JP2014132090A - 固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)所定のノニオン系界面活性剤を0.1質量%以上8質量%以下と、(B)グリコールを0.1質量%以上8質量%以下と、(C)カルボン酸を0.01質量%以上5質量%以下と、(D)所定の塩基性化合物を0.01質量%以上7質量%以下と、(E)水と、を含み、25℃における電気伝導度が300μS/cm以上3000μS/cm以下であり、25℃におけるpHが5以上10以下であり、平均粒子径1.5μmのシリコン粉を10質量%添加し撹拌して形成した擬似使用液の粘度が、25℃で30mPa・s未満である、固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液とする。
【選択図】なし
Description
(1)被加工物の切りくずが加工液に混入したとき、その切りくずが微粉(1μm前後)であることや、活性な新生面を持つ切りくず同士が作用して周囲の加工液を含みながら凝集し、切りくずが増粘剤のように機能することによって、加工液の粘度が著しく上昇する。
(2)被加工物の切りくずが加工液に混入すると、該切りくずの比重が加工液を構成する組成物の比重より大きいために、比重の大きい切りくずが沈降する。このとき、切りくずが分散した状態で均一に沈降すると、沈降した切りくずが固く密に固化し、設備の配管が詰まったり、ハードケーキが発生したりする。
(3)加工液の電気伝導度を適切に調整することによって、加工液に混入する切りくずの分散挙動を制御し、上記(1)及び(2)の問題を解決することができる。
本発明の第1の態様は、(C)カルボン酸と、(D)水に溶解して塩基性を示す化合物と、(E)水と、を含み、25℃における電気伝導度が300μS/cm以上3000μS/cm以下であり、25℃におけるpHが5以上10以下であり、平均粒子径1.5μmのシリコン粉を10質量%添加し撹拌して形成した擬似使用液の粘度が、25℃で30mPa・s未満である、固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液である。
(電気伝導度)
本発明の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液は、25℃における電気伝導度が300μS/cm以上3000μS/cm以下である。電気伝導度の上限は、2000μS/cm以下であることが好ましく、1000μS/cm以下であることがより好ましい。
本発明の加工液の粘度は、25℃で1mPa・s以上25mPa・s以下であることが好ましく、上限は20mPa・s以下であることがより好ましい。加工液の粘度が高くなり過ぎると、一般的には加工液中の水分量が少なく、固定砥粒ワイヤーを用いた加工に伴って発生する熱を奪う能力(以下、「冷却性」と記載する場合がある。)が弱い。そのため、加工精度の低下や工具への負荷が増す等の問題を生じる虞がある。また、本発明の加工液に所定のシリコン粉を分散させた液体(擬似使用液)の粘度は、25℃で1mPa・s以上30mPa・s未満であることが好ましく、1mPa・s以上20mPa・s以下であることがさらに好ましく、1mPa・s以上15mPa・s以下であることがさらに好ましい。該擬似使用液の粘度は、本発明の加工液にシリコン粉(平均粒子径:1.5μm)を10質量%添加し、撹拌混合後、ステンレス鋼球(直径2mm)を入れ、1000rpmで10時間撹拌し、該ステンレス鋼球を濾別して得られた擬似使用液について測定したものである。上記した加工液自体の粘度が高いと、シリコン粉を含有する擬似使用液の粘度も必然的に高くなる。なお、加工液および擬似使用液の粘度は、ブルックフィールド型粘度計にて測定することができる。
本発明の加工液のpHは、25℃で5以上10以下である。加工液のpHが5未満である場合は、加工液の金属に対する腐食性が高まり、加工液が触れた設備やワイヤソーに備えられる金属部材を腐食させる虞がある。金属に対する腐食性は、加工液に含まれる水の量等にもよるが、加工液のpHを25℃で5以上とすることによって、上記腐食を抑制し易くなる。かかる観点から、本発明の加工液のpHは、25℃で6以上であることがより好ましく、7以上であることがさらに好ましい。逆に加工液のpHが10を超える場合は、加工液と加工液に混入した切りくず(シリコン)との反応性が高まり、加工液と切りくずとが反応して水素が発生する虞や、加工時の加工液の粘度が著しく上昇する虞がある。加工液のpHを25℃で10以下とすることによって、加工時における水素の発生や、加工時の加工液の粘度上昇を抑制し易くなる。
本発明者らは、従来の加工液は、使用するワイヤーへの濡れ性や被加工物の隙間への浸透性が不十分であり、加工部(被加工物のうち、ワイヤーが接触する部分)に到達すべき加工液が不足し、加工性能の低下を招いている場合があることを見出した。加工液の表面張力が高すぎる場合、加工液の濡れ性や浸透性が悪くなり、加工部に加工液が行き渡らなくなる虞がある。極端な例では、加工部が乾燥した状態で切断加工することとなる。そのため、加工部における発熱が著しくなり、工具へ過度の負荷がかかってワイヤーが断線したり、加工精度が低下して被加工物の面粗さが悪くなったりする虞があった。かかる観点から、本発明の加工液の表面張力は、25℃で50mN/m以下であることが好ましく、45mN/m以下であることがより好ましく、40mN/m以下であることがさらに好ましい。加工液の表面張力を上記範囲とすることによって、被加工物(シリコン等)やワイヤー(ニッケルや樹脂等)に対する濡れ性や、加工部への浸透性を向上させることができる。
本発明の加工液には、例えば、以下に説明する成分を含ませることができる。
本発明の加工液は、(A)成分として、アルコールとエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、及びポリオキシアルキレングリコールから選ばれる少なくとも一種類以上のノニオン系界面活性剤を含ませることができる。加工液に(A)成分を含有させることによって、該加工液の表面張力を低下させ、加工液の濡れ性や浸透性を向上させることができる。
また、本発明の加工液は、(B)成分として、グリコールを含ませることができる。本発明の加工液に所定量の(B)成分を含有させることによって、(B)成分以外の成分を本発明の加工液に安定的に溶解させることや、本発明の加工液の乾燥を抑制することができる。
また、本発明の加工液は、(C)成分として、カルボン酸を含ませることができる。本発明の加工液に所定量の(C)成分を含有させることによって、後述する(D)成分との組み合わせで、本発明の加工液のpHや電気伝導度を調整することができる、切断加工時の本発明の加工液のpHの変動を緩衝することができる、本発明の加工液の金属に対する腐食を緩和することができる、他の成分を本発明の加工液に安定的に溶解することができる、などの効果を奏することができる。
また、本発明の加工液は、(D)成分として、水に溶解して塩基性を示す化合物(以下、「塩基性化合物」と記載する場合がある。)を含有している。本発明の加工液に所定量の(D)成分を含有させることによって、上記(C)成分との組み合わせで、本発明の加工液のpHや電気伝導度を調整することができる、切断加工時に本発明の加工液のpHの変動を緩衝させることができる、本発明の加工液の金属に対する腐食を緩和することができる、本発明の加工液に他の成分を安定的に溶解することができる、などの効果を奏することができる。
また、本発明の加工液は、(E)成分として、水を含有している。当該水としては、蒸留水、水道水等、その種類は特に限定されない。ただし、電気伝導度の高い水、例えば高硬度の水を用いる場合は、含有するイオンの量を調整して使用することが好ましい。例えば、水道水は地方、国により含有するイオン濃度(硬度)が異なる。
本発明の加工液には、水溶性高分子を含ませることができる。本発明の加工液は、上述したように電気伝導度を所定の値とすることによって、加工液中の切りくずの分散性を制御することができる。本発明の加工液に水溶性高分子を含有させることによって、加工液に混入した切りくずの分散性をさらに制御し易くなる。
本発明の加工液には、消泡剤を含有させることができる。本発明の加工液に消泡剤を含有させることによって、加工液中に生じる泡を減らすことができる。
本発明の加工液には、上述した成分以外の成分が含まれていてもよい。被加工物に対して腐食、変色等の悪影響を及ぼさず、且つ、混合後の系の安定性に影響を及ぼさないような種々の添加剤を、加工性能に影響を及ぼさない範囲で添加することができる。このような添加剤としては、例えば、粘度調整剤、pH調整剤、酸化防止剤等を挙げることができる。粘度調整剤、pH調整剤、及び酸化防止剤としては、公知のものを特に限定することなく用いることができる。ただし、水に可溶なものが好ましい。
固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液(実施例1、3、参考例2、4、比較例1〜13)を、表1及び表2に示す組成となるように作製した。表1及び表2に示した各成分の配合量は、質量%で示している。なお、比較例9は、ユシロ化学工業製のシンセティック油剤10質量%及び水90質量%を含む加工液である。また、表1及び表2中のC10アルコール:EOPOは、炭素数が10のアルコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体を意味している。
作製した加工液に対して、表1及び表2に示した項目について評価を行った。「外観」は、加工液の外観を目視で観察した結果を示している。「pH」は、加工液の25℃でのpHを測定した結果を示している。「曇点」は、加工液の曇点を測定した結果を示している。「加工液粘度」は、ブルックフィールド型粘度計を用い測定した、加工液の25℃での粘度を示している。「表面張力」は、株式会社合社製のデジタルテンションメータRTM−101型を使用し、デュヌイ/リング法を用いて、加工液の25℃での静的な表面張力を測定した結果を示している。「電気伝導度」は、株式会社堀場製作所製の導電率計ES−51を使用して、加工液の25℃での電気伝導度を測定した結果を示している。「擬似使用液粘度」は、以下の手順で行った測定の結果を示している。まず、各加工液にシリコン粉(平均粒子径1.5μm)を10質量%添加し、撹拌混合後、ステンレス鋼球(直径2mm)を入れ、1000rpmで10時間撹拌して擬似使用液を作製した。次に、該擬似使用液から、金網(50メッシュ)でステンレス鋼球をろ別した後、ブルックフィールド型粘度計用いて擬似使用液の25℃での粘度を測定した。「水素発生量」は、上記擬似使用液10mlを50℃に加熱し、30分間に発生する水素量を測定した結果を示している。「ハードケーキ」は、擬似使用液をガラス容器内で1週間静置し、上澄み液を除去した後、ガラス容器の底に残った沈降層の固さを、薬さじで確認した。沈降層が固く、薬さじがガラス容器の底面に達しない場合を「×」とし、達した場合を「○」とした。「沈降性」は、ガラス容器内で1週間静置し、上澄みの色から目視で判断した。上澄みがシリコン粉により懸濁している場合は「×」、澄んでいる場合は「○」とした。「腐食性」は、鋳鉄切りくずをガラス製のシャーレに入れ、切り屑が完全に浸るまで、加工液を注いだ。その後、蓋をして10分静置した後、蓋をしたままシャーレを斜めにして加工液を流出させた。次いで、シャーレを水平台の上に置き、この状態で24時間静置して錆の発生の有無を観察評価した。腐食性の評価の表示において、「○」は錆の発生が鋳鉄切りくずの10%未満であったことを表す。
Claims (6)
- (A)アルコールとエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、及びポリオキシアルキレングリコールのうち少なくとも1種類以上のノニオン系界面活性剤を0.1質量%以上8質量%以下と、
(B)グリコールを0.1質量%以上8質量%以下と、
(C)カルボン酸を0.01質量%以上5質量%以下と、
(D)水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタノール、及び、N−(β−アミノエチル)エタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも一種の塩基性化合物を0.01質量%以上7質量%以下と、
(E)水と、を含み、
25℃における電気伝導度が300μS/cm以上3000μS/cm以下であり、
25℃におけるpHが5以上10以下であり、
平均粒子径1.5μmのシリコン粉を10質量%添加し撹拌して形成した擬似使用液の粘度が、25℃で30mPa・s未満である、
固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。 - 25℃における表面張力が20mN/m以上50mN/m以下である、請求項1に記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。
- さらに、水溶性高分子及び/または消泡剤を含む、請求項1又は2に記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。
- 固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液全体の質量を100質量%として、前記(E)水を10質量%以上99.7質量%以下含む、請求項1〜3のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。
- 25℃における電気伝導度が2000μS/cm以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。
- 固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液全体の質量を100質量%として、前記(A)ノニオン系界面活性剤の含有量が0.1質量%以上0.8質量%以下であり、前記(C)カルボン酸の含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下であり、前記(D)塩基性化合物の含有量が0.01質量%以上0.7質量%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤソー用水溶性加工液。
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