[發(fā)明專利]制備多孔性材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710242626.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108358607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖三棨;江世哲;鄭瑞濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潤(rùn)泰精密材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B33/132
• 分類號(hào): C04B33/132;C04B33/13;C04B18/02
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本發(fā)明提供一種制備多孔性材料的方法，其包含：提供干燥的污泥，其是由半導(dǎo)體制程化學(xué)機(jī)械研磨所產(chǎn)生；將所述干燥的污泥、黏土礦物及發(fā)泡劑混合并研磨成粉體；再將所述粉體與黏結(jié)劑混合以得一混合物；以及燒結(jié)膨脹所述混合物，以獲得一多孔性材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種制備多孔性材料的方法，其特征在于，將半導(dǎo)體制程中化學(xué)機(jī)械研磨所產(chǎn)生的污泥轉(zhuǎn)化成多孔性材料。

背景技術(shù)

輕質(zhì)骨材最早源自公元1908年，美國(guó)利用膨脹性黏土及頁(yè)巖，經(jīng)過(guò)旋窯于高溫下燒制獲得。而燒制輕質(zhì)骨材的原料選擇上，有天然的原料如珍珠巖、松脂巖、頁(yè)巖、板巖及蛭石等，但因天然原料的獲得需進(jìn)行礦物開(kāi)采，對(duì)于環(huán)境的破壞較大且此類礦物匱乏的國(guó)家亦不容易發(fā)展輕質(zhì)骨材。于1970年代開(kāi)始，輕質(zhì)骨材的原料發(fā)展有選用工業(yè)廢棄物，如膨脹礦渣、煤矸石陶粒、粉煤灰、下水道污泥、工業(yè)污泥以及飛灰等；在臺(tái)灣直至1990年代，始之利用水庫(kù)淤泥作為制造輕質(zhì)骨材以發(fā)展輕質(zhì)混凝土。

因此隨著制備輕質(zhì)骨材所使用的原料不同，因此制程上也會(huì)有所差別。最初的輕質(zhì)骨材的制作法是選擇自然界礦物作為原料，如頁(yè)巖或膨脹黏土，礦物經(jīng)過(guò)開(kāi)采后，破碎篩分至適當(dāng)粒徑的大小后進(jìn)入旋窯燒結(jié)膨脹，完成品需再經(jīng)過(guò)破碎分級(jí)出產(chǎn)品別。依據(jù)生產(chǎn)商的不同，過(guò)程中會(huì)進(jìn)行造粒動(dòng)作(pelletizing)，使骨材形成大小約5mm至20mm圓形造粒體，依照造粒體的大小差異具有不同的產(chǎn)品別，圓形造粒體主要是因可幫助混凝土在高壓輸送的流動(dòng)性，因此具低吸水性的圓形骨材較受業(yè)界所采用。如原料取用工業(yè)廢棄物，為維持成分的均一性，制程中需加入配料措施(ingredient)以維持后續(xù)燒制膨脹的溫度條件，其中德國(guó)Dennert Poraver公司是利用廢棄玻璃進(jìn)行膨脹骨材的生產(chǎn)，除生產(chǎn)5mm至10mm的輕質(zhì)骨材，并于公元2003年成功利用噴霧造粒生產(chǎn)超細(xì)輕質(zhì)骨材，最小粒徑可至0.04mm，因粒徑范圍的延伸，骨材除應(yīng)用在生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土，亦可添加至涂料中，可見(jiàn)輕質(zhì)骨材不止于建筑材料的應(yīng)用。

此外，制備輕質(zhì)骨材時(shí)，需經(jīng)過(guò)一燒制程序，使其發(fā)生膨脹行為而形成多孔結(jié)構(gòu)。先前研究指出只要符合一定成分范圍的二氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)及助熔劑(氧化鈉(Na₂O)、氧化鉀(K₂O)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鐵(Fe₂O₃))，燒制溫度約在1100℃至1300℃可達(dá)到發(fā)泡的效應(yīng)，其中SiO₂影響玻璃相的黏度，含量越高時(shí)，所得到的玻璃相的黏度也隨之提升，對(duì)骨材的性質(zhì)影響，則是降低骨材的強(qiáng)度；氧化鋁則是影響骨材強(qiáng)度與密度；其他助熔劑影響玻璃相的黏度，含量增加時(shí)，玻璃相的黏度隨之下降。根據(jù)其他研究顯示，輕質(zhì)骨材的制造過(guò)程一定要滿足兩種條件：(1)原料加熱至高溫時(shí)，必須能夠生成黏性的玻璃相來(lái)包覆逸散的氣體；當(dāng)玻璃相黏滯度較高時(shí)，所產(chǎn)生的孔隙較細(xì)，黏滯度低時(shí)，產(chǎn)生在內(nèi)部的孔洞較大；以及(2)在原料內(nèi)部氣體生成前，表面必須以生成玻璃相。

而因輕質(zhì)骨材為一種具多孔結(jié)構(gòu)的礦物粒料，可經(jīng)由高溫?zé)偏@得，因此具耐火性質(zhì)，且因其結(jié)構(gòu)關(guān)系，具有隔音、隔熱且質(zhì)輕的效果，依照物理特性用于結(jié)構(gòu)混凝土及非結(jié)構(gòu)性混凝土的用途上，如道路瀝青料、高樓建筑的結(jié)構(gòu)梁或是隔音墻面。

目前隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，晶圓尺寸的需求已經(jīng)從8吋上升到12吋，為了在晶圓上累積更多的組件，晶圓的平坦化措施已是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化流程，化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical-Mechanical Polishing；CMP)制法是目前主要使晶圓平整的方式，而在CMP研磨液中，摻雜了許多納米級(jí)二氧化硅(SiO₂)粒子作為研磨粒體，于制程使用完畢后，懸浮在廢水之中，為了減少環(huán)境沖擊及符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，CMP制程廢水經(jīng)過(guò)一定處理程序及過(guò)濾后，產(chǎn)生許多由納米粒子及絮凝物所組成的污泥，其狀況多為餅狀并依據(jù)絮凝物的種類而有白色及棕色之分。