JP2017109291A - Manufacturing method of recycled abrasive and manufacturing apparatus of recycled abrasive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般には、再生研磨材の製造方法及びその製造装置に関し、詳細には、使用済み研磨材から再生研磨材を製造する方法及びその製造装置に関する。 The present invention generally relates to a method for manufacturing a recycled abrasive and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a recycled abrasive from a used abrasive and an apparatus for manufacturing the same.
従来、光学レンズ、ガラス基板等のガラス製品、シリコンウェハ等の電子部品等を研磨するために、セリウム、ランタン等の希土類を含む研磨材が用いられる。この研磨材を用いてガラス製品等を研磨する場合、研磨材の水分散液を含浸させた研磨パッドをガラス製品等に当てて擦ることにより、ガラス製品等を研磨することができる。未使用の研磨材は、適度な粒径を有する二次粒子が含まれ、そのために研磨能力を備えているが、研磨材を使用する過程で二次粒子が砕けることにより、径の小さな一次粒子が形成され、研磨能力が低下する。一般的に、研磨能力が低下した使用済み研磨材は廃棄されるが、近年の希土類の価格の高騰から、使用済み研磨材を再利用する方法が求められている。 Conventionally, a polishing material containing rare earth such as cerium and lanthanum is used to polish glass products such as optical lenses and glass substrates, and electronic parts such as silicon wafers. When a glass product or the like is polished using this abrasive, the glass product or the like can be polished by rubbing a polishing pad impregnated with an aqueous dispersion of the abrasive against the glass product or the like. Unused abrasives contain secondary particles with an appropriate particle size and are therefore equipped with a polishing ability. However, secondary particles are crushed in the course of using abrasives, resulting in small primary particles. As a result, the polishing ability decreases. In general, used abrasives having a reduced polishing ability are discarded, but due to the recent rise in the price of rare earths, a method for reusing used abrasives is required.
例えば、特許文献1には、使用済みのガラス研磨材の水分散液を回収した後、この水分散液を凍結させて、氷の結晶の間にガラス研磨材の二次粒子を形成し、この氷を融解させて、ガラス研磨材の二次粒子を含む水分散液を形成し、更にこの水分散液から水を除去することにより、再使用可能なガラス研磨材(再生研磨材)を得ることが開示されている。
For example, in
特許文献2には、ガラス研磨材の使用済みスラリーを冷媒中に滴下して凍結させた後、この凍結したスラリーと冷媒とを静置し融解させて、冷媒、水、ガラス研磨材がそれぞれ含まれる三層に分離し、更にガラス研磨材の層から冷媒及び水を除去することにより、再生研磨材を得ることが開示されている。
特許文献1、2の方法では、使用済み研磨材の水分散液を凍結する過程で、研磨材粒子の二次粒子が形成される。この二次粒子は、使用済み研磨材中の一次粒子よりも径が大きい。再生研磨材にこの二次粒子が含まれることにより、再生研磨材をガラス製品の研磨に使用することができる。
In the methods of
しかし、特許文献1に開示の方法では、二次粒子が凝集して、径が大きすぎる凝集体が形成されることがある。このような凝集体は、水に分散させてもすぐに沈殿してしまう、研磨パッドの異物除去フィルターによって捕捉されてしまう、凝集体を粉砕する工程が必要となってしまう等の理由により、研磨材として使用しにくい。
However, in the method disclosed in
また、特許文献2に開示の方法では、特許文献1の方法よりも、使用済み研磨材の水分散液を早く凍結させられるため、径が大きすぎる凝集体の形成が抑制されるが、このような凝集体の形成を更に抑制することが求められている。
Further, in the method disclosed in
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、研磨材として使用しやすい再生研磨材の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the manufacturing method of the reproduction | regeneration abrasive | polishing material which is easy to use as an abrasive | polishing material.
本発明に係る再生研磨材の製造方法は、
使用済み研磨材の水分散液にガスを溶解させる工程と、
前記水分散液を凍結させて凝固体を作製する工程と、
前記凝固体を融解させる工程とを含むことを特徴とする。
The method for producing a recycled abrasive according to the present invention is as follows:
Dissolving gas in an aqueous dispersion of used abrasive;
Freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body;
And a step of melting the solidified body.
本発明に係る再生研磨材の製造装置は、
使用済み研磨材の水分散液に、ガスを導入するガス導入部と、
前記水分散液を凍結させて凝固体を作製する凍結部と、
前記凝固体を融解させる融解部とを含むことを特徴とする。
An apparatus for producing a recycled abrasive according to the present invention comprises:
A gas introduction part for introducing gas into an aqueous dispersion of used abrasives;
A freezing part for freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body,
And a melting part for melting the solidified body.
本発明の再生研磨材の製造方法は、研磨材として使用しやすい再生研磨材を製造することができる。 The method for producing a recycled abrasive according to the present invention can produce a recycled abrasive that is easy to use as an abrasive.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
本実施形態に係る再生研磨材の製造方法は、使用済み研磨材の水分散液にガスを溶解させる工程と、この水分散液を凍結させて凝固体を作製する工程と、この凝固体を融解させる工程とを含む。 The method for producing a recycled abrasive according to this embodiment includes a step of dissolving a gas in an aqueous dispersion of a used abrasive, a step of freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body, and a melting of the solidified body. And a step of causing.
本実施形態の再生研磨材の製造方法では、ガスが溶解した使用済み研磨材の水分散液を凍結させて凝固体を作製すると、凝固体中に使用済み研磨材の粒子が凝集した凝集体が形成される。この凝集体中にはガスの気泡の痕跡が形成される。凝固体を融解させると凝集体が沈殿する。凝集体はガスの気泡の痕跡のため脆くなっている。この凝集体を回収して研磨に使用すると、凝集体は研磨の圧力によって容易に砕け、研磨に適した二次粒子が形成される。このため、凝集体をそのまま再生研磨材として使用することができる。また凝集体は、撹拌振動、超音波処理等で容易に粉砕することができるため、研磨に適した二次粒子を容易に形成することができる。このため、凝集体を粉砕することで再生研磨材を得ることもできる。 In the method for producing a recycled abrasive according to the present embodiment, when an aqueous dispersion of a used abrasive in which a gas is dissolved is frozen to produce a solidified body, an aggregate in which particles of the used abrasive are aggregated in the solidified body. It is formed. Traces of gas bubbles are formed in the aggregate. When the solidified body is melted, the aggregate precipitates. Aggregates are brittle due to traces of gas bubbles. When this aggregate is recovered and used for polishing, the aggregate is easily crushed by the polishing pressure, and secondary particles suitable for polishing are formed. For this reason, the aggregate can be used as a recycled abrasive as it is. Further, since the aggregate can be easily pulverized by stirring vibration, ultrasonic treatment, etc., secondary particles suitable for polishing can be easily formed. For this reason, a recycled abrasive can also be obtained by pulverizing the aggregate.
本実施形態に係る再生研磨材の製造方法について、各工程ごとに説明する。 A method for manufacturing a recycled abrasive according to this embodiment will be described for each step.
(使用済み研磨材の水分散液を用意する工程)
この工程では、使用済み研磨材の水分散液(以下、単に「水分散液」ともいう)を用意する。使用済み研磨材とは、被研磨物の研磨に使用した後の研磨材である。被研磨物として、例えば、光学レンズ、プリズム、ミラーなどの光学部品、ハードディスクや液晶パネルなどのガラス基板等のガラス製品が挙げられる。使用済み研磨材の水分散液とは、使用済み研磨材が水中に分散したスラリーである。
(Process of preparing an aqueous dispersion of used abrasive)
In this step, an aqueous dispersion of used abrasive (hereinafter also simply referred to as “aqueous dispersion”) is prepared. The used abrasive is an abrasive after being used for polishing an object to be polished. Examples of the object to be polished include optical products such as optical lenses, prisms, and mirrors, and glass products such as glass substrates such as hard disks and liquid crystal panels. The used aqueous dispersion of abrasive is a slurry in which used abrasive is dispersed in water.
本実施形態では、研磨材が希土類元素の酸化物を含むことが好ましい。すなわち、使用済み研磨材が希土類元素の酸化物を含むことが好ましく、これにより、再生研磨材も希土類元素の酸化物を含むことが好ましい。この場合、研磨材及び再生研磨材を用いて、特にケイ素を含む被研磨物を化学研磨によって研磨することができる。希土類元素として、例えば、セリウム、ランタン、ネオジム等が挙げられる。 In the present embodiment, the abrasive preferably contains a rare earth element oxide. That is, it is preferable that the used abrasive contains an oxide of a rare earth element, and accordingly, the recycled abrasive also preferably contains an oxide of a rare earth element. In this case, it is possible to polish an object to be polished containing silicon in particular by chemical polishing using the abrasive and the recycled abrasive. Examples of rare earth elements include cerium, lanthanum, neodymium, and the like.
本実施形態では、特に希土類元素の酸化物が酸化セリウムを含むことが好ましい。以下、研磨材を用いた研磨のメカニズムを、特に、酸化セリウムを含有する研磨材でガラス製品を研磨する場合を例に挙げて説明する。酸化セリウムを含む研磨材を用いてガラス製品を研磨する際、ガラスの主成分である酸化珪素(SiO2)においてSi−O結合を形成しているSiの一部が、研磨材に含まれる酸化セリウム(CeO2)中のCeと置換され、研磨材とガラスとの間にCe−O結合が形成される。このCe−O結合は、Si−O結合よりも弱いため、乖離しやすい。それゆえ、Ce−O結合周辺のガラス組織はガラス製品表面から剥離しやすい。酸化セリウムを含む研磨材を用いてガラス製品を研磨する場合、上記の酸化セリウムの特性によって、ガラス製品表面に存在する歪み、突起等が剥離されるため、ガラス製品の表面を平滑にすることができる。また酸化セリウムはガラスよりも硬度が低いため、ガラス製品である被研磨物を研磨する場合に、被研磨物に傷が付くことを抑制することができる。 In the present embodiment, it is particularly preferable that the rare earth element oxide contains cerium oxide. Hereinafter, the mechanism of polishing using an abrasive will be described by taking as an example the case of polishing a glass product with an abrasive containing cerium oxide. When polishing a glass product using an abrasive containing cerium oxide, a part of Si forming a Si—O bond in silicon oxide (SiO 2 ), which is the main component of glass, is oxidized in the abrasive. It is replaced with Ce in cerium (CeO 2 ), and a Ce—O bond is formed between the abrasive and the glass. Since this Ce—O bond is weaker than the Si—O bond, it is easily dissociated. Therefore, the glass structure around the Ce—O bond is easily peeled off from the glass product surface. When polishing a glass product using an abrasive containing cerium oxide, the surface of the glass product may be smoothed because distortions, protrusions, etc. existing on the surface of the glass product are peeled off due to the characteristics of the above cerium oxide. it can. In addition, since cerium oxide has a lower hardness than glass, when the object to be polished, which is a glass product, is polished, the object to be polished can be prevented from being damaged.
使用済み研磨材の粒子(以下、研磨材粒子ともいう)の多くは、粒径の小さい一次粒子である。これは、未使用の研磨材中の粒子が研磨の過程で砕けて粒径が小さくなり、一次粒子が形成されるからである。また、使用済み研磨材の水分散液には、被研磨物由来の成分が混入する。特に、被研磨物がガラス製品であると、水分散液には、ナトリウム等のガラス製品由来のアルカリ成分が混入する。この場合、水分散液はアルカリ性である。 Many of the used abrasive particles (hereinafter also referred to as abrasive particles) are primary particles having a small particle size. This is because the particles in the unused abrasive are crushed during the polishing process, the particle size is reduced, and primary particles are formed. In addition, components derived from the object to be polished are mixed in the aqueous dispersion of the used abrasive. In particular, when the object to be polished is a glass product, an alkaline component derived from the glass product such as sodium is mixed in the aqueous dispersion. In this case, the aqueous dispersion is alkaline.
被研磨物由来の成分には、研磨前の荒削り等で形成された粗大なガラス組織、研磨によって形成された粗大なガラス組織等の粗大な異物が含まれ得る。これらの粗大な異物は、使用済み研磨材の水分散液を用意する工程において、水分散液から取り除くことが好ましい。 The component derived from the object to be polished may include coarse foreign matters such as a coarse glass structure formed by rough cutting before polishing and a coarse glass structure formed by polishing. These coarse foreign substances are preferably removed from the aqueous dispersion in the step of preparing an aqueous dispersion of the used abrasive.
(水分散液にガスを溶解させる工程)
この工程では、水分散液にガスを溶解させる。ガスは、水分散液に溶解することができるガスである。
(Step of dissolving gas in aqueous dispersion)
In this step, gas is dissolved in the aqueous dispersion. The gas is a gas that can be dissolved in the aqueous dispersion.
特に本実施形態では、ガスが酸性ガスを含むことが好ましい。水分散液がアルカリ性である場合に、ガスが酸性ガスを含むことにより、ガスを水分散液に容易に溶解させることができる。例えば、酸性ガスには、二酸化炭素(CO2)、窒素酸化物(NOx)、及び二酸化硫黄(SO2)からなる群から選択される一種以上が含まれ得る。本実施形態では、特に酸性ガスが二酸化炭素を含むことが好ましい。二酸化炭素は毒性がなく、水に対する溶解性が高く、シリコーンオイル等の冷媒に対する溶解性も有するためである。 In particular, in this embodiment, it is preferable that the gas contains an acidic gas. When the aqueous dispersion is alkaline, the gas can be easily dissolved in the aqueous dispersion by including an acidic gas. For example, the acidic gas may include one or more selected from the group consisting of carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen oxide (NO x ), and sulfur dioxide (SO 2 ). In the present embodiment, it is particularly preferable that the acidic gas contains carbon dioxide. This is because carbon dioxide is not toxic, has high solubility in water, and has solubility in refrigerants such as silicone oil.
水分散液にガスを溶解させる方法として、例えば、水分散液に対して直接ガスを溶解させる方法、及び冷媒を使用する場合に、冷媒から水分散液にガスを移動させる方法が挙げられる。 Examples of the method for dissolving the gas in the aqueous dispersion include a method for directly dissolving the gas in the aqueous dispersion, and a method for moving the gas from the refrigerant to the aqueous dispersion when using the refrigerant.
水分散液に対して直接ガスを溶解させる方法は、水分散液にガスが溶解すれば特に限定されない。この方法として、例えば、水分散液にガスをバブリングすること、水分散液を収容する密閉容器中にガスを充満させて水分散液にガスを溶解させること、ドライアイス等のガスを発生する固体を水分散液に投入すること、及びガスが充満した容器中に水分散液を噴霧すること等が挙げられる。特に本実施形態では、水分散液にガスをバブリングすることにより、水分散液にガスを溶解させることが好ましい。この場合、水分散液に対するガスの溶解量を容易に調整することができる。 The method for directly dissolving the gas in the aqueous dispersion is not particularly limited as long as the gas dissolves in the aqueous dispersion. As this method, for example, bubbling a gas in an aqueous dispersion, filling a gas in a sealed container containing the aqueous dispersion and dissolving the gas in the aqueous dispersion, a solid that generates a gas such as dry ice And the like, and spraying the aqueous dispersion into a container filled with gas. In particular, in this embodiment, it is preferable to dissolve the gas in the aqueous dispersion by bubbling the gas in the aqueous dispersion. In this case, the amount of gas dissolved in the aqueous dispersion can be easily adjusted.
冷媒から水分散液にガスを移動させる方法は、水分散液と、ガスを導入した冷媒とを接触させることで、この冷媒から水分散液にガスを移動させる方法である。冷媒と水分散液とを接触させる方法としては、例えば、冷媒に水分散液を滴下すること、及び冷媒と水分散液とを混合することが挙げられる。このことについては後述する。 The method of moving the gas from the refrigerant to the aqueous dispersion is a method of moving the gas from the refrigerant to the aqueous dispersion by bringing the aqueous dispersion into contact with the refrigerant into which the gas has been introduced. Examples of the method of bringing the refrigerant into contact with the aqueous dispersion include dropping the aqueous dispersion into the refrigerant and mixing the refrigerant and the aqueous dispersion. This will be described later.
(水分散液を凍結させて凝固体を作製する工程)
この工程では、ガスが溶解された水分散液を冷却して凝固させることにより、水分散液の凝固体を作製する。この工程では、水が凍結して結晶を形成する際に、結晶から使用済み研磨材粒子及びガスが排除される。このため、凝固体中には、研磨材粒子が凝集した凝集体が形成される。この凝固体にはガスの気泡が形成される。
(Step of freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body)
In this step, the aqueous dispersion in which the gas is dissolved is cooled and solidified to produce a solidified body of the aqueous dispersion. In this step, spent abrasive particles and gas are excluded from the crystals as the water freezes to form crystals. For this reason, an aggregate in which abrasive particles are aggregated is formed in the solidified body. Gas bubbles are formed in the solidified body.
水分散液を凍結させる方法として、例えば、水分散液が入った容器を冷却する方法、及び冷媒と水分散液とを接触させる方法が挙げられる。 Examples of the method of freezing the aqueous dispersion include a method of cooling a container containing the aqueous dispersion and a method of bringing a refrigerant into contact with the aqueous dispersion.
水分散液が入った容器を冷却する方法では、ガスが溶解された水分散液を容器にいれ、この容器ごと水分散液を冷却することにより、水分散液を凝固させ、凝固体を作製する。冷却温度及び冷却時間は、水分散液の組成、水分散液の量によって適宜設定される。冷媒と水分散液とを接触させる方法では、冷却した冷媒に水分散液を接触させることにより水分散液を凝固させ、凝固体を作製する。特に本実施形態では、水分散液を冷媒に滴下することにより、水分散液を凍結させて前記凝固体を作製することが好ましい。この場合、凝固時の水分散液の比表面積を大きくすることができるため、水分散液を早く凝固させることができる。 In the method of cooling the container containing the aqueous dispersion, the aqueous dispersion in which the gas is dissolved is put in the container, and the aqueous dispersion is cooled together with the container to solidify the aqueous dispersion to produce a solidified body. . The cooling temperature and the cooling time are appropriately set depending on the composition of the aqueous dispersion and the amount of the aqueous dispersion. In the method of bringing the refrigerant into contact with the aqueous dispersion, the aqueous dispersion is solidified by bringing the aqueous dispersion into contact with the cooled refrigerant to produce a solidified body. In particular, in the present embodiment, it is preferable to freeze the aqueous dispersion by dripping the aqueous dispersion into a refrigerant to produce the solidified body. In this case, since the specific surface area of the aqueous dispersion during solidification can be increased, the aqueous dispersion can be solidified quickly.
この冷媒は、水よりも融点が低ければ特に限定されないが、水と比重が異なることが好ましく、例えば、冷媒が油脂であることが好ましい。また、冷媒がシリコーンオイルであることも好ましい。冷媒の温度は、例えば、−5℃〜−30℃の範囲内であることが好ましい。この場合、適度な粒径を有する凝集体を効率良く形成することができる。 This refrigerant is not particularly limited as long as it has a melting point lower than that of water, but preferably has a specific gravity different from that of water. For example, the refrigerant is preferably oil or fat. It is also preferable that the refrigerant is silicone oil. It is preferable that the temperature of a refrigerant | coolant exists in the range of -5 degreeC--30 degreeC, for example. In this case, an aggregate having an appropriate particle size can be formed efficiently.
冷媒で水分散液を凝固させる場合、上述の通り、冷媒にガスを導入し、この冷媒に水分散液を滴下して、冷媒から水分散液にガスを移動させることにより、水分散液にガスを溶解させてもよい。この場合、水分散液に対するガスの導入と、水分散液を凍結させることによる凝固体の作製とを、一度にすることができる。また、ガスを導入・溶解した冷媒に水分散液を滴下すると、冷媒中のガスが水分散液に移動すると共に、水分散液の液滴付近の冷媒の温度が上昇し、ガスの冷媒への飽和溶解度が下がる。このため、冷媒に溶解しているガスの一部が気化し、冷媒から気化熱が奪われるため、液滴の周囲で冷媒の温度が低下する。ガスを導入した冷媒に水分散液を滴下して水分散液を凝固させる場合には、冷媒にガスを導入していない場合よりも、早く水分散液を凝固させることができる。なお、ガスを導入した冷媒には、ガスが溶解させていない水分散液だけでなく、ガスが溶解させた水分散液を導入してもよい。冷媒にガスを導入・溶解させる方法は特に限定されないが、特に本実施形態では、冷媒にガスをバブリングすることにより、冷媒にガスを導入・溶解させることが好ましい。この場合、冷媒に対するガスの溶解量を容易に調整することができる。 When the aqueous dispersion is solidified with the refrigerant, as described above, the gas is introduced into the refrigerant, the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant, and the gas is moved from the refrigerant to the aqueous dispersion. May be dissolved. In this case, the introduction of the gas into the aqueous dispersion and the production of the solidified body by freezing the aqueous dispersion can be performed at once. In addition, when the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant into which the gas has been introduced / dissolved, the gas in the refrigerant moves to the aqueous dispersion, and the temperature of the refrigerant in the vicinity of the droplets of the aqueous dispersion rises. Saturation solubility decreases. For this reason, part of the gas dissolved in the refrigerant is vaporized, and the heat of vaporization is taken away from the refrigerant, so that the temperature of the refrigerant decreases around the droplets. When the aqueous dispersion is dripped into the refrigerant into which the gas is introduced to solidify the aqueous dispersion, the aqueous dispersion can be solidified faster than when the gas is not introduced into the refrigerant. Note that not only an aqueous dispersion in which gas is not dissolved but also an aqueous dispersion in which gas is dissolved may be introduced into the refrigerant into which the gas has been introduced. The method for introducing and dissolving the gas in the refrigerant is not particularly limited. In particular, in this embodiment, it is preferable to introduce and dissolve the gas in the refrigerant by bubbling the gas into the refrigerant. In this case, the amount of gas dissolved in the refrigerant can be easily adjusted.
冷媒と水分散液とを接触させる方法として、冷媒と水分散液とを混合する方法を採用してもよい。この方法では、冷却された冷媒と、水分散液とを混合することにより、水分散液のみを凝固させて凝固体を作製する。この場合、冷媒と水分散液との混合という容易な方法により、凝固体を作製することができる。冷媒と水分散液とを混合する方法では、水分散液にガスが導入されていてもよく、冷媒にガスが導入されていてもよく、水分散液と冷媒の両方にガスが導入されていてもよい。特に冷媒から水分散液へガスを移動させる場合には、ガスが二酸化炭素であると共に、冷媒がシリコーンオイルであることが好ましい。この二酸化炭素は、冷媒及び水に溶解しやすく、且つ冷媒よりも水に溶解しやすいことから、冷媒から水分散液に二酸化炭素は容易に移動する。 As a method of bringing the refrigerant into contact with the aqueous dispersion, a method of mixing the refrigerant and the aqueous dispersion may be employed. In this method, the cooled refrigerant and the aqueous dispersion are mixed to solidify only the aqueous dispersion to produce a solidified body. In this case, the solidified body can be produced by an easy method of mixing the refrigerant and the aqueous dispersion. In the method of mixing the refrigerant and the aqueous dispersion, gas may be introduced into the aqueous dispersion, gas may be introduced into the refrigerant, or gas is introduced into both the aqueous dispersion and the refrigerant. Also good. In particular, when the gas is moved from the refrigerant to the aqueous dispersion, the gas is preferably carbon dioxide and the refrigerant is preferably silicone oil. Since the carbon dioxide is easily dissolved in the refrigerant and water and more easily dissolved in water than the refrigerant, the carbon dioxide easily moves from the refrigerant to the aqueous dispersion.
(凝固体を融解させる工程)
凝固体を融解させる工程では、水分散液を凍結させて作製した凝固体を融解させる。凝固体を融解させる方法は特に限定されない。例えば、凝固体を室温に静置することで、凝固体を融解させることができる。もちろん、凝固体を加温することで、凝固体を融解させてもよい。
(Process of melting the solidified body)
In the step of melting the solidified body, the solidified body prepared by freezing the aqueous dispersion is melted. The method for melting the solidified body is not particularly limited. For example, the solidified body can be melted by allowing the solidified body to stand at room temperature. Of course, the solidified body may be melted by heating the solidified body.
水分散液が入った容器を冷却することにより凝固体を作製した場合には、凝固体が融解すると、主に凝集体が含まれる層(再生研磨材層)と、主に水が含まれる層(水層)との二層が形成される。凝集体は、水中で沈殿しやすいため、再生研磨材層が下層となり、水層が上層となる。この再生研磨材層から、凝集体を回収する。 When a solidified body is prepared by cooling a container containing an aqueous dispersion, when the solidified body melts, a layer mainly containing aggregates (recycled abrasive layer) and a layer mainly containing water Two layers with (water layer) are formed. Aggregates are likely to precipitate in water, so the recycled abrasive layer is the lower layer and the aqueous layer is the upper layer. Aggregates are collected from the recycled abrasive layer.
冷媒と水分散液と接触させることにより凝固体を作製し、冷媒と凝固体とが混在した状態で凝固体が融解される場合、凝固体が融解すると、主に冷媒が含まれる層(冷媒層)、主に凝集体が含まれる層(再生研磨材層)と、主に水が含まれる層(水層)との三層が形成される。冷媒が水よりも比重が小さい場合には、再生研磨材層の上に水層が配置され、この水層の上に冷媒層が配置される。この再生研磨材層から、凝集体を回収する。尚、冷媒層から冷媒を回収し、再利用してもよい。 When a solidified body is prepared by bringing a refrigerant and an aqueous dispersion into contact with each other and the solidified body is melted in a state where the refrigerant and the solidified body coexist, when the solidified body melts, a layer mainly containing the refrigerant (refrigerant layer) ), Three layers of a layer mainly containing aggregates (recycled abrasive layer) and a layer mainly containing water (water layer) are formed. When the specific gravity of the refrigerant is smaller than that of water, an aqueous layer is disposed on the recycled abrasive layer, and the refrigerant layer is disposed on the aqueous layer. Aggregates are collected from the recycled abrasive layer. Note that the refrigerant may be recovered from the refrigerant layer and reused.
凝固体が融解すると、研磨材粒子の凝集体が沈殿する。この凝集体からガスが抜けるが、ガスの気泡の痕跡が形成されるため、脆くなっている。 When the solidified body melts, an aggregate of abrasive particles precipitates. Gas escapes from this aggregate, but it is brittle because traces of gas bubbles are formed.
この脆い凝集体を研磨に使用すると、研磨の圧力によって凝集体が粉砕されて、研磨に適した二次粒子が容易に形成される。このため、回収した凝集体を再生研磨材として用いることができる。また凝集体は、撹拌振動等の操作によって容易に粉砕することができるため、研磨に適した二次粒子を容易に形成することができる。このため、回収した凝集体を撹拌振動等で粉砕することで、再生研磨材を得てもよい。 When this brittle aggregate is used for polishing, the aggregate is pulverized by the polishing pressure, and secondary particles suitable for polishing are easily formed. For this reason, the collected aggregate can be used as a recycled abrasive. Further, since the aggregate can be easily pulverized by an operation such as stirring vibration, secondary particles suitable for polishing can be easily formed. For this reason, a recycled abrasive may be obtained by pulverizing the collected aggregates with stirring vibration or the like.
再生研磨材を水で洗浄してもよい。この場合、再生研磨材に含まれる被研磨物に由来する成分を少なくすることができ、再生研磨材の純度を高めることができる。 The recycled abrasive may be washed with water. In this case, components derived from the object to be polished contained in the recycled abrasive can be reduced, and the purity of the recycled abrasive can be increased.
上記で説明した再生研磨材の製造方法の例(製造方法例1〜製造方法例3)を以下に示す。再生研磨材の製造方法は、これらの例に限定されない。 Examples of the method for producing the recycled abrasive material described above (Production Method Example 1 to Production Method Example 3) are shown below. The method for producing the recycled abrasive is not limited to these examples.
(製造方法例1)
製造方法例1では、まず、酸化セリウムを含む使用済み研磨材の水分散液を用意する。
(Production Method Example 1)
In Production Method Example 1, first, an aqueous dispersion of a used abrasive containing cerium oxide is prepared.
次に、水分散液にガスを溶解させる。ガスは例えば二酸化炭素である。水分散液にガスをバブリングすることにより、水分散液にガスを溶解させる。製造方法例1では、特にガスが二酸化炭素である場合、バブリングで水分散液に供給される二酸化炭素の量は、水分散液1Lに対して、標準状態で0.5〜5Lの範囲内であることが好ましい。この場合、凝集体中に十分な二酸化炭素の気泡の痕跡を形成することができる。 Next, the gas is dissolved in the aqueous dispersion. The gas is, for example, carbon dioxide. The gas is dissolved in the aqueous dispersion by bubbling the gas in the aqueous dispersion. In Production Method Example 1, particularly when the gas is carbon dioxide, the amount of carbon dioxide supplied to the aqueous dispersion by bubbling is within a range of 0.5 to 5 L in a standard state with respect to 1 L of the aqueous dispersion. Preferably there is. In this case, sufficient traces of carbon dioxide bubbles can be formed in the aggregate.
次に、水分散液を凍結させて、凝固体を作製する。製造方法例1では、水分散液を凍結させる方法として、水分散液が入った容器を冷却する方法を採用することができる。冷却時の温度は、例えば、−10℃〜−25℃の範囲内が好ましく、−15℃〜−20℃の範囲内がより好ましい。この場合、凝集体が大きくなり過ぎることを抑制することができる。冷却時間は、1時間以上であることが好ましく、2時間以上であることがより好ましい。 Next, the aqueous dispersion is frozen to produce a solidified body. In Production Method Example 1, as a method of freezing the aqueous dispersion, a method of cooling the container containing the aqueous dispersion can be employed. For example, the temperature during cooling is preferably in the range of −10 ° C. to −25 ° C., and more preferably in the range of −15 ° C. to −20 ° C. In this case, it can suppress that an aggregate becomes large too much. The cooling time is preferably 1 hour or longer, and more preferably 2 hours or longer.
次に凝固体を融解させる。製造方法例1では、容器に入った水分散液の凝固体を室温で静置することにより、凝固体を融解させることができる。凝固体が融解されると、凝固体が、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層と、主に水が含まれる水層との二層が形成される。この再生研磨材層から、凝集体を回収する。 Next, the solidified body is melted. In Production Method Example 1, the solidified body of the aqueous dispersion in the container can be melted by allowing it to stand at room temperature. When the solidified body is melted, the solidified body forms two layers of a recycled abrasive layer mainly containing an aggregate of abrasive particles and an aqueous layer mainly containing water. Aggregates are collected from the recycled abrasive layer.
(製造方法例2)
製造方法例2では、製造方法例1と同様に、使用済み研磨材の水分散液を用意した後、水分散液に二酸化炭素を溶解させる。
(Production Method Example 2)
In Production Method Example 2, as in Production Method Example 1, after preparing an aqueous dispersion of used abrasive, carbon dioxide is dissolved in the aqueous dispersion.
次に、水分散液を冷媒に滴下する。冷媒に水分散液を滴下すると、冷媒中で水分散液が凍結されて、水分散液の凝固体が作製される。製造方法例2では、冷媒としてシリコーンオイルを用いる。冷媒の温度は、例えば、−5℃〜−30℃の範囲内であることが好ましく、−10℃〜−20℃の範囲内であることがより好ましい。この場合、球状の凝固体を形成することができ、凝集体の大きさを揃えることができる。 Next, the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant. When the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant, the aqueous dispersion is frozen in the refrigerant to produce a solidified body of the aqueous dispersion. In Production Method Example 2, silicone oil is used as the refrigerant. For example, the temperature of the refrigerant is preferably in the range of −5 ° C. to −30 ° C., and more preferably in the range of −10 ° C. to −20 ° C. In this case, a spherical solidified body can be formed, and the size of the aggregate can be made uniform.
次に、凝固体を冷媒の一部と共に回収し、冷媒と凝固体とが混在した状態で凝固体を融解させる。製造方法例2では、凝固体が融解されると、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層と、主に水が含まれる水層と、主に冷媒が含まれる冷媒層との三層が形成される。この再生研磨材層から、凝集体を回収する。 Next, the solidified body is recovered together with a part of the refrigerant, and the solidified body is melted in a state where the refrigerant and the solidified body are mixed. In Production Method Example 2, when the solidified body is melted, a recycled abrasive layer mainly containing aggregates of abrasive particles, an aqueous layer mainly containing water, and a refrigerant layer mainly containing refrigerant The three layers are formed. Aggregates are collected from the recycled abrasive layer.
製造方法例2では、冷媒に水分散液を滴下して凝固体を作製し、冷媒と混在した凝固体を回収した後、凝固体を融解させるため、凝固体の作製及び凝固体の融解を連続的に行うことができる。 In production method example 2, a solid dispersion is prepared by dripping an aqueous dispersion into a refrigerant, and after the coagulated body mixed with the refrigerant is recovered, the solidified body is continuously melted and melted in order to melt the solidified body. Can be done automatically.
(製造方法例3)
製造方法例3では、まず、製造方法例2と同様に、使用済み研磨材の水分散液を用意する。
(Production Method Example 3)
In Production Method Example 3, first, as in Production Method Example 2, an aqueous dispersion of used abrasive is prepared.
次に、冷媒を用意して、この冷媒に二酸化炭素を溶解させる。製造方法例3では、冷媒としてシリコーンオイルを用い、シリコーンオイルにガスとして二酸化炭素をバブリングすることにより、冷媒に二酸化炭素を溶解させる。製造方法例3では、冷媒の温度が、例えば、−5℃〜−30℃の範囲内であることが好ましく、−10℃〜−20℃の範囲内であることがより好ましい。この場合、球状の凝固体を形成することができ、凝集体の大きさを揃えることができる。また、ガスが二酸化炭素である場合、少なくとも冷媒の温度における飽和溶解量まで、冷媒にバブリングし続けることが好ましい。この場合、研磨材粒子の凝集体に十分な二酸化炭素の気泡の痕跡を形成することができる。 Next, a refrigerant is prepared and carbon dioxide is dissolved in the refrigerant. In Production Method Example 3, silicon oil is used as the refrigerant, and carbon dioxide is bubbled into the silicone oil to dissolve carbon dioxide in the refrigerant. In Production Method Example 3, the temperature of the refrigerant is, for example, preferably in the range of −5 ° C. to −30 ° C., and more preferably in the range of −10 ° C. to −20 ° C. In this case, a spherical solidified body can be formed, and the size of the aggregate can be made uniform. Further, when the gas is carbon dioxide, it is preferable to continue bubbling to the refrigerant until at least the saturated dissolution amount at the temperature of the refrigerant. In this case, sufficient traces of carbon dioxide bubbles can be formed in the aggregate of abrasive particles.
次に、冷媒に水分散液を滴下する。冷媒に水分散液が滴下されると、冷媒から水分散液にガスが移動して水分散液にガスが溶解すると共に、水分散液が凍結されて、凝固体が作製される。 Next, an aqueous dispersion is dropped into the refrigerant. When the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant, the gas moves from the refrigerant to the aqueous dispersion to dissolve the gas in the aqueous dispersion, and the aqueous dispersion is frozen to produce a solidified body.
次に、凝固体を冷媒の一部と共に回収し、冷媒と凝固体とが混在した状態で凝固体を融解させる。製造方法例3では、凝固体が融解されると、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層と、主に水が含まれる水層と、主に冷媒が含まれる冷媒層との三層が形成される。この再生研磨材層から、凝集体を回収する。 Next, the solidified body is recovered together with a part of the refrigerant, and the solidified body is melted in a state where the refrigerant and the solidified body are mixed. In Production Method Example 3, when the solidified body is melted, a recycled abrasive layer mainly containing aggregates of abrasive particles, an aqueous layer mainly containing water, and a refrigerant layer mainly containing refrigerant The three layers are formed. Aggregates are collected from the recycled abrasive layer.
製造方法例3では、ガスを導入した冷媒に水分散液を滴下することで、水分散液にガスを溶解させる共に凝固体を作製し、冷媒と混在した凝固体を回収した後、凝固体を融解させるため、水分散液へのガスの溶解、凝固体の作製、及び凝固体の融解を連続的に行うことができる。 In Production Method Example 3, the aqueous dispersion is dropped into the refrigerant into which the gas is introduced to dissolve the gas in the aqueous dispersion, and a solidified body is produced. After the solidified body mixed with the refrigerant is recovered, the solidified body is removed. In order to melt, the gas can be dissolved in the aqueous dispersion, the solidified body can be produced, and the solidified body can be melted continuously.
以下、本実施形態に係る再生研磨材の製造装置について説明する。 Hereinafter, the manufacturing apparatus of the recycled abrasive material which concerns on this embodiment is demonstrated.
本実施形態に係る再生研磨材の製造装置は、使用済み研磨材の水分散液に、ガスを導入するガス導入部と、水分散液を凍結させて凝固体を作製する凍結部と、凝固体を融解させる融解部とを含む。 The recycled abrasive manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a gas introducing unit that introduces gas into an aqueous dispersion of used abrasive, a freezing unit that freezes the aqueous dispersion to produce a solidified body, and a solidified body. And a melting part for melting.
以下、本実施形態に係る再生研磨材の製造装置の一例である第一製造装置、第二製造装置、及び第三製造装置について、それぞれ図1〜図3を用いて説明する。尚、再生研磨材の製造装置は、第一製造装置、第二製造装置、及び第三製造装置の構成に限定されない。 Hereinafter, a first manufacturing apparatus, a second manufacturing apparatus, and a third manufacturing apparatus, which are examples of a manufacturing apparatus for a recycle abrasive according to this embodiment, will be described with reference to FIGS. In addition, the manufacturing apparatus of a recycled abrasive is not limited to the structure of a 1st manufacturing apparatus, a 2nd manufacturing apparatus, and a 3rd manufacturing apparatus.
(第一製造装置)
図1に示すように、第一製造装置は、貯蔵槽11と、ガス導入装置12と、凍結槽13と、融解槽15とを備える。
(First manufacturing equipment)
As shown in FIG. 1, the first manufacturing apparatus includes a storage tank 11, a
貯蔵槽11は、水分散液を貯めるための槽である。貯蔵槽は、水分散液を貯めることができれば特に限定されない。 The storage tank 11 is a tank for storing an aqueous dispersion. A storage tank will not be specifically limited if an aqueous dispersion can be stored.
ガス導入装置12は、貯蔵槽11に貯められた水分散液にガスを導入する装置である。ガス導入装置12は、ガスボンベ等のガス供給源120と、このガス供給源120と貯蔵槽11とをつなぐ供給路121とを備える。ガス供給源120中のガスが供給路121を通って貯蔵槽11に貯められた水分散液に導入されることにより、水分散液に対するガスのバブリングが行われる。ガス導入装置12は、貯蔵槽11中の水分散液にガスを導入することができれば限定されない。
The
凍結槽13は、貯蔵槽11中の水分散液を貯めると共に、この水分散液を凍結させて凝固体を作製するための槽である。凍結槽13は、水分散液を貯めることができ、水分散液を凍結させることができれば、特に限定されない。凍結槽13は、貯蔵槽11中の水分散液を凍結槽13に移送させるための移送路を介して、貯蔵槽11と接続されていてもよい。この移送路は、例えば、貯蔵槽11中の水分散液を吸い上げるポンプを備えていてもよく、貯蔵槽11と凍結槽13との高低差を利用して水分散液を移送する移送手段を備えていてもよい。
The freezing
また、凍結槽13には冷却装置14が設けられている。冷却装置14は、凍結槽13に貯められた水分散液を冷却して凍結させることができる装置である。冷却装置14の冷却形式は、気化圧縮型、気化吸収型、ペルチェ効果型、或いはケミカルヒートポンプ型であってもよい。冷却装置14は、水分散液を少なくとも−10〜−25℃に冷却することができる。
The freezing
融解槽15は、凍結槽13で作製された凝固体を融解すると共に、この凝固体の融解物を貯めるための槽である。融解槽15では、凝固体を室温で静置して融解させてもよく、凝固体を加熱して融解させてもよい。凝固体を加熱して融解させる場合には、融解槽15がヒーターを備えていてもよい。融解槽15は、水分散液の凝固体及び凝固体の融解物を貯めることができれば特に限定されない。
The
第一製造装置を用いて再生研磨材を製造する過程について、図1を参照しながら説明する。まず、貯蔵槽11中に貯められた使用済み研磨材の水分散液にガス導入装置12によってガスをバブリングして、水分散液にガスを溶解させる。次に、貯蔵槽11から凍結槽13に水分散液を移送した後、凍結槽13中の水分散液を冷却装置14で冷却して凍結させ凝固体を作製する。次に、凍結槽13で作製された凝固体を融解槽15に移し、融解槽15中で凝固体を融解させる。第一製造装置では、融解槽15中で凝固体が融解すると、主に研磨材粒子の凝集体を含む再生研磨材層と、主に水を含む水層との二層とが形成させる(図1参照)。そして、この再生研磨材層から凝集体を回収する。
A process of manufacturing the recycled abrasive using the first manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. First, gas is bubbled into the aqueous dispersion of used abrasives stored in the storage tank 11 by the
このため、第一製造装置では、貯蔵槽11及びガス導入装置12がガス導入部1に含まれ、凍結槽13及び冷却装置14が凍結部2に含まれ、融解槽15が融解部3に含まれる(図1参照)。
For this reason, in the first manufacturing apparatus, the storage tank 11 and the
尚、第一製造装置では、貯蔵槽11、凍結槽13、及び融解槽15が別々の構成であるが、これに限られない。例えば、貯蔵槽11が凍結槽13を兼ねていてもよく、凍結槽13が融解槽15を兼ねていてもよく、貯蔵槽11が凍結槽13及び融解槽15を兼ねていてもよい。すなわち、貯蔵槽11に貯められた水分散液を冷却して凍結させて凝固体を作製してもよく。凍結槽13で作製された凝固体を凍結槽13中で融解させてもよく、貯蔵槽11中で水分散液の凝固体を作製した後、貯蔵槽11中で凝固体を融解させてもよい。
In addition, in the 1st manufacturing apparatus, although the storage tank 11, the freezing
(第二製造装置)
図2に示す第二製造装置は、貯蔵槽21と、ガス導入装置22と、滴下装置23と、冷媒槽24と、融解槽26とを備える。
(Second manufacturing equipment)
The second manufacturing apparatus shown in FIG. 2 includes a
第二製造装置における貯蔵槽21及びガス導入装置22は、それぞれ、第一製造装置の貯蔵槽11及びガス導入装置12と同様でよい。ガス導入装置22は、ガスボンベ等のガス供給源220と、このガス供給源220と貯蔵槽21とをつなぐ供給路221とを備える。
The
滴下装置23は、貯蔵槽21に貯められた水分散液を冷媒槽24に滴下する装置である。滴下装置23は、貯蔵槽21中の水分散液を移送するための移送路を介して、貯蔵槽21と接続されている。滴下装置23は、水分散液を滴下することができれば特に限定されず、例えば、液体定量吐出装置(ディスペンサ)、滴下ロート、ビュレット、スポイトが例示される。
The dropping
冷媒槽24は、冷却された冷媒を貯めることができると共に、滴下装置23から滴下された水分散液が冷却され、凍結して凝固体が作製される槽である。冷媒槽24は、冷媒を貯めることができれば、特に限定されない。
The
また、冷媒槽24には冷却装置25が設けられている。冷却装置25は、冷媒槽24に貯められた冷媒を冷却することができる装置である。冷却装置25の冷却形式は、気化圧縮型、気化吸収型、ペルチェ効果型、或いはケミカルヒートポンプ型であってもよい。冷却装置25は、冷媒を少なくとも−5〜−30℃に冷却することができる。
The
融解槽26は、冷媒槽24で作製された凝固体と冷媒とが混在したものを貯めることができると共に、この凝固体の融解物と冷媒とを貯めることができる槽である。このため、融解槽26は、冷媒槽24で作製された凝固体と融解物が混在したものを移送するための移送路を介して、冷媒槽24と接続されていてもよい。この移送路は、例えば、冷媒槽24中の冷媒及び凝固体を吸い上げるためのポンプを備えていてもよい。融解槽26では、凝固体を室温で静置して融解させてもよく、凝固体を加熱して融解させてもよい。凝固体を加熱して融解させる場合には、融解槽26がヒーターを備えていてもよい。融解槽26は、冷媒、凝固体、及び凝固体の融解物を貯めることができれば特に限定されない。
The
第二製造装置を用いて再生研磨材を製造する過程について、図2を参照しながら説明する。まず、貯蔵槽21中に貯められた使用済み研磨材の水分散液にガス導入装置22によってガスをバブリングして、水分散液にガスを溶解させる。次に、貯蔵槽21中の水分散液を滴下装置23によって、冷媒槽24に貯められた冷媒に水分散液を滴下する。水分散液は、冷媒によって冷却されて凍結し、凝固体が作製される。次に、凝固体を、冷媒の一部と混在した状態で、融解槽26に移送する。融解槽26において凝固体は融解する。第二製造装置では、融解槽26中で凝固体が融解すると、主に研磨材粒子の凝集体を含む再生研磨材層と、主に水を含む水層と、主に冷媒を含む冷媒層の三層が形成される。そして、この再生研磨材層から凝集体を回収する。
A process of manufacturing the recycled abrasive using the second manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. First, gas is bubbled into the aqueous dispersion of used abrasives stored in the
このため、第二製造装置1では、貯蔵槽21及びガス導入装置22がガス導入部1に含まれ、滴下装置23、冷媒槽24及び冷却装置25が凍結部2に含まれ、融解槽26が融解部3に含まれる(図2参照)。
For this reason, in the
(第三製造装置)
図3に示す第三製造装置は、貯蔵槽31と、滴下装置32と、冷媒槽33と、冷媒ガス導入装置34と、融解槽36とを備える。
(Third manufacturing equipment)
The third manufacturing apparatus shown in FIG. 3 includes a
貯蔵槽31は、使用済み水分散液を貯めるための槽である。貯蔵槽31は、水分散液を貯めることができれば特に限定されない。
The
滴下装置32は、貯蔵槽31に貯められた水分散液を冷媒槽33に滴下する装置であり、その構成は、第二製造装置の滴下装置23と同様でよい。滴下装置32は、貯蔵槽31中の水分散液を移送するための移送路を介して、貯蔵槽31と接続されている。
The dropping
冷媒槽33は、冷却された冷媒を貯めることができると共に、滴下装置32から滴下された水分散液が冷却され、凍結して凝固体が作製される槽である。冷媒槽33の構成は、第二製造装置の冷媒槽24と同様でよい。
The
冷媒ガス導入装置34は、冷媒槽33に貯められた冷媒にガスを導入する装置である。冷媒ガス導入装置34は、ガスボンベ等のガス供給源340と、このガス供給源340と冷媒貯蔵槽33とをつなぐ供給路341とを備える。ガス供給源340中のガスが供給路341を通って冷媒槽33に貯められた冷媒に導入されることにより、冷媒に対するガスのバブリングが行われる。冷媒ガス導入装置34は、冷媒槽33中の冷媒にガスをバブリングすることができれば、この構成は限定されない。
The refrigerant
冷媒槽33には冷却装置35が設けられている。冷却装置35の構成は、第二製造装置の冷却装置25と同様でよい。冷却装置35は、冷媒を少なくとも−5〜−30℃に冷却することができる。
The
融解槽36は、冷媒槽33で作製された凝固体と冷媒との混合物を貯めることができると共に、この凝固体の融解物と冷媒とを貯めることができる槽である。このため、融解槽36は、冷媒槽33で作製された凝固体と融解物との混合物を移送するための移送路を介して、冷媒槽33と接続されていてもよい。この移送路は、例えば、冷媒槽33中の冷媒及び凝固体を吸い上げるためのポンプを備えていてもよい。融解槽36では、凝固体を室温で静置して融解させてもよく、凝固体を加熱して融解させてもよい。凝固体を加熱して融解させる場合には、融解槽36がヒーターを備えていてもよい。融解槽36は、冷媒、凝固体、及び凝固体の融解物を貯めることができれば特に限定されない。
The
第三製造装置を用いて再生研磨材を製造する過程について、図3を参照しながら説明する。まず、冷媒槽33に貯められた冷媒に、冷媒ガス導入装置34によってガスをバブリングして、冷媒にガスを溶解させる。次に、貯蔵槽31中に貯められた使用済み研磨材の水分散液を、滴下装置32によって、冷媒槽33に貯められた冷媒に滴下する。この際、冷媒に溶解しているガスが滴下された水分散液に移動すると共に、水分散液が冷媒によって冷却されて凍結し、凝固体が作製される。次に、凝固体を、冷媒の一部と混在した状態で、融解槽36に移送する。融解槽36において凝固体は融解する。第三製造装置では、融解槽36中で凝固体が融解すると、主に研磨材粒子の凝集体を含む再生研磨材層と、主に水を含む水層と、主に冷媒を含む冷媒層の三層が形成される。そして、この再生研磨材層から凝集体を回収する。
A process of manufacturing the recycled abrasive using the third manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. First, gas is bubbled into the refrigerant stored in the
このため、第三製造装置では、貯蔵槽31、滴下装置32、冷媒槽33、冷媒ガス導入装置34、及び冷却装置35がガス導入部1及び凍結装置2に含まれ、融解槽36が融解部3に含まれる(図3参照)。
For this reason, in the third manufacturing apparatus, the
尚、第二製造装置及び第三製造装置では、融解部において、再生研磨材層と、水層と、冷媒層との三層が形成されているが、この冷媒層から冷媒を回収して、冷媒として再び使用してもよい。 In the second manufacturing apparatus and the third manufacturing apparatus, three layers of a recycled abrasive material layer, an aqueous layer, and a refrigerant layer are formed in the melting part, and the refrigerant is recovered from the refrigerant layer, It may be used again as a refrigerant.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
(実施例1〜6、比較例1〜3)
酸化セリウムと酸化ランタンとの混合物を含む研磨材1kgを水20kgに分散させて研磨液を調製し、この研磨液を用いてガラス製品を研磨した。続いて、この研磨液を0.045mmの目開きを有する篩にかけることにより、研磨液から粗大なガラス組織を取り除いた。これにより、使用済み研磨材の水分散液を20kgを用意した。この水分散液を少量採取して、水分を蒸発させた後、蛍光エックス線分析装置(株式会社リガク製、商品名:RIX1000)を用いて、使用済み研磨材の組成を分析したところ、酸化セリウムが40質量%、酸化ランタンが16質量%、酸化プラセオジムが3質量%、酸化ネオジムが1質量%、酸化ケイ素が32質量%、酸化アルミニウムが8質量%含まれていた。その他、微量の鉄とナトリウムが検知された。
(Examples 1-6, Comparative Examples 1-3)
A polishing agent was prepared by dispersing 1 kg of an abrasive containing a mixture of cerium oxide and lanthanum oxide in 20 kg of water, and a glass product was polished using this polishing solution. Subsequently, the coarse glass structure was removed from the polishing liquid by passing the polishing liquid through a sieve having an opening of 0.045 mm. As a result, 20 kg of an aqueous dispersion of used abrasive was prepared. After collecting a small amount of this aqueous dispersion and evaporating the water, the composition of the used abrasive was analyzed using a fluorescent X-ray analyzer (trade name: RIX1000, manufactured by Rigaku Corporation). It contained 40 mass%,
次に、冷媒に二酸化炭素をバブリングして、冷媒に二酸化炭素を溶解させた。この冷媒に水分散液を滴下することにより、水分散液に冷媒中のガスを移動させると共に、水分散液を凍結させて凝固体を作製した。冷媒として、純粋なシリコーンオイルを用いた。二酸化炭素のバブリング量、冷媒の温度、水分散液の冷却時間(滴下工程終了後からの冷却保持時間)は、下記の表1に示す通りである。 Next, carbon dioxide was bubbled into the refrigerant to dissolve the carbon dioxide in the refrigerant. By dripping the aqueous dispersion into the refrigerant, the gas in the refrigerant was moved to the aqueous dispersion and the aqueous dispersion was frozen to produce a solidified body. Pure silicone oil was used as the refrigerant. The bubbling amount of carbon dioxide, the temperature of the refrigerant, and the cooling time of the aqueous dispersion (cooling holding time after completion of the dropping step) are as shown in Table 1 below.
次に、凝固体を、一部の冷媒と混在した状態で回収した。この凝固体を、一部の冷媒と混在した状態で、室温で2時間静置することにより、融解させた。これにより、主に冷媒が含まれる冷媒層と、主に水が含まれる水層と、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層との三層が形成された。この再生研磨材層から凝集体を回収した。 Next, the solidified body was recovered in a state where it was mixed with some refrigerant. This solidified body was melted by allowing it to stand at room temperature for 2 hours in a state where it was mixed with some refrigerant. As a result, three layers were formed: a refrigerant layer mainly containing a refrigerant, an aqueous layer mainly containing water, and a recycled abrasive material layer mainly containing aggregates of abrasive particles. Aggregates were collected from the recycled abrasive layer.
(実施例7〜9)
まず実施例1〜6及び比較例1〜3で用いた使用済み研磨材の水分散液と同様のものを用意した。
(Examples 7 to 9)
First, the same thing as the aqueous dispersion of the used abrasive | polishing material used in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3 was prepared.
次に、この水分散液に二酸化炭素をバブリングして、水分散液に二酸化炭素を溶解させた。二酸化炭素のバブリング量は、下記の表1に示す通りである。 Next, carbon dioxide was bubbled into the aqueous dispersion to dissolve the carbon dioxide in the aqueous dispersion. The bubbling amount of carbon dioxide is as shown in Table 1 below.
次に、水分散液を冷媒に滴下して凍結させて凝固体を作製した。冷媒として、純粋なシリコーンオイルを用いた。冷媒の温度及び水分散液の冷却時間(滴下工程終了後からの冷却保持時間)は、下記の表1に示す通りである。 Next, the aqueous dispersion was dropped into a refrigerant and frozen to produce a solidified body. Pure silicone oil was used as the refrigerant. The temperature of the refrigerant and the cooling time of the aqueous dispersion (cooling holding time after completion of the dropping step) are as shown in Table 1 below.
次に、凝固体を、一部の冷媒と混在した状態で回収した。この凝固体を、一部の冷媒と混在した状態で、室温で2時間静置することにより、融解させた。これにより、主に冷媒が含まれる冷媒層と、主に水が含まれる水層と、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層との三層が形成された。この再生研磨材層から凝集体を回収した。 Next, the solidified body was recovered in a state where it was mixed with some refrigerant. This solidified body was melted by allowing it to stand at room temperature for 2 hours in a state where it was mixed with some refrigerant. As a result, three layers were formed: a refrigerant layer mainly containing a refrigerant, an aqueous layer mainly containing water, and a recycled abrasive material layer mainly containing aggregates of abrasive particles. Aggregates were collected from the recycled abrasive layer.
(実施例10〜11、比較例4)
まず実施例1〜6及び比較例1〜3で用いた使用済み研磨材の水分散液と同様のものを用意した。
(Examples 10-11, Comparative Example 4)
First, the same thing as the aqueous dispersion of the used abrasive | polishing material used in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3 was prepared.
次に、この水分散液に二酸化炭素をバブリングして、水分散液に二酸化炭素を溶解させた。二酸化炭素のバブリング量は、下記の表1に示す通りである。 Next, carbon dioxide was bubbled into the aqueous dispersion to dissolve the carbon dioxide in the aqueous dispersion. The bubbling amount of carbon dioxide is as shown in Table 1 below.
次に、水分散液をフリーザーで融点以下に冷却して凝固体を作製した。水分散液の冷却温度及び冷却時間は、下記の表1に示す通りである。 Next, the aqueous dispersion was cooled to below the melting point with a freezer to produce a solidified body. The cooling temperature and cooling time of the aqueous dispersion are as shown in Table 1 below.
次に、凝固体を、室温で2時間静置することにより、融解させた。これにより、主に水が含まれる水層と、主に研磨材粒子の凝集体が含まれる再生研磨材層との二層が形成された。この再生研磨材層から凝集体を回収した。 Next, the solidified body was melted by standing at room temperature for 2 hours. As a result, two layers of a water layer mainly containing water and a regenerated abrasive layer mainly containing aggregates of abrasive particles were formed. Aggregates were collected from the recycled abrasive layer.
マイクロトラック粒度分布測定装置(日機装株式会社製、型番:MT3300EX)を用いて、実施例1〜11及び比較例1〜4の凝集体の粒度分布を、レーザー回折・散乱法により、体積基準で測定した。 Using a Microtrac particle size distribution measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., model number: MT3300EX), the particle size distribution of the aggregates of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 is measured on a volume basis by the laser diffraction / scattering method. did.
代表として、実施例1〜3及び比較例1〜3の凝集体の粒度分布の測定結果を図4に示す。図4に示すように、実施例1〜3及び比較例1〜3のいずれも凝集体が形成されていることが確認できた。そして、冷媒に二酸化炭素を溶解させることにより、冷媒から水分散液に二酸化炭素を溶解させた実施例1〜3の凝集体の粒度分布は、二つのピークが現れている。これに対して、水分散液に二酸化炭素を溶解させなかった比較例1〜3の凝集体の粒度分布は、図4に示すように、一つのピークのみが現れている。 As a representative, the measurement results of the particle size distribution of the aggregates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in FIG. As shown in FIG. 4, it was confirmed that aggregates were formed in all of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. Then, by dissolving carbon dioxide in the refrigerant, two peaks appear in the particle size distribution of the aggregates of Examples 1 to 3 in which carbon dioxide is dissolved from the refrigerant into the aqueous dispersion. On the other hand, as shown in FIG. 4, only one peak appears in the particle size distribution of the aggregates of Comparative Examples 1 to 3 in which carbon dioxide was not dissolved in the aqueous dispersion.
また、冷却温度を変更した実施例4〜6、水分散液に二酸化炭素を溶解させた実施例7〜9、水分散液に二酸化炭素を溶解させ、冷媒を用いずに冷却した実施例10、11の凝集体の粒度分布は、実施例1〜3と同様に、二つのピークが現れた。水分散液に二酸化炭素を溶解させなかった比較例4の凝集体の粒度分布は、比較例1〜3と同様に、一つのピークのみが現れた。 Also, Examples 4 to 6 in which the cooling temperature was changed, Examples 7 to 9 in which carbon dioxide was dissolved in the aqueous dispersion, Example 10 in which carbon dioxide was dissolved in the aqueous dispersion and cooled without using a refrigerant, In the particle size distribution of the 11 aggregates, two peaks appeared as in Examples 1-3. In the particle size distribution of the aggregate of Comparative Example 4 in which carbon dioxide was not dissolved in the aqueous dispersion, only one peak appeared as in Comparative Examples 1 to 3.
更に、実施例1〜11及び比較例1〜4の凝集体10gを水100mLに加えて容器に入れ、超音波出力40Wの超音波振動子を挿入して、超音波振動を加えてから、粒度分布を測定した。 Furthermore, 10 g of the aggregates of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were added to 100 mL of water and placed in a container, an ultrasonic vibrator with an ultrasonic output of 40 W was inserted, and ultrasonic vibration was applied. Distribution was measured.
代表として、実施例7の凝集体の粒度分布と、複数回超音波振動を加えた後の粒度分布との測定結果を図5に示す。図5に示すように、水分散液に二酸化炭素を溶解させた実施例5の凝集体に、超音波振動を加えることにより、粒径の大きなピークが低くなり、粒径の小さなピークが高くなっている。 As a representative, FIG. 5 shows the measurement results of the particle size distribution of the aggregate of Example 7 and the particle size distribution after applying ultrasonic vibration a plurality of times. As shown in FIG. 5, by applying ultrasonic vibration to the aggregate of Example 5 in which carbon dioxide is dissolved in an aqueous dispersion, the large particle size peak is lowered and the small particle size peak is raised. ing.
また、水分散液に二酸化炭素を溶解させた実施例1〜6、実施例8〜11の凝集体に、超音波振動を加えることにより、粒径の大きなピークが低くなり、粒径の小さなピークが高くなった。これに対して、水分散液に二酸化炭素を溶解させなかった比較例1〜4の凝集体に、超音波振動を加えても、粒度分布に大きな変化は見られなかった。 Further, by applying ultrasonic vibration to the aggregates of Examples 1 to 6 and Examples 8 to 11 in which carbon dioxide is dissolved in an aqueous dispersion, the large peak of the particle size is lowered and the small peak of the particle size is reduced. Became high. On the other hand, even if ultrasonic vibration was applied to the aggregates of Comparative Examples 1 to 4 in which carbon dioxide was not dissolved in the aqueous dispersion, no significant change was observed in the particle size distribution.
このため、水分散液に二酸化炭素を溶解させた実施例1〜11の凝集体は、非常に脆く、容易に粉砕することができ、研磨材として使いやすい凝集体を得ることができる。これに対して、水分散液に二酸化炭素を溶解させなった比較例1〜4の凝集体は、容易に粉砕することができない。 For this reason, the aggregates of Examples 1 to 11 in which carbon dioxide is dissolved in an aqueous dispersion are very brittle and can be easily pulverized, thereby obtaining an aggregate that is easy to use as an abrasive. On the other hand, the aggregates of Comparative Examples 1 to 4 in which carbon dioxide is dissolved in the aqueous dispersion cannot be easily pulverized.
1 ガス導入部
2 凍結部
3 融解部
1
Claims (10)
前記水分散液を凍結させて凝固体を作製する工程と、
前記凝固体を融解させる工程とを含む、
再生研磨材の製造方法。 Dissolving gas in an aqueous dispersion of used abrasive;
Freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body;
Melting the coagulum.
A method for producing recycled abrasives.
請求項1に記載の再生研磨材の製造方法。 The used abrasive comprises a rare earth oxide;
The method for producing a recycled abrasive according to claim 1.
請求項2に記載の再生研磨材の製造方法。 The rare earth element oxide comprises cerium oxide,
A method for producing a recycled abrasive according to claim 2.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の再生研磨材の製造方法。 The gas includes an acidic gas;
The manufacturing method of the recycled abrasive | polishing material as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項4に記載の再生研磨材の製造方法。 The acid gas includes carbon dioxide;
The manufacturing method of the recycled abrasive | polishing material of Claim 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の再生研磨材の製造方法。 Dropping the aqueous dispersion into a refrigerant to freeze the aqueous dispersion to produce the solidified body;
The manufacturing method of the recycled abrasive | polishing material as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
請求項6に記載の再生研磨材の製造方法。 Introducing the gas into the refrigerant, dropping the aqueous dispersion into the refrigerant, and dissolving the gas in the aqueous dispersion;
A method for producing a recycled abrasive according to claim 6.
請求項7に記載再生研磨材の製造方法。 Introducing the gas into the refrigerant by bubbling the gas into the refrigerant;
The method for producing a recycled abrasive according to claim 7.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の再生研磨材の製造方法。 Dissolving the gas in the aqueous dispersion by bubbling the gas in the aqueous dispersion;
The method for producing a recycled abrasive according to any one of claims 1 to 8.
前記水分散液を凍結させて凝固体を作製する凍結部と、
前記凝固体を融解させる融解部とを含む、
再生研磨材の製造装置。 A gas introduction part for introducing gas into an aqueous dispersion of used abrasives;
A freezing part for freezing the aqueous dispersion to produce a solidified body,
A melting part for melting the solidified body,
Recycled abrasive manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2015247512A JP2017109291A (en) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | Manufacturing method of recycled abrasive and manufacturing apparatus of recycled abrasive |
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- 2015-12-18 JP JP2015247512A patent/JP2017109291A/en active Pending
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