JP2002080883A

JP2002080883A - ワイヤソ−用水溶性加工液

Info

Publication number: JP2002080883A
Application number: JP2000355176A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Otsubo; 宏誠大坪; Hitoshi Kawachi; 仁河内; Shigeru Tsuru; 重都留; Hideyuki Tomota; 英幸友田
Original assignee: Neos Co Ltd
Current assignee: Neos Co Ltd
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】水の蒸発による砥粒のスラリー濃度の変化、
水含有による水素ガスの発生、スラリーの分散性の低下
などにより、加工能率、加工精度、作業能率の低下など
がなく、更に、環境にも影響のないワイヤソー用水溶性
加工液を提供することである。【解決手段】水溶性グリコール類、水溶性グリコール
エーテル類及び水溶性グリコールエステルからなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の化合物を９０〜９９．４９
９重量％、有機酸を０．００１〜５．０重量％および有
機スメクタイト０．５〜５．０重量％含有することを特
徴とするワイヤソ−用水溶性加工液を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンやＧａＡｓ等
の硬脆材料のインゴットやフェライトヘッド、水晶、石
英セラミックス、光学ガラス、ネオジム磁石、サファイ
ヤやリチウム・タンタレ−ト等をワイヤソ−やバンドソ
−を用いて切断する際の水溶性加工液に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンやＧａＡｓ等の硬脆材料のイン
ゴットを切断する方法としては、外周刃、内周刃、ワイ
ヤソ−による切断方法が知られている。これらの方法の
うち、従来は、外周刃や内周刃による切断方法は、主に
直径８インチ以下のインゴットの切断に用いられ、それ
以上のインゴットではワイヤソーによる切断方法が用い
られてきた。しかし、最近では切断効率向上の目的のた
めに、径の大きさを問わずワイヤソーによる切断法が用
いられている。

【０００３】また、従来よりシリコンやＧａＡｓ等のイ
ンゴットをワイヤソ−等で切断する際の切削液として
は、鉱油を主成分とする非水溶性切削液が用いられてい
る。切断加工は、この切削油にＳｉＣ砥粒等を１：１〜
１：１．５（重量比）で混合分散させたスラリ−を作成
し加工部に供給する方法で行われている。得られたウェ
ハ−は灯油等の石油系溶剤で鉱油分を洗浄した後、アル
カリ系洗浄剤を用いることによって砥粒や切屑の除去が
行われている。しかし、この鉱油は、発癌性等で労働安
全衛生上問題があるとされている。そこで、代替品の開
発が行われるとともに、洗浄性に優れる水溶性切削液の
開発が行われてきた。

【０００４】例えば、平２−２６２９５５号、平３−
２３９５０７号では、水酸化アルカリ水溶液や酸水溶液
が、平４−２１６８９７号、平４−２１８５９４号で
は、グリコ−ル、水、水溶性増粘剤を成分とするもの、
平８−５７８４８号では、脂肪酸イミダゾ−ル水溶液
を主成分とするもの、平８−５７８４７号では、有機
または無機ベントナイトを含有するもの等が提供されて
いる。

【０００５】しかし、これらの水溶性加工液では、水を
多く含有しているため加工中に蒸発し、砥粒のスラリ−
濃度が変化し均一な加工が困難となるという問題があ
る。特に、被削材がシリコンの場合には、水の影響で被
削材の変色ばかりでなく、水素ガスの発生も起こり、加
工中および加工後の加工液の保管も問題となる。

【０００６】また、水溶性加工液を使用した場合には加
工中加工が進行するにしたがって砥粒の分散性が低下
し、加工能率や加工精度の低下が起こるとともに、沈降
した砥粒が加工装置内に堆積し、作業能率の低下をもた
らすという問題も指摘されている。

【０００７】さらに、これらの多くの水溶性加工液で
は、グリコール系溶剤にエチレングリコールを使用して
いるが、エチレングリコールは上記記載の鉱油と同様に
労働安全衛生上問題があるばかりでなく、地球環境にも
問題を及ぼす影響のある物質である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ワイヤソー用の水溶性
加工液は加工後の洗浄性を向上させるという利点がある
ものの、上記のように水の蒸発による砥粒のスラリー濃
度の変化、水含有による水素ガスの発生、スラリーの分
散性の低下などにより、加工能率、加工精度、作業能率
の低下などが問題点があり、これらの問題点を解決し、
更に、環境にも影響のない優れた水溶性加工液を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、水溶性グ
リコール類、水溶性グリコールエーテル類及び水溶性グ
リコールエステルからなる群より選ばれた少なくとも１
種の化合物を９０〜９９．４９９重量％、有機酸を０．
００１〜５．０重量％および有機スメクタイト０．５〜
５．０重量％含有することを特徴とするワイヤソ−用水
溶性加工液を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に用いる水溶性グリコール
類とは、例えば、一般式（１）で表される水溶性の化合
物が挙げられる。

【００１１】

【化４】

【００１２】式中、Ｒ_１は水素原子またはメチル基、ｎ
は１〜５０の数を示す。ｎは、１〜２０が好ましい。ま
た、Ｒ_１は、水素原子とメチル基が共存していてもよ
い。つまり、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイ
ドの共重合体でもよい。ただし、Ｒ_１が水素原子でｎが
１であるエチレングリコールは除く。

【００１３】具体的には、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール（平均分
子量２００〜２０００）、プロピレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（平均
分子量２００〜５００）、エチレンオキサイドとプロピ
レンオキサイドのブロックまたはランダム付加物（平均
分子量１００〜２０００）等がげられる。好ましくは、
ジエチレングリコール、プロピレングリコールである。

【００１４】本発明に用いる水溶性グリコールエーテル
類とは、例えば、一般式（２）で表される水溶性グリコ
ールエーテルである。

【００１５】

【化５】

【００１６】式中、Ｒ_１は上記と同意であり、Ｒ_２は炭
素数１〜１８で、好ましくは、１〜１０のアルキル基及
びアルケニル基を示し、ｍは、１〜２０の数を、好まし
くは、１〜１０の数を示す。具体的には、上記一般式
（１）で表される水溶性グリコールのメチル、エチル、
プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ヘキシ
ル、オクチル、デシル、ラウリル、ミリスチル、オレイ
ル、ステアリル基のエーテルが挙げられ、好ましくは、
モノエーテルである。

【００１７】本発明に用いられる水溶性グリコールエス
テルとは、例えば一般式（３）で表される水溶性グリコ
ールエステルである。

【００１８】

【化６】

【００１９】式中、Ｒ_１、ｍは、上記と同意義である。
Ｒ_３は、炭素数１〜１８のアルキル基及びアルケニル基
を示す。具体的に例示するとジエチレングリコール酢酸
エステル、エチレングリコールモノ酪酸エステル、ポリ
エチレングリコールラウリン酸エステル、プロピレング
リコール酢酸エステル、プロピレングリコール酪酸エス
テル等が挙げられる。

【００２０】水溶性グリコール類、水溶性グリコールエ
ーテル類及び水溶性グリコールエステルは、それぞれ単
独で用いてもよく混合して用いてもよい。配合量は水溶
性加工液全体に対して９０〜９９．４９９重量％であ
り、好ましくは、９５〜９９重量％である。

【００２１】本発明に用いる有機スメクタイトとは、有
機物により表面変成されたスメクタイトを意味し、溶剤
への相溶性が良好となる、例えば、エチレンオキサイド
基またはプロピレンオキサイド基を含む４級アンモニウ
ム塩で有機変性されているスメクタイトが挙げられる。
本有機スメクタイトは、ワイヤソー用水溶性加工液にお
ける砥粒の分散性を向上させる。

【００２２】有機スメクタイトの添加量は、０．５〜
５．０重量％が好ましく、０．８〜３．０重量％が特に
好ましい。０．５重量％以下だと砥粒分散性の効果は殆
ど得られず、逆に５．０重量％以上添加しても分散効果
の向上が見られないばかりか、加工液自体がゲル化を起
こすなど取り扱いが不便になったり、スラリーの粘度上
昇が激しい。また、非経済的である。

【００２３】本発明に用いる有機酸とは例えば、炭素数
１〜１８の脂肪酸、有機りん酸等が挙げられる。好まし
くは、脂肪酸である。

【００２４】有機酸の配合量は、０．００１〜５．０重
量％添加することにより有機スメクタイトの砥粒分散効
果をさらに向上させ、その分散安定性を向上させること
ができ、好ましくは、０．００１〜５重量％であり、特
に、０．０１〜１重量％が好ましい。０．００１重量％
以下だと目的とする分散向上効果が得られず、また５重
量％以上加えても分散性の向上はなく、むしろ添加する
酸によっては錆び等の問題も発生する。

【００２５】さらに、必須成分ではないが以下の物質を
使用目的に応じ適宜添加しても良い。水溶性溶剤、消泡
剤、防腐剤、防錆剤等。水溶性溶剤はブタンジオール、
トリメチレングリコール、トリメチロールエタン、トリ
メチロールプロパン、ペンタンジオール類を適宜添加し
てもよい。

【００２６】本水溶性加工液は、原液を砥粒と混合して
使用される。特に、不純物としての水の混入を除いて、
水による希釈・配合は行なわない。砥粒の種類として
は、ＳｉＣ、アルミナ、窒化ホウ素等が挙げられる。本
水溶性加工油剤と砥粒との配合比は、一般的に１：１か
ら１：１．５（重量比）である。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。ただ
し、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。実施例１〜４本発明によるワイヤソー用水溶性加工液の組成（実施例
１〜４）を表１に示した。また、該組成物の特数と液安
定性を表２に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】砥粒安定性試験方法表１に示した実施例１〜４の組成物に砥粒（ＧＣ＃１０
００）を１：１（重量比）の割合で配合し、次いで、ホ
モミキサーを用いて３時間、２５℃で撹拌後、静置２４
時間の砥粒の沈降量を次の式で算出した。結果とスラリ
ーの粘度を表３に示した。スラリー粘度の粘度測定に
は、東京計器Ｂ型粘度計を用いた。沈降量（％）＝(上
澄み液の高さ)／（液全体の高さ）×１００

【００３１】

【表３】

【００３２】比較例１〜２比較例の用いた組成物を表１に示した。実施例と同様に
特数と液安定性を表２に、砥粒安定性試験結果を表３に
示した。

【００３３】

【発明の効果】本発明によるワイヤソー用水溶性加工液
は、砥粒の安定性が良好であるとともに、加工後の洗浄
性が良好である。また、水の蒸発による砥粒のスラリー
濃度の変化、水による水素ガスの発生、更に、スラリー
の分散性の低下がない。成分的にも環境への影響はな
く、加工能率、加工精度、作業能率に優れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 129/32 Ｃ１０Ｍ 129/32 129/40 129/40 133/06 133/06 // Ｃ１０Ｎ 30:04 Ｃ１０Ｎ 30:04 40:00 40:00 Ｚ (72)発明者友田英幸滋賀県甲賀郡甲西町大池町１番１株式会社ネオス内Ｆターム(参考） 4H104 AA01C AA24C BB16C BB42A BB44A BB47A BE02C BE04C CB14A LA02 PA50 QA01 RA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性グリコール類、水溶性グリコール
エーテル類及び水溶性グリコールエステルからなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の化合物を９０〜９９．４９
９重量％、有機酸を０．００１〜５．０重量％および有
機スメクタイト０．５〜５．０重量％含有することを特
徴とするワイヤソ−用水溶性加工液。
【請求項２】水溶性グリコール類が一般式（１）；【化１】（式中、Ｒ_１は水素原子またはメチル基、ｎは１〜５０
の数を示す。ただし、一般式（１）の化合物として、エ
チレングリコールを除く。）で表わされる請求項１に記
載のワイヤソ−用水溶性加工液。
【請求項３】水溶性グリコールエーテル類が一般式
（２）；【化２】（式中、Ｒ_１は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ_２は
炭素数１〜１８のアルキル基、及びアルケニル基を示
し、ｍは１〜２０の数を示す。）で表わされる請求項１
及び２に記載のワイヤソ−用水溶性加工液。
【請求項４】水溶性グリコールエステルが一般式
（３）；【化３】（式中、Ｒ_１は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ_３は
炭素数１〜１８のアルキル基及びアルケニル基を示し、
ｍは１〜２０の数を示す。）で表される請求項１、２及
び３に記載のワイヤソ−用水溶性加工液。
【請求項５】有機スメクタイトがエチレンオキサイド
基またはプロピレンオキサイド基を含む４級アンモニウ
ム塩で有機変性されたスメクタイトである請求項１、
２、３及び４に記載のワイヤソ−用水溶性加工液。
【請求項６】有機酸が炭素数１〜１８の脂肪族カルボ
ン酸である請求項１、２、３、４及び５に記載のワイヤ
ソ−用水溶性加工液。
【請求項７】請求項１から６に記載のワイヤソー用水
溶性加工液と砥粒との混合物を用いるワイヤソーによる
ワークの切断方法。