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ガラス研磨材のリサイクル方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P150011973
掲載日 2015年5月8日
出願番号 特願2014-027616
公開番号 特開2015-150658
出願日 平成26年2月17日(2014.2.17)
公開日 平成27年8月24日(2015.8.24)
発明者
  • 佐藤 理夫
  • 植木 智也
出願人
  • 国立大学法人福島大学
発明の名称 ガラス研磨材のリサイクル方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】使用済みガラス研磨材を含むスラリーから、研磨材を高純度に再生し、製造する方法及び装置を提供する。
【解決手段】
研磨に使用されたガラス研磨材が含まれるスラリーを回収し、回収したスラリーを水と比重の異なる冷媒中で冷却凍結し、凍結させたスラリーと冷媒とからなる混和液を静置し、夫々冷媒、水、ガラス研磨材が含まれる三層に分離させ、ガラス研磨材を回収することによるガラス研磨材の製造方法、及び該製造方法を実施するための装置を提供する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


光学レンズやプリズム、ガラス基板等のガラス製品を研磨する際、研磨材として酸化セリウム系ガラス研磨材が広く用いられている。酸化セリウム系ガラス研磨材の研磨機構は、化学的機械研磨と称され、研磨材自体が有する表面化学作用によって、機械的研磨効果を増大させるものである。そのため非常に平滑な研磨表面を得ることができるので、精巧な研磨が求められる精密研磨に利用されている。



研磨工程では、酸化セリウム系ガラス研磨材粉末を工業用水に分散させたスラリーの状態で用いる。研磨材スラリーは研磨能力が低下するまで使用され、他の排水とともに排水処理施設に集められ、凝集沈殿処理の後、廃棄されることが多かった。



しかしながら、酸化セリウム系ガラス研磨材は、軽希土類の一種であるセリウムを主成分とする研磨材であり、レアアース資源の主要な輸出国である中国の輸出規制により、近年価格が高騰してきている。そのため研磨材の再利用技術の開発による使用量の削減が重要となってきている。そこで、研磨材の使用済みスラリー中に存在する研磨材微粒子を回収し、再利用する技術が開発されてきた(特許文献1~3)。



また、研磨材には、粒径0.1μm程度の研磨材一次粒子と、一次粒子が凝集し数μm程度の大きさに形成されている二次粒子が混在している。未使用の研磨材には、二次粒子が多く含まれるが、使用済みスラリー中には二次粒子が少なく、一次粒子の状態で多く存在していることを本発明者らは報告している(非特許文献1)。一次粒子は粒径が小さいことから分離回収が困難であることや、研磨材二次粒子が多いほど研磨パッドからの荷重が大きくなり、研磨レートが増大することから、研磨材を再利用するためには、研磨材二次粒子の再形成も必要であると考えられる。

産業上の利用分野


本発明は、ガラス研磨材の使用済みスラリーからガラス研磨材を再生しガラス研磨材を製造する方法、及びその装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ガラス研磨材の使用済みスラリーからガラス研磨材を製造する方法であって、
研磨に使用されたガラス研磨材が含まれるスラリーを回収する工程と
回収したスラリーを水と比重の異なる冷媒中に導入し、スラリーに含まれるガラス研磨材を水とともに凍結させる冷却凍結工程と
スラリーと冷媒とからなる混合物を静置し融解する融解工程と、
冷媒、水、ガラス研磨材が夫々含まれる三層に分離させる層分離工程と
層分離後のガラス研磨材と冷媒を夫々回収する工程とを備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル方法。

【請求項2】
請求項1記載のガラス研磨材のリサイクル方法において、
前記冷媒の比重が水より軽いことを特徴とするガラス研磨材のリサイクル方法。

【請求項3】
請求項2記載のガラス研磨材のリサイクル方法において、
前記冷媒はシリコーンオイルであることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル方法。

【請求項4】
請求項1~3いずれか1項記載のガラス研磨材のリサイクル方法において、
前記冷媒の温度及び/又は前記使用済みスラリーの冷媒への導入速度を調節することによって、所望の粒径の研磨材を製造することを特徴とするガラス研磨材のリサイクル方法。

【請求項5】
使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
導入されたスラリーを凍結するための冷媒が貯留されている冷媒槽と
前記冷媒槽で凍結されたスラリーと冷媒の混合物を融解し静置する静置槽とを備え、
前記冷媒槽にスラリーを移送するスラリー移送手段と
前記冷媒槽から前記静置槽に凍結されたスラリーと冷媒の混合物を移送する凍結混合物移送手段と
前記静置槽で層分離したガラス研磨材を回収する研磨材回収手段と
前記静置槽で層分離した冷媒を回収する冷媒回収手段と
前記静置槽で層分離した水を排出する排出手段とを備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項6】
請求項5記載の使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
前記冷媒槽にスラリーと冷媒を混和する撹拌装置を備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項7】
請求項5又は6記載の使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
冷媒槽に冷却装置を備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項8】
使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
スラリーと冷媒との混合物を貯留する貯留槽と
凍結後のスラリーと冷媒の混合物を融解し静置する静置槽とを備え、
前記貯留槽にスラリーと冷媒を移送するスラリー・冷媒移送手段と
前記貯留槽から前記静置槽に凍結後のスラリーと冷媒混合物を移送する凍結混合物移送手段と
前記静置槽で層分離したガラス研磨材を回収する研磨材回収手段と
前記静置槽で層分離した冷媒を回収する冷媒回収手段と
前記静置槽で層分離した水を排出する排出手段とを備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項9】
請求項8記載の使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
スラリーと冷媒を混合する撹拌装置を有する冷媒槽を備え、
前記スラリー・冷媒移送手段によって、冷媒槽で混合されたスラリー及び冷媒が貯留槽に移送されることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項10】
請求項8又は9記載の使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
前記スラリー・冷媒移送手段、又は冷媒槽に冷却装置を備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。

【請求項11】
請求項5~10いずれか1項記載の使用済みガラス研磨材を含むスラリーからガラス研磨材をリサイクルする装置であって、
前記使用済みスラリーの凍結速度を制御するための冷媒温度制御装置を備えることを特徴とするガラス研磨材のリサイクル装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014027616thum.jpg
出願権利状態 公開


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