JP2001149760A - クーラントの使用方法 - Google Patents

クーラントの使用方法

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JP2001149760A
JP2001149760A JP33729799A JP33729799A JP2001149760A JP 2001149760 A JP2001149760 A JP 2001149760A JP 33729799 A JP33729799 A JP 33729799A JP 33729799 A JP33729799 A JP 33729799A JP 2001149760 A JP2001149760 A JP 2001149760A
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JP
Japan
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hollow fiber
fiber membrane
type
liquid
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JP33729799A
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Kensaku Komatsu
賢作 小松
Shigenobu Ishii
重信 石井
Tsutomu Miura
勤 三浦
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クーラントが清澄化される程度が高く、ワー
クの加工品質向上、工作機械の延命化が可能で、クーラ
ントの廃液量の減少による廃液の処理、液の交換費用の
削減が図られるクーラントの使用方法を提供すること。 【解決手段】 機械加工に利用されたクーラント中の懸
濁物質を中空糸膜を用いて濾過することによってクーラ
ントを浄化し、中空糸膜で濾過された濾過液を機械加工
のクーラントに再利用する。ここで、所定の時間経過毎
または所定の濾過量経過毎に中空糸膜の逆洗を行って、
中空糸膜を物理的に洗浄することが好ましい。また、逆
洗により発生する逆洗ドレンを、沈降式、フィルター
式、加圧浮上式または遠心分離式のいずれかの方法によ
って固液分離し、分離された液を機械加工のクーラント
として再利用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械を用い
て、金属、ガラス、プラスチックなどを加工するときに
利用される加工用クーラントの使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車、電子部品、家電製品、航空機・
船舶、製鉄、金属部品などほとんどの製造業において、
部品や最終製品を製造する過程で、金属、ガラス、プラ
スチックなどの固体原料に様々な機械加工が施されてい
る。バイト、フライス、ドリルなどの工具を用いて切っ
たり削ったりしながら所定の寸法形状に加工する切削加
工や、砥石などを用いて削ってなめらかにする研削・研
磨加工においては、機械加工の際に加工対象物(以下、
これを「ワーク」と言う。)に液体を直接流しながら加
工する場合が多い。このような液体は、一般にクーラン
トと呼ばれている。機械加工にあたりクーラントを流す
のは、加工時の工具や砥石の冷却促進、潤滑性の向上、
加工原料の錆防止などを目的としたものである。クーラ
ントの種類は、水、防錆剤や界面活性剤が中心とな
った水溶性加工液、水溶性油と水とを混合したエマル
ジョン系加工液、防錆油、灯油、潤滑油などがベース
となった加工油の4つに大きく分けられる。
【0003】クーラントの使用方法としては、加工用ク
ーラントの貯留タンクを設け、工作機械にクーラントを
送り、加工部位を流れたクーラントを回収して貯留タン
クに戻す循環方式が採用されるケースが多い。しかし、
この方式では、クーラントを長期間使用するにつれて、
切削屑、研削屑などの微細な微粒子の混入、油の混入、
バクテリアの増殖などによって加工液が徐々に汚染され
るため、一定期間毎にクーラントを新しいものに交換し
なければならない。また、クーラント中に含まれる防錆
剤、界面活性剤、油などの成分は難分解性の物質である
ため、交換したクーラントの廃液の扱いに苦慮している
のが実状である。以上のことから、クーラントの交換頻
度を少なくするために、マグネットセパレーター、糸巻
きフィルター、珪藻土などを用いて濾過する、沈降分離
あるいは遠心分離を行うなどによって、クーラント中の
懸濁物質を除去する対策が採られることがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、次のような問題が存在している。 (1)品質面の問題 懸濁物質の除去が不十分であるために汚れたままのクー
ラントを用いることになり、ワークに傷がついたり、切
削機械や研削機械などの工作機械が摩耗して加工精度が
悪くなることがある。
【0005】(2)コスト面の問題 懸濁物質の除去が不十分であるため、クーラントの交換
頻度を十分に少なくすることができず、依然として交換
に要する費用(新しいクーラントの費用、廃棄費用)が
軽減できない。また、ワークの傷付きによって不良品が
発生することにより収率が低下し、工作機械の摩耗によ
ってメンテナンスが必要になることによっても費用がか
かる。
【0006】(3)環境面の問題 クーラントの交換頻度を十分に少なくすることができな
いため、クーラントの廃液が多く、廃液処理の問題があ
る。また、臭いの発生などにより作業環境が低下すると
いう問題が発生する。最近は、地球環境の問題から廃液
・廃棄物削減、リサイクル化の動きが、種々の業界で推
進されており、特に環境面の問題から、クーラントの浄
化・回収方法の改善が強く要望されている。
【0007】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
で、クーラントが清澄化される程度が高く、ワークの加
工品質向上、工作機械の延命化が可能で、クーラントの
廃液量の減少による廃液の処理、液の交換費用の削減が
図られるクーラントの使用方法を提供することを課題と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明のクーラントの使用方法は、機械加工に利用された
クーラント中の懸濁物質を中空糸膜を用いて濾過するこ
とによってクーラントを浄化し、中空糸膜で濾過された
濾過液を機械加工のクーラントに再利用することを特徴
とする。クーラントは、長期間使用されると、原材料の
加工屑、工具・砥石などの摩耗物、工作機械やワークか
ら持ち込まれる油分などで汚れる。さらに、この状態で
加工を続けると、バクテリアが増殖し液の腐敗や臭いな
どが発生する。本発明では、クーラントの汚染原因とな
る懸濁物質を中空糸膜で分離除去し、クーラント成分を
中空糸膜から透過させることによって回収して再使用す
る。上記の中空糸膜としては、分離精度が0.2〜3μ
mであることが好ましい。
【0009】上記本発明のクーラントの使用方法におい
て、所定の時間経過毎または所定の濾過量経過毎に中空
糸膜の逆洗を行って、中空糸膜を物理的に洗浄すること
が好ましく、この場合、発生する逆洗ドレンを、沈降
式、フィルター式、加圧浮上式または遠心分離式のいず
れかの方法によって固液分離し、分離された液を機械加
工のクーラントとして再利用することが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のために用いられるクーラ
ントの回収システムの一例を図2および図3に示す。図
2に示すクーラント回収システムは、クーラント貯留タ
ンクに中空糸膜を備えた回収装置を取り付けてクーラン
ト中の懸濁物質を除去するもので、クーラント貯留タン
クと、中空糸膜回収装置と、工作機械との間でクーラン
トを連続的に循環させるものである(以下、これを「オ
フライン方式」と言う。)。また、これとは異なり、ク
ーラント貯留タンクから工作機械にクーラントを導入す
るラインに中空糸膜回収装置を設けて、クーラント中の
懸濁物質を除去するようにしても良い(以下、これを
「オンライン方式」と言う。)。オフライン方式、オン
ライン方式のいずれでも貯留タンク内のクーラントの全
量が連続的に浄化される。上記の工作機械は、研削盤、
切削盤、フライス盤などのクーラントを使用してワーク
に研削加工、切削加工などを施す機械一般を示す。ま
た、工作機械で加工が施されるワークの材質は、鉄、ス
テンレス、アルミニウムなどの金属類、ガラス、セラミ
ック、石材、プラスチックなどの非金属類などである。
【0011】図3に示すクーラント回収システムは、貯
留タンクとは別に回収ラインを設けてクーラントを浄化
する方法である。汚れて使用できなくなり、貯留タンク
から抜き取られたクーラントの廃液を廃液集合槽に集
め、クーラント中の懸濁物質を中空糸膜回収装置で濾過
し、濾過液を貯めた処理液槽からクーラントの貯留タン
クに処理済みのクーラントを戻す(以下、これを「バッ
チ処理」と言う。)。この方式では一度で複数の貯留タ
ンクのクーラント廃液を回収することができる。
【0012】中空糸膜は、ストロー状の形状をした分離
膜の一種であり、分離精度が優れる、分離精度がシャー
プである、単位面積当たりの膜面積が多いなど、数々の
特長を有している。本発明で用いられる中空糸膜の分離
精度は特に制限はなく、分離精度0.01μm以下の限
外濾過領域からそれ以上の精密領域のものまで使用が可
能であるが、分離精度が小さいと、クーラントの種類に
よってクーラント成分が除去されてしまったり、クーラ
ントに混入する油分などにより膜が閉塞される恐れがあ
るので、分離精度は大きい方がより好ましい。しかし、
分離精度が大きくなりすぎると懸濁物質の除去が不十分
となるため、分離精度の範囲としては0.2〜3μmの
範囲が好ましい。目詰まりを大幅に回避することができ
る点で、中空糸膜の分離精度は0.5〜3μmの範囲に
あることがより好ましい。なお、ここで言う分離精度
は、90%阻止される粒子の大きさを示している。
【0013】クーラント成分や混入する懸濁物質成分に
耐久性のある素材であれば、中空糸膜の材質として特に
制限はないが、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルス
ルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド、ポリア
クリロニトリル、ポリビニルアルコール、あるいはこれ
らの変性体、共重合体、さらに、これらの2種類以上の
複合物が材質の一例として挙げられる。
【0014】中空糸膜の濾過方式にも特に制限はない。
代表的な濾過方式として、中空糸膜の外表面側から内表
面側に全量濾過する外圧全濾過方式と、中空糸膜の内表
面側に液を並行に流して一部の液を外表面側に透過させ
る内圧クロスフロー式濾過とがある。外圧全濾過方式
は、ランニングエネルギーが小さくて済み、濾過装置も
コンパクトになる利点を有している。一方、内圧クロス
フロー方式は難濾過性の液を安定的に濾過することがで
きる。これらの方式の中から、液性により適宜選択すれ
ば良い。
【0015】本発明のクーラントの使用方法において、
懸濁物質の多い難濾過性のクーラントを用いる場合、中
空糸膜の濾過の負荷を低減する目的で、中空糸膜で濾過
される前のクーラントに前処理を施しても良い。前処理
としては、ストレーナー、糸巻きフィルター、コアレッ
サー、珪藻土、遠心分離、沈降分離、加圧浮上分離など
による粗ゴミ・油などの分離除去、化学凝集剤、電気、
磁気などを用いた凝集処理、酸化剤、紫外線、オゾンな
どを用いた分解処理などの公知の技術の中から適宜適用
することができる。
【0016】また、本発明のクーラントの使用方法にお
いて、所定の濾過時間が経過した中空糸膜を逆洗するこ
とにより、膜表面に堆積した懸濁物質を剥離除去し、濾
過性能を回復させることができる。逆洗の方式として
は、濾過液を濾過液側から反対に流す透過液逆洗、透過
液の代わりにエアーを用いるエアー逆洗、原液側にエア
ーを混入してバブリングするエアーバブリング洗浄など
が好ましい。逆洗処理を一定時間毎あるいは一定濾過量
毎に行うようにプログラミングするなどによって、定期
的に逆洗を組み込むことにより、長期間安定した濾過処
理を行うことができる。
【0017】中空糸膜の逆洗を行うと、膜表面から懸濁
物質が剥離して排出されるので、懸濁物質が濃縮された
廃液が出てくる。一般には、この廃液は廃棄されるが、
本発明では、さらに、この逆洗廃液を沈降式、フィルタ
ー式、加圧浮上式、遠心分離式のいずれかの方法によっ
て固液分離することができる。通常、クーラント廃液を
そのまま沈降式、フィルター式、加圧浮上式、遠心分離
式のいずれかの方法によって処理しても、懸濁物質は十
分に除去されないが、中空糸膜で濃縮された逆洗廃液で
あれば固液分離を十分に行うことができる。これは、懸
濁物質が中空糸膜の表面で蓄積して圧縮されることによ
って、逆洗時に剥離して排出される廃液の懸濁物質の粒
径が大きくなるためであると推測される。このように逆
洗廃液を固液分離して、クーラント成分を回収すること
によって、クーラントの回収率を飛躍的に高めることが
可能である。
【0018】本発明で処理されるクーラントの種類は特
に制限されず、水、防錆剤や界面活性剤が中心とな
った水溶性加工液、水溶性油と水とを混合したエマル
ジョン系加工液、灯油や潤滑油がベースとなった加工
油などが挙げられる。
【0019】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく
説明する (実施例)クーラント貯留タンク1と、中空糸膜2と、
沈降分離槽3とを備えた図1に示す連続処理(オフライ
ン方式)システムにより、超硬ドリル研削機(工作機械
4)のクーラントの回収処理を行った。ここで使用した
クーラントは水溶性タイプ(ユシロンカットS46TR
ユシロ化学製)のものであり、中空糸膜は分離性能が
0.85μmの親水化ポリスルホン製中空糸膜(クラレ
SFフィルター E−3050H(8858A) クラ
レ製 3.5m2)である。中空糸膜の濾過方式は外圧
全濾過方式(濾過流量は3.5L/min)であり、エ
アー逆洗方式(逆洗圧力1.9kg/cm2)で6時間
毎に逆洗処理を行った。図1に示すシステムでは、沈降
分離槽を備え、沈降式による固液分離を行っている。こ
のシステムを連続して稼動させたところ、処理開始後2
時間経過した段階で、クーラント槽内の懸濁物質濃度が
1mg/L以下であり、その後6ヶ月間その値を維持し
た。この間クーラントを一度も交換することなく、消費
されたクーラント成分を補給しただけであった。
【0020】(比較例)実施例1と同じ研削機械に、中
空糸膜に代えて糸巻きフィルター(公称20μm)を取
り付けてシステムを稼動させた結果、処理開始後2週間
で糸巻きフィルターが目詰まりし、また、クーラント中
の懸濁物質濃度が600mg/Lまで上昇したため、フ
ィルターを交換し、クーラントを取り替える必要が生じ
た。
【0021】
【発明の効果】本発明のクーラントの使用方法によれ
ば、従来の浄化方法と比較して、クーラントが清澄化さ
れる程度が高いため、クーラントを長期間続けて使用す
ることができる。したがって、クーラントの廃液量を大
幅に削減することが可能であり、また、廃液の処理、液
の交換に関わる費用の削減が図られる。さらに、クーラ
ントの清澄化に伴うワークの加工品質向上や工作機械の
延命化も実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のクーラント回収システムの構成図であ
る。
【図2】本発明のために用いられるクーラントの回収シ
ステムの一例を示す構成図である。
【図3】本発明のために用いられるクーラントの回収シ
ステムの他の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1:クーラント貯留タンク 2:中空糸膜 3:沈降分離槽 4:工作機械
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/52 C02F 1/52 K Fターム(参考) 3C011 BB31 4D006 GA07 HA01 JA31A JA56A KA02 KA43 KA63 KA72 KB01 KB02 KB04 KB13 KB14 KB20 KC03 KC14 KD01 MA01 MA22 MB09 MC62 MC62X PB08 PC80 4D015 CA06 CA20 DA32 DC03 EA24 EA32 EA33 EA39 EA40 FA17 FA24 4D037 AA13 AB02 BA01 BA18 BA28 CA02 CA03 CA04 CA05 CA08 CA11 4D062 CA06 CA20 DA32 DC03 EA24 EA32 EA33 EA39 EA40 FA17 FA24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械加工に利用されたクーラント中の懸
    濁物質を中空糸膜を用いて濾過することによってクーラ
    ントを浄化し、中空糸膜で濾過された濾過液を機械加工
    のクーラントに再利用することを特徴とするクーラント
    の使用方法。
  2. 【請求項2】 分離精度が0.2〜3μmである中空糸
    膜を用いる請求項1に記載のクーラントの使用方法。
  3. 【請求項3】 中空糸膜の逆洗を行って、中空糸膜を物
    理的に洗浄する請求項1または2に記載のクーラントの
    使用方法。
  4. 【請求項4】 所定の時間毎に中空糸膜の逆洗を行っ
    て、中空糸膜を物理的に洗浄したときに発生する逆洗ド
    レンを、沈降式、フィルター式、加圧浮上式または遠心
    分離式のいずれかの方法によって固液分離し、分離され
    た液を機械加工のクーラントとして再利用する請求項3
    に記載のクーラントの使用方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007319792A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Daicen Membrane Systems Ltd 排水処理方法
JP2013006132A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Daido Steel Co Ltd 圧延クーラントの循環供給設備
WO2018173376A1 (ja) * 2017-03-23 2018-09-27 住友電気工業株式会社 研削液の再生装置及び研削液の再生方法

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