JP5350839B2 - Processing oil for brittle materials and processing oil composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脆性材料用加工油、およびこれに砥粒を配合してなる加工油組成物に関する。詳しくは、シリコンやセラミックス等の脆性材料をワイヤーソーで切断する際に用いられる脆性材料用加工油および加工油組成物に関する。 The present invention relates to a processing oil for brittle materials and a processing oil composition obtained by blending abrasive grains with the processing oil. Specifically, the present invention relates to a processing oil and processing oil composition for a brittle material used when a brittle material such as silicon or ceramics is cut with a wire saw.
半導体製品の製造においては、脆性材料であるシリコンインゴットを切断する必要があり、加工精度および生産性の観点から一般にワイヤーソー加工が利用されている。ワイヤーソー加工においては遊離砥粒を加工油中に分散させたスラリーが用いられ、ピアノ線等からなるワイヤーソーにより脆性材料が切断される。加工油としては、鉱物油を主成分とする非水溶性の油剤が主に用いられている。具体的には、この加工油にSiCなどの砥粒を混合・分散させたスラリー状の切削液をインゴット切断装置の刃の部分に供給しながらインゴットの切断が行われる。 In the manufacture of semiconductor products, it is necessary to cut a silicon ingot that is a brittle material, and wire saw processing is generally used from the viewpoint of processing accuracy and productivity. In wire saw processing, a slurry in which free abrasive grains are dispersed in processing oil is used, and a brittle material is cut by a wire saw made of piano wire or the like. As the processing oil, a water-insoluble oil agent mainly composed of mineral oil is mainly used. Specifically, the ingot is cut while supplying a slurry-like cutting fluid in which abrasive grains such as SiC are mixed and dispersed in the processing oil to the blade portion of the ingot cutting device.
しかし、鉱物油を主成分とする従来の加工油は引火性の危険物であるため、消防法により貯蔵数量が制限されている。また、廃液についても環境問題を生じないような処理が必要となる。
そこで、鉱物油を主成分とする非水溶性の加工油ではなく、水溶性の加工油も種々提案されている。例えば、エチレングリコール等の親水性多価アルコール系化合物と、プロピレングリコール等の親油性多価アルコール系化合物と、水とからなる分散媒に砥粒を分散させた水性切削液が開示されている(特許文献1参照)。また、鉱物油系基油や合成系基油に水とノニオン系界面活性剤とベントナイトを配合し、且つ所定の脂肪酸エステルを含まないインゴット切断用砥粒分散媒組成物が開示されている(特許文献2参照)。
However, since the conventional processing oil mainly composed of mineral oil is a flammable dangerous material, the storage quantity is limited by the Fire Service Act. Further, the waste liquid needs to be treated so as not to cause environmental problems.
Accordingly, various water-soluble processing oils have been proposed instead of water-insoluble processing oils mainly composed of mineral oil. For example, an aqueous cutting fluid is disclosed in which abrasive grains are dispersed in a dispersion medium composed of a hydrophilic polyhydric alcohol compound such as ethylene glycol, a lipophilic polyhydric alcohol compound such as propylene glycol, and water ( Patent Document 1). Also disclosed is an abrasive dispersion medium composition for cutting an ingot that contains water, a nonionic surfactant, and bentonite in a mineral oil base oil or a synthetic base oil, and does not contain a predetermined fatty acid ester (patent). Reference 2).
しかしながら、特許文献1、2に開示されたシリコンインゴット切断用の水性加工油組成物は、引火性は低いものの砥粒を分散させたスラリーの状態が必ずしも安定しているとは言い難い。すなわち、砥粒が沈降してしまいやすく、安定してシリコンインゴットを切削することが困難である。 However, although the aqueous processing oil composition for cutting silicon ingots disclosed in Patent Documents 1 and 2 has low flammability, it is difficult to say that the state of the slurry in which abrasive grains are dispersed is necessarily stable. That is, the abrasive grains tend to settle and it is difficult to stably cut the silicon ingot.
そこで、本発明の目的は、引火性が低く砥粒の分散安定性に優れる脆性材料用加工油、およびこれに砥粒を配合してなる加工油組成物を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a processing oil for brittle materials having low flammability and excellent abrasive dispersion stability, and a processing oil composition obtained by blending abrasive grains therein.
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような脆性材料用加工油、およびこれに砥粒を配合してなる加工油組成物を提供するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following processing oil for brittle materials and a processing oil composition obtained by blending abrasive grains with the processing oil.
(1)多価アルコール系化合物を基油とする脆性材料用加工油であって、該加工油全量基準で、質量平均分子量が500以上の界面活性剤を0.5〜30質量%、金属酸塩を0.1〜10質量%、水を5〜50質量%配合してなることを特徴とする脆性材料用加工油。
(2)上述の(1)に記載の脆性材料用加工油において、前記多価アルコール系化合物が、アルキレングリコールおよびポリアルキレングリコールの少なくともいずれかである
ことを特徴とする脆性材料用加工油。
(3)上述の(1)に記載の脆性材料用加工油において、前記多価アルコール系化合物が、アルキレングリコール誘導体およびポリアルキレングリコール誘導体の少なくともいずれかであり、前記各誘導体は、水酸基の少なくとも一部がエーテル結合あるいはエステル結合によりヒドロカルビル基と結合した構造であることを特徴とする脆性材料用加工油。
(4)上述の(1)から(3)までのいずれか1つに記載の脆性材料用加工油において、前記界面活性剤がイオン性界面活性剤であることを特徴とする脆性材料用加工油。
(5)上述の(4)に記載の脆性材料用加工油において、前記イオン性界面活性剤がポリカルボン酸またはその塩であることを特徴とする脆性材料用加工油。
(6)上述の(1)から(5)までのいずれか1つに記載の脆性材料用加工油において、さらに、防錆剤、消泡剤、金属不活性化剤およびpH調整剤のうち、少なくともいずれか1種を配合してなることを特徴とする脆性材料用加工油。
(7)上述の(1)から(6)までのいずれか1つに記載の脆性材料用加工油に、砥粒を配合してなることを特徴とする加工油組成物。
(1) A processing oil for a brittle material having a polyhydric alcohol compound as a base oil, and 0.5 to 30% by mass of a surfactant having a mass average molecular weight of 500 or more based on the total amount of the processing oil, a metal acid A processing oil for brittle materials comprising 0.1 to 10% by mass of salt and 5 to 50% by mass of water.
(2) The processing oil for brittle materials according to the above (1), wherein the polyhydric alcohol compound is at least one of alkylene glycol and polyalkylene glycol.
(3) In the processing oil for brittle materials described in (1) above, the polyhydric alcohol compound is at least one of an alkylene glycol derivative and a polyalkylene glycol derivative, and each derivative is at least one of hydroxyl groups. A processing oil for brittle materials, wherein the part has a structure bonded to a hydrocarbyl group by an ether bond or an ester bond.
(4) The brittle material processing oil according to any one of (1) to (3) above, wherein the surfactant is an ionic surfactant. .
(5) The processing oil for brittle materials according to the above (4), wherein the ionic surfactant is a polycarboxylic acid or a salt thereof.
(6) In the processing oil for brittle material according to any one of (1) to (5) above, further, among rust preventives, antifoaming agents, metal deactivators and pH adjusters, A processing oil for brittle materials, comprising at least one of them.
(7) A processing oil composition comprising abrasive grains blended with the processing oil for brittle materials according to any one of (1) to (6) above.
本発明によれば、水を含んで引火性が低くかつ優れた砥粒分散性を有する脆性材料用加工油およびこれに砥粒を配合してなる加工油組成物が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the processing oil composition which mix | blends an abrasive grain with this and the processing oil for brittle materials which has water, is low in flammability, and has the outstanding abrasive grain dispersibility are provided.
本発明の脆性材料用加工油は、多価アルコール系化合物を基油として、質量平均分子量が500以上の界面活性剤と、金属酸塩と、水とを配合してなるものである。
本発明で用いられる多価アルコール系化合物としては、水溶性および加工性の観点よりアルキレングリコールやポリアルキレングリコールが好ましく用いられる。アルキレングリコールとしては、分子量が小さく粘度の低いプロピレングリコールやエチレングリコールが加工性の観点より好ましいが、分子量が100以下であれば他のアルキレングリコールでも特に支障はない。なお、金属酸塩の分散効果の観点から、エチレングリコールよりプロピレングリコールのほうが好ましい。
また、分子量が400以下であれば、ポリエチレングリコールのようなポリアルキレングリコールでもよい。
さらに、前記多価アルコール系化合物が、アルキレングリコール誘導体やポリアルキレングリコール誘導体であってもよい。具体的には、水酸基の少なくとも一部がエーテル結合あるいはエステル結合によりヒドロカルビル基と結合した構造であってもよい。ヒドロカルビル基としては、例えばアルキル基が挙げられる。
The processing oil for brittle materials of the present invention is obtained by blending a surfactant having a mass average molecular weight of 500 or more, a metal acid salt, and water with a polyhydric alcohol compound as a base oil.
As the polyhydric alcohol compound used in the present invention, alkylene glycol and polyalkylene glycol are preferably used from the viewpoint of water solubility and processability. As the alkylene glycol, propylene glycol and ethylene glycol having a low molecular weight and low viscosity are preferable from the viewpoint of processability, but other alkylene glycols are not particularly problematic as long as the molecular weight is 100 or less. From the viewpoint of the metal salt dispersion effect, propylene glycol is more preferable than ethylene glycol.
Moreover, if the molecular weight is 400 or less, polyalkylene glycol such as polyethylene glycol may be used.
Furthermore, the polyhydric alcohol compound may be an alkylene glycol derivative or a polyalkylene glycol derivative. Specifically, a structure in which at least a part of the hydroxyl group is bonded to the hydrocarbyl group by an ether bond or an ester bond may be used. Examples of the hydrocarbyl group include an alkyl group.
本発明の脆性材料用加工油で用いられる界面活性剤は、イオン性面活性剤、両性界面活性剤(双性界面活性剤)、および非イオン性界面活性剤(ノニオン性界面活性剤)のいずれでもよい。非イオン性界面活性剤としては、酸化プロピレンと酸化エチレンとのブロック共重合物、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体などが挙げられる。 The surfactant used in the processing oil for brittle materials of the present invention is any of an ionic surfactant, an amphoteric surfactant (a zwitterionic surfactant), and a nonionic surfactant (a nonionic surfactant). But you can. Examples of the nonionic surfactant include a block copolymer of propylene oxide and ethylene oxide, polyalkylene glycol and derivatives thereof.
これらの中では、砥粒の分散効果の点でイオン性界面活性剤が好ましい。イオン性界面活性剤は、親水性部分(親水基)がアニオンとなり得るアニオン性界面活性剤と、親水基がカチオンとなり得るカチオン性界面活性剤とに大別される。アニオン性界面活性剤の親水基としては、カルボン酸、スルホン酸、あるいはリン酸構造を持つものが挙げられる。また、カチオン性界面活性剤の親水基としては、テトラアルキルアンモニウム構造を持つものが挙げられる。アニオン性界面活性剤の場合、親水基は遊離の酸でもよいが、ナトリウム塩やカリウム塩のような塩となっているほうが砥粒の分散性向上の点で好ましい。 In these, an ionic surfactant is preferable at the point of the dispersion effect of an abrasive grain. The ionic surfactant is roughly classified into an anionic surfactant in which a hydrophilic portion (hydrophilic group) can be an anion and a cationic surfactant in which a hydrophilic group can be a cation. Examples of the hydrophilic group of the anionic surfactant include those having a carboxylic acid, sulfonic acid, or phosphoric acid structure. Moreover, what has a tetraalkylammonium structure is mentioned as a hydrophilic group of a cationic surfactant. In the case of an anionic surfactant, the hydrophilic group may be a free acid, but a salt such as a sodium salt or potassium salt is preferred from the viewpoint of improving the dispersibility of the abrasive grains.
本発明では、上述した各界面活性剤の中で、アニオン性界面活性剤が砥粒の分散効果の点で最も好ましい。特に、ポリカルボン酸(塩)として知られているものが好適に使用できる。例えば、非架橋型高分子ポリカルボン酸(塩)が好ましく用いられる。このような非架橋型高分子ポリカルボン酸(塩)は、カルボキシル基を有するモノマーのホモポリマーであってもよく、カルボキシル基を有するモノマーと、カルボキシル基を有する2種以上の他のモノマーまたはカルボキシル基を有さない2種以上の他のモノマーとのコポリマーであってもよい。ホモポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、ポリクロトン酸またはその塩、ポリイタコン酸またはその塩等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーと、カルボキシル基を有する2種以上の他のモノマーとのコポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体またはその塩、アクリル酸−クロトン酸共重合体またはその塩、アクリル酸−スルホン酸共重合体またはその塩があげられる。カルボキシル基を有するモノマーと、カルボキシル基を有さない2種以上の他のモノマーとのコポリマーとしては、エチレン−マレイン酸共重合体またはその塩、メタクリル酸−アクリル酸エチル共重合体またはその塩が挙げられる。この中でも特にアクリル酸/マレイン酸共重合体が好ましく、共重合比(モル比)は75/25〜50/50である。また、塩としてはナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられるがナトリウム塩が好ましい。また、用いる非架橋型高分子ポリカルボン酸(塩)は1種以上を単独でまたは併用することができる。 In the present invention, among the above-mentioned surfactants, an anionic surfactant is most preferable in terms of the effect of dispersing abrasive grains. In particular, those known as polycarboxylic acids (salts) can be suitably used. For example, non-crosslinked polymer polycarboxylic acid (salt) is preferably used. Such a non-crosslinked polymer polycarboxylic acid (salt) may be a homopolymer of a monomer having a carboxyl group, and a monomer having a carboxyl group and two or more other monomers having a carboxyl group or a carboxyl It may be a copolymer with two or more other monomers having no group. Examples of the homopolymer include poly (meth) acrylic acid or a salt thereof, polycrotonic acid or a salt thereof, polyitaconic acid or a salt thereof, and the like. Examples of the copolymer of a monomer having a carboxyl group and two or more other monomers having a carboxyl group include, for example, a (meth) acrylic acid-maleic acid copolymer or a salt thereof, an acrylic acid-crotonic acid copolymer, or The salt, acrylic acid-sulfonic acid copolymer, or its salt is mention | raise | lifted. Examples of the copolymer of a monomer having a carboxyl group and two or more other monomers having no carboxyl group include an ethylene-maleic acid copolymer or a salt thereof, a methacrylic acid-ethyl acrylate copolymer or a salt thereof. Can be mentioned. Among these, an acrylic acid / maleic acid copolymer is particularly preferable, and the copolymerization ratio (molar ratio) is 75/25 to 50/50. Examples of the salt include sodium salt and potassium salt, but sodium salt is preferable. Moreover, the non-crosslinked polymer polycarboxylic acid (salt) to be used can be used alone or in combination.
上述した界面活性剤の質量平均分子量は500以上であり、好ましくは1000以上であり、より好ましくは3000以上である。質量平均分子量が500未満であると、加工油に砥粒を配合した際に砥粒分散効果が劣る。一方、界面活性剤の質量平均分子量が10万を超えると、加工油の粘度が高くなりすぎてワイヤーソー加工時の加工精度や加工高率に悪影響を及ぼすおそれがある。それ故、界面活性剤の質量平均分子量は10万以下が好ましく、1万以下がより好ましい。このような質量平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定すればよい。
また、上述した界面活性剤の配合量は、加工油全量基準で0.5〜30質量%であるが、好ましくは1〜20質量%である。界面活性剤の配合量が0.5質量%未満であると、砥粒の分散効果が劣る。一方、上述した界面活性剤の配合量が30質量%を超えると粘度が上がりすぎてしまい、加工性に劣る。
The above-mentioned surfactant has a mass average molecular weight of 500 or more, preferably 1000 or more, more preferably 3000 or more. When the weight average molecular weight is less than 500, the abrasive grain dispersion effect is inferior when the abrasive grains are blended with the processing oil. On the other hand, if the weight average molecular weight of the surfactant exceeds 100,000, the viscosity of the processing oil becomes too high, which may adversely affect the processing accuracy and processing rate during wire saw processing. Therefore, the weight average molecular weight of the surfactant is preferably 100,000 or less, and more preferably 10,000 or less. Such a mass average molecular weight may be measured, for example, by gel permeation chromatography.
Moreover, although the compounding quantity of surfactant mentioned above is 0.5-30 mass% on the basis of processing oil whole quantity basis, Preferably it is 1-20 mass%. When the amount of the surfactant is less than 0.5% by mass, the effect of dispersing the abrasive grains is inferior. On the other hand, when the compounding amount of the above-described surfactant exceeds 30% by mass, the viscosity is excessively increased and the processability is poor.
本発明の脆性材料用加工油で用いられる金属酸塩は、加工油中に沈降した砥粒を加工油中に再分散させる効果を奏する。このような効果を奏する金属酸塩としては、例えば、アルミン酸塩、アンチモン酸塩、ウラン酸塩、塩化金ソーダ、クロム酸ソーダ、クロム酸鉛、すず酸塩、タンスグテン酸ソーダ、バナジウム酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ソーダ、ケイ酸カリウムなどが挙げられる。
これらの金属酸塩は1種以上を単独でまたは併用することができるがその配合量は、加工油全量基準で0.1〜10質量%であり、好ましくは0.5〜5質量%である。配合量が0.1質量%未満では、効果が低く、10質量%を超えると加工油中に沈殿が生じやすくなる。
The metal acid salt used in the processing oil for brittle materials of the present invention has an effect of redispersing abrasive grains that have settled in the processing oil in the processing oil. Examples of metal salts having such effects include aluminate, antimonate, uranate, sodium chloride chloride, sodium chromate, lead chromate, stannate, sodium tansugate, ammonium vanadate, Examples include ammonium molybdate, sodium molybdate, and potassium silicate.
One or more of these metal acid salts can be used alone or in combination, but the blending amount is 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass, based on the total amount of processing oil. . If the blending amount is less than 0.1% by mass, the effect is low, and if it exceeds 10% by mass, precipitation tends to occur in the processing oil.
本発明の脆性材料用加工油に配合される水は、引火性を下げるための必須成分であり、水道水でもよいが、蒸留水あるいはイオン交換水のような不純物を含まない水が好ましい。水の配合量は、加工全量基準で5〜50質量%であり、10〜30質量%であることが好ましい。水の配合量が5質量%未満であると、引火性が生じるおそれがあり、一方、水の配合量が50質量%を超えると、該加工油に砥粒を添加して加工油組成物(水性切削液)として用いようとする場合に、砥粒の分散性を著しく低下させてしまうおそれがある。 The water blended in the processing oil for brittle materials of the present invention is an essential component for reducing flammability and may be tap water, but water containing no impurities such as distilled water or ion-exchanged water is preferred. The amount of water blended is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass, based on the total amount of processing. If the blending amount of water is less than 5% by mass, flammability may occur. On the other hand, if the blending amount of water exceeds 50% by mass, abrasive grains are added to the processing oil to provide a processing oil composition ( When using as an aqueous cutting fluid, the dispersibility of the abrasive grains may be significantly reduced.
さらに、本発明の水性脆性材料加工油には、発明の効果を損なわない範囲で、防錆剤、消泡剤、金属不活性化剤およびpH調整剤等を配合してもよい。
防錆剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。配合量としては、放電加工油全量基準で0.01〜5質量%程度が好ましい。
消泡剤としては、シリコーン油、フルオロシリコーン油およびフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。配合量としては、放電加工油全量基準で0.01〜5質量%程度が好ましい。
Furthermore, you may mix | blend a rust preventive agent, an antifoamer, a metal deactivator, a pH adjuster, etc. with the aqueous brittle material processing oil of this invention in the range which does not impair the effect of invention.
Examples of the rust inhibitor include alkyl benzene sulfonate, dinonyl naphthalene sulfonate, alkenyl succinate, polyhydric alcohol ester and the like. As a compounding quantity, about 0.01-5 mass% is preferable on the basis of electric discharge machining oil whole quantity.
Examples of the antifoaming agent include silicone oil, fluorosilicone oil, and fluoroalkyl ether. As a compounding quantity, about 0.01-5 mass% is preferable on the basis of electric discharge machining oil whole quantity.
金属不活性化剤は、主に銅腐食防止剤として用いられるが、例えば、ベンゾトリアゾール、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、およびチアジアゾール等が挙げられる。これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。配合量は放電加工油全量基準で0.01〜1質量%程度が好ましい。放電加工機の電極としては、通常銅が使用されるため、上記範囲の金属不活性化剤を配合することによって、放電加工油中に微量混入してくる銅等の金属酸化物の酸化触媒としての作用を抑制することができる。 The metal deactivator is mainly used as a copper corrosion inhibitor, and examples thereof include benzotriazole, imidazoline, pyrimidine derivatives, and thiadiazole. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. The blending amount is preferably about 0.01 to 1% by mass based on the total amount of electric discharge machining oil. As an electrode of an electric discharge machine, copper is usually used, so by adding a metal deactivator in the above range, as an oxidation catalyst for metal oxides such as copper mixed in a small amount in electric discharge machining oil. Can be suppressed.
pH調整剤は砥粒を加工油中へ安定して分散させる働きをする。砥粒を配合した加工油組成物としての好ましいpH調整範囲は4〜12であり、好ましくは4〜11であり、さらに好ましくは、5〜10である。pHが4未満であると、防錆性が悪化するおそれがあり、pHが12より高いとシリコンが腐食するおそれがある。このようなpH調整剤としては、酢酸、リンゴ酸、クエン酸などの有機酸やその塩、リン酸などとその塩が挙げられる。 The pH adjuster functions to stably disperse the abrasive grains in the processing oil. The preferable pH adjustment range as a processing oil composition which mix | blended the abrasive grain is 4-12, Preferably it is 4-11, More preferably, it is 5-10. If the pH is less than 4, rust prevention may be deteriorated, and if the pH is higher than 12, silicon may be corroded. Examples of such a pH adjuster include organic acids such as acetic acid, malic acid, and citric acid, salts thereof, phosphoric acid, and salts thereof.
以上のように、本発明の脆性材料加工油は、所定の多価アルコールを基油として、所定の界面活性剤と金属酸塩、さらには水を含んでいるため、これに砥粒を配合してなる加工油組成物(スラリー)は、引火性が低く、優れた砥粒分散性および砥粒の再分散性を備えている。従って、本発明の加工油組成物は、ワイヤーソーやマルチワイヤーソー等を用いて脆性材料をワイヤーソー加工する際に好適に用いられる。脆性材料としては、シリコン、水晶、セラミックスおよびカーボン等が挙げられる。砥粒としては、特に制限なく使用することができ、例えばSiC(シリコンカーバイド)砥粒、アルミナ砥粒、ダイヤモンド砥粒などが挙げられる。遊離砥粒の配合量は目的に合わせて適宜決定できるが、通常は、質量比で脆性材料用加工油:遊離砥粒が95:5〜10:90、好ましくは90:10〜30:70である。 As described above, the brittle material processing oil of the present invention contains a predetermined surfactant, metal acid salt, and water, with a predetermined polyhydric alcohol as a base oil. The resulting processing oil composition (slurry) has low flammability and has excellent abrasive dispersibility and abrasive redispersibility. Therefore, the processing oil composition of the present invention is suitably used when a brittle material is processed with a wire saw or a multi-wire saw. Examples of the brittle material include silicon, quartz, ceramics, and carbon. As an abrasive grain, it can use without a restriction | limiting especially, For example, a SiC (silicon carbide) abrasive grain, an alumina abrasive grain, a diamond abrasive grain etc. are mentioned. The blending amount of the free abrasive grains can be appropriately determined according to the purpose. Usually, the processing oil for brittle materials: free abrasive grains is 95: 5 to 10:90, preferably 90:10 to 30:70 by mass ratio. is there.
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
〔実施例1〜5、比較例1〜6〕
以下に示す基油および添加剤を用いて、表1に示す配合組成の加工油(供試油)を調製し、さらに砥粒を配合して各種の評価を行った。評価結果も併せて表1に示す。
[Examples 1-5, Comparative Examples 1-6]
Using the following base oils and additives, processing oils (sample oils) having the composition shown in Table 1 were prepared, and abrasive grains were further blended for various evaluations. The evaluation results are also shown in Table 1.
(基油)
(1) プロピレングリコール
(2) ポリエチレングリコール200
エチレンオキサイドへのエチレンオキサイド付加物(両末端水酸基、数平均分子量:200)
(3) エチレングリコール
(Base oil)
(1) Propylene glycol
(2) Polyethylene glycol 200
Ethylene oxide adduct to ethylene oxide (both terminal hydroxyl groups, number average molecular weight: 200)
(3) Ethylene glycol
(添加剤)
(1) ポリアクリル酸ナトリウム(質量平均分子量 5,000)
日本触媒製アクアリックDL365
(2) アクリル酸/マレイン酸共重合体塩(質量平均分子量 5,000)
日本触媒製アクアリックTL37
(3) タンスグテン酸ナトリウム2水和物
(4) モリブデン酸ナトリウム2水和物
(5) ケイ酸カリウム
日本化学工業製B珪酸カリ
(6) クエン酸
(7) 水(蒸留水)
(Additive)
(1) Sodium polyacrylate (mass average molecular weight 5,000)
Nippon Shokubai Aquaric DL365
(2) Acrylic acid / maleic acid copolymer salt (mass average molecular weight 5,000)
Nippon Shokubai Aquaric TL37
(3) Sodium tantsugtenate dihydrate
(4) Sodium molybdate dihydrate
(5) Potassium silicate Nippon Chemical Industry B potassium silicate
(6) Citric acid
(7) Water (distilled water)
(砥粒)
フジミインコーポレーテッド製の砥粒であるGC1000およびGC3000を使用した。いずれも、炭化ケイ素(SiC)を主成分とする砥粒であり、平均粒径が異なる。
(Abrasive grains)
GC1000 and GC3000, which are abrasive grains manufactured by Fujimi Incorporated, were used. Both are abrasive grains mainly composed of silicon carbide (SiC) and have different average particle diameters.
(評価方法)
(1) 砥粒混合時の粘度
供試油と砥粒を1:1(質量比)で混合し、スラリー状態となった直後に、B型回転粘度計(東機産業製TVB−10)を用いて、25℃で測定した。
(2) pH
市販のpHメーターを用い、上記(1)にて得られたスラリーのpHを25℃で測定した。
(Evaluation method)
(1) Viscosity at the time of mixing abrasive grains The test oil and abrasive grains were mixed at 1: 1 (mass ratio), and immediately after becoming a slurry state, a B-type rotational viscometer (TVB-10 manufactured by Toki Sangyo) was used. And measured at 25 ° C.
(2) pH
The pH of the slurry obtained in (1) above was measured at 25 ° C. using a commercially available pH meter.
(3) 砥粒分散安定性試験
上記(1)のスラリ−(混合直後)を内容積120mlのシリンダー(内径28mm)に100ml入れ、30℃の雰囲気下で放置した。放置5時間後に液分離層(砥粒と供試油とが分離した層)が液全体に占める割合を求めた。具体的には、以下の式にて液分離層の比率(%)を計算した。
液分離層の比率(%)=(液分離層の体積(ml)/全体の体積(ml))×100
(4) 沈降砥粒の流動性試験
(3)の砥粒分散安定性試験と同じ条件で24時間放置した後のシリンダーを反転させた。そして、堆積していた砥粒が流動した体積を1時間後に測定した。
(3) Abrasive dispersion stability test 100 ml of the slurry of (1) above (immediately after mixing) was placed in a cylinder (inner diameter: 28 mm) having an internal volume of 120 ml and left in an atmosphere at 30 ° C. After 5 hours, the ratio of the liquid separation layer (layer in which the abrasive grains and the test oil were separated) to the total liquid was determined. Specifically, the ratio (%) of the liquid separation layer was calculated by the following formula.
Ratio of liquid separation layer (%) = (volume of liquid separation layer (ml) / total volume (ml)) × 100
(4) Flowability test of precipitated abrasive grains
The cylinder after being allowed to stand for 24 hours under the same conditions as the abrasive dispersion stability test of (3) was inverted. Then, the volume of the accumulated abrasive grains was measured after 1 hour.
(評価結果)
表1における実施例1〜5の結果より、本発明の水溶性脆性材料加工油は、所定の多価アルコール系化合物を基油として、所定の界面活性剤、金属酸塩および水を所定量配合してなるので、砥粒の分散安定性に優れる。また、スラリ−の撹拌停止後、沈降した砥粒の再分散性にも優れる。それ故、ワイヤーソー加工時の加工精度や加工効率が高く作業性にも優れることが理解できる。特に、プロピレングリコールやポリエチレングルコール200のような低粘度の基油を用いながらも砥粒の分散安定性に優れることは特筆すべきである。一方、表1の比較例1〜6では、本発明で必須とされる添加剤のいずれかを欠いているため、いずれも砥粒の分散安定性に劣る。また、所定の界面活性剤と金属酸塩の双方を欠いている比較例3〜5では砥粒の再分散性が非常に悪い。なお、実施例2と比較例2は、ともに非常に細かな砥粒(GC3000)を配合してスラリーとした系であるが、比較例2では、所定の界面活性剤が配合されていないため、砥粒の分散安定性実施例1よりも劣っている。
(Evaluation results)
From the results of Examples 1 to 5 in Table 1, the water-soluble brittle material processing oil of the present invention is blended with a predetermined amount of a predetermined surfactant, metal acid salt and water using a predetermined polyhydric alcohol compound as a base oil. Therefore, the dispersion stability of the abrasive grains is excellent. In addition, after the stirring of the slurry is stopped, the redispersibility of the settled abrasive grains is excellent. Therefore, it can be understood that the processing accuracy and processing efficiency at the time of wire saw processing are high and the workability is also excellent. In particular, it should be noted that the dispersion stability of the abrasive grains is excellent while using a low-viscosity base oil such as propylene glycol or polyethylene glycol 200. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6 in Table 1, since any of the additives essential in the present invention is lacking, all are inferior in the dispersion stability of the abrasive grains. In Comparative Examples 3 to 5 which lack both the predetermined surfactant and the metal acid salt, the redispersibility of the abrasive grains is very poor. In addition, both Example 2 and Comparative Example 2 are a system in which very fine abrasive grains (GC3000) are blended to form a slurry, but in Comparative Example 2, because a predetermined surfactant is not blended, Dispersion stability of abrasive grains Inferior to Example 1.
本発明の脆性材料用加工油は、これに砥粒を配合した加工油組成物として脆性材料(シリコンインゴット、水晶、セラミックス等)のワイヤーソー加工に好適に用いられる。 The processing oil for brittle materials of the present invention is suitably used for wire saw processing of brittle materials (silicon ingot, crystal, ceramics, etc.) as a processing oil composition in which abrasive grains are blended.
Claims (7)
該加工油全量基準で、質量平均分子量が500以上の界面活性剤を0.5〜30質量%、金属酸塩を0.1〜10質量%、水を5〜50質量%配合してなる
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 A processing oil for brittle materials based on a polyhydric alcohol compound,
0.5 to 30% by mass of a surfactant having a mass average molecular weight of 500 or more, 0.1 to 10% by mass of a metal acid salt, and 5 to 50% by mass of water, based on the total amount of the processing oil. A processing oil for brittle materials.
前記多価アルコール系化合物が、アルキレングリコールおよびポリアルキレングリコールの少なくともいずれかである
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 In the processing oil for brittle materials according to claim 1,
The brittle material processing oil, wherein the polyhydric alcohol compound is at least one of alkylene glycol and polyalkylene glycol.
前記多価アルコール系化合物が、アルキレングリコール誘導体およびポリアルキレングリコール誘導体の少なくともいずれかであり、
前記各誘導体は、水酸基の少なくとも一部がエーテル結合あるいはエステル結合によりヒドロカルビル基と結合した構造である
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 In the processing oil for brittle materials according to claim 1,
The polyhydric alcohol compound is at least one of an alkylene glycol derivative and a polyalkylene glycol derivative;
Each of the derivatives has a structure in which at least a part of a hydroxyl group is bonded to a hydrocarbyl group by an ether bond or an ester bond.
前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 In the processing oil for brittle materials according to any one of claims 1 to 3,
The processing oil for brittle materials, wherein the surfactant is an ionic surfactant.
前記イオン性界面活性剤がポリカルボン酸またはその塩である
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 In the processing oil for brittle materials according to claim 4,
The brittle material processing oil, wherein the ionic surfactant is a polycarboxylic acid or a salt thereof.
さらに、防錆剤、消泡剤、金属不活性化剤およびpH調整剤のうち、少なくともいずれか1種を配合してなる
ことを特徴とする脆性材料用加工油。 In the processing oil for brittle materials according to any one of claims 1 to 5,
Furthermore, the processing oil for brittle materials characterized by mix | blending at least any 1 type in a rust preventive agent, an antifoamer, a metal deactivator, and a pH adjuster.
砥粒を配合してなることを特徴とする加工油組成物。 In the processing oil for brittle materials according to any one of claims 1 to 6,
A processing oil composition comprising abrasive grains.
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