試料研磨機の排水で配管が詰まる原因と対処｜金属スラッジと樹脂の削り粉

金属組織観察の試料研磨では、試料を樹脂で埋め込んでから研磨紙で削ります。このとき排水に出ていくのは、試料から削られた金属スラッジと、埋込樹脂から削られた粉の両方です。研磨紙の番手が粗いほど、単位時間あたりの発生量は多くなります。

排水を流した瞬間に問題が起きるわけではありません。詰まりは時間をかけて進みます。流速が落ちる場所——配管の曲がり、勾配の緩い区間、槽の出入口——に溜まり、層になって内壁に付着します。ここで水が引いて乾燥すると、硬い層に変わります。

この乾燥と堆積が繰り返されると、通常の洗浄では落とせない状態になります。自動研磨機を使っている現場では発生量が多く、この進行が速くなります。材料試験室、品質保証部門、大学や研究機関の分析室など、組織観察を日常的に行う現場に共通して起きる話です。

排水処理でよく使われるのが、槽に溜めて沈めるやり方です。構造が単純で動力もほとんど要らず、前段として置く意味はあります。

ただし、試料研磨の現場に置かれているのは小型の簡易的な沈殿槽がほとんどです。この分野に大掛かりな処理設備を入れる現場は多くありません。そして、この規模の沈殿槽では次のことが起きます。

つまり、比重の大きい金属スラッジでさえ、この条件では完全には止まりません。「沈殿槽を入れたのに詰まりが止まらない」のは、装置が壊れているからではなく、沈殿という原理がこの規模とこの中身に対して力不足だということです。

フェノール樹脂は、試料研磨の埋込材として最も一般的に使われるものです。試料を保持し、端面のダレを防ぐ役割を持っています。

この樹脂が研磨で削られると、細かい粉になって排水に混ざります。粉は水に溶けません。溶けないまま、水と一緒に流れていきます。

問題は比重です。金属スラッジが比重の大きさゆえに「条件が良ければ沈む」のに対し、削られた樹脂の粉は比重が小さく、沈殿という仕組みそのものが効きにくい。金属側より確実に残ります。試料研磨の排水は、この2つが同時に出ます。

見た目の上で厄介なのは、濁りの正体が判断しにくいことです。濁りが金属由来なのか樹脂由来なのかは、見ただけでは分かりません。上澄みが澄んで見えても、細かい樹脂の粉が残っていることがあります。

FILTEXでは、鉄系材料をフェノール樹脂で埋め込んで研磨した実際の排水を対象に、ろ過試験を行いました。模擬的に作った水ではありません。

#240の研磨紙による研磨で発生した高濃度の微細スラッジ含有排水が、目視で透明なレベルまでろ過されました。金属スラッジと樹脂の削り粉が混在した条件でも急激な目詰まりは起きず、連続して処理できることを確認しています。

詰まりへの対処を検討するとき、確認の順番があります。