水性磨料分散劑組合物的製作方法
2023-10-11 06:26:44 2
專利名稱：水性磨料分散劑組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在切削加工、磨削加工、研磨加工、切割加工等中使用的水性磨料分散劑組合物以及使用該水性磨料分散劑組合物的加工用水性漿料。
背景技術：
在對矽、石英、水晶、化合物半導體、陶瓷、玻璃、金屬氧化物、超硬合金、燒結合金等所謂的脆性材料進行切削加工、磨削加工、研磨加工、切割加工時，經常使用在分散劑中分散磨料製成的漿料。在加工時，該漿料作為切削液一邊供給到加工裝置的刃部分一邊進行作業。
目前，作為漿料的分散劑，多使用以礦物油和合成油等作為主要成分的非水溶性的分散劑。但是，這些非水溶性的分散劑大多是引火性危險物品，存在加工時引火的問題和根據消防法貯藏量受限制的問題，因此，最近水溶性的磨料分散劑被大量使用起來。
一般市售的水溶性的磨料分散劑組合物大多設計成以二醇類作為基礎油，並添加主要用於混合和分散磨料的添加劑，例如在專利文獻1～3中公開了在水-二醇系分散劑中添加特定的添加劑製成的磨料分散劑組合物。另外，在專利文獻4中公開了在不含水的二醇系分散劑中添加有機酸和有機蒙脫石製成的磨料分散劑組合物。
日本專利特開平10-81872號公報[專利文獻2]日本專利特開平10-259396號公報[專利文獻3]日本專利特開平10-324889號公報 日本專利特開2002-80883號公報發明內容發明要解決的課題使用專利文獻1～3那樣的水-二醇系分散劑的磨料分散劑組合物，可以得到在加工初期與非水溶性的磨料分散劑組合物相媲美的良好的性能。但是，使用該水性磨料分散劑組合物的漿料大多存在在長期使用下由於混進加工物的切屑而導致漿料的粘度上升，由此帶來加工品質降低的所謂粘度穩定性的問題。進而，為了避免引火，體系中的水分量必須多，而另一方面，當被加工材料是用於半導體基板等中的矽的情況下，若增加水分量，就存在包含在分散劑中的水與矽反應而生成氫、導致進一步增稠的問題，因而大大限制了可以使用的組成。
另外，在專利文獻4中公開的非水系的磨料分散劑組合物中，由於所添加的有機酸、有機蒙脫石，而依舊存在引起磨料分散劑組合物的增稠的問題，並且，欲重複利用水性磨料分散劑組合物時，存在再生品的組成不固定、難以重複利用的問題。而且，還具有因為不含水而帶來的引火性的問題。
因此，本發明的課題在於提供一種沒有引火的問題、磨料的分散穩定性和使用中的長期粘度穩定性優良的水性磨料分散劑組合物以及加工用水性漿料。
解決課題的手段本發明的第一形態是提供一種水性磨料分散劑組合物來解決上述課題，該組合物的特徵在於含有二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類和水。
R2O-(CHR1CH2O)m-R3(1)式中，R1表示氫原子或甲基，R2表示碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，R3表示氫原子、或碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，m表示1～20的數。
本發明的第二形態是提供一種水性磨料分散劑組合物來解決上述課題，該組合物的特徵在於由二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類、水和脂肪族多元羧酸的鹼性鹽組成。
R2O-(CHR1CH2O)m-R3(1)式中，R1表示氫原子或甲基，R2表示碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，R3表示氫原子、或碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，m表示1～20的數。
在第二形態中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，脂肪族多元羧酸的鹼性鹽的含量優選為0.01～10重量％。
另外，在第一和第二形態中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，優選上述二醇類和上述二醇醚類的含量總計為50～98重量％；以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述水的含量優選為2～50重量％。
進一步，在第一和第二形態中，以重量為基準，上述二醇類與上述二醇醚類的含量比例優選為上述二醇類∶上述二醇醚類＝50∶50～99∶1。
根據這些發明，可以提供一種沒有引火的問題、磨料的分散穩定性和使用中的長期粘度穩定性優良的水性磨料分散劑組合物。
本發明的第三形態是提供一種加工用水性漿料來解決上述課題，該加工用水性漿料的特徵在於包含本發明的上述水性磨料分散劑組合物、和磨料。
根據該發明，可以提供一種沒有引火的問題、磨料的分散穩定性和使用中的長期粘度穩定性優良的加工用水性漿料。
本發明的第四形態是提供一種加工方法來解決上述課題，該加工方法的特徵在於使用本發明的上述加工用水性漿料，進行切削加工、磨削加工、研磨加工或切割加工。
本發明的第五形態是提供一種加工方法來解決上述課題，該加工方法的特徵在於使用本發明的上述加工用水性漿料，進行鋼絲鋸加工或帶鋸加工。
在第四和第五形態中，被加工材料優選為矽、石英、水晶、化合物半導體、陶瓷、玻璃、金屬氧化物、超硬合金和燒結合金中的至少一種。
根據第四和第五形態的發明，可以提供安全性、加工性優良的加工方法。
發明效果設計成二醇類和添加劑的現有的水性磨料分散劑組合物，其磨料的混合·分散大大依賴於添加劑，但在長期使用時，由於工件切屑的混入而導致漿料的粘度上升，加工精度容易降低。本發明的水性磨料分散劑組合物不僅可以穩定地分散磨料，而且通過含有二醇醚類，可以抑制其漿料的粘度上升，因而能保持使用初期的優良的加工精度。而且，所添加的水不僅具有消除引火的危險性的效果，還具有對切削時產生的熱的冷卻效果、抑制增稠的效果，通過結合使用二醇醚類和水，可以製成優良的水性磨料分散劑組合物。
本發明的這些作用和優點通過下面說明的本發明的具體實施方式
可明了。
具體實施例方式
本發明的水性磨料分散劑組合物含有二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類和水。其中，所使用的二醇類並沒有特別限制，可以列舉例如乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丁二醇、己二醇、甘油、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、其它聚亞烷基二醇。其中，特別優選的是丙二醇、二乙二醇。這些可以單獨使用，也可以二種以上結合使用。
作為二醇醚類，可以使用以下述通式(1)表示的二醇醚類。
R2O-(CHR1CH2O)m-R3(1)在通式(1)中，R1表示氫原子或甲基，R2表示碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，R3表示氫原子、或碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，m表示1～20的數。作為以通式(1)表示的化合物，具體可以列舉二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二丙醚、二丙二醇二丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單丙醚、三乙二醇單丁醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丙醚、三乙二醇二丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚、三丙二醇單丙醚、三丙二醇單丁醚、三丙二醇二甲醚、三丙二醇二乙醚、三丙二醇二丙醚、三丙二醇二丁醚等。其中，特別優選的是二乙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇單乙醚。這些可以單獨使用，也可以二種以上結合使用。
關於本發明的水性磨料分散劑組合物中的二醇類和二醇醚類的含量，以水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，優選二醇類和二醇醚類的含量總計為50～98重量％，更優選為85～98重量％。以重量為基準，二醇類與二醇醚類的含量比例優選為二醇類∶二醇醚類＝50∶50～99∶1。
水可以使用工業用水、自來水、去離子水、蒸餾水的任意一種，其中優選沒有雜質的蒸餾水，更優選去離子水。從防止引火和抑制粘度的方面考慮，以水性磨料分散劑組合物總量為100重量％，本發明的水性磨料分散劑組合物中的水的含量優選為2～50重量％，更優選2～15重量％。
本發明的水性磨料分散劑組合物優選由二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類、水和脂肪族多元羧酸的鹼性鹽組成。作為脂肪族多元羧酸，具體可以列舉檸檬酸、草酸等；構成鹼性鹽的鹼，可以列舉鈉、鉀、胺類等。作為脂肪族多元羧酸的鹼性鹽特別優選為檸檬酸鉀。它們可以單獨使用，也可以二種以上結合使用。以水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，本發明的水性磨料分散劑組合物中的脂肪族多元羧酸的鹼性鹽的含量優選為0.01～10重量％。當在水性磨料分散劑組合物中包含這些化合物時，可以直接添加脂肪族多元羧酸的鹼性鹽，也可以同時添加作為原料的脂肪族多元羧酸和鹼金屬氫氧化物或胺。此時，不必是當量，可以使用相對於鹼金屬氫氧化物或胺過量的脂肪族多元羧酸。
本發明的水性磨料分散劑組合物通過將由SiC等形成的磨料混入其中並使其均勻分散而被製成加工用水性漿料。本發明的加工用水性漿料適合用於切削加工、磨削加工、研磨加工或者切割加工，可以用作對矽、石英、水晶、化合物半導體、陶瓷、玻璃、金屬氧化物、超硬合金、燒結合金等進行加工時供應到刃上的切削液。作為可以特別顯著地發揮本發明的水性磨料分散劑組合物和使用其製得的加工用水性漿料的效果的切割裝置，可以列舉鋼絲鋸、帶鋸和將這些多重使用的多重鋼絲鋸、多重帶鋸等。
實施例下面通過實施例來具體說明本發明。
按照表1的組成來製備本發明的水性磨料分散劑組合物(實施例1～4)和本發明以外的水性磨料分散劑組合物(比較例1～4)。進一步，通過對各水性磨料分散劑組合物1L添加1kg的GC磨料(#1500)，用攪拌機以1000rpm攪拌1小時，得到加工用水性漿料。另外，表1中記載的各成分相對應的數值是重量份。
表1
對上述製備的各加工用水性漿料，加入10重量％的矽粉(粒徑1～2μm)，攪拌混合後，測定漿料粘度(η0)。接著，在這些漿料中加入不鏽鋼鋼球(直徑2mm)，以1000rpm攪拌10小時粉碎矽粉，然後用金屬絲網(50目)過濾掉不鏽鋼鋼球後，測定漿料粘度(η1)。並且，將剛剛製備後的加工用水性漿料放入容器(200ml燒杯)中，靜置24小時後，觀察有沒有磨料的沉降導致的硬結塊。結果示於表2中。
從表2可知，相對於比較例的加工用水性漿料在碎粉矽粉前後粘度發生較大變化，本發明的加工用水性漿料在粉碎矽粉前後粘度幾乎沒有變化，長期使用時的粘度穩定性優良。另外，本發明的加工用水性漿料不會引起硬結塊，其分散穩定性也優良。
以上結合在目前認為最為實用、且優選的實施方式來對本發明進行說明，但本發明並不限於本申請說明書中公開的實施方式，在不違背從權利要求書和說明書整體看出的發明要旨或思想的範圍內可以適宜修改，應當理解由這些修改產生的水性磨料分散劑組合物和加工用水性漿料也包含在本發明的技術範圍內。
權利要求
1.一種水性磨料分散劑組合物，其特徵在於，含有二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類和水，R2O-(CHR1CH2O)m-R3(1)式中，R1表示氫原子或甲基，R2表示碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，R3表示氫原子、或碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，m表示1～20的數。
2.一種水性磨料分散劑組合物，其特徵在於，由二醇類、通式(1)表示的二醇醚類、水、和脂肪族多元羧酸的鹼性鹽組成，R2O-(CHR1CH2O)m-R3(1)式中，R1表示氫原子或甲基，R2表示碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，R3表示氫原子、或碳原子數為1～18的烷基或鏈烯基，m表示1～20的數。
3.根據權利要求2所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述脂肪族多元羧酸的鹼性鹽的含量為0.01～10重量％。
4.根據權利要求1所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述二醇類和上述二醇醚類的含量總計為50～98重量％。
5.根據權利要求2所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述二醇類和上述二醇醚類的含量總計為50～98重量％。
6.根據權利要求1所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述水的含量為2～50重量％。
7.根據權利要求2所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以上述水性磨料分散劑組合物總量為100重量％計，上述水的含量為2～50重量％。
8.根據權利要求1所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以重量為基準，上述二醇類與上述二醇醚類的含量比例為上述二醇類∶上述二醇醚類＝50∶50～99∶1。
9.根據權利要求2所述的水性磨料分散劑組合物，其中，以重量為基準，上述二醇類與上述二醇醚類的含量比例為上述二醇類∶上述二醇醚類＝50∶50～99∶1。
10.一種加工用水性漿料，其特徵在於，包含權利要求1～9中任意一項所述的水性磨料分散劑組合物、和磨料。
11.一種加工方法，其特徵在於，使用權利要求10所述的加工用水性漿料，進行切削加工、磨削加工、研磨加工或切割加工。
12.一種加工方法，其特徵在於，使用權利要求10所述的加工用水性漿料，進行鋼絲鋸加工或帶鋸加工。
13.根據權利要求11或12所述的加工方法，其中，被加工材料為矽、石英、水晶、化合物半導體、陶瓷、玻璃、金屬氧化物、超硬合金和燒結合金中的至少一種。
全文摘要
本發明提供一種沒有引火問題、磨料的分散穩定性和使用中的長期粘度穩定性優良的水性磨料分散劑組合物以及加工用水性漿料。一種水性磨料分散劑組合物，其特徵在於含有二醇類、以通式(1)表示的二醇醚類和水。式中，R
文檔編號C10M105/18GK1903968SQ20061009928
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月25日 優先權日2005年7月25日
發明者菊池慎吾, 中田秀人, 大橋康正 申請人:尤希路化學工業有限公司