられていますが、回答者の方もおっしゃるようにメスフラスコや活栓やすり合わせのある物は不向きです。
こういう場合の脱脂には酸化性の酸を用いるクロム硫酸や硝酸で酸化してしまうか、エーテルアルコールに一昼夜浸して溶かしだす方法が用いられます。
また洗剤にもそれに特化した物がありますので、それを用いる方法もあります。
（家庭用でも換気扇用とかグリル用なんてのは、エチレングリコールなどで脂溶性を大きくした物です）

洗浄は本格的にやるとそれだけで本が一冊かけてしまう程奥深く裾野が広い分野です。

この回答へのお礼

皆さん、丁寧にお返事いただきましてありがとうございます。
新品で買ったガラス器具でも汚れが落ちずに困っています。
皆さんは新品で買った場合、最初にどのような洗浄をしていますか？
（これも使用目的によって洗い方が変わるのでしょうが・・・）
私は超音波洗浄→中性洗剤→重曹→中性洗剤→すすぎ→すすぎ（純水）で行っています。重曹でないと落ちる汚れもあるようです。弱アルカリだからアルカリバスと同じような効果なのでしょうか？

実験の目的は敷地内の排水施設の水質管理です。ＣＯＤマンガンとかＢＯＤを計っています。
敷地裏にあるような小さい実験室なので、ドラフターなどもないのですが、揮発の酸を使うのは抵抗があります。流しのすぐ近くには精密機械の倉庫があるので。そのような場合、酸以外に、酸の効果のある洗剤などはあるのでしょうか？

お礼日時：2007/06/16 10:34

No.6 回答者： kikeba 回答日時： 2007/06/15 20:58

化学実験器具に入れていた溶液の種類にもよりますが、

金属不純物に敏感な実験でしたら、
硝酸、硫酸と水の混合液をビーカー中に入れてラップでふたをして
周囲をお湯で浸して超音波洗浄をしますね。
30分ほどあてたあと、純水で内部をすすぎます。
そのあと、１２０度ほどの乾燥ボックスにいれます。
私の学生時代のときはそんな感じだったと思います。

No.5 回答者： us123 回答日時： 2007/06/15 17:52

「超音波洗浄と表面改質に関するホームページ」で紹介している部分です（参考にしてください）

メガネの超音波洗浄器について
「メガネの超音波洗浄器」の使用方法（ノウハウ）を提示します
１）超音波を強くしたい場合は、洗剤を数滴入れて使用する

２）金魚のポンプを利用して液循環させる
　（循環量　毎分４００ｃｃぐらい　
　　なるべく水面付近（水面から３ｃｍ）からすいこみ
　　底面の角部に吐き出す
　　全体がゆったり流れるようにする　）
３）洗浄後、新しい洗浄液でもう一度リンス洗浄を行う
　（あるいは　コップに入れて間接リンス洗浄する
　　コップはなるべくビーカーに近い形状のものを選択する）
４）洗浄ムラがある場合は、ゆっくり洗浄物を揺らしながら洗浄する
５）よごれがひどい場合は、コップに洗剤を入れた間接洗浄で
　　プレ洗浄を行う　（超音波洗浄の基本は精密洗浄です）
６）材質や形状により、洗浄物を洗浄液にすべて入れないほうが強力な洗浄
　　を行うことが出来る場合がある
７）どうしても取れない場合は、
液温を４０－60℃にして
超音波のＯＮ／ＯＦＦを操作しながら洗浄する
（　場合によっては、ステンレスの「穴明きお玉（キッチン用具）」にのせて洗浄する　）
８）きれいに洗浄する場合には、乾燥が洗浄以上に重要です
　　（　乾燥は別途機会に掲載します　）

超音波の寿命を短くする原因は、熱応力による現象です
上記の操作においても、液温を急激に変更すると大きなダメージを発生させます
水槽の温度と液の温度がなるべく同様に変化するようにしてください
超音波洗浄により40℃の状態から、洗浄液の交換により18℃の洗浄液に切り替えた場合、
超音波の取り付け面や超音波により大きく振動する面が熱応力によるダメージを起こします
また、液循環のない状態で使用し続けると不均一な状態が続くため同様なダメージの発生につながります
補足1：
洗剤（界面活性剤）は超音波（ＯＨラジカル反応）により分解され少なくなります
（場合によっては「ＯＨラジカル反応」で戦場が行われている場合もあります）
言葉による説明は難しいのですが、適切に洗剤の濃度管理を行う必要があります
一般的には、洗浄液が汚れたら新しい洗浄液を作成し交換するのですが、
難しい場合には適度に洗剤を追加しながら使用してください
補足２：
プラモデルのパーツ洗浄（離形剤や指紋の除去）を行う場合には、
そのままで使用すると、洗浄ムラの大きな状態になりますので
均一な音圧分布の状態で洗浄が行えるように、洗剤の濃度管理と
間接容器によるリンス洗浄を推奨します

除去した離形剤が超音波により、乳化して再付着する場合があります
洗浄液は新しいものを頻繁に取り替えると、大手メーカの先端洗浄レベルと
同様な処理（樹脂レンズの表面改質によるコーティング作業の前処理）が行えます

注：但し細かい複雑な形状の部品に対しては適切なメガネの洗浄器はないように思います
　　樹脂を対象にするため弱い均一な超音波が必要なので、制御と各種設定を部品に
　　対して適切に行う必要があります
（　実際に樹脂に対する超音波の効果は大変大きいので具体的に知りたい人は問い合わせてください）
補足３：
　コップやビーカーを利用した間接洗浄の場合は、ガラスによるレンズ効果により、非常に強い焦点部分が発生します
　対策として、必ずコップやビーカーをゆらす、あるいは洗浄物を遥動させるようにしてください
　（金属棒にアルミ箔を巻いて確認すると良くわかるとおもいます）

No.4 回答者： nagia 回答日時： 2007/06/15 14:52

アルカリバスの作り方はIPAにKOHを飽和するまで加えるだけです。

だいたい20分くらい（頑固な汚れは一晩放置）できれいになります。
超音波を組み合わせると時間が短縮されます。

塩ビの容器はIPAで溶けたような気がします。
ポリエチレンかポリプロピレンの容器を用いてください。

皮膚も溶けて、ぬるぬるになりますから保護手袋も忘れずに。

No.3 回答者： nagia 回答日時： 2007/06/15 09:43

洗浄したい容器はガラス製ですか？

それなら、アルカリ性の洗浄液を用いれば水滴ができないほどきれいになります。ただし、ガラス表面を少し溶かしてしまうのでメスフラスコなど正確に容量を量る容器にはあまりお薦めしません。
アルカリバス（飽和水酸化カリウムのイソプロパノール溶液）に浸漬（あるいは超音波洗浄）してもきれいになります。

アルカリ性溶液は目にはいると失明する恐れがあるので、保護めがねを着用して、目に入らないように気をつけましょう。

この回答へのお礼

みなさん、ご回答ありがとうございます。
アルコールで擦る・・・勉強になります。

洗いたい器具はビーカー・三角フラスコ・メスシリンダー・メスフラスコなどです。
アルカリバスは具体的にどのように作れますか？
ＫＯＨはあるのですが、ＩＰＡがありません。
塩ビの硫酸槽（蓋付）に入れて使っても大丈夫ですか？

お礼日時：2007/06/15 10:16

No.2 回答者： mojitto 回答日時： 2007/06/15 09:41

超音波が適さない汚れかもしれませんね。

そこまで高い精度を要求されない器具であれば、クレンザー＆ブラッシングがいいと思います。
それが困るようでしたら、酸(塩酸と硝酸の混合液など)・(アルカリ)・有機溶剤などを試してみてはどうでしょうか。

僕は気にしていなかったのですが調べてみると、使う洗剤によって超音波の洗浄力が違うようですね。＃１様の意見、参考になりました。