JPH06182622A

JPH06182622A - 水性放電加工液のイオン交換処理法

Info

Publication number: JPH06182622A
Application number: JP4354903A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Takahashi; 信之高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【目的】水性放電加工液のイオン交換処理でのイオン交
換樹脂での使用時間を長くして、イオン交換処理量を大
きくし、しかも、粉末分散の水性放電加工液などもイオ
ン交換処理できる、水性放電加工液のイオン交換処理法
を提供する。【構成】イオン交換樹脂全体と水性放電加工液とをイオ
ン交換用の容器中で接触させ、それらの間でイオン交換
反応を同時的に進行させ、放電加工に障害とるイオンの
みを捕捉するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換樹脂の使用
時間を増大させることができる水性放電加工液のイオン
交換処理法に関する。

【０００２】さらに、本発明は、粉末を分散させた水性
放電加工液などをイオン交換処理できて、しかも、イオ
ン交換樹脂の使用時間を増大させることができる水性放
電加工液のイオン交換処理法に関する。

【０００３】

【従来の技術】放電加工装置では、放電加工での使用で
汚染した水性放電加工液（以下、水性放電加工液を加工
液と略称することがある）を加工槽から抜き出して槽に
溜め、それを清浄化して加工槽で再使用するのが一般的
である。

【０００４】清浄化は、ろ過による固体の分離とイオン
交換によるイオンの除去である。イオンの除去は、大き
くなった電気伝導度を放電加工に適するまで低下させる
ためのもので、ろ過した加工液をイオン交換樹脂層を流
してイオン交換する方法で行われている。

【０００５】そのイオン交換処理は、加工液を小さい空
間速度で流し、イオン交換処理の開始から終了まで同じ
空間速度を維持して行われている。

【０００６】すなわち、工業用水からの純水の製造およ
び各種の液の精製でのイオン交換処理法と同じである。

【０００７】加工液のイオン交換処理における空間速度
と処理時間は、放電加工で汚染した加工液（以下、汚加
工液ということがある）を小さい空間速度（処理した加
工液の電気伝導度が著しく低くなる空間速度）でイオン
交換樹脂層を流して破過点を求めて決めている。実際の
イオン交換装置で採用されている空間速度は、加工液中
の多種イオンの全てがイオン交換樹脂層の微少なイオン
交換帯において最大に平衡に近ずく著しく小さい空間速
度である。

【０００８】これを、イオン交換樹脂層（高さをＺとす
る）でのイオン交換帯の移動からみると、イオン交換処
理の開始から終了までの間、微小高さｄｚでのイオン交
換帯で、加工液中の多種イオンによりイオン交換帯の交
換容量を飽和にして、次にそのイオン交換帯（ｄｚ）を
未反応のイオン交換樹脂層に順次に移動させる方法であ
る。すなわち、イオン交換処理の開始と終了との間で、
イオン交換反応に関与するイオン交換樹脂が、イオン交
換帯（ｄｚ）の移動にしたがって。経時的に順次に異な
っていくイオン交換処理法である。

【０００９】また、物質移動現象からみると、空間速度
をできるだけ小さくして、微小高さｄｚのイオン交換帯
においてできるだけ多種イオン全ての総括移動容量係数
（Ｋｆａ）をできるだけ大きくするイオン交換処理法で
ある。

【００１０】次に、図３に基いて、加工液の従来のイオ
ン交換処理法を具体的に説明する。

【００１１】図３は、実際の放電加工装置における加工
液の循環工程を示す工程図である。

【００１２】そこで使用するイオン交換装置とイン交換
処理法とはいずれの実装置においても同じである。

【００１３】図３において、４０は放電加工を行う加工
槽であって、放電加工中は、循環工程で清浄にした加工
液を戻して再使用するようになっている。加工槽４０の
汚加工液は、加工槽４０に隣接して設けた一時収納槽４
１にオーバーフローする。一時収納槽４１に一時的に貯
溜された汚加工液４２は、ポンプ４３によりろ過装置４
４に送液され、そこでろ過されて清浄加工液槽４５に貯
溜される。しかし、清浄加工液槽４５に貯溜される加工
液４６は、その電気伝導度が大きいので、そのままで放
電加工に再使用することはない。

【００１４】そこで、イオン交換樹脂を充填した縦長の
イオン交換塔４７に加工液４６を流してイオン交換処理
し、電気伝導度が著しく低くなった加工液４６を清浄加
工液槽４５に戻して、清浄加工液槽４５の加工液４６全
体の電気伝導度を低くしている。

【００１５】そして、電気伝導度を低くした加工液４６
をポンプ５０で抜き出して加工槽に送って放電加工に再
使用している。

【００１６】イオン交換塔４７でのイオン交換処理は、
清浄加工液槽４５の加工液４６の電気伝導度を検出装置
４８により検出し、電気伝導度が大きくなると、加工液
４６をポンプ４９によりイオン交換塔４７に送り、清浄
加工液槽４５の加工液４６の全量が所定の電気伝導度に
なるまで加工液４６をイオン交換塔４７に流すという方
法で行われている。

【００１７】イオン交換処理での空間速度は、前述の理
由から著しく小さい値が採用されている。

【００１８】しかも、その小さい空間速度が、イオン交
換処理の開始から終了まで、同一に維持されている。な
お、ワイヤカット放電加工装置では、加工液を放電加工
をしている箇所に注いでから加工槽に集めて、その後で
第４図に示すのと同様して清浄にしてから清浄加工液槽
に貯溜し、そこからポンプで汲み出して放電加工をする
箇所に再度注ぐようになっている。

【００１９】また、イオン交換処理する前にろ過するこ
とも行われている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】加工液の従来のイオン
交換処理は、多くの問題点を有していて、それには下記
のものがある。（イ）放電加工に使用した加工液に含まれるイオンは、
その種類および量が通常多いので、イオン交換樹脂単位
量当たりの処理液量が小さいという問題点がある。

【００２１】すなわち、イオン交換樹脂の寿命が短い、
すなわち、イオン交換処理に使用できる時間が短い、と
いう問題点がある。（ロ）イオン交換樹脂単位量当たりの処理液量が少ない
ので、半導体製造あるいは原子力発電の水処理用の高品
質グレードのイオン交換樹脂を使用して再生することな
く廃棄するイオン交換処理では、加工液の再生使用に関
する費用が高騰するという問題点がある。（ハ）放電加工装置は、昼夜（すなわち長時間）連続運
転される場合が多いが、その連続運転の途中で短時間ご
とイオン交換塔を切り替えて使用することは、操作が著
しく煩雑になるという問題点がある。（ニ）イオン交換塔は、放電加工装置の設置面積の制約
から、地表に設けた自立塔ではなく、加工液を貯溜する
槽上の空間などに支持具により支持されていることが多
いというのが実情である。

【００２２】そのために、イオン交換塔を大きくして処
理液を大きくすること、あるいはイオン交換塔の数を増
やして処理液を大きくすることが著しく困難であるとい
う問題点がある。（ホ）加工液には、種々の目的で、水溶性化合物あるい
は／および水溶性重合体が溶解されているが、それらが
イオン交換樹脂に捕捉されるという問題点がある。水溶
性化合物あるいは水溶性重合体は、水溶性にするため
に、分子中あるいは重合鎖末端などに親水基（ＯＨ基が
代表的）を有している。そのために、水溶性化合物ある
いは水溶性重合体内の電子が偏在して、いわゆる分子分
極が生じることになり、それら化合物あるいは重合体は
デルタ電荷（単位電荷のうちの若干の電荷）を有する状
態になっている。しかも、加工液は、微小なイオン交換
樹脂間の隙間をゆっくりと流れるので、デルタ電荷を有
する水溶性化合物あるいは水溶性重合体も、イオン交換
樹脂に捕捉されるおそれがある。（ヘ）加工液は、粉末が分散されたものが使用されるこ
とがあるが、粉末がイオン交換樹層の樹脂間の微小な隙
間に捕捉されるので、粉末分散の加工液がイオン交換処
理できないという問題点がある。すなわち、粉末分散の
加工液は、それをイオン交換処理により清浄化して再使
用できないという問題点がある。（ト）加工液に加工屑などが混入していると（実装置で
は起こりうる）、それがイオン交換樹脂に捕捉され、イ
オン交換樹脂の交換容量が短時間のイオン交換処理で飽
和になってしまうという問題点がある。そこで、本発明
は、これらの問題点を解決する加工液のイオン交換処理
法を提供すること、を目的とする。

【００２３】すなわち、本発明は、具体的には、下記
（１）〜（４）の内容を実現するイオン交換処理法を提
供すること、を目的とする。（１）イオン交換樹脂単位量あたりの処理量を大きくし
て、すなわちイオン交換樹脂の使用時間を長くして、イ
オン交換処理する。（２）加工液に溶解した水溶性化合物および／または水
溶性重合体がイオン交換処理で捕捉されないでイオン交
換処理する。（３）加工液に分散している粉末が、イオン交換樹脂で
捕捉されないでイオン交換処理する。すなわち、粉末分
散加工液のイオン交換処理を可能にして、しかも、その
イオン交換処理でのイオン交換樹脂の使用時間を長くす
る。（４）放電加工で混入した加工屑などがイオン交換樹脂
に捕捉されないでイオン交換処理する。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明による第一のイオ
ン交換処理法は、下記のものである。

【００２５】すなわち、水性放電加工液を容器に導入し
て、容器中のイオン交換材と接触させてから容器から導
出させる水性放電加工液のイオン交換処理法において、
イオン交換処理操作を下記（Ａ）および（Ｂ）に定義す
る方法により行うこと、を特徴とするものである。（Ａ）容器内で水性放電加工液とイオン交換材全体とを
イオン交換反応するように水性放電加工液とイオン交換
材とを接触させてイオン交換処理する。（Ｂ）容器から導出する水性放電加工液の電気伝導度を
放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の範囲に
維持するように、容器に導入する水性放電加工液の液量
を制御する。

【００２６】また、本発明による第二のイオン交換処理
法は、下記のものである。

【００２７】すなわち、水性放電加工液を容器に導入し
て、容器中の粒状のイオン交換材と接触させてから容器
から導出させる水性放電加工液のイオン交換処理法にお
いて、イオン交換処理操作が下記（Ａ）および（Ｂ）に
定義する方法であって、水性放電加工液が下記（ａ）〜
（ｃ）に定義する水性放電加工液のいずれかであること
を特徴とするものである。イオン交換処理操作（Ａ）容器内で粒状のイオン交換材を運動させうる液量
の水性放電加工液を容器に導入してイオン交換処理す
る。（Ｂ）容器から導出する水性放電加工液の電気伝導度を
放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の範囲に
維持するように容器に導入する水性放電加工液の液量を
制御する。水性放電加工液（ａ）水溶性化合物溶解の水溶液からなる水性放電加工
液、（ｂ）水溶性重合体溶解の水溶液からなる水性放電
加工液、（ｃ）水溶性化合物と水溶性重合体とが溶解の
水溶液からなる水性放電加工液。さらに、本発明による
第三のイオン交換処理法は、下記のものである。

【００２８】すなわち、水性放電加工液を容器に導入し
て、容器中の粒状のイオン交換材と接触させてから容器
から導出させる水性放電加工液のイオン交換処理法にお
いて、イオン交換処理操作が下記（Ａ）および（Ｂ）に
定義する方法であって、水性放電加工液が下記（ｉ）〜
（ｉｖ）に定義する水性放電加工液のいずれかであるこ
とを特徴とするものである。イオン交換処理操作（Ａ）容器内で粒状のイオン交換材を運動させるうる液
量の水性放電加工液を容器に導入してイオン交換処理す
る。（Ｂ）容器から導出する水性放電加工液の電気伝導度を
放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の範囲に
維持するように容器に導入する水性放電加工液の液量を
制御する。水性放電加工液（ｉ）粉末が、水に分散してなる水性放電加工液、（ｉ
ｉ）粉末が、水溶性化合物溶解の水溶液に分散してなる
水性放電加工液、（ｉｉｉ）粉末が、水溶性重合体溶解
の水溶液に分散してなる水性放電加工液、（ｉｖ）粉末
が、水溶性化合物と水溶性重合体とが溶解の水溶液に分
散してなる水性放電加工液。

【００２９】〔発明の具体的説明〕本発明は、放電加工
に使用した加工液から放電加工に有害なイオンを選択的
に除去し、それによって、イオン交換樹脂の交換容量に
かかる負担を小さくして、イオン交換樹脂の寿命を長く
するイオン交換処理法である。本発明に先立って、加工
液のイオン交換処理では、下記のような現象が生じるこ
とが本発明者により見いだされている。

【００３０】その現象の第一は、放電加工で使用した１
００μＳ／ｃｍ以上の電気伝導度の加工液には、モリブ
デンイオン、タングステンイオンおよびコバルトイオン
などの金属イオン、塩素イオン、有機酸イオンなどの無
機イオンおよび有機イオンなの放電加工に有害なイオン
が多量に存在しているということである。

【００３１】その現象の第二は、放電加工に有害なイオ
ンはイオン交換速度が大きいので、加工液とイオン交換
樹脂との接触時間を小さくても、放電加工に有害なイオ
ンはイオン交換樹脂に捕捉される可能性があるというこ
とである。

【００３２】その現象の第三は、従来のイオン交換処理
では、放電加工に無害なイオンによって、イオン交換樹
脂の交換容量の多くの部分が消費されているということ
である。

【００３３】そして、本発明による第一〜第三のイオン
交換処理法は、それらの現象と本発明において見い出さ
れた実験的事実とから得られたものである。〈イオン交換処理法〉イオン交換処理法本発明によるイオン交換処理法は、イオン交換用容器内
で加工液とイオン交換樹脂全体とがイオン交換反応する
ように接触させる。

【００３４】すなわち、イオン交換樹脂全体を原則とし
てイオン交換処理の開始から終了までイオン交換反応に
関与させ、イオン交換反応がイオン交換樹脂全体で同時
的に進行するようする。

【００３５】なお、同時的に進行するというのは、加工
液がイオン交換用容器内を通鵜する際に、イオン交換樹
脂の各粒子が反応に関与し、その状態が継続してイオ
ン交換反応が行われるという意味である。

【００３６】しかも、本発明によるイオン交換処理法で
は、イオン交換用容器に導入する加工液の量をイオン交
換処理後の加工液の電気伝導度が所定の範囲（すなわ
ち、放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の範
囲）になるように制御する。

【００３７】これは、イオン交換処理する加工液がイオ
ン交換処理後の加工液の電気伝導度をそのような範囲に
なるように制御した量であると、その量の加工液とイオ
ン交換樹脂との接触時間が、放電加工に有害なイオンが
優先的にイオン交換樹脂に捕捉されるに必要な時間の領
域に相当することが本発明で見いだされたからである。

【００３８】なお、放電加工に無害なイオンに由来する
電気伝導度の範囲は、一般的には、０．２〜１００μＳ
／ｃｍ程度であることが、本発明者により見いだされて
いる。また、本発明によるイオン交換処理法において、
イオン交換処理後の加工液の電気伝導度を０．２μＳ／
ｃｍ未満になるようにして、加工液の量を制御すると、
イオン交換樹脂の交換容量の寿命を増大があまり期待で
きない。

【００３９】１００μＳ／ｃｍを越えるようにして、加
工液の量を制御すると、放電加工に有害なイオンが残る
可能性が大きくなる。

【００４０】個別の放電加工では、放電加工に無害なイ
オンに由来する電気伝導度の範囲が変わってくることが
ある。その場合は個別に実験で求めればよい。

【００４１】放電加工に無害なイオンの代表的なものを
例示すれば、鉄イオン、クロムイオン、亜鉛イオンおよ
び銅イオンなどの金属イオン、炭酸イオンおよびケイ酸
イオンなどがある。そして、放電加工に有害なイオンが
優先的にイオン交換樹脂に捕捉させる前述の方法によ
り、イオン交換樹脂の交換容量の寿命（すなわち、イオ
ン交換樹脂単位量当たりの処理量）が著しく増大させる
ことができる。なお、実際の放電加工では、種々の要因
によって、加工液の電気伝導度が変動する。しかし、そ
のような変動が生じても、イオン交換処理する加工液の
液量が放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の
範囲になるよう制御する量であれば、イオン交換樹脂全
体でイオン交換反応を同時的に進行させるうることが本
発明で見いだされている。イオン交換樹脂全体でイオン
交換反応を同時的に進行させうる手段であれば、加工液
とイオン交換樹脂との接触手段は任意である。第二および第三のイオン交換処理法本発明による第二および第三のイオン交換処理法は、イ
オン交換用容器中のイオン交換樹脂を運動させうる液量
の加工液をその容器に導入する方法であり、イオン交換
樹脂を運動させることによりイオン交換樹脂全体を同時
的にイオン交換反応に関与させ、イオン交換反応がイオ
ン交換樹脂全体で同時的に進行するようにしている。

【００４２】すなわち、加工液の液流によりイオン交換
樹脂を運動（例えば、浮遊）させ、加工液がイオン交換
用容器内を通過する過程でいずれかのイオン交換樹脂粒
に接触させて、イオン交換反応がイオン交換樹脂全体で
同時的に進行するようにしている。

【００４３】しかも、イオン交換樹脂と加工液との接触
時間が短く、イオン交換樹脂が運動していると、加工液
に溶解の水溶性化合物あるいは水溶性重合体がイオン交
換樹脂に捕捉されないことが本発明で見いだされてい
る。

【００４４】イオン交換処理する加工液が、イオン交換
処理後の加工液が所定の電気伝導度（放電加工に無害な
イオンに由来する電気伝導度の範囲）になるように制御
した流量である場合、その流量とイオン交換用容器のイ
オン交換樹脂量との接触では、その接触時間が短く、水
溶性化合物あるいは水溶性重合体がイオン交換樹脂とイ
オン交換反応しない範囲の時間である。また、運動して
いるイオン交換樹脂と水溶性化合物あるいは水溶性重合
体とは、反応しにくことが本発明で見いだされている。

【００４５】粉末（放電加工に使用可能な粉末）を分散
した加工液を運動しているイオン交換樹脂と接触させる
場合も、加工液がそのような流量であると、イオン交換
樹脂との衝突の影響を受けずに、容易にイオン交換処理
できることが本発明で見いだされている。

【００４６】そのために、本発明の第二および第三のイ
オン交換処理法により、次のような利点が得られること
が明らかとなった。

【００４７】すなわち、水溶性化合物あるいは水溶性重
合体を溶解した加工液でもイオン交換処理できる。

【００４８】また、粉末を分散した加工液をイオン交換
処理することができ、しかも、粉末として微細な粒径の
ものあるいは１００μｍを越えるものを分散した加工液
でも容易にイオン交換処理できることが本発明で見いだ
されている。

【００４９】なお、粉末を分散した加工液のイオン交換
処理では、イオン交換用容器の加工液の導出口にイオン
交換樹脂と粉末の分離用のろ材を設けるなどすれば、粉
末を分散した加工液を容易にイオン交換処理することが
できる。イオン交換処理法の具体的態様次に、本発明のイオン交換処理法を図１に基いて具体的
に説明する。

【００５０】図１は、本発明によるイオン交換処理を行
うイオン交換装置の一例の説明図である。

【００５１】図１において、１はイオン交換用の容器で
あって、容器１内にはイオン交換樹脂２が入っている。
容器１の導出入口３、４にはろ材が設けられ、イオン交
換樹脂２が容器１外に流出しないようになっている。

【００５２】そして、放電加工に使用した加工液を導入
口４より容器１に導入する。導入量は、イオン交換樹脂
２が運動しうる量（容器１の容積に比較して少ない量）
である。加工液は、容器１の導入口４から導出口３に移
動し、その過程でいずれかのイオン交換樹脂２と接触し
てイオン交換反応して、それから導出口３から流出する
ようになっている。

【００５３】すなわち、イオン交換処理の開始から終了
まで、イオン交換樹脂２全体がイオン交換反応に関与し
て、イオン交換反応が各イオン交換樹脂２の粒子で同時
的に進行する。粉末を分散した加工液の場合には、導出
入口３、４に設けるろ材を粉末を通過させ、イオン交換
樹脂２の通過を遮断する大きさの孔を有するものにして
おけばよい。イオン交換樹脂２の粒径は大きいので、そ
のようなろ材の選択は容易である。

【００５４】また、導入口４から入る加工液量は、導出
口３からでる加工液の電気伝導度の検出信号に基いて制
御する。電気伝導度の検出手段および制御手段は、任意
である。イオン交換装置イオン交換装置は、本発明のイオン交換処理を行いうる
ものであれば、イオン交換用容器の形状、加工液の導出
入口の容器への取り付け位置、あるいは導出入口などの
形態などは任意である。加工液本発明においてイオン交換処理する液は、水性放電加工
液である。

【００５５】「水性放電加工液」は、水を含む放電加用
の液（水のみからなるもであってもよい）の意味であっ
て、水以外の成分については特に制約がない。

【００５６】水以外の成分を含む水性放電加工液として
は、水溶性化合物を水に溶解した水溶液、水溶性高分子
（水溶性オリゴマーを含む）を水に溶解した水溶液、水
溶性化合物と水溶性高分子を水に溶解した水溶液および
粉末を分散したものが代表的である。

【００５７】粉末を分散した加工液は、水、水溶性化合
物溶解の水溶液および水溶性高分子溶解の水溶液のいず
れの液に粉末を分散したものであってもよい。ま
た、加工液は、放電加工に使用した加工液であっても、
放電加工に未使用の加工液であってもよいが、本発明の
利点を最も享受できるのは放電加工に使用した加工液で
ある場合である。

【００５８】その場合の放電加工の種類については制約
がない。したがって、加工液は、形彫り放電加工に使用
した加工液であっても、ワイヤカット放電加工に使用し
た加工液あってもよい。

【００５９】また、放電加工に使用した加工液である場
合、それは、全量が放電加工に使用した加工液である必
要がなく、少量の放電加工に使用した加工液を含んでい
るものであってもよい。

【００６０】すなわち、本発明の「放電加工に使用した
水性放電加工液」は、全量が放電加工に使用した加工液
である場合のみならず、放電加工に使用した加工液を含
む加工液である場合をも含んだ意味に用いている。

【００６１】また、本発明の水性放電加工液は、固液分
離手段（ろ過装置が代表的）によって分離処理したも
の、分離処理しないもの（すなわち、ろ過していない加
工液）であってもよい。

【００６２】次に、加工液に溶解する水溶性化合物、水
溶性高分子（水溶性オリゴマーを含む）を例示的に挙げ
ると下記のものがある。

【００６３】防錆性化合物（すなわち、水溶性防錆
剤）、酸化防止性化合物（すなわち、水溶性酸化防止
剤）、電極消耗率低下防止性化合物（すなわち、水溶性
の電極消耗率低下防止剤）および加工速度向上性化合物
（すなわち、水溶性の加工速度向上剤）など。

【００６４】具体的にそれらの化合物を例示すると下記
のものがある。

【００６５】アルキレンジオールなどの水溶性化合物、
ポリエチレングリコールあるいはポリプロピレングリコ
ールおよびそれらの誘導体などの水溶性高分子。

【００６６】なお、ポリエチレングリコールあるいはポ
リプロピレングリコールの誘導体としては、例えば、分
岐ポリエチレングリコール、分子の一方の末端あるいは
分子の両端にアルコールまたはフェノールが結合したポ
リエチレングリコールあるいはポリプロピレングリコー
ル、分子の末端が不飽和であるポリエチレングリコール
あるいはポリプロピレングリコールがある。

【００６７】なお、加工液中の水溶性化合物あるいは／
および水溶性高分子の濃度は、本発明の処理法で処理で
きる範囲の濃度であればよい。

【００６８】一般的には、２０〜８０重量％（水と、水
溶性化合物あるいは／および水溶性高分子との合計重量
基準）の濃度のものを用いることができる。なお、ある
いは／およびは、「あるいは」と「および」のいずれで
もよいことを意味している。

【００６９】また、加工液に分散する粉末を例示的に挙
げると下記のものがある。酸化防止性粉末（すなわち、
水に不溶性の酸化防止剤）、防錆性粉末（すなわち、水
に不溶性の防錆剤）および被加工物表面平滑化用粉末
（被加工物の表面を平滑にする目的で加工液に分散され
ている粉末）など。

【００７０】被加工物表面平滑化用粉末を具体的に例示
すると下記のものがある。

【００７１】グラファイト、真鍮、タングステン、銀、
カドミウム、イリジウム、亜鉛、マグネシウム、錫、鉛
タングステンと銀との合金、銅および銅とタングステン
との合金、グラファイトあるいはケイ素の粉末の一種ま
たは複数種からなるもの、非金属元素の粉末、金属元素
の粉末、非金属元素の酸化物および金属元素の酸化物の
一種または複数種とケイ素あるいは／およびグラファイ
トとの粉末など。なお、従来は、水に不溶性の酸化防止
剤あるいは防錆剤などは、イオン交換処理でイオン交換
樹脂に捕捉されるということで事実上の使用が妨げられ
ていた。しかし、本発明により、それらの使用が可能に
なる。イオン交換材本発明で用いるイオン交換材は、放電加工で使用した加
工液に含まれるイオン種（特に放電加工に有害なイオン
種）とイオン交換反応する交換基を有する材である。
本発明で用いるイオン交換材の代表的なものは、イオン
交換樹脂およびイオン交換膜である。

【００７２】なお、「イオン交換樹脂」は、本来的には
形態を特定していない用語である（樹脂とあるから）。
しかし、イオン交換樹脂の殆どが粒状のものであるの
で、「イオン交換樹脂」の用語は、一般的には「粒状の
イオン交換樹脂」の同義語として使用されている。

【００７３】そこで、本明細書の従来技術の説明および
本発明の説明では、「イオン交換樹脂」の用語を「粒状
のイオン交換樹脂」の意味で使用している。

【００７４】なお、本発明の「粒状のイオン交換材」と
いう用語は、合成樹脂からなる粒状のイオン交換樹脂の
みならず、天然樹脂からなる粒状のイオン交換樹脂を含
む意味で用いている。

【００７５】ただし、本発明で用いる粒状のイオン交換
樹脂（すなわち、イオン交換樹脂）は、合成樹脂からな
る粒状のイオン交換樹脂であるのが一般的である。

【００７６】イオン交換樹脂は、それが有するイオン交
換基の機能から、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂
に類別され、陽イオン交換樹脂は強酸性陽イオン交換樹
脂と弱酸性陽イオン交換樹脂に、陰イオン交換樹脂は強
塩基性陰イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換樹脂に
それぞれ類別される。本発明のイオン交換処理法では、
陰イオン交換樹脂あるいは陰イオン交換樹脂と陽イオン
交換樹脂の併用が適している。特に望ましいのは、強
塩基性陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の併用であ
る。ただし、形彫り放電加工において、水溶性化合物と
して水溶性高分子を水に溶解した加工液を使用する場合
は、強塩基性陰イオン交換樹脂と強酸性陽イオン交換樹
脂の併用が望ましい。

【００７７】また、ワイヤカット放電加工に使用した加
工液の場合でも、強塩基性陰イオン交換樹脂と強酸性陽
イオン交換樹脂の併用が望ましい。なお、強塩基の交換
基あるいは強酸性の交換基は、いずれのものも使用でき
る。

【００７８】以下、実施例により、本発明を具体的に説
明するが、実施例はあくまでも例示であって、本発明を
制限するものではない。

【００７９】

【実施例】

〈実施例１〉放電加工で使用した加工液をイオン交換処
理した。

【００８０】その放電加工は下記の条件で行った。放電加工条件放電加工装置ソディツクＡ３５０Ｍ
ＡＲＫ１１ワイヤ電極住友ＳＢＧー２０Ｈ被加工物ＳＫＤー１１（厚み５０
ｍｍ）加工速度１６０ｍｍ²／分平均電流１４Ａ加工槽内の加工液電気伝導度２０μＳ／ｃｍ² 加工液は、下記のものを使用した。加工液加工液は水に添加剤溶解液１重量％（水の重量を基準）
を溶解したものであって、前記の放電加工条件で放電加
工したものを用いた。なお、添加剤溶解液は防錆剤と加
工速度向上剤とを溶解したもので、商品名バイトルＷＸ
（株式会社、ソディック製）として市販されているもの
を使用した。イオン交換装置イオン交換装置は図２に示すものを使用した。図２のイ
オン交換装置は、本発明のために新たに創案されたもの
である。図２において、イオン交換装置装置本体は、タ
ンク型のイオン交換槽２０からなっており、底面２１は
曲面を形成させてある。タンク型のイオン交換槽２０に
は、従来から加工液のイオン交換処理に用いられている
のと同じイオン交換樹脂２２を５リットル入れてあり、
その５リットルの容積はイオン交換槽２０の容積に比較
して小さいものであった。イオン交換処理する加工液
は、導入管２３を通じて清浄加工液槽（図示せず）から
ポンプ２４で汲み上げてろ過装置２５に送液し、そこで
ろ過してからイオン交換槽２０内の下部に位置する導入
管２３の先端開放口２６から槽２０内に導入するように
なっている。

【００８１】なお、清浄加工液槽は、図３の清浄加工液
槽４５に該当する。イオン交換処理された加工液は、イ
オン交換槽２０内の上部に設けた集液部２７から導出管
２８を通じて導出させて、清浄加工液槽に戻すようにな
っている。

【００８２】また、導出管２８には、電気伝導度計２９
が設けられていて、導出させた加工液の電気伝導度が検
出できるようになっている。

【００８３】さらに、導入管２３と導出管２８との間は
配管３０で接続されていて、配管３０に設けたバルブ３
１を開くと、ポンプ２４から吐出した加工液が配管３０
および導出管２９を通じて清浄加工液槽に戻るようにな
っている。イオン交換処理法ポンプ２４により送液し、ろ過装置２５でろ過した加工
液を導入管２３の先端開放口２６からイオン交換槽２０
の底面２１の曲面に向けて噴出し、噴出した加工液が底
面２１に衝突してから向きを変えて、イオン交換槽２０
内を上昇する過程でイオン交換処理されるようにした。

【００８４】また、底面２１に衝突してから向きを変え
て加工液を上昇させることで、上昇する加工液のエネル
ギーによって、イオン交換槽２０内のイオン交換樹脂２
２が自由に運動できるようにした。

【００８５】イオン交換樹脂２２は、浮遊した状態で加
工液とイオン交換する。

【００８６】そして、イオン交換処理中は、導出管２８
に設けた電気伝導度計２９で加工液の電気伝導度を検出
して、その電気伝導度を１５μＳ／ｃｍ²に維持して、
清浄加工液槽の電気伝導度を２０μＳ／ｃｍ²を維持す
るようにした。

【００８７】それらの電気伝導度の維持は、イオン交換
槽２０に導入する加工液の流量を制御することで行っ
た。

【００８８】清浄加工液槽の加工液の電気伝導度が、２
０μＳ／ｃｍ²を越えると直ちにイオン交換処理を終了
した。イオン交換処理できた時間は、３１０時間であっ
た。

【００８９】なお、下記の比較例１では、同じ条件の加
工液を従来の方法でイオン交換処理しているが、その場
合には、１０リットルのイオン交換樹脂を使用して１１
５時間であった。したがって、１０リットルのイオン交
換樹脂として、実施例１の結果を換算すると、６２０時
間となり、比較例１に比較すると、処理時間（すなわ
ち、イオン交換樹脂の使用時間）が約５．４倍に延長で
きることがわかった。

【００９０】また、イオン交換処理量は、平均すると早
い空間速度をとっているので、５．４倍よりも相当に大
きな量であった。〈比較例１〉実施例１で使用したのと同じ加工液を用い
てイオン交換処理した。すなわち、同じ加工液を同じ
条件で行った放電加工に使用したものである。イオン交換装置イオン交換装置は図４に示すものを使用した。図４のイ
オン交換装置は従来から加工液のイオン交換処理に使用
されているものである。

【００９１】図４において、イオン交換装置装置本体
は、イオン交換塔６０にイオン交換樹脂６１を充填した
もので、イオン交換処理する加工液は導入管６２を通じ
て清浄加工液槽（図示せず）からポンプ６３で汲み上げ
られてろ過装置６４に送液され、そこでろ過されてから
イオン交換塔６０内の上部に導入されるようになってい
る。なお、清浄加工液槽は、図３の清浄加工液槽４５に
該当する。

【００９２】イオン交換処理された加工液は、イオン交
換塔６０内の下部に先端開放口６５を位置させて設けた
加工液の導出管６６を通じて導出させて清浄加工液槽
（すなわち、図３の清浄加工液槽４５）に戻すようにな
っている。

【００９３】イオン交換樹脂６１は、従来から加工液の
イオン交換処理に用いられているものを１０リットルを
イオン交換塔６０に充填した。イオン交換処理法ポンプ６３で加工液を送液し、ろ過装置６４でろ過しし
て１０リットル／分の流速でイオン交換塔６０に導入し
てイオン交換処理した。イオン交換処理は、清浄加工液
槽の加工液（図３の加工液４６に該当する）の電気伝導
度が２０μＳ／ｃｍ²になるまで行った。清浄加工液
槽（すなわち、図３の清浄加工液槽４５）の加工液の電
気伝導度が２０μＳ／ｃｍ²を越えると、イオン交換処
理を終了した。

【００９４】実験の結果、イオン交換塔６０でのイオン
交換処理時間は、１１５時間であった。〈実施例２〉実施例２は、図２のイオン交換装置におい
て、清浄加工液槽（図示せず）からポンプ２３で汲み上
げた加工液を直接に先端開放口２４からイオン交換槽２
０内に導入してイオン交換した。実施例２は、イオン交
換処理する加工液が図２のろ過装置２４を通していない
ということのみが、実施例１と相違するだけで、それ以
外は実施例１と同じにして実験した。実験の結果、イオ
ン交換処理できた時間は２５０時間であった。

【００９５】すなわち、イオン交換樹脂１０リットル当
たりの処理時間に換算すると５００時間であった。これ
を、下記の比較例２の実験結果と比較すると、処理時間
が約１２倍に延長できること、すなわち、加工液のイオ
ン交換処理量が約１２倍以上に増大することが明らかと
なった。

【００９６】なお、ろ過装置２４でろ過した加工液をイ
オン交換処理した実施例１の結果と比較すると、イオン
交換処理できた時間は、約２０％程度の低下にとどまる
ことが明らかとなった。

【００９７】このことから、加工液に加工屑が混入して
いても、イオン交換処理をすることができ、しかも、イ
オン交換処理時間が大巾に増大することが明かとなっ
た。〈比較例２〉比較例２は、図４のイオン交換装置で、清
浄加工液槽（図示せず）からポンプ６３で汲み上げた加
工液を直接にイオン交換塔６０に導入してイオン交換し
た。

【００９８】比較例２は、イオン交換処理する加工液が
図４のろ過装置６４を通していないということのみが、
比較例１と相違するだけで、それ以外は比較例１と同じ
にして実験した。

【００９９】すなわち、加工屑などが存在する加工液を
イオン交換処理した。

【０１００】実験の結果、イオン交換処理できた時間は
６５時間であった。

【０１０１】すなわち、比較例１に比較して、約１／２
のイオン交換処理時間であり、実施例２と比較すると、
約１／１２のイオン交換処理時間であった。

【０１０２】このことから、加工液の従来のイオン交換
処理では、イオン交換樹脂のイオン交換容量が、加工液
中の加工屑などの存在により著しく早く飽和になること
が明らかとなった。

【０１０３】なお、実装置の場合でも、イオン交換塔に
加工屑などが流入する場合が見られる。〈実施例３〉加工液として、下記の組成のものを使用し
た。加工液水９８．７０重量％ケイ素１．００重量％カルシウム酸化物０．０１重量％アルミニウム酸化物０．０１重量％鉄酸化物０．０１重量％なお、水以外の成分は、粉末として水に分散させてあ
る。

【０１０４】加工液は、実施例２の場合と同様に、図２
のろ過装置２４を通さずに、ポンプ２３で汲み上げた加
工液を直接に先端開放口２４からイオン交換槽２０内に
導入してイオン交換した。それ以外は、実施例１と同じ
にして実験した。

【０１０５】実験の結果、イオン交換処理できた時間は
２１５時間であった。

【０１０６】これは、イオン交換樹脂１０リットル当た
りの処理時間に換算すると４３０時間であった。イオン
交換処理した加工液には、加工屑などとケイ素、カルシ
ウム酸化物、アルミニウム酸化物および鉄酸化物の粉末
が含まれていたが、イオン交換処理時間（すなわち、イ
オン交換処理量）に与える影響は僅かであった。〈比較例３〉比較例３は、イオン交換処理する加工液が
図４のろ過装置６４を通していないということ、および
加工液として実施例３で使用したのと同じものを使用し
たということが、比較例１と相違するだけで、それ以外
は比較例１と同じにして実験した。

【０１０７】実験の結果、イオン交換処理できた時間は
４１時間であった。これは、実施例３の約１／５の時間
であって、比較例１の約１／３の時間および比較例２の
約６割の時間であった。

【０１０８】このことから、加工屑などとケイ素、カル
シウム酸化物、アルミニウム酸化物および鉄酸化物の粉
末が含まれている加工液を従来のほ方法でイオン交換処
理することは、実質上工業的に行い得ないことが明らか
となった。

【０１０９】

【発明の効果】本発明により、放電加工に使用した加工
液のイオン交換材単位量当たりのイオン処理液量を著し
く増大、すなわちイオン交換樹脂の寿命を著しく延長、
させることができるという基本的な効果が得られる。そ
のために、それに関連する下記の効果が得られる。（イ）加工液の再生使用に関する費用の高騰を防止でき
る。（ロ）昼夜（すなわち長時間）連続運転でのイオン交換
塔の切り替え使用という著しく煩雑な操作が不用とな
る。（ハ）イオン交換塔を大きくする必要がなくなる。さら
に、本発明により、基本的な効果に加えて、下記の効果
が得られる。（ａ）水溶性化合物あるいは水溶性高分子を溶解した加
工液をイオン樹脂に捕捉されることなくイオン交換処理
することができる。（ｂ）粉末分散の加工液をイオン交換処理することがで
きるようになる。（ｃ）加工屑などが混入している加工液をオン交換処理
することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明で使用するイオン交換装置の説
明図。

【図２】図２は、本発明の実施例で使用してイオン交換
装置の説明図

【図３】図３は、従来の放電加工装置における加工液の
循環工程の工程図

【図４】図４は、従来のイオン交換装置の説明図

【符号の説明】

１容器２イオン交換樹脂３液導出口４液導入口２０イオン交換槽２１底面２２イオン交換樹脂２３導入管２４ポンプ２５ろ過装置２６先端開放口２７集液部２８導出管２９電気伝導度計３０配管３１バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水性放電加工液を容器に導入して、該容器
中のイオン交換材と接触させてから該容器から導出させ
る水性放電加工液のイオン交換処理法において、イオン
交換処理操作を下記（Ａ）および（Ｂ）に定義する方法
により行うことを特徴とする、水性放電加工液のイオン
交換処理法。（Ａ）容器内で水性放電加工液とイオン交換材全体とを
イオン交換反応するように水性放電加工液とイオン交換
材とを接触させてイオン交換処理する、（Ｂ）容器から
導出する水性放電加工液の電気伝導度を放電加工に無害
なイオンに由来する電気伝導度の範囲に維持するように
容器に導入する水性放電加工液の液量を制御する。
【請求項２】水性放電加工液を容器に導入して、容器中
の粒状のイオン交換材と接触させてから該容器から導出
させる水性放電加工液のイオン交換処理法において、イ
オン交換処理操作が下記（Ａ）および（Ｂ）に定義する
方法であって、水性放電加工液が下記（ａ）〜（ｃ）に
定義する水性放電加工液のいずれかであることを特徴と
する、水性放電加工液のイオン交換処理法。イオン交換処理操作（Ａ）容器内で粒状のイオン交換材を運動させうる液量
の水性放電加工液を容器に導入してイオン交換処理す
る、（Ｂ）容器から導出する水性放電加工液の電気伝導
度を放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の範
囲に維持するように容器に導入する水性放電加工液の液
量を制御する。水性放電加工液（ａ）水溶性化合物溶解の水溶液からなる水性放電加工
液、（ｂ）水溶性重合体溶解の水溶液からなる水性放電
加工液、（ｃ）水溶性化合物と水溶性重合体とが溶解の
水溶液からなる水性放電加工液。
【請求項３】水性放電加工液を容器に導入して、容器中
の粒状のイオン交換材と接触させてから該容器から導出
させる水性放電加工液のイオン交換処理法において、イ
オン交換処理操作が下記（Ａ）および（Ｂ）に定義する
方法であって、水性放電加工液が下記（ｉ）〜（ｉｖ）
に定義する水性放電加工液のいずれかであることを特徴
とする、水性放電加工液のイオン交換処理法。イオン交換処理操作（Ａ）容器内で粒状のイオン交換材を運動させうる液量
の水性放電加工液を容器に導入してイオン交換処理す
る、（Ｂ）容器から導出させる水性放電加工液の電気伝
導度を放電加工に無害なイオンに由来する電気伝導度の
範囲に維持するように容器に導入する水性放電加工液の
液量を制御する。水性放電加工液（ｉ）粉末が、水に分散してなる水性放電加工液、（ｉ
ｉ）粉末が、水溶性化合物溶解の水溶液に分散してなる
水性放電加工液、（ｉｉｉ）粉末が、水溶性重合体溶解
の水溶液に分散してなる水性放電加工液、（ｉｖ）粉末
が、水溶性化合物と水溶性重合体とが溶解の水溶液に分
散してなる水性放電加工液。
【請求項４】前記イオン交換処理する水性放電加工液
が、放電加工に使用した水性放電加工液であって、下記
（イ）あるいは（ロ）に定義する水性放電加工液である
ことを特徴とする、請求項１〜３に記載のイオン交換処
理法。（イ）固液分離手段で処理した水性放電加工液、（ロ）
固液分離手段で未処理の水性放電加工液。
【請求項５】前記放電加工に無害なイオンに由来する電
気伝導度の範囲が、０．２〜１００μＳ／ｃｍであるこ
とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のイオ
ン交換処理法。
【請求項６】前記水溶性化合物、前記水溶性重合体およ
び前記粉末が下記（イ）〜（ハ）にそれぞれ定義するも
のであることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに
記載のイオン交換処理法。（イ）水溶性化合物が、防錆性化合物、酸化防止性化合
物、電極消耗率低下防止性化合物および加工速度向上性
化合物からなる水に溶解性の化合物であって、それらの
一種あるいは二種以上からなるものであること、（ロ）
水溶性重合体が、電極消耗率低下防止性化合物あるいは
加工速度向上性化合物からなる水に溶解性の重合体であ
って、それらの一種または二種からなるものであるこ
と、（ハ）粉末が、被加工物表面平滑化用粉末、防錆性
粉末あるいは酸化防止性粉末であって、それらの一種あ
るいは二種以上からなるものであること。
【請求項７】前記被加工物表面平滑化用粉末が、グラフ
ァイト、真鍮、タングステン、銀、カドミウム、イリジ
ウム、亜鉛、マグネシウム、錫、鉛タングステンと銀と
の合金、銅および銅とタングステンとの合金、グラファ
イトあるいはケイ素の粉末の一種または複数種からなる
ことを特徴とする、請求項６に記載のイオン交換処理
法。
【請求項８】前記被加工物表面平滑化用粉末が、ケイ素
と、非金属元素単体、金属元素単体、非金属元素の酸化
物および金属元素の酸化物の一種または複数種との粉末
であることを特徴とする、請求項６あるいは７に記載の
イオン交換処理法。