專利名稱：濃的磨料漿料組合物，及其制備方法和使用方法
濃的磨料漿料組合物，及其制備方法和使用方法
本申請(qǐng)要求2006年8月30日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)60/841， 423的權(quán)益，通 過參考將該申請(qǐng)全文納入本文。
背景
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明總體涉及用于松散磨料機(jī)械加工工藝的濃的漿料組合物，更具體地，本發(fā) 明涉及用于線鋸(wire saw)工藝的濃的磨料漿料。
2. 背景
線鋸廣泛用于對(duì)太陽能和電子應(yīng)用中的硅材料切片。線鋸還可用于對(duì)各種其他材 料，包括藍(lán)寶石、GaAs、 InP、 SiC、石英和玻璃切片。 線鋸一般包括多根在張力下定向的金屬絲。
當(dāng)將磨料漿料輸送到金屬絲和工件之間時(shí)金屬絲被同時(shí)驅(qū)動(dòng)。工件被強(qiáng)制通過金 屬絲，因?yàn)樗瞿チ蠞{的作用是將工件研磨成多片。這種方法便于制造大量特定厚度、 平整度和表面光滑度的切割的片。
所述磨料漿是磨粒在稱作"載劑"或"載體"的液體中的懸浮液。可以使用如碳 化硅(SiC)、金剛石和碳化硼(B4C)之類的材料作為磨料。已使用某些載劑用于這些磨 料漿料。
在線鋸切割期間，金屬絲并不進(jìn)行切割，其作用而是輸送進(jìn)行切割的磨料漿料。 這類的方法被稱作"松散磨料機(jī)械加工"。松散磨料機(jī)械加工的其他例子包括基于漿 料的精研(lapping)和拋光，超聲波機(jī)械加工，水-噴射切割和噴砂。
在松散磨料機(jī)械加工中使用的漿料對(duì)獲得的研磨效果可以是重要的決定性因素。 因此， 一般選擇高質(zhì)量的磨料和載劑。為向工件供給磨粒并提供一定的切割性能，所 述磨粒優(yōu)選能穩(wěn)定和均勻地分散在載劑中，而漿料載劑具有能夠?qū)⒛チ１３衷诮饘俳z 上的粘度。
通常，線鋸的操作人員分開購買磨粒和流體載劑，并現(xiàn)場混合這些組分來制備漿 料。但是，如果磨粒和載劑未能正確混合或完全混合，制成的漿料將不具備切割性能所要求的性質(zhì)。此外，除非使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和粉塵收集系統(tǒng)，現(xiàn)場制備漿料組分的混 合物使操作人員接觸粉塵環(huán)境。漿料制備步驟還需要遠(yuǎn)離操作人員進(jìn)行機(jī)加工和切割 晶片的核心操作的地方花費(fèi)數(shù)小時(shí)生產(chǎn)工作時(shí)間。
另一種可選擇方式是使用預(yù)混合的漿料而不是在現(xiàn)場混合漿料組分。雖然預(yù)混合 漿料與現(xiàn)場混合漿料組分相比提供了一些益處，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)預(yù)混合漿料中的固體在 加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸期間具有從漿料中沉降的傾向。沉降可以在漿料容器的底部形成硬 的填塞物，這些硬的填塞物通常很難再懸浮。再懸浮不完全會(huì)產(chǎn)生稀漿料，降低切割
能力。解決這一問題的一種嘗試包括在漿料中添加復(fù)數(shù)粘度改進(jìn)劑(complex viscosity modifier)。但是，添加粘度改進(jìn)劑可能會(huì)稀釋漿料，并可能影響漿料的切 割性能和降低生產(chǎn)率。還提出將預(yù)混合的漿料裝在類似于水泥攪拌車的混合罐進(jìn)行運(yùn) 輸，以防止固體沉降。但是，使用混合罐運(yùn)輸受到成本和運(yùn)輸距離的限制，并且還要 求在靠近裝運(yùn)地點(diǎn)制備該漿料。在當(dāng)?shù)刭徺I漿料組分的費(fèi)用一般低于在裝運(yùn)地購買漿 料組分的費(fèi)用，因此，預(yù)混合的漿料的費(fèi)用經(jīng)常比購買漿料的費(fèi)用高。鑒于本領(lǐng)域看 到的這些缺陷和其他缺陷，迫切希望提供改進(jìn)的漿料組合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于松散磨粒機(jī)械加工工藝的濃的漿料組合物。該濃的漿料組合 物可以現(xiàn)場稀釋，提供工作漿料組合物。本發(fā)明的漿料組合物特別適用于線鋸切割應(yīng) 用。
在此用于描述漿料組合物的術(shù)語"濃的"用來表示含分散在載劑中的磨粒的任何 漿料組合物，組合物中存在的磨粒濃度大于可用于指定的松散磨料機(jī)械加工工藝的濃 度。通過在濃的漿料組合物中簡單地添加水和/或二醇或礦物油，將濃的漿料稀釋，并 將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳚{料組合物。在本文中使用的"工作漿料組合物"是含有分散在載劑 中的磨料的任何漿料組合物，組合物中存在的磨料的濃度適合于指定的松散磨料機(jī)械 加工工藝。
在一個(gè)方面，本發(fā)明一般涉及濃的磨料漿料組合物，該組合物包含至少30體積％ 磨料和包含礦物油或一種或多種水溶性二醇的載劑。濃的磨料漿料組合物中礦物油或 水溶性二醇的含量約為15-70體積％。在一些實(shí)施方式中，磨粒可均勻分散在載劑中， 并可保持均勻分散在載劑中而不發(fā)生沉降至少達(dá)30天。在本文中所用的"均勻分散" 應(yīng)理解為表示磨粒均勻分布在整個(gè)載劑中。在本文中所用的"沉降"應(yīng)理解為表示在室溫，磨粒在載劑中不穩(wěn)定，導(dǎo)致磨粒在容器底部形成沉淀物。如果在室溫下組合
物中有至少50%的磨粒在容器底部形成沉淀物(肉眼檢測)，則可以說該磨粒已"沉降"。
依據(jù)本發(fā)明這一方面的實(shí)施方式包括以下特征。磨?？梢赃x自用于松散磨料漿料
的任何常規(guī)磨粒，包括碳化硅，氧化鋁，金剛石和碳化硼。所述組合物可以含有約30-80 體積％磨粒，約40-70體積%磨粒，或約50-60體積％磨粒。組合物可以是非水性組合物， 載劑可包括礦物油。組合物可以是水溶性的，所述載劑可以包括水溶性二醇，例如聚 乙二醇。載劑還可以包括水。加入水使得濃的漿料組合物的總固含量至少約30體積％。 在一些實(shí)施方式中，組合物可含有最多約20體積%水，在某些實(shí)施方式中，約2-15 體積%水。載劑還包括一種或多種粘度改進(jìn)劑。粘度改進(jìn)劑可選自以下常規(guī)粘度改進(jìn)劑 例如，合成粘土，天然粘土，卡波普(Carb叩ols⑧)，羧甲基纖維素，乙基纖維素， 明膠，羥乙基纖維素，羥丙基纖維素，甲基纖維素，聚乙烯醇和黃原膠?？梢蕴砑诱?度改進(jìn)劑，以使組合物的粘度約在400-10000厘泊范圍。在某些實(shí)施方式中，組合物 含有最多約5體積％的一種或多種粘度改進(jìn)劑。載劑還包括一種或多種活化劑。活化劑 可以選自如三乙醇胺和硼酸胺的常規(guī)活化劑。在某些實(shí)施方式中，組合物含有最多約 3體積％的一種或多種活化劑。載劑還可以包含最多2體積。/。的一種或多種殺真菌劑。 載劑還可以包含最多2體積％的一種或多種生物殺傷劑。載劑還可以包含最多5體積％ 的一種或多種防銹劑。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物包含至少30體積％ SiC， 15-60體積％ PEG，最多20體積％水，最多5體積％的一種或多種粘度改進(jìn)劑，最多3體積 %的一種或多種活化劑，最多2體積％的一種或多種殺真菌劑，最多2體積％的一種或多 種生物殺傷劑和最多5體積％的一種或多種防銹劑。
在優(yōu)選的方面，在本發(fā)明的組合物中可以使用納米級(jí)磨料。其中，納米級(jí)磨料(如， SiC，氧化鋁等)更容易分散并保持在流體組合物中(即，沒有隨時(shí)間出現(xiàn)沉淀)。能用 于本發(fā)明組合物的合適的納米級(jí)磨料包括平均粒度最大為約1000， 1500， 2000或3000 納米的那些磨料，平均粒度約為50-2000納米或者50或100-1000或1500納米的材料 適合于許多應(yīng)用。其他實(shí)施方式可具有甚至更細(xì)小的平均粒度的磨料，例如不大于約 800納米，750納米，600納米，500納米，400納米，甚至磨粒的平均粒度小于300
納米的磨料，代表了細(xì)小的顆粒材料。由于某些實(shí)施方式的過程限制，最小平均粒度 可能受到限制，例如不小于約50, 75或100納米。在本文中所用的"平均粒度"用來表示磨料的平均最長尺寸或長度尺寸。由于某 些材料細(xì)長的形態(tài)，常規(guī)的表征技術(shù)不適合測量平均粒度，因?yàn)楸碚骷夹g(shù)通常是基于 顆粒是球體或接近球體的假設(shè)。因此，平均粒度可通過以下方式確定，取多個(gè)代表性 樣品，并實(shí)際測量代表性樣品的粒度。這些樣品可以通過各種表征技術(shù)，例如掃描電
子顯微鏡(SEM)測量。術(shù)語平均粒度還表示初級(jí)粒子粒度，與無論是分散形式或附聚形 式的單獨(dú)可識(shí)別的顆粒相關(guān)。
與本文有關(guān)的粘度值是在25'C測定的值。較合適地，使用布魯克菲爾德心軸(如 #2或tt4)在60轉(zhuǎn)/分鐘下測定粘度值。
上述優(yōu)選的本發(fā)明組合物的磨料可以包括含a-氧化鋁以及過渡形式的氧化鋁，所
述過渡形式的氧化鋁包括Y-氧化鋁，s-氧化鋁和e-氧化鋁。合適的氧化鋁磨料可以通
過氧化鋁前體包括勃姆石適當(dāng)提供。因此，在適當(dāng)制備中，可將勃姆石前體和勃姆石 晶種提供在懸浮液中，然后熱處理(如水熱處理)該懸浮液(或者溶膠或漿料)，將勃姆 石前體轉(zhuǎn)化為勃姆石顆粒材料，例如由顆?；蛭⒕纬傻念w粒材料。然后進(jìn)行熱處理， 使勃姆石顆粒材料進(jìn)行多晶型轉(zhuǎn)變成為氧化鋁。本文所用的術(shù)語"勃姆石" 一般表示 水合氧化鋁包括礦物勃姆石，通常是A12(VH20，水含量約為15%，以及假勃姆石，其水 含量大于15%，如20-38重量％。應(yīng)指出，勃姆石(包括假勃姆石)具有特定可識(shí)別的晶 體結(jié)構(gòu)，因此具有獨(dú)特的X-射線衍射圖，這樣，可區(qū)別于其他鋁土材料包括其他水合 氧化鋁如ATH(三氫氧化鋁)，ATH是普通的前體材料，可用于制備勃姆石顆粒材料。勃 姆石和氧化鋁材料描述于美國專利申請(qǐng)公報(bào)2003/0197300; 2004/0265219和 2006/0104895中，這些申請(qǐng)的全文通過參考結(jié)合于此。
在另一方面，本發(fā)明一般涉及用于松散磨料機(jī)械加工工藝的濃的磨料漿料組合 物，該組合物包含至少30體積％磨粒和約15-70體積％聚乙二醇。所述濃的磨料漿料通 過添加水和/或附加的聚乙二醇可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳚{料。
另一方面，本發(fā)明一般涉及濃的線鋸漿料，該漿料包含均勻分散在載劑中的磨粒， 所述載劑包括礦物油或一種或多種水溶性二醇。所述漿料包含至少30體積％磨粒，通 過添加水和/或一種或多種水溶性二醇，或者通過添加礦物油，所述漿料可轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ?線鋸漿料。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明一般涉及形成濃的漿料組合物的方法，該方法包括將至 少30體積％磨粒與載劑混合，所述載劑包括15-70體積％礦物油或一種或多種水溶性二醇。依據(jù)本發(fā)明這一方面的實(shí)施方式包括以下特征。磨?？梢耘c載劑混合，使得磨粒
均勻分散在載劑中，并使得磨粒保持均勻分散在載劑中而不發(fā)生沉降至少達(dá)30天。載 劑可包括水溶性二醇。載劑還可以包括水。所述方法還可包括在將磨粒與載劑混合之 前，將水與水溶性二醇混合。載劑還可以包含一種或多種粘度改進(jìn)劑， 一種或多種活 化劑， 一種或多種殺真菌劑， 一種或多種生物殺傷劑和/或一種或多種防銹劑，所述方 法還包括在將磨粒與載劑混合之前，將一種或多種粘度改進(jìn)劑， 一種或多種活化劑， 一種或多種殺真菌劑，一種或多種生物殺傷劑和/或一種或多種防銹劑與礦物油或一種 或多種水溶性二醇混合。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明一般涉及將濃的磨料漿料組合物用于松散磨料機(jī)械加工工
藝的使用方法。該方法包括以下步驟提供濃的漿料組合物，該組合物包含至少30
體積%磨粒和載劑，所述載劑包含礦物油或一種或多種水溶性二醇，在濃的磨料漿組合
物中礦物油或一種或多種水溶性二醇的含量約為15-70體積％，用水和/或一種或多種 水溶性二醇稀釋該濃的磨料漿料，以形成工作漿料，并將該工作漿料供給松散磨粒機(jī) 械加工工藝。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明一般涉及將磨料漿料組合物供給松散磨粒機(jī)加械工工藝的 方法，該方法包括將濃的磨料漿組合物供給用戶，所述濃的磨料漿料組合物包含至少 30體積％磨粒和載劑，所述載劑包含15-70體積%礦物油或一種或多種水溶性二醇，所 述磨粒均勻分散在載劑中，用水和/或一種或多種水溶性二醇或礦物油稀釋該濃的磨料 漿料，形成工作漿料，將該漿料供給松散磨粒機(jī)械加工工藝。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明一般涉及使?jié)獾臐{料組合物中的磨粒不發(fā)生沉降至少達(dá)30 天的方法，所述組合物包含均勻分散在液體載劑中的磨粒。該方法包括將至少30體積 %磨粒與載劑混合，所述載劑包含約15-70體積%礦物油或一種或多種水溶性二醇，并 在組合物中組合加入一種或多種粘度改進(jìn)劑和一種或多種活化劑，以調(diào)節(jié)組合物的粘 度并改善組合物的屈服應(yīng)力。
依據(jù)本發(fā)明這一方面的實(shí)施方式包括以下特征。 一種或多種粘度改進(jìn)劑和一種或 多種活化劑的組合的加入量能使粘度改進(jìn)劑在載劑中形成基質(zhì)，該基質(zhì)提高了載劑的 屈服應(yīng)力和/或總體動(dòng)態(tài)粘度。
應(yīng)理解，本文中對(duì)特定組合物的體積百分?jǐn)?shù)是以該組合物的總體積為基準(zhǔn)的。
由以下對(duì)僅以示例方式說明本發(fā)明原理的描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將是顯 而易見的。發(fā)明詳述
本發(fā)明提供的漿料組合物適合用于各種松散磨料機(jī)械加工工藝，包括線鋸，基于 漿料的精研和拋光，超聲波機(jī)械加工，水-噴射切割和噴砂。這些方法適合于切割和機(jī)
械加工各種材料，包括但不限于硅，半導(dǎo)體材料如藍(lán)寶石、GaAs、 InP和SiC，光學(xué) 材料如石英玻璃和晶體，硬而脆的材料如陶瓷。以下的內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而不 構(gòu)成限制。例如，雖然提供了一些材料和濃度的組合，但是這些材料和濃度的組合是 基于線鋸切割，這些組合可以適當(dāng)改進(jìn)用于其他類型的松散磨料機(jī)械加工工藝和用于 切割和機(jī)械加工各種材料。
槳料組合物以濃的狀態(tài)提供給用戶。當(dāng)用戶希望使用漿料時(shí)，用戶可以將濃的漿 料簡單稀釋至用于各種松散磨料機(jī)械加工工藝的所需狀態(tài)的漿料。用于各種松散磨料 機(jī)械加工工藝的"稀的狀態(tài)"在本文中有時(shí)稱為"工作"漿料組合物。通過在濃的漿 料組合物中簡單地加入水和/或二醇或礦物油，可以提供用于任何松散磨料機(jī)械加工工 藝的工作槳料組合物?？蛇x擇加入濃的漿料中的水、二醇和礦物油的量，以提供具有 定制切割能力的工作漿料組合物。
除非另有說明，當(dāng)提到各種組分的百分?jǐn)?shù)時(shí)，所有百分?jǐn)?shù)都指體積％，并且是以 濃的漿料組合物的總體積為基準(zhǔn)。
常規(guī)的工作漿料組合物通常包含約20-28體積％固體。在本文中所用的"固體" 用來表示磨粒。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，濃的漿料組合物含有至少30體積％固體，和 最多80體積％固體。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物含有約40-70體積。/。固體，在 一些實(shí)施方式中含有約50-60體積％固體。
用于漿料組合物的任何常規(guī)磨粒可以用于實(shí)施本發(fā)明，所述磨粒包括例如碳化 硅(SiC)、金剛石和碳化硼(B4C)。 一般而言，用于線鋸應(yīng)用的磨粒的粒度約在6-20微 米范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，磨粒是SiC顆粒。
可提供的本發(fā)明漿料是非水性漿料或者水溶性漿料。因此，用于形成濃漿料組合 物的載劑可以包括礦物油和水溶性二醇的組分。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用聚乙二醇 (PEG)。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，濃漿料組合物中一種或多種水溶性二醇或礦物油的含量 約為15-70體積％。在一些實(shí)施方式中，濃漿料組合物中水溶性二醇或礦物油的含量約 為15-60體積％， 一些實(shí)施方式中約為20-50體積％， 一些實(shí)施方式中約為30-40體積％。在一些實(shí)施方式中，載劑還可以含有一定量的水。添加水可以改變組合物的粘度， 還可以增強(qiáng)組合物在松散磨粒機(jī)械加工期間的散熱的的能力。例如，當(dāng)線鋸切割工件 時(shí)，組合物中的水在切割區(qū)蒸發(fā)，因而散熱并降低工件上與熱量相關(guān)的應(yīng)力。此外， 當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)，水能容易地按需要補(bǔ)充。通過降低工件和切割件上與熱量相關(guān)的應(yīng)力， 可以減少切割期間切割件的翹曲和破損。
因此，在某些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物中的水含量是能按照需要有效改變組 合物粘度的量。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物中水含量是有效散熱的量。
加入水時(shí)，濃的漿料組合物中的水含量最多約為20體積％。在一些實(shí)施方式中， 濃的漿料組合物含有約2-15體積%水，在一些實(shí)施方式中含有約5-10體積%水。
濃的漿料組合物的粘度可以通過在載劑中包含一種或多種粘度改進(jìn)劑而改變。粘 度改進(jìn)劑還可以有助于在濃漿料組合物稀釋之前和之后防止固體發(fā)生沉降?？梢允褂?任何用于磨料槳料的常規(guī)粘度改進(jìn)劑，包括合成粘土，天然粘土，卡波普
(Carbopols )(也稱作卡波姆(carbomer)，具有化學(xué)式C3H402)，羧甲基纖維素，乙 基纖維素，明膠，羥乙基纖維素，羥丙基纖維素，甲基纖維素，聚乙烯醇和黃原膠。 可用于實(shí)施本發(fā)明的合成粘土的一個(gè)例子是Laponite⑧，一種合成的層狀硅酸鹽(水合 娃酸納裡續(xù)(hydrous sodium lithium magnesium silicate))。
在一些實(shí)施方式中，可以添加粘度改進(jìn)劑，以使組合物的粘度約在400-10000厘 泊范圍。
在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物中一種或多種粘度改進(jìn)劑的含量最多約為5 體積％。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物含有約0. 1-5體積％的一種或多種粘度改 進(jìn)劑，在一些實(shí)施方式中約為0.2-4體積％，在一些實(shí)施方式中約為0.3-3體積％，在 一些實(shí)施方式中約為0. 4-2體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 5-1體積％。
在一些實(shí)施方式中，載劑中可包含一種或多種活化劑?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)活化劑， 包括但不限于硼酸胺和三乙醇胺?；罨瘎┮话闩c粘度改進(jìn)劑結(jié)合使用，但是可以在添 加粘度改進(jìn)劑或沒有添加劑粘度改進(jìn)劑條件下加入活化劑。加入的活化劑量一般為能 夠使粘度改進(jìn)劑在流體中形成基質(zhì)。這種基質(zhì)將會(huì)提高流體的屈服應(yīng)力或總體動(dòng)態(tài)粘 度。許多活化劑如三乙醇胺提供了如抑制腐蝕的額外益處，因此活化劑的用量可以超 過活化粘度改進(jìn)劑所需的量。在一些實(shí)施方式中，可以加入最多約5%的一種或多種 活化劑。當(dāng)需要這些多功能活化劑的附加益處時(shí)，可以在沒有粘度改進(jìn)劑的情況下使 用這些活化劑。除了礦物油、水溶性二醇、水、粘度改進(jìn)劑和活化劑外，在載劑中可以包含其他 常規(guī)組分，包括但不限于殺真菌劑，生物殺傷劑和防銹劑。在一些實(shí)施方式中，可 以提供不含殺真菌劑，生物殺傷劑和/或防銹劑的濃的漿料組合物，隨后可以在現(xiàn)場由 用戶進(jìn)行稀釋期間將這些組分中的一種或多種加入到濃的漿料組合物中。例如，可以 在用戶迸行稀釋之前，期間和/或之后將殺真菌劑，生物殺傷劑和/或防銹劑加入濃的 漿料組合物中。
濃的漿料組合物中可以包含一種或多種殺真菌劑以控制真菌生長?？梢允褂萌魏?常規(guī)的殺真菌劑，其含量為能有效地使真菌生長最少或控制真菌生長的量。在一些實(shí) 施方式中，濃的漿料中一種或多種殺真菌劑的含量最多約為2體積％。在一些實(shí)施方式
中，濃的漿料組合物含有約0.02-2體積％的一種或多種殺真菌劑，在一些實(shí)施方式中 約為0. 1-1. 5體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 5-1體積％。
為了控制細(xì)菌生長，濃的漿料組合物中可以包含一種或多種生物殺傷劑。在一些 實(shí)施方式中， 一種或多種生物殺傷劑還可以控制真菌的生長。這些生物殺傷劑可以選 自用于松散磨料機(jī)械加工漿料的任何常規(guī)生物殺傷劑，例如BiobanP-148， Grotan , Kathon ,金屬巰氧吡啶或戊二醛。BiobanP-148可以從陶氏化學(xué)公司 (Dow Chemical Company)獲得，該產(chǎn)品含有兩種活性組分，4-(2-硝基丁基)-嗎啉和 4， 4' - (2-乙基-2-硝基三亞甲基)二嗎啉。Grotan⑧是2-[3， 5-二 (2-羥乙基)-1, 3， 5-三 嗪烷-1-基(triazinan-1-yl)]乙醇，具有化學(xué)式C9H21N303。 Kathon⑧是2-辛基噻唑-3-酮，具有化學(xué)式C,孔9N0S。在本發(fā)明的濃槳料組合物中加入的生物殺傷劑量為能有效 地使細(xì)菌生長最少或控制細(xì)菌生長，在某些情況下控制真菌生長的量。經(jīng)常使用生物 殺傷劑的混合物來同時(shí)控制細(xì)菌和真菌的生長。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物 中一種或多種生物殺傷劑的含量最多約為2體積％。在一些實(shí)施方式中，濃的漿料組合 物含有約0. 02-2體積％的一種或多種生物殺傷劑，在一些實(shí)施方式中約為0. 03-1. 5 體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 04-1體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 05-0. 09體積 %。
為了抑制對(duì)松散磨料機(jī)械加工部件(如金屬絲和線鋸)的腐蝕，濃的漿料組合物中 可以包含防銹劑。防銹劑可以包括用于松散磨料機(jī)械加工漿料的任何常規(guī)防銹劑，例 如三乙醇胺。濃的漿料組合物中可包含能有效抑制腐蝕量的防銹劑。在一些實(shí)施方式 中，濃的漿料組合物中一種或多種防銹劑的含量最多約為5體積％。在一些實(shí)施方式中， 濃的漿料組合物可含有約0. 01-5體積％的一種或多種防銹劑，在一些實(shí)施方式中約為
130.02-4.5體積％，在一些實(shí)施方式中約為0.03-4體積％，在一些實(shí)施方式中約為 0.04-3.5體積％，在一些實(shí)施方式中約為0.05-3體積％，在一些實(shí)施方式中約為 0.06_2.5體積％，在一些實(shí)施方式中約為0.07-2體積％，在一些實(shí)施方式中約為 0. 08-1. 5體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 09-1體積％，在一些實(shí)施方式中約為0. 1-0. 5
體積％。
在一個(gè)實(shí)施方式中，濃的漿料組合物含有碳化硅磨粒、PEG、水以及一種或多種 粘度改進(jìn)劑。在某些實(shí)施方式中，濃的漿料組合物包含30體積％ SiC， 15-60體積％ PEG, 最多20體積%水，最多5體積％的一種或多種粘度改進(jìn)劑，最多3體積％的一種或多種 活化劑，最多2體積％的一種或多種殺真菌劑，最多2體積％的一種或多種生物殺傷劑 和最多5體積％的一種或多種防銹劑。在一個(gè)示例的實(shí)施方式中，濃的漿料包含約34. 11 體積％ SiC，約48. 69體積％ PEG，約15. 28體積％水，約0. 41體積％合成粘土，約1. 19 體積％活化劑，約0. 11體積％生物殺傷劑和約0. 20體積％防銹劑。
本發(fā)明還提供了濃的漿料組合物的制備方法。按照這些方法，將磨粒與載劑混合， 使得制成的組合物含有至少30體積％固體。在一些實(shí)施方式中，制成的組合物含有約 30-80體積％固體，在一些實(shí)施方式中約為40-70體積％固體，在一些實(shí)施方式中約為 50-60體積o/。固體。將磨粒與載劑混合，提供磨粒在載劑中的均勻分散體。磨粒和載劑 可以通過以下方式進(jìn)行混合，例如，攪拌，搖動(dòng)，以及將固體顆粒與液體載劑混合并 均勻分散在液體載劑中的其他任何常規(guī)方法。
在一些實(shí)施方式中，所述載劑包括水溶性二醇或礦物油，本發(fā)明的方法包括將磨 粒分散在水溶性二醇或礦物油中，使得制成的組合物包含至少30體積％固體。
在一些實(shí)施方式中，載劑還包括水，本發(fā)明的方法包括將水與水溶性二醇或礦物 油混合形成載劑，并將磨粒分散在載劑中，使得制成的組合物包含至少30體積％固體。 在一些實(shí)施方式中，最多加入20體積％水。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在濃的槳料組合物中加入一種或多種粘度 改進(jìn)劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括將水溶性二醇或礦物油與一種或多種粘度 改進(jìn)劑，以及任選的水混合，形成載劑，并將磨粒分散在該載劑中，使得制成的組合 物包含至少30體積％固體。所述方法可包括加入一定量的一種或多種粘度改進(jìn)劑，提 供具有特定粘度的濃的漿料。粘度改進(jìn)劑還可有助于防止固體發(fā)生沉降。例如，在一 些實(shí)施方式中，可以加入最多約5體積％的一種或多種粘度改進(jìn)劑。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在濃的漿料組合物中加入一種或多種活化 劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括將水溶性二醇或礦物油與一種或多種活化劑， 以及任選的水和/或粘度改進(jìn)劑混合，形成載劑，并將磨粒分散在該載劑中，使得制成
的組合物包含至少30體積％固體。活化劑的加入量為能使粘度改進(jìn)劑活化達(dá)到所需粘 度的量。例如，在一些實(shí)施方式中，可以加入最多約3%的一種或多種活化劑。在一 些實(shí)施方式中，所述方法包括將一種或多種活化劑和一種或多種粘度改進(jìn)劑一起加入。 一種或多種活化劑的加入量能使粘度改進(jìn)劑在流體中形成基質(zhì)，該基質(zhì)能起到提高流 體的屈服應(yīng)力或總體動(dòng)態(tài)粘度的作用。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在濃的漿料組合物中加入一種或多種殺真 菌劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括將水溶性二醇或礦物油與一種或多種殺真菌 劑，以及任選的水和/或粘度改進(jìn)劑，和/或活化劑混合，形成載劑，并將磨粒分散在 該載劑中，使得制成的組合物包含至少30體積％固體。殺真菌劑的加入量一般為能有 效地使真菌生長最少并控制真菌生長的量。例如，在一些實(shí)施方式中，可以加入最多 約2體積％的一種或多種殺真菌劑。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在濃的漿料組合物中加入一種或多種生物 殺傷劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括將水溶性二醇或礦物油與一種或多種生物 殺傷劑，以及任選的水，粘度改進(jìn)劑，活化劑和/或殺真菌劑混合，形成載劑，并將磨 粒分散在該載劑中，使得制成的組合物包含至少30體積％固體。生物殺傷劑的加入量 一般為能有效地使細(xì)菌生長最少并控制細(xì)菌生長的量。 一些生物殺傷劑還能有效地使 真菌生長最少并控制真菌生長，因此，在這種情況下，可以加入一種或多種生物殺傷 劑以同時(shí)有效地使真菌和細(xì)菌的生長最少并控制真菌和細(xì)菌的生長，而不需要加入一 種或多種殺真菌劑來使真菌生長最少并控制真菌生長。在一些實(shí)施方式中，可以加入 最多約2%的一種或多種生物殺傷劑。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在濃的漿料組合物中加入一種或多種防銹 劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括將水溶性二醇或礦物油與一種或多種防銹劑， 以及任選的水，粘度改進(jìn)劑，活化劑，殺真菌劑和/或生物殺傷劑混合，形成載劑，并 將磨粒分散在該載劑中，使得制成的組合物包含至少30體積％固體。防銹劑的加入量 一般為能有效抑制使用該漿料的松散磨料機(jī)械加工設(shè)備(如金屬絲和線鋸)腐蝕的量。 例如，在一些實(shí)施方式中，可以加入最多約5體積％的一種或多種防銹劑。然后，可將這樣形成的濃的漿料組合物送到用戶。本發(fā)明的漿料的濃的狀態(tài)和流 變性能使得固體沉降可以通過提高漿料的粘度和/或通過提高屈服應(yīng)力而得到防止或 減至最少。當(dāng)用戶希望使用用于松散磨料機(jī)械加工工藝的漿料時(shí)，用戶通過添加水和/ 或水溶性二醇就可以簡單地將濃漿料轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳚{料。在非水性濃漿料組合物的情況， 例如含有礦物油的漿料組合物，可以通過添加礦物油或其他非水性材料將濃的漿料轉(zhuǎn) 變?yōu)楣ぷ鳚{料。
用戶可以根據(jù)工作漿料要求的固體濃度，采用簡單的計(jì)算，確定用于稀釋的水、 二醇和礦物油的加入量。
一般而言，以工作線鋸漿料的總體積為基準(zhǔn)，該工作線鋸漿
料要求的固體濃度在約20-28體積％范圍。因此，可以容易地確定要達(dá)到要求的工作 漿料固體濃度必須加入的水和/或二醇或礦物油的量。
在通過添加附加的水溶性二醇(單獨(dú)或與用水稀釋一起)來稀釋濃的漿料的應(yīng)用 中，加入濃漿料的二醇可以和濃漿料中包含的二醇相同或不同。例如，在一個(gè)實(shí)施方 式中，濃的漿料含有PEG，該濃漿料可用PEG和/或水稀釋，提供工作線鋸漿料。
在一些實(shí)施方式中，在濃的漿料組合物中可加入約20-50體積％水和/或二醇或礦 物油，以提供工作線鋸漿料。
濃的漿料組合物中可包含殺真菌劑，生物殺傷劑和/或防銹劑，或不含這些組分。 在濃漿料中不含這些組分的實(shí)施方式中，用戶可以在用水和/或二醇或礦物油稀釋之 前，期間和/或之后，在濃的漿料中加入這些材料中的一種或多種材料。
用戶可以將濃的漿料組合物，水和/或二醇或礦物油，以及任何附加組分(如，殺 真菌劑，生物殺傷劑，防銹劑)混合，提供均勻的組合物，可采用任何常規(guī)混合方法如 簡單攪拌，搖動(dòng)或滾動(dòng)，將固體穩(wěn)定和均勻地分散在組合物中。
本發(fā)明的濃漿料提供了許多優(yōu)點(diǎn)和益處。濃的漿料的固含量大于預(yù)混合的漿料的 固含量，因此，不需要使用不合乎需要量的粘度改進(jìn)劑就能提供較高粘度的組合物。 這種較高固含量在漿料中引入屈服應(yīng)力，并提供具有防止固體沉降的流變性的濃漿料 組合物。因?yàn)橹苽錆獾臐{料只使用工作漿料液體總體積中的一部分，不需要附加的運(yùn) 輸成本運(yùn)輸其余的液體，需要時(shí)用戶可以在當(dāng)?shù)刭徺I這些液體。對(duì)水性漿料組合物， 漿料中的水部分不必運(yùn)輸，因此降低成本。此外，由于以載劑中濃的狀態(tài)提供磨粒， 并且由于磨粒未發(fā)生沉降，磨粒具有足夠的時(shí)間被完全濕潤(加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)間)， 因此改進(jìn)了制得的工作漿料組合物的總體性能。在本申請(qǐng)中列舉的所有參考文獻(xiàn)的內(nèi)容(包括文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)，授權(quán)專利和公開
的專利申請(qǐng))通過參考結(jié)合于本文。除非另有說明，本發(fā)明的實(shí)施可以采用本領(lǐng)域技術(shù) 范圍內(nèi)的常規(guī)技術(shù)。文獻(xiàn)中充分說明了這些技術(shù)。 下面的非限制性實(shí)施例說明了本發(fā)明。
實(shí)施例1
通過混合以下組分制備漿料組合物48. 69體積％ PEG、 34. 11體積％ JIS 1200碳 化硅、0. 26體積％ Laponite(—種合成粘土) 、 1. 1體積％硼酸胺、0. 1體積％ Bioban P-1487、 0. 54體積%三乙醇胺和15.28體積％去離子水。該漿料具有以下特性-
密度1.81 g/ml，
粘度1350厘泊，使用布魯克菲爾德心軸糾，在25卩以60轉(zhuǎn)/分鐘測量。電導(dǎo) 率12. 7liS， pH: 9.78。
然后，在該漿料濃縮物中加入水，提供約22體積％固體的漿料組合物。 使用該漿料用線鋸將125mmX125mm多晶晶錠切割成250微米厚的晶片。 雖然描述了許多本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明
的其他實(shí)施方式和/或?qū)Ρ景l(fā)明的修改，組合和替代都是可能的，并且都在公開的本發(fā)
明的范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種濃的磨料漿料組合物，該組合物包含至少30體積％磨粒；和包含礦物油或者一種或多種水溶性二醇的載劑，所述礦物油或水溶性二醇在所述濃磨料漿料組合物中的含量約為15-70體積％。
2. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述磨粒均勻分散在載劑中。
3. 如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述磨粒保持均勻分散在載劑中 而不發(fā)生沉降至少達(dá)30天。
4. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述磨粒選自碳化硅、氧化鋁、 金剛石或碳化硼。
5. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含約30-80體積%磨粒。
6. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含約40-70體積％磨粒。
7. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含約50-60體積％磨粒。
8. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物是非水性組合物。
9. 如權(quán)利要求8所述的組合物，其特征在于，所述載劑包括礦物油。
10. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物是水溶性的。
11. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其特征在于，所述載劑包括水溶性二醇。
12. 如權(quán)利要求ll所述的組合物，其特征在于，所述載劑包括聚乙二醇。
13. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括水。
14. 如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于，加入水使組合物的總固含量至 少約為30體積％。
15. 如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含最多約20體積%水。
16. 如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含約2-15體積％水。
17. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括一種或多種粘度 改進(jìn)劑。
18. 如權(quán)利要求17所述的組合物，其特征在于，所述粘度改進(jìn)劑選自以下合成粘土，天然粘土，卡波普、羧甲基纖維素、乙基纖維素、明膠、羥乙基纖維素、羥 丙基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇和黃原膠。
19. 如權(quán)利要求17所述的組合物，其特征在于，加入所述粘度改進(jìn)劑，提供粘 度約在400-10000厘泊范圍的組合物。
20. 如權(quán)利要求17所述的組合物，其特征在于，所述組合物最多包含約5體積％ 的一種或多種粘度改進(jìn)劑。
21. 如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括一種或多種活化劑。
22. 如權(quán)利要求21所述的組合物，其特征在于，所述活化劑選自硼酸胺或三乙 醇胺。
23. 如權(quán)利要求21所述的組合物，其特征在于，所述組合物最多包含約3體積％ 的一種或多種活化劑。
24. 如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括一種或多種殺真 菌劑。
25. 如權(quán)利要求24所述的組合物，其特征在于，所述組合物最多包含約2體積％的一種或多種殺真菌劑。
26. 如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括一種或多種生物 殺傷劑。
27. 如權(quán)利要求26所述的組合物，其特征在于，所述組合物最多包含約2體積％ 的一種或多種生物殺傷劑。
28. 如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述載劑還包括一種或多種防銹劑。
29. 如權(quán)利要求28所述的組合物，其特征在于，所述組合物最多包含約5體積％ 的一種或多種防銹劑。
30. 如權(quán)利要求1所述的組合物，所述組合物包含至少30體積％ SiC， 15- 60體 積。/。PEG，最多20體積%水，最多5體積％的一種或多種粘度改進(jìn)劑，最多3體積％的一種或多種活化劑，最多2體積％的一種或多種殺真菌劑，最多2體積％的一種或多種生 物殺傷劑和最多5體積％的一種或多種防銹劑。
31. —種用于松散磨料機(jī)械加工工藝的濃的磨料漿料，該磨料漿料包含至少30體積％磨粒；15-70體積％聚乙二醇，因而通過添加水和/或附加的聚乙二醇所述濃的磨料漿料可轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳚{料。
32. —種濃的線鋸漿料，該漿料包含均勻分散在載劑中的磨粒，所述載劑包含 礦物油或一種或多種水溶性二醇，其中，該漿料包含至少30體積％磨粒，通過添加水 和/或一種或多種聚乙二醇，或者通過添加礦物油，所述漿料可轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ骶€鋸漿料。
33. —種形成濃的漿料組合物的方法，該方法包括將至少30體積%磨粒與載劑 混合，所述載劑包含15-70體積%礦物油或一種或多種水溶性二醇。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，磨粒與載劑混合，使得磨粒均勻 分散在載劑中，并使得磨粒保持均勻分散在載劑中而不發(fā)生沉降至少達(dá)30天。
35. 如權(quán)利要求33所述的組合物，其特征在于，所述載劑包括水溶性二醇。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述載劑還包括水，所述方法還 包括在將磨粒與載劑混合之前，將水與水溶性二醇混合。
37. 如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，載劑還包含一種或多種粘度改進(jìn) 劑， 一種或多種活化劑， 一種或多種殺真菌劑， 一種或多種生物殺傷劑和/或一種或多 種防銹劑，所述方法還包括在將磨粒與載劑混合之前，將一種或多種粘度改進(jìn)劑，一 種或多種活化劑， 一種或多種殺真菌劑， 一種或多種生物殺傷劑和/或一種或多種防銹 劑與礦物油或一種或多種水溶性二醇混合。
38. —種將權(quán)利要求1所述的濃的磨料漿料組合物用于松散磨料機(jī)械加工工藝的 使用方法，該方法包括提供濃的磨料漿料；將該濃的磨料漿料用水和/或一種或多種水溶性二醇稀釋，形成工作漿料； 將該工作漿料供給松散磨料機(jī)械加工工藝。
39. —種將磨料漿料組合物供給松散磨料機(jī)械加工工藝的方法，該方法包括 將濃的磨料漿料組合物供給用戶，所述濃的磨料漿料組合物包含至少30體積%磨粒和載劑，該載劑包含約15-70體積%礦物油或者一種或多種水溶性二醇，所述磨粒均 勻分散在載劑中；濃的磨料漿料用水和/或一種或多種水溶性二醇或礦物油稀釋，形成工作漿料； 將該工作漿料供給松散磨料機(jī)械加工工藝。
40. —種使?jié)獾臉辖M合物中的磨料不發(fā)生沉降至少達(dá)30天的方法，所述濃的 漿料組合物包含均勻分散在液體載劑中的磨粒，所述方法包括將至少30體積%磨粒 與載劑混合，所述載劑包含15-70體積%礦物油或一種或多種水溶性二醇；和在組合物中組合加入一種或多種粘度改進(jìn)劑和一種或多種活化劑，以調(diào)節(jié)組合物 的粘度并改進(jìn)組合物的屈服應(yīng)力。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于， 一種或多種粘度改進(jìn)劑與一種或 多種活化劑的組合的加入量能使粘度改進(jìn)劑在載劑中形成基質(zhì)，該基質(zhì)提高了載劑的 屈服應(yīng)力和/或總體動(dòng)態(tài)粘度。
全文摘要
公開用于松散磨料機(jī)械加工工藝的濃的漿料組合物，特別是用于線鋸工藝的濃的磨料漿料。該濃的漿料組合物包含均勻和穩(wěn)定地分散在載劑中的磨粒。該濃的漿料組合物通過用水和/或載劑簡單稀釋和混合，容易轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳚{料組合物。
文檔編號(hào)C09K3/14GK101528883SQ200780039792
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者A·K·貝克什, J·A·舍洛克 申請(qǐng)人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司