水性切削加工剤及びそれを用いた固体材料の切削加工方法
【課題】切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れる水性切削加工剤、及びこれを用いた固体材料の切削加工方法の提供。
【解決手段】下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する水性切削加工剤。Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ…（１）
［式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。］
【解決手段】下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する水性切削加工剤。Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ…（１）
［式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性切削加工剤及びそれを用いた固体材料の切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子部品の飛躍的な小型化及び高性能化にともない、半導体チップ及び電子デバイス用基板等はさらに薄厚化又は微小化される傾向にある。半導体チップ及び電子デバイス用基板は、通常、シリコン、セラミックス、サファイア及び水晶等の脆性が高い材料（高脆性材料）を切削加工することにより製作される。
【０００３】
高脆性材料の切削加工方法としては、レーザダイシング加工法及びブレードダイシング加工法の２つの方法が主流となっている。レーザダイシング加工法は、短パルスレーザ等の短波長のレーザを使用した非接触の加工方法であり、高速の加工が可能であるという利点を有する。その一方でレーザダイシング加工法は、装置が極めて高価であることや、短パルスレーザの照射による熱の影響で材料の特性が変化したり、溶融した材料の飛散物が半導体チップの表面に付着したりする等によって半導体チップ及び半導体製品の信頼性が損なわれる場合がある等の不利な点を有する。
【０００４】
ブレードダイシング加工法は、切削液として供給される超純水をクーラントとし、薄刃のダイヤモンドブレード等の切削体を被切削体に接触させて切削を行う加工方法であり、装置が安価であることや、ブレードの幅を変えることで極薄化に適応できるという利点を有している。しかし、ブレードダイシング加工法は、切削体と被切削体との摩擦により、欠け（チッピング）及びひび割れ（クラック）等の欠損が発生しやすく、歩留まりが低下する場合がある。このため、ＬＥＤ用基板に使用されるサファイアの切削においてはその約９割がレーザダイシング加工法で行われているのが現状である。
【０００５】
ブレードダイシング加工法における切削性を向上させる目的で、切削部位に供給される切削液に切削加工剤を配合することが行われている。このような切削加工剤には油性の切削加工剤及び水性の切削加工剤（水性切削加工剤）があるが、このうち水性切削加工剤は、その後の洗浄工程で加工後の高脆性材料から除去しやすいという利点を有している（例えば、特許文献１及び２を参照）。油性の切削加工剤を使用した場合は、加工後の高脆性材料に加工剤が残留しやすく、製品の性能に影響が出ることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５０８４４号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の水性切削加工剤は、切削加工時に発生する切り屑の被加工材料への付着を抑制するものであり、チッピング及びクラックの発生を十分に抑制することはできない。また、特許文献２では、ダイシング前の固体材料に家庭用の中性洗剤などの界面活性剤を塗布するか、又はダイシング工程時に、使用される切削水の中に、上記界面活性剤を混ぜ合わせてダイシングを行っているが、チッピング及びクラックの発生を十分に抑制することはできず、切削能力を更に向上させるにはさらなる改良の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れる水性切削加工剤、及びこれを用いた固体材料の切削加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有する非イオン界面活性剤と、特定の構造を有するジヒドロキシ化合物とを含む水性切削加工剤が、固体材料の切削加工、特に高脆性材料のブレードダイシング加工において、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れることを見出し、この知見に基づき本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する、水性切削加工剤を提供する。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。
【化１】
式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。
【００１１】
本発明の水性切削加工剤を配合した切削液を固体材料の切削部位に供給することにより、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄工程では本発明の水性切削加工剤を十分除去することができる。本発明の水性切削加工剤は、切削部位への浸透性に優れることから、潤滑成分を効果的に切削部位に供給することが可能となり、上記の切削性の向上効果を有効に得ることができる。
【００１２】
上記水性切削加工剤は、下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有することが好ましい。この場合、固体材料の切削加工において切削部位への浸透性が更に向上し、潤滑性が向上した潤滑成分をより効果的に切削部位に供給することが可能となり、切削性を更に向上させることができる。
Ｒ７ＯＨ …（３）
式（３）中、Ｒ７は、炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。
【００１３】
上記非イオン界面活性剤と上記ジヒドロキシ化合物との質量比が、１：０．０６〜１：１であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の水性切削加工剤がモノヒドロキシ化合物を更に含有する場合、上記非イオン界面活性剤と、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、１：０．１〜１：１であり、上記ジヒドロキシ化合物と、上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３であることが好ましい。上記非イオン界面活性剤、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の含有割合を上記の範囲とすることにより、固体材料の切削加工において切削部位への浸透性と切削部位での潤滑性を更に向上させることができる。また、固体材料の切削部位に、浸透性に加え潤滑性の効果も向上した上記水性切削加工剤が浸透することで潤滑性がより向上し、結果として切削性を更に向上させることができる。
【００１５】
さらに本発明は、上記本発明の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする固体材料の切削加工方法を提供する。本発明の切削加工方法によれば、本発明の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することによって、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができる。また、本発明の水性切削加工剤は洗浄により十分除去することができることから、加工品の品質低下を十分防止することができる。これにより、固体材料の切削加工の効率を向上させることができ、加工品を歩留まりよく製造することができる。
【００１６】
上記切削加工方法は、ブレードダイシング加工であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れる水性切削加工剤、及びこれを用いた固体材料の切削加工方法の提供が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の好ましい形態について説明する。
【００１９】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
【００２０】
式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。
【００２１】
【化２】
【００２２】
式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
ここで、Ｒ１で示される炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としてはヒドロキシ基及びハロゲン基等が挙げられる。上記アルキル基、アルケニル基、アルキルアリール基及びアリールアルキル基は直鎖であってもよいし、分岐鎖であってもよい。
【００２４】
切削性、洗浄性及び製品安定性の観点から、Ｒ１は炭素数１０〜２２のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基であることが好ましく、炭素数１０〜２２のアルキル基又はアルケニル基であることがより好ましい。
【００２５】
炭素数６〜２２のアルキル基としては、例えば、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｎ−ウンデシル基、イソウンデシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソトリデシル基、ｎ−テトラデシル基、イソテトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、イソヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、イソオクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、イソノナデシル基、ｎ−エイコシル基、イソエイコシル基、ｎ−ヘンエイコシル基、イソヘンエイコシル基、ｎ−ドコシル基及びイソドコシル基が挙げられる。
【００２６】
炭素数６〜２２のアルケニル基としては、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、エイコセニル基、ドコセニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基及びリシノレイル基が挙げられる。
【００２７】
炭素数６〜２２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、クミルフェニル基及びフェニルフェニル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００２８】
炭素数７〜２２のアルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基、メチルナフチル基、ブチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デシルナフチル基及びウンデシルナフチル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００２９】
炭素数７〜２２のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、１−ベンジル−２−メチルプロピル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、クミニル基、ｐ−メチルベンジル基、γ−ジメチルフェネチル基及びシンナミル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００３０】
Ｒ２で示される炭素数２〜４のアルキレン基は、例えば、エチレン基、プロピレン基及びブチレン基が挙げられる。Ｒ２は洗浄性、低泡性及び製品安定性の観点から、エチレン基及びプロピレン基が好ましい。
【００３１】
ｘは１〜３０の整数であるが、切削性及び製品安定性の観点から３〜２０であることが好ましい。ｘが１未満の場合、製品安定性が十分でなくなる傾向があり、ｘが３０を超えると切削性が低下する傾向がある。
【００３２】
ｘが２以上のとき、複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。ｘが２以上で、複数のＲ２がエチレン基及びプロピレン基である場合、エチレン基とプロピレン基とのモル比が１：１〜１：０．１が好ましく、１：０．７〜１：０．１がより好ましい。（Ｒ２Ｏ）で示される炭素数２〜４のアルキレンオキシ基は、ブロック付加でもよいし、ランダム付加でもよい。
【００３３】
上記非イオン界面活性剤は、炭素数６〜２２の脂肪族アルコール類、フェノール類及び芳香族アルコール類等に、アルカリ触媒下でアルキレンオキサイドを１３０〜１７０℃で付加させることにより得ることができる。脂肪族アルコール類としては、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール及びベヘニルアルコール等が挙げられる。脂肪族アルコールの市販品としては、コノール１０９８（新日本理化株式会社製）、コノール２０Ｐ（新日本理化株式会社製）、コノール３０Ｓ（新日本理化株式会社製）及びコノール２２８０（新日本理化株式会社製）等が挙げられる。
【００３４】
上記非イオン界面活性剤は、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。
【００３５】
Ｒ３及びＲ４で示される炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基、又は、炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基は、同一でも異なっていてもよい。
【００３６】
炭素数１〜８の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基及び２−エチルヘキシル基が挙げられる。
【００３７】
炭素数２〜８の直鎖又は分岐鎖を有するアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基、イソヘキセニル基、ｎ−ヘプテニル基、イソヘプテニル基、ｎ−オクテニル基、イソオクテニル基及び２−エチルヘキセニル基が挙げられる。
【００３８】
本実施形態においては、切削部位への浸透性及び切削性の観点から、Ｒ３及びＲ４はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ビニル基、アリル基、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基及びイソヘキセニル基が好ましい。
【００３９】
Ｒ５及びＲ６で示される炭素数２〜４のアルキレン基は、同一でも異なっていてもよく、例えば、エチレン基、プロピレン基及びブチレン基が挙げられる。本実施形態においては、切削部位への浸透性、切削性及び製品安定性の観点から、エチレン基及びプロピレン基であることが好ましい。
【００４０】
ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数である。切削部位への浸透性と切削性の観点から、ｙ及びｚは０〜１０であることが好ましい。ｙ及びｚが１４より大きい場合、切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向にある。
【００４１】
ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。ｙ又はｚが２以上で、複数のＲ５又はＲ６が、エチレン基及びプロピレン基である場合、エチレン基とプロピレン基とのモル比は１：１〜１：０であることが好ましい。
【００４２】
上記ジヒドロキシ化合物は市販品を用いることができ、例えば、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール（東京化成工業株式会社製）、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール（東京化成工業株式会社製）、サーフィノール１０４Ｅ（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０）及びＡＤＯ−６２６（丸善石油化学株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）等のアセチレンジオール、並びに、オルフィンＥ１００４（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物）、オルフィンＥ１０１０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物）、サーフィノール２５０２（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物）、サーフィノール４２０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（２０％）付加物）、サーフィノール４４０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４０％）付加物）、サーフィノール４６５（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（６５％）付加物）及びサーフィノール４８５（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（８５％）付加物）等のアセチレンジオールのアルキレンオキサイド付加物であるアセチレングリコールを使用することができる。
【００４３】
この中でも切削部位への浸透性及び切削性の観点から、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール（東京化成工業株式会社製）、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール（東京化成工業株式会社製）、サーフィノール１０４Ｅ（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０）、ＡＤＯ−６２６（丸善石油化学株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）、オルフィンＥ１００４（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物）、サーフィノール２５０２（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物）、サーフィノール４２０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（２０％）付加物）及びサーフィノール４４０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４０％）付加物）が好ましい。
【００４４】
上記アセチレンジオールは、アセチレンと、ケトン又はアルデヒドとを反応させるレッペ反応によって得ることができる。上記アセチレングリコールは、アセチレンジオールにアミン触媒下又はルイス酸触媒下でアルキレンオキサイドを付加させることによって得ることができる。
【００４５】
上記アセチレングリコールは、切削部位への浸透性及び切削性の観点から親水親油バランス値（ＨＬＢ値）が１５以下であることが好ましく、ＨＬＢ値が１２以下であることがより好ましい。ここで、ＨＬＢ値とは、次式：（ＨＬＢ値）＝２０×（アセチレングリコール中のエチレンオキシ基の式量の総和）／（アセチレングリコールの分子量）によって求められるＨＬＢ値を意味し、界面活性剤の水及び水に不溶性の有機化合物への親和性の程度を表す値である。
【００４６】
上記ジヒドロキシ化合物は、切削部位への浸透性の観点から、分子量が１００〜１０００であることが好ましく、１００〜７００であることがより好ましく、１００〜６００であることが更により好ましい。分子量が１００未満の場合、又は１０００を超える場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなく切削性が低下する傾向がある。なお、上記分子量は、化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００４７】
上記ジヒドロキシ化合物は、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。
【００４８】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有することが好ましい。
Ｒ７ＯＨ …（３）
【００４９】
式中、Ｒ７は炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。
【００５０】
Ｒ７で表される炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、置換基を有していても良い。置換基としてはヒドロキシ基及びハロゲン基等が挙げられる。炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、直鎖でも、分岐鎖でも良い。
【００５１】
炭素数４〜２６のアルキル基としては、例えば、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｎ−ウンデシル基、イソウンデシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソトリデシル基、ｎ−テトラデシル基、イソテトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ｎ−オクタデシル基、イソオクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、イソノナデシル基、ｎ−エイコシル基、イソエイコシル基、ｎ−ヘンエイコシル基、イソヘンエイコシル基、ｎ−ドコシル基、イソドコシル基、ｎ−トリコシル基、イソトリコシル基、ｎ−テトラコシル基、イソテトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、イソペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基及びイソヘキサコシル基が挙げられる。
【００５２】
炭素数４〜２６のアルケニル基としては、例えば、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基、イソヘキセニル基、ｎ−ヘプテニル基、イソヘプテニル基、ｎ−オクテニル基、イソオクテニル基、２−エチルヘキセニル基、ｎ−ノネニル基、イソノネニル基、ｎ−デセニル基、イソデセニル基、ｎ−ウンデセニル基、イソウンデセニル基、ｎ−ドデセニル基、イソドデセニル基、ｎ−トリデセニル基、イソトリデセニル基、ｎ−テトラデセニル基、イソテトラデセニル基、ｎ−ペンタデセニル基、イソペンタデセニル基、ｎ−ヘキサデセニル基、イソヘキサデセニル基、ｎ−ペンタデセニル基、イソペンタデセニル基、ｎ−オクタデセニル基、イソオクタデセニル基、ｎ−ノナデセニル基、イソノナデセニル基、ｎ−エイコセニル基、イソエイコセニル基、ｎ−ヘンエイコセニル基、イソヘンエイコセニル基、ｎ−ドコセニル基、イソドコセニル基、ｎ−トリコセニル基、イソトリコセニル基、ｎ−テトラコセニル基、イソテトラコセニル基、ｎ−ペンタコセニル基、イソペンタコセニル基、ｎ−ヘキサコセニル基及びイソヘキサコセニル基が挙げられる。
【００５３】
炭素数４〜２６のシクロアルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、１−シクロプロピルエチル基、シクロヘキシル基、１−メチルシクロペンチル基、シクロヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、１−メチルシクロヘキシル基、２−メチルシクロヘキシル基、３−メチルシクロヘシル基、４−メチルシクロヘキシル基、２−シクロペンチルエチル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルエチル基、３−シクロヘキシル−１−プロピル基、４−イソプロピルシクロヘキシル基、４−ブチルシクロヘキシル基、２−シクロヘキシルシクロヘキシル基、４−シクロヘキシルシクロヘキシル基、１−シクロヘキシル−１−ペンチル基、シクロドデシル基及びシクロペンタデシル基が挙げられる。
【００５４】
炭素数４〜２６のシクロアルケニル基としては、例えば、シクロヘキセニル基が挙げられる。
【００５５】
炭素数６〜２６のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、クミルフェニル基及びフェニルフェニル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物を挙げることができる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５６】
炭素数７〜２６のアルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基、メチルナフチル基、ブチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デシルナフチル基及びウンデシルナフチル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５７】
炭素数７〜２６のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、１−ベンジル−２−メチルプロピル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、クミニル基、ｐ−メチルベンジル基、γ−ジメチルフェネチル基及びシンナミル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５８】
切削部位への浸透性、切削性及び引火性の観点から、Ｒ７は炭素数８〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数７〜２６のアリール基、アルキルアリール基、又は、アリールアルキル基であることが好ましく、炭素数１４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基であることがより好ましく、炭素数１４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又はシクロアルケニル基であることが更により好ましい。
【００５９】
上記モノヒドロキシ化合物は、切削部位への浸透性の観点から、分子量が５０〜５００であることが好ましく、１００〜５００であることがより好ましく、２００〜５００であることが更により好ましい。なお、上記分子量は、化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００６０】
上記モノヒドロキシ化合物は、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。
【００６１】
本実施形態において、上記非イオン界面活性剤、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の合計が、水性切削加工剤中に２〜１００質量％であることが好ましい。取り扱いの容易さ及び水への溶解性の観点から、２〜８０質量％であることがより好ましい。２質量％未満であると、水性切削加工剤を原液で切削加工に使用した場合であっても、切削性が低下する傾向にある。
【００６２】
本実施形態において、上記非イオン界面活性剤と上記ジヒドロキシ化合物との質量比は、特に制限はないが、１：０．０６〜１：１であることが好ましく、１：０．２〜１：０．５であることがより好ましい。上記非イオン界面活性剤に対する上記ジヒドロキシ化合物の質量比が１：０．０６より小さい場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向がある。一方、１：１を超える場合は、水性切削加工剤の製品安定性が十分でなくなる傾向があり、また水性切削加工剤の洗浄性が十分でなくなる傾向がある。
【００６３】
また、本実施形態に係る水性切削加工剤において、上記非イオン界面活性剤及び上記ジヒドロキシ化合物に加え、さらに上記モノヒドロキシ化合物を含む場合、上記非イオン界面活性剤と、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比は、特に制限はないが、１：０．１〜１：１であることが好ましく、１：０．２〜１：０．５であることがより好ましい。上記非イオン界面活性剤に対する、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の質量比が１：０．１より小さい場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向がある。一方、１：１を超える場合は、水性切削加工剤の製品安定性が十分でなくなる傾向があり、また水性切削加工剤の洗浄性が十分でなくなる傾向がある。
【００６４】
さらに、上記ジヒドロキシ化合物と、上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３であることが好ましい。
【００６５】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、一般的な切削加工剤に添加されている防錆剤、消泡剤、防腐剤、酸化防止剤、極圧添加剤、及びｐＨ調整剤等の添加剤を必要に応じて含有させることができる。また、製品安定性の向上を目的として、アルコール類、グリコール類及びグリコールエーテル類等を必要に応じて含有させることができる。
【００６６】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、必要に応じて、使用の際に水、又は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、へキシレングリコール、グリセリン、ブチルグリコール及びソルフィット等の親水性溶剤で希釈することも可能である。
【００６７】
また、本実施形態に係る切削加工方法は、上記水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする。切削加工の方法は、切断加工、精密研磨加工及びブレードダイシング加工等が挙げられるが、好ましくはブレードダイシング加工である。
【００６８】
本実施形態に係る水性切削加工剤を使用して、固体材料を切削加工するには、通常の切削加工で用いられる手段を使用すればよく、切削加工の際に、上記水性切削加工剤が含まれる切削液の供給量及び固体材料の加工の速度等の諸条件を適時調整することができる。例えば、下記のような条件で固体材料の切削加工を行うことができる。なお、下記有効成分とは、非イオン界面活性剤、ジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物を意味する。
【００６９】
切削液の液温：５〜３０℃、
切削液の供給量：０．１〜２０．０Ｌ／ｍｉｎ、
切削液中の有効成分の濃度：２〜５０質量％、
切削液の供給方法：噴霧法、シャワー法又はノズル法、
切削液のｐＨ：５．５〜８．０、
ブレードのスピンドル回転数：５０００〜３００００ｒｐｍ、
固体材料の送り速度：０．５〜７５ｍｍ／ｓ。
【００７０】
上記切削液は、上記水性切削加工剤を水、又は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、へキシレングリコール、グリセリン、ブチルグリコール及びソルフィット等の親水性溶剤で希釈することで調製することができる。または、上記水性切削加工剤を原液で使用してもよい。
【００７１】
切削液の液温は、５〜３０℃が好ましく、１５〜２５℃がより好ましい。５℃未満の場合、切削液の粘度が高くなり、固体材料への供給が困難になる傾向があり、３０℃を超える場合、切削液がミスト化し、濃縮し易い傾向にある。
【００７２】
切削液の供給量は、０．１〜２０．０Ｌ／ｍｉｎが好ましく、０．１〜１０．０Ｌ／ｍｉｎがより好ましく、０．１〜５．０Ｌ／ｍｉｎが更により好ましい。０．１Ｌ／ｍｉｎ未満の場合、切削性が十分でなくなる傾向がある。２０．０Ｌ／ｍｉｎを超える場合、ブレードがぶれてチッピング及びクラックが発生しやすくなり、また切削性のさらなる向上が十分でなくなる傾向がある。また、経済的な観点からも２０．０Ｌ／ｍｉｎを超えないことが好ましい。
【００７３】
切削液中の有効成分の濃度は、２〜５０質量％であることが好ましく、２〜３０質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることが更により好ましい。２質量％未満の場合、切削性が十分でなくなる傾向がある。５０質量％を超える場合、切削液の粘度が高くなり、固体材料への供給が困難になる傾向にあり、また固体材料を固定するための粘着シートの接着剤が溶解しやすくなる傾向がある。
【００７４】
切削液の供給方法としては、噴霧法、シャワー法、ノズル法、塗布法及び浸漬法等が挙げられる。効率的な供給法という観点から、噴霧法、シャワー法、及びノズル法が好ましい。
【００７５】
切削液のｐＨは５．５〜８．０が好ましく、６．０〜７．５がより好ましく、６．５〜７．０が更により好ましい。ｐＨが５．５より小さい場合、切削液を保存するストックタンクの金属部分等が腐食し易い傾向にあり、ｐＨが８．０を超える場合、固体材料を固定するための粘着シートの接着剤が溶解する傾向にある。
【００７６】
ブレードのスピンドル回転数は５０００〜３００００ｒｐｍが好ましく、７０００〜２００００ｒｐｍがより好ましく、１００００〜１５０００ｒｐｍが更により好ましい。上記スピンドル回転数が５０００ｒｐｍ未満である場合、ブレードが変形し切削不良になる傾向がある。３００００ｒｐｍを超える場合、チッピング及びクラックが発生しやすい傾向にある。
【００７７】
固体材料の送り速度は０．５〜７５．０ｍｍ／ｓが好ましく、１．０〜５０．０ｍｍ／ｓがより好ましく、３．０〜２５．０ｍｍ／ｓが更により好ましい。上記送り速度が０．５ｍｍ／ｓ未満の場合、切削の速度が遅く、加工時間が増大してしまう傾向がある。７５ｍｍ／ｓを超える場合、チッピング及びクラックが発生しやすい傾向にある。
【００７８】
本実施形態に係る固体材料の切削加工方法は、どのような材料、材質及び形状の切削加工にも用いることができるが、ガラス、セラミック、シリコン、水晶、石英及びサファイア等の高脆性の材料に使用することが好ましい。本発明に係る方法は、破壊じん性の値が２０ＭＰａ・ｍ１／２以下（ＪＩＳ Ｒ １６０７：２０１０ ＳＥＰＢ法）である高脆性の材料に適用することがより好ましく、破壊じん性の値が１５ＭＰａ・ｍ１／２以下である高脆性の材料に適用することが更により好ましい。具体的には、ガラス、セラミック、シリコン、水晶、石英及びサファイア等に加え、シリコン及び酸化珪素等を含む半導体ウエハ等の半導体材料、水晶及びサファイア等を含む電子デバイス基板材料、酸化アルミニウム等の金属酸化物からなるセラミックス材料、並びに、フェライト及びネジウム磁石等の各種磁性材料等が挙げられる。なお、上記半導体材料には、その表面が樹脂製の保護膜及びマイクロレンズに覆われているものも含まれる。
【００７９】
本実施形態に係る水性切削加工剤が、加工後の洗浄性に優れたものでありながらも、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができることの理由について、本発明者らは以下のように考えている。本実施形態に係る水性切削加工剤は、上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物が有する優れた浸透性により、良好な潤滑作用を有する一般式（１）で表される特定の構造を有する非イオン界面活性剤を素早く切削部位に浸透することができる。また上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物はブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面への優れた配向性と潤滑性を有するため、ブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面との間に切削体−被切削体間の摩擦を十分低減できる潤滑膜を形成することができたと考えられる。更に上記水性切削加工剤は、摩擦により発生した熱を冷却する効果を有するため、固体材料やブレードに焼付きが生じないことも、切削性向上の理由のひとつと考えられる。
【００８０】
また、上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物と上記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物とを組み合わせて用いることにより、上記ジヒドロキシ化合物単独の場合に比べて切削部位への浸透性が向上し、切削性が向上することについては、ブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面への配向性と潤滑性が相乗的に向上するために切削加工に十分な油膜強度と潤滑性を与える潤滑膜を形成できたことによるものと考えられる。
【００８１】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、有効成分が水に溶けやすい又は水に乳化分散しやすいため優れた洗浄性を示し、切削加工後の洗浄工程によって加工物から十分除去することができ、切削加工剤が加工物に残留することに起因する不具合が発生しにくい。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００８３】
＜一般式（１）で表される非イオン界面活性剤＞
（合成例１）（デシルアルコールのエチレンオキサイド１０モル−プロピレンオキサイド２モル付加物）
コノール１０９８（新日本理化株式会社製）１５８質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド４４０質量部（１０モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、プロピレンオキサイド１１６質量部（２モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。プロピレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８４】
（合成例２）（ラウリルアルコールのエチレンオキサイド７モル−プロピレンオキサイド４モル−エチレンオキサイド８モル付加物）
コノール２０Ｐ（新日本理化株式会社製）１８７質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド３０８質量部（７モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、プロピレンオキサイド２３２質量部（４モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、再度エチレンオキサイド３５２質量部（８モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８５】
（合成例３）（ステアリルアルコールのプロピレンオキサイド７モル−エチレンオキサイド１１モル付加物）
コノール３０Ｓ（新日本理化株式会社製）２７０質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、プロピレンオキサイド４０６質量部（７モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後エチレンオキサイド４８４質量部（１１モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８６】
（合成例４）（ベヘニルアルコールのエチレンオキサイド１４モル付加物）
コノール２２８０（新日本理化株式会社製）３２６質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド６１６質量部（１４モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して白色で固体の非イオン界面活性剤を得た。
【００８７】
炭素数１２〜１４の直鎖型第２級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物（以下「Ｓ９０」と略す）（商品名、ソフタノール９０、日本触媒化学株式会社製）は、購入したものを用いた。
【００８８】
＜一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物＞
下記の化合物を用意した。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０（以下「１０４Ｅ」と略す）（商品名、サーフィノール１０４Ｅ、日信化学工業株式会社製）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物（以下「Ｅ１００４」と略す）（商品名、オルフィンＥ１００４、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝８．７）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物（以下「Ｅ１０１０」と略す）（商品名、オルフィンＥ１０１０、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝１３．２）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物（以下「２５０２」と略す）（商品名、サーフィノール２５０２、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝８）。
【００８９】
＜一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物＞
下記の化合物を用意した。
ｎ−ブタノール。
２−エチルヘキサノール。
ラウリルアルコール。
イソテトラデカノール。
オレイルアルコール。
イソエイコシルアルコール。
ベヘニルアルコール。
【００９０】
＜その他化合物（比較例にて使用）＞
下記の化合物を用意した。
イソプロピルアルコール。
ポリアクリル酸Ｎａ（商品名、アロンＡ−２０Ｌ、有効成分１８質量％、東亞合成株式会社製）。
市販の中性洗剤（商品名、チャーミーグリーン、有効成分１８質量％、ライオン株式会社製）。
カチオン界面活性剤（塩化ベンザルコニウム（商品名、ニッカノン５０、有効成分５０質量％、日華化学株式会社製））。
アニオン界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン（商品名、エマール２０Ｔ、有効成分４０質量％、花王株式会社製））。
【００９１】
比較合成例１：非イオン界面活性剤（トリスチレン化フェノールのエチレンオキサイド２０モル付加物）
フェノール９４質量部（１モル）と濃硫酸０．７質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、スチレン３１２質量部（３モル）を温度１２０℃〜１３０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させてトリスチレン化フェノールを得た。その後、得られたトリスチレン化フェノールにＮａＯＨ３．０質量部を更に加え、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド８８０質量部（２０モル）を温度１４０℃〜１５０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後、冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して淡黄色で液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００９２】
なお、表１〜３に示されるＨＢＬは上記ＨＢＬ値を意味し、ＭＷは各化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００９３】
＜水性切削加工剤の調製＞
（実施例１）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物として１０４Ｅ（１質量部）、並びに、水（９４質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分６質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９４】
（実施例２〜１３）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤及び一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物を表１に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１３の水性切削加工剤を得た。ただし、固体の化合物を混合する場合は、混合物を加熱溶融した後、撹拌して均一にした。
【００９５】
（実施例１４）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物としてＥ１００４（０．５質量部）、一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物としてブタノール（０．５質量部）、並びに、水（９４質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分６質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９６】
（実施例１５〜２４）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物及び一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を表２に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、実施例１４と同様にして、実施例１５〜２４の水性切削加工剤を得た。ただし、固体の化合物を混合する場合は、混合物を加熱溶融した後、撹拌して均一にした。
【００９７】
（比較例１）
水性切削加工剤を配合せずに、水のみを用いた。
【００９８】
（比較例２）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、並びに、水（９５質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分５質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９９】
（比較例３〜１２）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物、一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物及びその他の化合物を表３に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、比較例２と同様にして、比較例３〜１２の水性切削加工剤を得た。
【０１００】
［評価項目］
実施例及び比較例で得られた水性切削加工剤について以下のような評価を行った。
【０１０１】
（評価試験１：製品安定性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤１００ｍｌをガラス容器に入れ、密閉して４５℃にて１週間静置した。その後、水性切削加工剤の状態について、以下の評価基準に従って製品安定性を評価した。
＜製品安定性評価基準＞
○：安定（分離なし）
△：やや安定（白濁するが、分離なし）
×：不安定（分離）
【０１０２】
（評価試験２：浸透性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤をイオン交換水にて１０倍に希釈した水溶液を調製した。比較例１の水は、このまま用いた。この水溶液をガラス容器に３０ｍｌ入れて、その水面にウール試験片（ウールトロピカル）（１．５ｃｍ×１．５ｃｍ）を静かに置いた。ウール試験片全体が沈降するまでの時間を測定した。この試験を３回繰り返し、平均沈降時間を算出し、以下の評価基準に従って浸透性を評価した。
＜浸透性評価基準＞
◎：平均沈降時間が９０秒以下
○：平均沈降時間が９０〜１２０秒
△：平均沈降時間が１２０〜３００秒
×：平均沈降時間が３００秒以上
【０１０３】
（評価試験３：切削性）
サファイア基板（φ５０Ｘ０．２６ｔ、株式会社斉藤光学製作所製）を樹脂フィルム（ＡＤＷＩＬＬ Ｄ−２０１／テープ厚１２０μｍ、リンテック株式会社製）で固定した。次いで、実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤を原液のままで、又は比較例１の水をこのままで用いて下記の条件にてサファイア基板をブレードダイシング加工した。
使用装置：「ＤＡＳ１１０番」（株式会社ダステック製）
ブレード条件 ： 電鋳ブレード 幅５０μｍ／番手 ＃３０００、＃２０００、＃１５００
メタルブレード 幅５０μｍ／番手 ＃８００
切削条件 ： 送り速度３．０ｍｍ／ｓ〜２５．０ｍｍ／ｓ
切り込みの深さ５μｍ、１０μｍ又は５０μｍ
スピンドル回転数１３０００ｒｐｍ
切削液流量０．５Ｌ／ｍｉｎ（マルチノズル、幅１７ｍｍ）
【０１０４】
１回の切り込み深さを５μｍ、１０μｍ又は５０μｍでサファイア基板をブレードダイシング加工した後、ダイシングした部分をマイクロスコープ（倍率１００倍、株式会社ニコン製）にてサファイア基板の表面を観察した。ダイシング加工によるチッピング及びクラックの有無を下記基準に従って目視で判定することによって、切削性を評価した。
＜性能評価基準＞
◎：チッピング及びクラックが少なく、良品。
○：チッピング及びクラックが有るが、良品。
△：チッピング及びクラックが多く、不良品。
×：チッピング及びクラックが非常に多く、不良品。
【０１０５】
（評価試験４：洗浄性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤又は比較例１の水を付着させた基材を作製した後、基板を下記条件で洗浄した。
＜水性切削加工剤の付着条件＞
基材 ：サファイア基板（大きさ：７５ｍｍ×２５ｍｍ）
水性切削加工剤の付着量：サファイア基板の中央部に、２．０ｇの水性切削加工剤を付着させた
処理 ：水性切削加工剤を付着させた後、２０℃にて１０分間放置した
＜洗浄条件＞
使用した水：イオン交換水に塩化カルシウムを溶解させ、硬度（炭酸カルシウム換算）を８０ｐｐｍに調整した水を使用
流量 ：０．５Ｌ／ｍｉｎ
時間 ：１ｍｉｎ
【０１０６】
洗浄前後のサファイア基板の質量より、サファイア基板に残存した水性切削加工剤の量を測定し、下記の式から洗浄率を求め、下記の評価基準に従って洗浄性を評価した。
洗浄率（％）＝（（ｂ−ｃ）／ａ）×１００
ａ：水性切削加工剤の付着量（ｇ）
ｂ：洗浄前のサファイア基板の質量（ｇ）
ｃ：洗浄後のサファイア基板の質量（ｇ）
【０１０７】
＜性能評価基準＞
○：水性切削加工剤の残存が全くない（洗浄率９９．５％〜１００％）
×：水性切削加工剤の残存がある（洗浄率９９．５％未満）
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表１より、一般式（１）で表される特定の構造を有する非イオン界面活性剤及び一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物を含む実施例１〜１３の水性切削加工剤は、切削部位への浸透性及び切削性が良好であり、切込みの深さが５〜１０μｍであるときにおいてチッピング及びクラックが殆どない結果であった。
【０１１２】
表１及び２より、上記非イオン界面活性剤及び上記ジヒドロキシ化合物に加え、更に一般式（３）で表される特定の構造を有するモノヒドロキシ化合物を含むことで、切削部位への浸透性及び切削性がより向上していることが分かった。特に炭素数１４以上のモノヒドロキシ化合物を用いた実施例１７〜２４の水性切削加工剤では、実施例１〜１３の水性切削加工剤に比べ切削部位への浸透性及び切削性が共に向上しており、切込みの深さが５０μｍであるときにおいてもチッピング及びクラックが全くない結果が得られた。また、実施例１〜２４の水性切削加工剤はいずれも洗浄性が良好で、サファイア基板上に水性切削加工剤の残存はなかった。
【０１１３】
一方、表３より、上記非イオン界面活性剤のみを使用した比較例２〜４の水性切削加工剤は切削部位への浸透性及び切削性が不良であった。上記非イオン界面活性剤及び上記モノヒドロキシ化合物を併用した比較例５の水性切削加工剤では良好な切削性が得られるものの、実施例で得られる切削性に比べると劣る結果であった。
【０１１４】
上記ジヒドロキシ化合物又は上記モノヒドロキシ化合物のみを使用した比較例６〜７では、剤型化できず性能評価ができなかった。
【０１１５】
ポリアクリル酸Ｎａを使用した比較例８、市販の中性洗剤を使用した比較例９では、洗浄性は良好であるものの切削部位への浸透性及び切削性が共に不良であった。カチオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１０、アニオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１１、比較合成例１の非イオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１２では、いずれも洗浄性は良好であるものの切削部位への浸透性及び切削性が共に不良であった。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の水性切削加工剤及び固体材料の切削加工方法を用いることにより固体材料の切削加工、特に、高脆性材料のブレードダイシング加工において切削性を飛躍的に向上させることができるため、高能率な作業が可能になる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性切削加工剤及びそれを用いた固体材料の切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子部品の飛躍的な小型化及び高性能化にともない、半導体チップ及び電子デバイス用基板等はさらに薄厚化又は微小化される傾向にある。半導体チップ及び電子デバイス用基板は、通常、シリコン、セラミックス、サファイア及び水晶等の脆性が高い材料（高脆性材料）を切削加工することにより製作される。
【０００３】
高脆性材料の切削加工方法としては、レーザダイシング加工法及びブレードダイシング加工法の２つの方法が主流となっている。レーザダイシング加工法は、短パルスレーザ等の短波長のレーザを使用した非接触の加工方法であり、高速の加工が可能であるという利点を有する。その一方でレーザダイシング加工法は、装置が極めて高価であることや、短パルスレーザの照射による熱の影響で材料の特性が変化したり、溶融した材料の飛散物が半導体チップの表面に付着したりする等によって半導体チップ及び半導体製品の信頼性が損なわれる場合がある等の不利な点を有する。
【０００４】
ブレードダイシング加工法は、切削液として供給される超純水をクーラントとし、薄刃のダイヤモンドブレード等の切削体を被切削体に接触させて切削を行う加工方法であり、装置が安価であることや、ブレードの幅を変えることで極薄化に適応できるという利点を有している。しかし、ブレードダイシング加工法は、切削体と被切削体との摩擦により、欠け（チッピング）及びひび割れ（クラック）等の欠損が発生しやすく、歩留まりが低下する場合がある。このため、ＬＥＤ用基板に使用されるサファイアの切削においてはその約９割がレーザダイシング加工法で行われているのが現状である。
【０００５】
ブレードダイシング加工法における切削性を向上させる目的で、切削部位に供給される切削液に切削加工剤を配合することが行われている。このような切削加工剤には油性の切削加工剤及び水性の切削加工剤（水性切削加工剤）があるが、このうち水性切削加工剤は、その後の洗浄工程で加工後の高脆性材料から除去しやすいという利点を有している（例えば、特許文献１及び２を参照）。油性の切削加工剤を使用した場合は、加工後の高脆性材料に加工剤が残留しやすく、製品の性能に影響が出ることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５０８４４号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の水性切削加工剤は、切削加工時に発生する切り屑の被加工材料への付着を抑制するものであり、チッピング及びクラックの発生を十分に抑制することはできない。また、特許文献２では、ダイシング前の固体材料に家庭用の中性洗剤などの界面活性剤を塗布するか、又はダイシング工程時に、使用される切削水の中に、上記界面活性剤を混ぜ合わせてダイシングを行っているが、チッピング及びクラックの発生を十分に抑制することはできず、切削能力を更に向上させるにはさらなる改良の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れる水性切削加工剤、及びこれを用いた固体材料の切削加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有する非イオン界面活性剤と、特定の構造を有するジヒドロキシ化合物とを含む水性切削加工剤が、固体材料の切削加工、特に高脆性材料のブレードダイシング加工において、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れることを見出し、この知見に基づき本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する、水性切削加工剤を提供する。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。
【化１】
式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。
【００１１】
本発明の水性切削加工剤を配合した切削液を固体材料の切削部位に供給することにより、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄工程では本発明の水性切削加工剤を十分除去することができる。本発明の水性切削加工剤は、切削部位への浸透性に優れることから、潤滑成分を効果的に切削部位に供給することが可能となり、上記の切削性の向上効果を有効に得ることができる。
【００１２】
上記水性切削加工剤は、下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有することが好ましい。この場合、固体材料の切削加工において切削部位への浸透性が更に向上し、潤滑性が向上した潤滑成分をより効果的に切削部位に供給することが可能となり、切削性を更に向上させることができる。
Ｒ７ＯＨ …（３）
式（３）中、Ｒ７は、炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。
【００１３】
上記非イオン界面活性剤と上記ジヒドロキシ化合物との質量比が、１：０．０６〜１：１であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の水性切削加工剤がモノヒドロキシ化合物を更に含有する場合、上記非イオン界面活性剤と、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、１：０．１〜１：１であり、上記ジヒドロキシ化合物と、上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３であることが好ましい。上記非イオン界面活性剤、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の含有割合を上記の範囲とすることにより、固体材料の切削加工において切削部位への浸透性と切削部位での潤滑性を更に向上させることができる。また、固体材料の切削部位に、浸透性に加え潤滑性の効果も向上した上記水性切削加工剤が浸透することで潤滑性がより向上し、結果として切削性を更に向上させることができる。
【００１５】
さらに本発明は、上記本発明の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする固体材料の切削加工方法を提供する。本発明の切削加工方法によれば、本発明の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することによって、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができる。また、本発明の水性切削加工剤は洗浄により十分除去することができることから、加工品の品質低下を十分防止することができる。これにより、固体材料の切削加工の効率を向上させることができ、加工品を歩留まりよく製造することができる。
【００１６】
上記切削加工方法は、ブレードダイシング加工であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができ、加工後の洗浄性にも優れる水性切削加工剤、及びこれを用いた固体材料の切削加工方法の提供が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の好ましい形態について説明する。
【００１９】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、を含有する。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
【００２０】
式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。
【００２１】
【化２】
【００２２】
式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
ここで、Ｒ１で示される炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としてはヒドロキシ基及びハロゲン基等が挙げられる。上記アルキル基、アルケニル基、アルキルアリール基及びアリールアルキル基は直鎖であってもよいし、分岐鎖であってもよい。
【００２４】
切削性、洗浄性及び製品安定性の観点から、Ｒ１は炭素数１０〜２２のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基であることが好ましく、炭素数１０〜２２のアルキル基又はアルケニル基であることがより好ましい。
【００２５】
炭素数６〜２２のアルキル基としては、例えば、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｎ−ウンデシル基、イソウンデシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソトリデシル基、ｎ−テトラデシル基、イソテトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、イソヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、イソオクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、イソノナデシル基、ｎ−エイコシル基、イソエイコシル基、ｎ−ヘンエイコシル基、イソヘンエイコシル基、ｎ−ドコシル基及びイソドコシル基が挙げられる。
【００２６】
炭素数６〜２２のアルケニル基としては、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、エイコセニル基、ドコセニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基及びリシノレイル基が挙げられる。
【００２７】
炭素数６〜２２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、クミルフェニル基及びフェニルフェニル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００２８】
炭素数７〜２２のアルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基、メチルナフチル基、ブチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デシルナフチル基及びウンデシルナフチル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００２９】
炭素数７〜２２のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、１−ベンジル−２−メチルプロピル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、クミニル基、ｐ−メチルベンジル基、γ−ジメチルフェネチル基及びシンナミル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２２を超えない化合物である。
【００３０】
Ｒ２で示される炭素数２〜４のアルキレン基は、例えば、エチレン基、プロピレン基及びブチレン基が挙げられる。Ｒ２は洗浄性、低泡性及び製品安定性の観点から、エチレン基及びプロピレン基が好ましい。
【００３１】
ｘは１〜３０の整数であるが、切削性及び製品安定性の観点から３〜２０であることが好ましい。ｘが１未満の場合、製品安定性が十分でなくなる傾向があり、ｘが３０を超えると切削性が低下する傾向がある。
【００３２】
ｘが２以上のとき、複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。ｘが２以上で、複数のＲ２がエチレン基及びプロピレン基である場合、エチレン基とプロピレン基とのモル比が１：１〜１：０．１が好ましく、１：０．７〜１：０．１がより好ましい。（Ｒ２Ｏ）で示される炭素数２〜４のアルキレンオキシ基は、ブロック付加でもよいし、ランダム付加でもよい。
【００３３】
上記非イオン界面活性剤は、炭素数６〜２２の脂肪族アルコール類、フェノール類及び芳香族アルコール類等に、アルカリ触媒下でアルキレンオキサイドを１３０〜１７０℃で付加させることにより得ることができる。脂肪族アルコール類としては、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール及びベヘニルアルコール等が挙げられる。脂肪族アルコールの市販品としては、コノール１０９８（新日本理化株式会社製）、コノール２０Ｐ（新日本理化株式会社製）、コノール３０Ｓ（新日本理化株式会社製）及びコノール２２８０（新日本理化株式会社製）等が挙げられる。
【００３４】
上記非イオン界面活性剤は、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。
【００３５】
Ｒ３及びＲ４で示される炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基、又は、炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基は、同一でも異なっていてもよい。
【００３６】
炭素数１〜８の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基及び２−エチルヘキシル基が挙げられる。
【００３７】
炭素数２〜８の直鎖又は分岐鎖を有するアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基、イソヘキセニル基、ｎ−ヘプテニル基、イソヘプテニル基、ｎ−オクテニル基、イソオクテニル基及び２−エチルヘキセニル基が挙げられる。
【００３８】
本実施形態においては、切削部位への浸透性及び切削性の観点から、Ｒ３及びＲ４はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ビニル基、アリル基、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基及びイソヘキセニル基が好ましい。
【００３９】
Ｒ５及びＲ６で示される炭素数２〜４のアルキレン基は、同一でも異なっていてもよく、例えば、エチレン基、プロピレン基及びブチレン基が挙げられる。本実施形態においては、切削部位への浸透性、切削性及び製品安定性の観点から、エチレン基及びプロピレン基であることが好ましい。
【００４０】
ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数である。切削部位への浸透性と切削性の観点から、ｙ及びｚは０〜１０であることが好ましい。ｙ及びｚが１４より大きい場合、切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向にある。
【００４１】
ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。ｙ又はｚが２以上で、複数のＲ５又はＲ６が、エチレン基及びプロピレン基である場合、エチレン基とプロピレン基とのモル比は１：１〜１：０であることが好ましい。
【００４２】
上記ジヒドロキシ化合物は市販品を用いることができ、例えば、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール（東京化成工業株式会社製）、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール（東京化成工業株式会社製）、サーフィノール１０４Ｅ（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０）及びＡＤＯ−６２６（丸善石油化学株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）等のアセチレンジオール、並びに、オルフィンＥ１００４（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物）、オルフィンＥ１０１０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物）、サーフィノール２５０２（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物）、サーフィノール４２０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（２０％）付加物）、サーフィノール４４０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４０％）付加物）、サーフィノール４６５（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（６５％）付加物）及びサーフィノール４８５（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（８５％）付加物）等のアセチレンジオールのアルキレンオキサイド付加物であるアセチレングリコールを使用することができる。
【００４３】
この中でも切削部位への浸透性及び切削性の観点から、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール（東京化成工業株式会社製）、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール（東京化成工業株式会社製）、サーフィノール１０４Ｅ（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０）、ＡＤＯ−６２６（丸善石油化学株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）、オルフィンＥ１００４（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物）、サーフィノール２５０２（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物）、サーフィノール４２０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（２０％）付加物）及びサーフィノール４４０（日信化学工業株式会社製、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４０％）付加物）が好ましい。
【００４４】
上記アセチレンジオールは、アセチレンと、ケトン又はアルデヒドとを反応させるレッペ反応によって得ることができる。上記アセチレングリコールは、アセチレンジオールにアミン触媒下又はルイス酸触媒下でアルキレンオキサイドを付加させることによって得ることができる。
【００４５】
上記アセチレングリコールは、切削部位への浸透性及び切削性の観点から親水親油バランス値（ＨＬＢ値）が１５以下であることが好ましく、ＨＬＢ値が１２以下であることがより好ましい。ここで、ＨＬＢ値とは、次式：（ＨＬＢ値）＝２０×（アセチレングリコール中のエチレンオキシ基の式量の総和）／（アセチレングリコールの分子量）によって求められるＨＬＢ値を意味し、界面活性剤の水及び水に不溶性の有機化合物への親和性の程度を表す値である。
【００４６】
上記ジヒドロキシ化合物は、切削部位への浸透性の観点から、分子量が１００〜１０００であることが好ましく、１００〜７００であることがより好ましく、１００〜６００であることが更により好ましい。分子量が１００未満の場合、又は１０００を超える場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなく切削性が低下する傾向がある。なお、上記分子量は、化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００４７】
上記ジヒドロキシ化合物は、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。
【００４８】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有することが好ましい。
Ｒ７ＯＨ …（３）
【００４９】
式中、Ｒ７は炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。
【００５０】
Ｒ７で表される炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、置換基を有していても良い。置換基としてはヒドロキシ基及びハロゲン基等が挙げられる。炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基は、直鎖でも、分岐鎖でも良い。
【００５１】
炭素数４〜２６のアルキル基としては、例えば、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｎ−ウンデシル基、イソウンデシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソトリデシル基、ｎ−テトラデシル基、イソテトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ｎ−オクタデシル基、イソオクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、イソノナデシル基、ｎ−エイコシル基、イソエイコシル基、ｎ−ヘンエイコシル基、イソヘンエイコシル基、ｎ−ドコシル基、イソドコシル基、ｎ−トリコシル基、イソトリコシル基、ｎ−テトラコシル基、イソテトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、イソペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基及びイソヘキサコシル基が挙げられる。
【００５２】
炭素数４〜２６のアルケニル基としては、例えば、ｎ−ブテニル基、イソブテニル基、ｎ−ペンテニル基、イソペンテニル基、ｎ−ヘキセニル基、イソヘキセニル基、ｎ−ヘプテニル基、イソヘプテニル基、ｎ−オクテニル基、イソオクテニル基、２−エチルヘキセニル基、ｎ−ノネニル基、イソノネニル基、ｎ−デセニル基、イソデセニル基、ｎ−ウンデセニル基、イソウンデセニル基、ｎ−ドデセニル基、イソドデセニル基、ｎ−トリデセニル基、イソトリデセニル基、ｎ−テトラデセニル基、イソテトラデセニル基、ｎ−ペンタデセニル基、イソペンタデセニル基、ｎ−ヘキサデセニル基、イソヘキサデセニル基、ｎ−ペンタデセニル基、イソペンタデセニル基、ｎ−オクタデセニル基、イソオクタデセニル基、ｎ−ノナデセニル基、イソノナデセニル基、ｎ−エイコセニル基、イソエイコセニル基、ｎ−ヘンエイコセニル基、イソヘンエイコセニル基、ｎ−ドコセニル基、イソドコセニル基、ｎ−トリコセニル基、イソトリコセニル基、ｎ−テトラコセニル基、イソテトラコセニル基、ｎ−ペンタコセニル基、イソペンタコセニル基、ｎ−ヘキサコセニル基及びイソヘキサコセニル基が挙げられる。
【００５３】
炭素数４〜２６のシクロアルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、１−シクロプロピルエチル基、シクロヘキシル基、１−メチルシクロペンチル基、シクロヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、１−メチルシクロヘキシル基、２−メチルシクロヘキシル基、３−メチルシクロヘシル基、４−メチルシクロヘキシル基、２−シクロペンチルエチル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルエチル基、３−シクロヘキシル−１−プロピル基、４−イソプロピルシクロヘキシル基、４−ブチルシクロヘキシル基、２−シクロヘキシルシクロヘキシル基、４−シクロヘキシルシクロヘキシル基、１−シクロヘキシル−１−ペンチル基、シクロドデシル基及びシクロペンタデシル基が挙げられる。
【００５４】
炭素数４〜２６のシクロアルケニル基としては、例えば、シクロヘキセニル基が挙げられる。
【００５５】
炭素数６〜２６のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、クミルフェニル基及びフェニルフェニル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物を挙げることができる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５６】
炭素数７〜２６のアルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基、メチルナフチル基、ブチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デシルナフチル基及びウンデシルナフチル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５７】
炭素数７〜２６のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、１−ベンジル−２−メチルプロピル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、クミニル基、ｐ−メチルベンジル基、γ−ジメチルフェネチル基及びシンナミル基、並びに、それらのスチレン類（スチレン、α−メチルスチレン及びビニルトルエン等）付加物及びそれらのベンジルクロライド反応物が挙げられる。なお、上記スチレン類付加物及び上記ベンジルクロライド反応物は、炭素数２６を超えない化合物である。
【００５８】
切削部位への浸透性、切削性及び引火性の観点から、Ｒ７は炭素数８〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数７〜２６のアリール基、アルキルアリール基、又は、アリールアルキル基であることが好ましく、炭素数１４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基であることがより好ましく、炭素数１４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又はシクロアルケニル基であることが更により好ましい。
【００５９】
上記モノヒドロキシ化合物は、切削部位への浸透性の観点から、分子量が５０〜５００であることが好ましく、１００〜５００であることがより好ましく、２００〜５００であることが更により好ましい。なお、上記分子量は、化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００６０】
上記モノヒドロキシ化合物は、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。
【００６１】
本実施形態において、上記非イオン界面活性剤、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の合計が、水性切削加工剤中に２〜１００質量％であることが好ましい。取り扱いの容易さ及び水への溶解性の観点から、２〜８０質量％であることがより好ましい。２質量％未満であると、水性切削加工剤を原液で切削加工に使用した場合であっても、切削性が低下する傾向にある。
【００６２】
本実施形態において、上記非イオン界面活性剤と上記ジヒドロキシ化合物との質量比は、特に制限はないが、１：０．０６〜１：１であることが好ましく、１：０．２〜１：０．５であることがより好ましい。上記非イオン界面活性剤に対する上記ジヒドロキシ化合物の質量比が１：０．０６より小さい場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向がある。一方、１：１を超える場合は、水性切削加工剤の製品安定性が十分でなくなる傾向があり、また水性切削加工剤の洗浄性が十分でなくなる傾向がある。
【００６３】
また、本実施形態に係る水性切削加工剤において、上記非イオン界面活性剤及び上記ジヒドロキシ化合物に加え、さらに上記モノヒドロキシ化合物を含む場合、上記非イオン界面活性剤と、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比は、特に制限はないが、１：０．１〜１：１であることが好ましく、１：０．２〜１：０．５であることがより好ましい。上記非イオン界面活性剤に対する、上記ジヒドロキシ化合物及び上記モノヒドロキシ化合物の質量比が１：０．１より小さい場合、水性切削加工剤の切削部位への浸透性が十分でなくなる傾向がある。一方、１：１を超える場合は、水性切削加工剤の製品安定性が十分でなくなる傾向があり、また水性切削加工剤の洗浄性が十分でなくなる傾向がある。
【００６４】
さらに、上記ジヒドロキシ化合物と、上記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３であることが好ましい。
【００６５】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、一般的な切削加工剤に添加されている防錆剤、消泡剤、防腐剤、酸化防止剤、極圧添加剤、及びｐＨ調整剤等の添加剤を必要に応じて含有させることができる。また、製品安定性の向上を目的として、アルコール類、グリコール類及びグリコールエーテル類等を必要に応じて含有させることができる。
【００６６】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、必要に応じて、使用の際に水、又は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、へキシレングリコール、グリセリン、ブチルグリコール及びソルフィット等の親水性溶剤で希釈することも可能である。
【００６７】
また、本実施形態に係る切削加工方法は、上記水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする。切削加工の方法は、切断加工、精密研磨加工及びブレードダイシング加工等が挙げられるが、好ましくはブレードダイシング加工である。
【００６８】
本実施形態に係る水性切削加工剤を使用して、固体材料を切削加工するには、通常の切削加工で用いられる手段を使用すればよく、切削加工の際に、上記水性切削加工剤が含まれる切削液の供給量及び固体材料の加工の速度等の諸条件を適時調整することができる。例えば、下記のような条件で固体材料の切削加工を行うことができる。なお、下記有効成分とは、非イオン界面活性剤、ジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物を意味する。
【００６９】
切削液の液温：５〜３０℃、
切削液の供給量：０．１〜２０．０Ｌ／ｍｉｎ、
切削液中の有効成分の濃度：２〜５０質量％、
切削液の供給方法：噴霧法、シャワー法又はノズル法、
切削液のｐＨ：５．５〜８．０、
ブレードのスピンドル回転数：５０００〜３００００ｒｐｍ、
固体材料の送り速度：０．５〜７５ｍｍ／ｓ。
【００７０】
上記切削液は、上記水性切削加工剤を水、又は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、へキシレングリコール、グリセリン、ブチルグリコール及びソルフィット等の親水性溶剤で希釈することで調製することができる。または、上記水性切削加工剤を原液で使用してもよい。
【００７１】
切削液の液温は、５〜３０℃が好ましく、１５〜２５℃がより好ましい。５℃未満の場合、切削液の粘度が高くなり、固体材料への供給が困難になる傾向があり、３０℃を超える場合、切削液がミスト化し、濃縮し易い傾向にある。
【００７２】
切削液の供給量は、０．１〜２０．０Ｌ／ｍｉｎが好ましく、０．１〜１０．０Ｌ／ｍｉｎがより好ましく、０．１〜５．０Ｌ／ｍｉｎが更により好ましい。０．１Ｌ／ｍｉｎ未満の場合、切削性が十分でなくなる傾向がある。２０．０Ｌ／ｍｉｎを超える場合、ブレードがぶれてチッピング及びクラックが発生しやすくなり、また切削性のさらなる向上が十分でなくなる傾向がある。また、経済的な観点からも２０．０Ｌ／ｍｉｎを超えないことが好ましい。
【００７３】
切削液中の有効成分の濃度は、２〜５０質量％であることが好ましく、２〜３０質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることが更により好ましい。２質量％未満の場合、切削性が十分でなくなる傾向がある。５０質量％を超える場合、切削液の粘度が高くなり、固体材料への供給が困難になる傾向にあり、また固体材料を固定するための粘着シートの接着剤が溶解しやすくなる傾向がある。
【００７４】
切削液の供給方法としては、噴霧法、シャワー法、ノズル法、塗布法及び浸漬法等が挙げられる。効率的な供給法という観点から、噴霧法、シャワー法、及びノズル法が好ましい。
【００７５】
切削液のｐＨは５．５〜８．０が好ましく、６．０〜７．５がより好ましく、６．５〜７．０が更により好ましい。ｐＨが５．５より小さい場合、切削液を保存するストックタンクの金属部分等が腐食し易い傾向にあり、ｐＨが８．０を超える場合、固体材料を固定するための粘着シートの接着剤が溶解する傾向にある。
【００７６】
ブレードのスピンドル回転数は５０００〜３００００ｒｐｍが好ましく、７０００〜２００００ｒｐｍがより好ましく、１００００〜１５０００ｒｐｍが更により好ましい。上記スピンドル回転数が５０００ｒｐｍ未満である場合、ブレードが変形し切削不良になる傾向がある。３００００ｒｐｍを超える場合、チッピング及びクラックが発生しやすい傾向にある。
【００７７】
固体材料の送り速度は０．５〜７５．０ｍｍ／ｓが好ましく、１．０〜５０．０ｍｍ／ｓがより好ましく、３．０〜２５．０ｍｍ／ｓが更により好ましい。上記送り速度が０．５ｍｍ／ｓ未満の場合、切削の速度が遅く、加工時間が増大してしまう傾向がある。７５ｍｍ／ｓを超える場合、チッピング及びクラックが発生しやすい傾向にある。
【００７８】
本実施形態に係る固体材料の切削加工方法は、どのような材料、材質及び形状の切削加工にも用いることができるが、ガラス、セラミック、シリコン、水晶、石英及びサファイア等の高脆性の材料に使用することが好ましい。本発明に係る方法は、破壊じん性の値が２０ＭＰａ・ｍ１／２以下（ＪＩＳ Ｒ １６０７：２０１０ ＳＥＰＢ法）である高脆性の材料に適用することがより好ましく、破壊じん性の値が１５ＭＰａ・ｍ１／２以下である高脆性の材料に適用することが更により好ましい。具体的には、ガラス、セラミック、シリコン、水晶、石英及びサファイア等に加え、シリコン及び酸化珪素等を含む半導体ウエハ等の半導体材料、水晶及びサファイア等を含む電子デバイス基板材料、酸化アルミニウム等の金属酸化物からなるセラミックス材料、並びに、フェライト及びネジウム磁石等の各種磁性材料等が挙げられる。なお、上記半導体材料には、その表面が樹脂製の保護膜及びマイクロレンズに覆われているものも含まれる。
【００７９】
本実施形態に係る水性切削加工剤が、加工後の洗浄性に優れたものでありながらも、切削加工におけるチッピング及びクラックの発生を十分に抑制することができることの理由について、本発明者らは以下のように考えている。本実施形態に係る水性切削加工剤は、上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物が有する優れた浸透性により、良好な潤滑作用を有する一般式（１）で表される特定の構造を有する非イオン界面活性剤を素早く切削部位に浸透することができる。また上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物はブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面への優れた配向性と潤滑性を有するため、ブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面との間に切削体−被切削体間の摩擦を十分低減できる潤滑膜を形成することができたと考えられる。更に上記水性切削加工剤は、摩擦により発生した熱を冷却する効果を有するため、固体材料やブレードに焼付きが生じないことも、切削性向上の理由のひとつと考えられる。
【００８０】
また、上記一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物と上記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物とを組み合わせて用いることにより、上記ジヒドロキシ化合物単独の場合に比べて切削部位への浸透性が向上し、切削性が向上することについては、ブレード等の切削体の表面と高脆性の材料等の被切削体の表面への配向性と潤滑性が相乗的に向上するために切削加工に十分な油膜強度と潤滑性を与える潤滑膜を形成できたことによるものと考えられる。
【００８１】
本実施形態に係る水性切削加工剤は、有効成分が水に溶けやすい又は水に乳化分散しやすいため優れた洗浄性を示し、切削加工後の洗浄工程によって加工物から十分除去することができ、切削加工剤が加工物に残留することに起因する不具合が発生しにくい。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００８３】
＜一般式（１）で表される非イオン界面活性剤＞
（合成例１）（デシルアルコールのエチレンオキサイド１０モル−プロピレンオキサイド２モル付加物）
コノール１０９８（新日本理化株式会社製）１５８質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド４４０質量部（１０モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、プロピレンオキサイド１１６質量部（２モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。プロピレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８４】
（合成例２）（ラウリルアルコールのエチレンオキサイド７モル−プロピレンオキサイド４モル−エチレンオキサイド８モル付加物）
コノール２０Ｐ（新日本理化株式会社製）１８７質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド３０８質量部（７モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、プロピレンオキサイド２３２質量部（４モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後、再度エチレンオキサイド３５２質量部（８モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８５】
（合成例３）（ステアリルアルコールのプロピレンオキサイド７モル−エチレンオキサイド１１モル付加物）
コノール３０Ｓ（新日本理化株式会社製）２７０質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、プロピレンオキサイド４０６質量部（７モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。その後エチレンオキサイド４８４質量部（１１モル）を更に加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して微黄色で透明な液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００８６】
（合成例４）（ベヘニルアルコールのエチレンオキサイド１４モル付加物）
コノール２２８０（新日本理化株式会社製）３２６質量部（１モル）と苛性ソーダ４．５質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド６１６質量部（１４モル）を加え、温度１５０℃〜１６０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後に冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して白色で固体の非イオン界面活性剤を得た。
【００８７】
炭素数１２〜１４の直鎖型第２級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物（以下「Ｓ９０」と略す）（商品名、ソフタノール９０、日本触媒化学株式会社製）は、購入したものを用いた。
【００８８】
＜一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物＞
下記の化合物を用意した。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール／エチレングリコール＝５０／５０（以下「１０４Ｅ」と略す）（商品名、サーフィノール１０４Ｅ、日信化学工業株式会社製）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（４モル）付加物（以下「Ｅ１００４」と略す）（商品名、オルフィンＥ１００４、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝８．７）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物（以下「Ｅ１０１０」と略す）（商品名、オルフィンＥ１０１０、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝１３．２）。
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド（５モル）プロピレンオキサイド（２モル）付加物（以下「２５０２」と略す）（商品名、サーフィノール２５０２、日信化学工業株式会社製、ＨＬＢ＝８）。
【００８９】
＜一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物＞
下記の化合物を用意した。
ｎ−ブタノール。
２−エチルヘキサノール。
ラウリルアルコール。
イソテトラデカノール。
オレイルアルコール。
イソエイコシルアルコール。
ベヘニルアルコール。
【００９０】
＜その他化合物（比較例にて使用）＞
下記の化合物を用意した。
イソプロピルアルコール。
ポリアクリル酸Ｎａ（商品名、アロンＡ−２０Ｌ、有効成分１８質量％、東亞合成株式会社製）。
市販の中性洗剤（商品名、チャーミーグリーン、有効成分１８質量％、ライオン株式会社製）。
カチオン界面活性剤（塩化ベンザルコニウム（商品名、ニッカノン５０、有効成分５０質量％、日華化学株式会社製））。
アニオン界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン（商品名、エマール２０Ｔ、有効成分４０質量％、花王株式会社製））。
【００９１】
比較合成例１：非イオン界面活性剤（トリスチレン化フェノールのエチレンオキサイド２０モル付加物）
フェノール９４質量部（１モル）と濃硫酸０．７質量部をオートクレーブに仕込み、加熱昇温して約１３０℃にした後、スチレン３１２質量部（３モル）を温度１２０℃〜１３０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させてトリスチレン化フェノールを得た。その後、得られたトリスチレン化フェノールにＮａＯＨ３．０質量部を更に加え、加熱昇温して約１３０℃にした後、エチレンオキサイド８８０質量部（２０モル）を温度１４０℃〜１５０℃、圧力０．３９ＭＰａ以下にて反応させた。エチレンオキサイドの付加反応が終了した後、冷却し、氷酢酸にてｐＨ７に中和して淡黄色で液状の非イオン界面活性剤を得た。
【００９２】
なお、表１〜３に示されるＨＢＬは上記ＨＢＬ値を意味し、ＭＷは各化合物の構造式から算出した分子量を意味する。
【００９３】
＜水性切削加工剤の調製＞
（実施例１）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物として１０４Ｅ（１質量部）、並びに、水（９４質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分６質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９４】
（実施例２〜１３）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤及び一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物を表１に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１３の水性切削加工剤を得た。ただし、固体の化合物を混合する場合は、混合物を加熱溶融した後、撹拌して均一にした。
【００９５】
（実施例１４）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物としてＥ１００４（０．５質量部）、一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物としてブタノール（０．５質量部）、並びに、水（９４質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分６質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９６】
（実施例１５〜２４）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物及び一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を表２に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、実施例１４と同様にして、実施例１５〜２４の水性切削加工剤を得た。ただし、固体の化合物を混合する場合は、混合物を加熱溶融した後、撹拌して均一にした。
【００９７】
（比較例１）
水性切削加工剤を配合せずに、水のみを用いた。
【００９８】
（比較例２）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤として合成例２の化合物（２．５質量部）及び合成例３の化合物（２．５質量部）、並びに、水（９５質量部）をガラス容器に加えた。これをガラス棒にて５分間撹拌することによって、有効成分５質量％の透明で液状の水性切削加工剤を得た。
【００９９】
（比較例３〜１２）
一般式（１）で表される非イオン界面活性剤、一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物、一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物及びその他の化合物を表３に示す配合量（質量部）で用いたこと以外は、比較例２と同様にして、比較例３〜１２の水性切削加工剤を得た。
【０１００】
［評価項目］
実施例及び比較例で得られた水性切削加工剤について以下のような評価を行った。
【０１０１】
（評価試験１：製品安定性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤１００ｍｌをガラス容器に入れ、密閉して４５℃にて１週間静置した。その後、水性切削加工剤の状態について、以下の評価基準に従って製品安定性を評価した。
＜製品安定性評価基準＞
○：安定（分離なし）
△：やや安定（白濁するが、分離なし）
×：不安定（分離）
【０１０２】
（評価試験２：浸透性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤をイオン交換水にて１０倍に希釈した水溶液を調製した。比較例１の水は、このまま用いた。この水溶液をガラス容器に３０ｍｌ入れて、その水面にウール試験片（ウールトロピカル）（１．５ｃｍ×１．５ｃｍ）を静かに置いた。ウール試験片全体が沈降するまでの時間を測定した。この試験を３回繰り返し、平均沈降時間を算出し、以下の評価基準に従って浸透性を評価した。
＜浸透性評価基準＞
◎：平均沈降時間が９０秒以下
○：平均沈降時間が９０〜１２０秒
△：平均沈降時間が１２０〜３００秒
×：平均沈降時間が３００秒以上
【０１０３】
（評価試験３：切削性）
サファイア基板（φ５０Ｘ０．２６ｔ、株式会社斉藤光学製作所製）を樹脂フィルム（ＡＤＷＩＬＬ Ｄ−２０１／テープ厚１２０μｍ、リンテック株式会社製）で固定した。次いで、実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤を原液のままで、又は比較例１の水をこのままで用いて下記の条件にてサファイア基板をブレードダイシング加工した。
使用装置：「ＤＡＳ１１０番」（株式会社ダステック製）
ブレード条件 ： 電鋳ブレード 幅５０μｍ／番手 ＃３０００、＃２０００、＃１５００
メタルブレード 幅５０μｍ／番手 ＃８００
切削条件 ： 送り速度３．０ｍｍ／ｓ〜２５．０ｍｍ／ｓ
切り込みの深さ５μｍ、１０μｍ又は５０μｍ
スピンドル回転数１３０００ｒｐｍ
切削液流量０．５Ｌ／ｍｉｎ（マルチノズル、幅１７ｍｍ）
【０１０４】
１回の切り込み深さを５μｍ、１０μｍ又は５０μｍでサファイア基板をブレードダイシング加工した後、ダイシングした部分をマイクロスコープ（倍率１００倍、株式会社ニコン製）にてサファイア基板の表面を観察した。ダイシング加工によるチッピング及びクラックの有無を下記基準に従って目視で判定することによって、切削性を評価した。
＜性能評価基準＞
◎：チッピング及びクラックが少なく、良品。
○：チッピング及びクラックが有るが、良品。
△：チッピング及びクラックが多く、不良品。
×：チッピング及びクラックが非常に多く、不良品。
【０１０５】
（評価試験４：洗浄性）
実施例１〜２４及び比較例２〜１２で得られた水性切削加工剤又は比較例１の水を付着させた基材を作製した後、基板を下記条件で洗浄した。
＜水性切削加工剤の付着条件＞
基材 ：サファイア基板（大きさ：７５ｍｍ×２５ｍｍ）
水性切削加工剤の付着量：サファイア基板の中央部に、２．０ｇの水性切削加工剤を付着させた
処理 ：水性切削加工剤を付着させた後、２０℃にて１０分間放置した
＜洗浄条件＞
使用した水：イオン交換水に塩化カルシウムを溶解させ、硬度（炭酸カルシウム換算）を８０ｐｐｍに調整した水を使用
流量 ：０．５Ｌ／ｍｉｎ
時間 ：１ｍｉｎ
【０１０６】
洗浄前後のサファイア基板の質量より、サファイア基板に残存した水性切削加工剤の量を測定し、下記の式から洗浄率を求め、下記の評価基準に従って洗浄性を評価した。
洗浄率（％）＝（（ｂ−ｃ）／ａ）×１００
ａ：水性切削加工剤の付着量（ｇ）
ｂ：洗浄前のサファイア基板の質量（ｇ）
ｃ：洗浄後のサファイア基板の質量（ｇ）
【０１０７】
＜性能評価基準＞
○：水性切削加工剤の残存が全くない（洗浄率９９．５％〜１００％）
×：水性切削加工剤の残存がある（洗浄率９９．５％未満）
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表１より、一般式（１）で表される特定の構造を有する非イオン界面活性剤及び一般式（２）で表される特定の構造を有するジヒドロキシ化合物を含む実施例１〜１３の水性切削加工剤は、切削部位への浸透性及び切削性が良好であり、切込みの深さが５〜１０μｍであるときにおいてチッピング及びクラックが殆どない結果であった。
【０１１２】
表１及び２より、上記非イオン界面活性剤及び上記ジヒドロキシ化合物に加え、更に一般式（３）で表される特定の構造を有するモノヒドロキシ化合物を含むことで、切削部位への浸透性及び切削性がより向上していることが分かった。特に炭素数１４以上のモノヒドロキシ化合物を用いた実施例１７〜２４の水性切削加工剤では、実施例１〜１３の水性切削加工剤に比べ切削部位への浸透性及び切削性が共に向上しており、切込みの深さが５０μｍであるときにおいてもチッピング及びクラックが全くない結果が得られた。また、実施例１〜２４の水性切削加工剤はいずれも洗浄性が良好で、サファイア基板上に水性切削加工剤の残存はなかった。
【０１１３】
一方、表３より、上記非イオン界面活性剤のみを使用した比較例２〜４の水性切削加工剤は切削部位への浸透性及び切削性が不良であった。上記非イオン界面活性剤及び上記モノヒドロキシ化合物を併用した比較例５の水性切削加工剤では良好な切削性が得られるものの、実施例で得られる切削性に比べると劣る結果であった。
【０１１４】
上記ジヒドロキシ化合物又は上記モノヒドロキシ化合物のみを使用した比較例６〜７では、剤型化できず性能評価ができなかった。
【０１１５】
ポリアクリル酸Ｎａを使用した比較例８、市販の中性洗剤を使用した比較例９では、洗浄性は良好であるものの切削部位への浸透性及び切削性が共に不良であった。カチオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１０、アニオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１１、比較合成例１の非イオン界面活性剤にジヒドロキシ化合物を併用した比較例１２では、いずれも洗浄性は良好であるものの切削部位への浸透性及び切削性が共に不良であった。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の水性切削加工剤及び固体材料の切削加工方法を用いることにより固体材料の切削加工、特に、高脆性材料のブレードダイシング加工において切削性を飛躍的に向上させることができるため、高能率な作業が可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、
下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、
を含有する、水性切削加工剤。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
［式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。］
【化１】
［式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２】
下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有する、請求項１に記載の水性切削加工剤。
Ｒ７ＯＨ …（３）
［式（３）中、Ｒ７は、炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。］
【請求項３】
前記非イオン界面活性剤と前記ジヒドロキシ化合物との質量比が、１：０．０６〜１：１である、請求項１又は２に記載の水性切削加工剤。
【請求項４】
前記非イオン界面活性剤と、前記ジヒドロキシ化合物及び前記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、１：０．１〜１：１であり、前記ジヒドロキシ化合物と、前記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３である、請求項２に記載の水性切削加工剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする固体材料の切削加工方法。
【請求項６】
前記切削加工方法がブレードダイシング加工である、請求項５に記載の固体材料の切削加工方法。
【請求項１】
下記一般式（１）で表される非イオン界面活性剤と、
下記一般式（２）で表されるジヒドロキシ化合物と、
を含有する、水性切削加工剤。
Ｒ１Ｏ（Ｒ２Ｏ）ｘＨ …（１）
［式（１）中、Ｒ１は炭素数６〜２２のアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基、又は、炭素数７〜２２のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｘは１〜３０の整数を示し、ｘが２以上のとき複数のＲ２は同一でも異なっていてもよい。］
【化１】
［式（２）中、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルキル基又は炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖を有するアルケニル基を示し、Ｒ５及びＲ６は同一でも異なっていてもよく、炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜１４の整数を示し、ｙが２以上のとき複数のＲ５は同一でも異なっていてもよく、ｚが２以上のとき複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２】
下記一般式（３）で表されるモノヒドロキシ化合物を更に含有する、請求項１に記載の水性切削加工剤。
Ｒ７ＯＨ …（３）
［式（３）中、Ｒ７は、炭素数４〜２６のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基若しくはシクロアルケニル基、炭素数６〜２６のアリール基、又は、炭素数７〜２６のアルキルアリール基若しくはアリールアルキル基を示す。］
【請求項３】
前記非イオン界面活性剤と前記ジヒドロキシ化合物との質量比が、１：０．０６〜１：１である、請求項１又は２に記載の水性切削加工剤。
【請求項４】
前記非イオン界面活性剤と、前記ジヒドロキシ化合物及び前記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、１：０．１〜１：１であり、前記ジヒドロキシ化合物と、前記モノヒドロキシ化合物と、の質量比が、３：７〜７：３である、請求項２に記載の水性切削加工剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性切削加工剤が含まれる切削液を固体材料の切削部位に供給することを特徴とする固体材料の切削加工方法。
【請求項６】
前記切削加工方法がブレードダイシング加工である、請求項５に記載の固体材料の切削加工方法。
【公開番号】特開２０１２−２０１７５０（Ｐ２０１２−２０１７５０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６２６４（Ｐ２０１１−６６２６４）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００２２６１６１）日華化学株式会社 (208)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００２２６１６１）日華化学株式会社 (208)
【Ｆターム（参考）】
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