納米雜化樹脂金剛石線的製造方法
2023-04-26 10:54:06
納米雜化樹脂金剛石線的製造方法
【專利摘要】本發明屬於金剛石線製造【技術領域】，涉及一種樹脂金剛石線的製造方法，尤其涉及一種自主研發的納米雜化樹脂金剛石線的製造方法。本發明以樹脂粘合劑42~54wt%、金剛石磨料16~20wt%和納米填料9~12wt%和有機溶劑20~27wt%製備樹脂混合液，然後依次進行預固化和收線固化，即得到納米雜化樹脂金剛石線成品。本發明方法生產成本低、速度快，具有節能、環保等優勢，尤其是本發明所用樹脂混合液的耐磨性、耐熱性和磨粒的把持力得到顯著地提高，進一步提高了樹脂金剛石線的產品質量，使其耐用可靠。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於金剛石線製造【技術領域】，涉及一種樹脂金剛石線的製造方法，尤其涉 及一種自主研發的納米雜化樹脂金剛石線的製造方法。 納米雜化樹脂金剛石線的製造方法
【背景技術】
[0002] 目前，太陽能行業矽片的切割主要以鋼線帶動砂漿料切割為主，然而砂漿切割存 在速度慢、易造成環境汙染及廢渣中多晶矽難以回收等諸多限制。因此，國內外已開始研究 新的切割方法，其中，樹脂金剛石線與電鍍金剛石線為主流研究方向。而我國只有少量電鍍 金剛石線應用於開方和切斷上，樹脂金剛石線尚未被使用。
[0003] 現有樹脂金剛石線的製作過程是母線先經過預清洗、制線、烘乾等工序，再塗覆上 樹脂混合液，經過快速預固化成型，最後再進行長時間後固化燒結完成制線。在切割過程 中，直接利用母線上固結的金剛石顆粒對矽錠進行切割。樹脂金剛石線具有以下優點：工藝 簡單，製造周期短、成本低，柔韌性好，其鋸絲加工表面質量優於電鍍金剛石線。
[0004] 中國專利CN201210145531. 0公開了一種樹脂金剛石線的製作方法，依序包括：配 制金剛砂樹脂液、固定金剛砂、加熱和收線。其中樹脂液包括：金屬塗層後的金剛砂、樹脂系 粘合劑、有機溶劑和Sic砂粒換料。該工藝半硬化時間短，生產效率高。但是該工藝填料的 種類單一，製備出的樹脂金剛石線易出現樹脂層對金剛石磨粒的把持力低，耐磨性差。
[0005] 再例如：中國專利CN201310184197. 4公開了一種新型金剛石線及其製造方法。該 發明金剛石線包括高強度金屬芯線和人造金剛石磨料，磨料由EB固化樹脂和填料組成的 樹脂結合劑固結在芯線的周圍。製造方法：芯線在傳動裝置的牽引下，連續通過原料金屬絲 盤放線，金屬絲表面處理、清洗、乾燥、磨料與結合劑的混合漿料塗覆、EB電子輻射固化和 收排金剛石線成盤，整個過程連續傳動，是一種快速生產長距離金剛石線的方法，傳動速度 最高可以達到300米/分鐘。但該工藝所選擇的溶劑成本高，而且結合劑塗層較厚，易造成 結合劑與芯線的結合強度下降，製備的樹脂金剛石線線徑較大（0. 12~0. 80毫米)，將造成切 割過程矽原料消耗大，生產成本高。
[0006] 綜上，在樹脂金剛石線製造工藝中，樹脂混合液綜合性能的好壞直接關係到樹脂 金剛石線的切割性能和矽片的切割質量。如何提高樹脂混合液的耐磨性、耐熱性和磨粒的 把持力成為當前急待解決的問題。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在於提供一種納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，本發明方法生產 成本低、速度快，具有節能、環保等優勢，尤其是本發明所用樹脂混合液的耐磨性、耐熱性和 磨粒的把持力得到顯著地提高，進一步提高了樹脂金剛石線的產品質量，使其耐用可靠。
[0008] 為了實現上述目的，本發明採用下述的技術方案： 設計一種納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，包括以下步驟： (1)樹脂混合液的製備：將樹脂粘合劑42?54wt%、金剛石磨料16?20wt%和納米填料 9~12wt%置於容器中，並加入溶劑2(T27wt%調節樹脂混合液粘度，使金剛石磨料和納米填 料易於分散，然後進行充分攪拌，混合均勻； (2) 預固化：將所得樹脂混合液均勻塗覆在金屬母線表面，然後通過加熱爐進行預固 化，加熱爐長度500mm?1500mm，溫度300?700°C，同時用遠紅外輻射固化，使樹脂混合液 呈半固化，得到預固化納米雜化樹脂金剛石線； (3) 收線固化：將預固化納米雜化樹脂金剛石線卷在線軸上，整體投入恆溫爐，固化時 間2(T28 h，固化溫度160°C?240°C，使樹脂混合液完全固化，即得到納米雜化樹脂金剛石 線成品。
[0009] 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，所述金屬母線為直徑8(Tl 10 μ m的 金屬絲。
[0010] 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，步驟（1)所得樹脂混合液的常溫粘 度為 2. 0 ?6. 5 Pa · S。
[0011] 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，所述金剛石磨料為Ni、Ti或Cu塗覆 後的金剛石微粉，塗覆量廣55 wt%，粒徑優選:Γ20 μ m。
[0012] 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，所述樹脂粘合劑為可溶性酚醛樹脂 或改性聚醯亞胺樹脂。 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，所述納米填料包括納米銅纖維、碳納米 纖維、納米二氧化矽、納米氧化鈦中的至少一種，以及微米填料氧化鋁、碳化矽、氧化鉻中至 少一種。
[0013] 對於上述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，所述溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基 甲醯胺、乙酸乙酯和甲醇中的至少一種。
[0014] 本發明的積極有益效果： 本發明納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，成本低廉，生產速度快、效率高，所得產品 質量可靠，同時，具有節能、環保等優勢。現已投入小批量生產使用，突顯出了本發明樹脂金 剛石線的切割優勢。
[0015] 本發明製備方法在樹脂的固化過程中，納米纖維表面的官能團參與樹脂固化的 化學反應過程，在有機相和無機相之間形成了牢固的化學鍵，從而在納米尺度上形成有 機-無機雜化材料，形成二者之間的協同效應。其中，無機相原料提高了雜化樹脂的耐熱 性、耐磨性和磨料的把持強度，有機相原料賦予了樹脂良好的柔韌性和粘結力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1本發明實施例1所得納米雜化樹脂金剛石線的100倍掃描電鏡圖。
[0017] 圖2本發明實施例1所得納米雜化樹脂金剛石線的300倍掃描電鏡圖。
[0018] 具體實施方法 以下結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步的說明。
[0019] 實施例一 本實施例納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，包括以下步驟： (1)樹脂混合液的製備：將可溶性酚醛樹脂54wt%、鎳塗層後的金剛石微粉(塗覆量為 40wt%)16wt%和納米填料(納米銅纖維：氧化錯=1:2)10wt%置於容器中，並加入甲醇20wt% 調節樹脂混合液粘度，使金剛石磨料和納米填料易於分散，然後進行充分攪拌，混合均勻， 可溶性酚醛樹脂溶解於甲醇中，並攪拌混合金剛石微粉和納米填料得到糊狀液體，打入塗 覆模具中；樹脂混合液常溫粘度為：5. 5 Pa · S，金剛石微粉粒徑：3 μ m?20 μ m ;氧化鋁的 粒徑：1 μ m?10 μ m，納米銅纖維的粒徑：2nm?50nm ; (2) 預固化：先將100 μ m鋼絲母線表面進行清洗並風乾，再通過塗覆模具將所得樹脂 混合液均勻塗覆在母線表面，然後通過加熱爐進行預固化，加熱爐長度500mm，溫度700°C， 同時，用遠紅外輻射固化，使樹脂混合液呈半固化，得到預固化納米雜化樹脂金剛石線； (3) 收線固化：將預固化納米雜化樹脂金剛石線卷在線軸上，整體投入恆溫爐，固化時 間24 h，固化溫度200°C，使樹脂混合液完全固化，即得到納米雜化樹脂金剛石線成品。
[0020] 實施例二 本實施例納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，包括以下步驟： (1) 樹脂混合液的製備：將改性聚醯亞胺樹脂42wt%、鈦塗層後的金剛石微粉20wt%和 填料(納米二氧化矽：氧化鋁：碳化矽=1:2:2) 12wt%置於容器中，並加入乙酸乙酯26wt% 調節樹脂混合液粘度，使金剛石磨料和納米填料易於分散，然後進行充分攪拌，混合均勻， 可溶性改性聚醯亞胺樹脂溶解於甲醇中，並攪拌混合金剛石微粉和納米填料得到糊狀液 體，打入塗覆模具中；樹脂混合液常溫粘度為：3. 5 Pa *S，金剛石微粉粒徑：3 μ m?20 μ m ; 氧化錯的粒徑：1 μ m?10 μ m ;碳化娃的粒徑：1 μ m?15 μ m ;納米二氧化娃的粒徑：2nm? 50nm ； (2) 預固化：先將100 μ m鋼絲母線表面進行清洗並風乾，再通過塗覆模具將所得樹 脂混合液均勻塗覆在芯線表面，然後通過加熱爐進行預固化，加熱爐長度1000mm，溫度 500°C，同時，用遠紅外輻射固化，使樹脂混合液呈半固化，得到預固化納米雜化樹脂金剛石 線. (3) 收線固化：將預固化納米雜化樹脂金剛石線卷在線軸上，整體投入恆溫爐，固化時 間28 h，固化溫度160°C，使樹脂混合液完全固化，即得到納米雜化樹脂金剛石線成品。
[0021] 實施例三 本實施例納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，包括以下步驟： (1) 樹脂混合液的製備：將可溶性酚醛樹脂46wt%、鎳塗層後的金剛砂18wt%和填料 (納米銅纖維：納米二氧化矽：氧化鋁=1:1:4)9wt%置於容器中，並加入N，N-二甲基甲醯胺 27wt%調節樹脂混合液粘度，使金剛石磨料和納米填料易於分散，然後進行充分攪拌，混合 均勻，可溶性酚醛樹脂溶解於甲醇中，並攪拌混合金剛砂和納米填料得到糊狀液體，打入塗 覆模具中；樹脂混合液常溫粘度為：3. 0 Pa · S，金剛石微粉粒徑：3 μ m?20 μ m ;氧化鋁的 粒徑：1 μ m?10 μ m ;納米銅纖維和二氧化娃粒徑：2nm?50nm ; (2) 預固化：先將100 μ m鋼絲芯線表面進行清洗並風乾，再通過塗覆模具將所得樹 脂混合液均勻塗覆在芯線表面，然後通過加熱爐進行預固化，加熱爐長度1500 mm，溫度 300°C，同時，用遠紅外輻射固化，使樹脂混合液呈半固化，得到預固化納米雜化樹脂金剛石 線. (3) 收線固化：將預固化納米雜化樹脂金剛石線卷在線軸上，整體投入恆溫爐，固化時 間20 h，固化溫度240°C，使樹脂混合液完全固化，即得到納米雜化樹脂金剛石線成品。
[0022] 對成品進行如下檢測，檢測結果見表1 : 1)用線徑測定儀測成品線線徑大小及波動情況、金剛砂突出量情況，檢驗是否有異常。
[0023] 2)用電子掃描顯微鏡觀測金剛石線表面有無氣泡等缺陷、線徑表面附著金剛砂的 數量。
[0024] 3)磨損試驗：用專用磨損切割試驗機，使金剛石線在被切割材料往復產生一定壓 力的摩擦切割效果，以此來判斷金剛石線的切割性能。
[0025] 4)抗拉試驗：使用張力試驗機測量金剛石線的承受拉力性能，考察金剛石線的抗 拉性能。
[0026] 表1本發明所得納米雜化樹脂金剛石線性能檢測結果 wee mmm mwmt mmmmw (pa) iSEKONet 瘦 00 黼量 itSKtt |fe_| - 1115 IJi 75 31J 補_ lam- 12L7 3J3 m 3L7 ?030 三 IM2 3J2 SI 3IJ 6120 雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發 明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在 不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。
【權利要求】
1. 一種納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟： (1) 樹脂混合液的製備：將樹脂粘合劑42?54wt%、金剛石磨料16?20wt%和納米填料 9~12wt%置於容器中，並加入溶劑2(T27wt%調節樹脂混合液粘度，使金剛石磨料和納米填 料易於分散，然後進行充分攪拌，混合均勻； (2) 預固化：將所得樹脂混合液均勻塗覆在金屬母線表面，然後通過加熱爐進行預固 化，加熱爐長度500mm?1500mm，溫度300?700°C，同時用遠紅外輻射固化，使樹脂混合液 呈半固化，得到預固化納米雜化樹脂金剛石線； (3) 收線固化：將預固化納米雜化樹脂金剛石線卷在線軸上，整體投入恆溫爐，固化時 間2(T28 h，固化溫度160°C?240°C，使樹脂混合液完全固化，即得到納米雜化樹脂金剛石 線成品。
2. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述金屬母 線為直徑8(Γ?10μπι的金屬絲。
3. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：步驟（1)所得 樹脂混合液的常溫粘度為2. 0?6. 5 Pa · S。
4. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述金剛石 磨料為Ni、Ti或Cu塗覆後的金剛石微粉，塗覆量1~55 wt%。
5. 根據權利要求4所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述金剛石 微粉的粒徑為3~20μπι。
6. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述樹脂粘 合劑為可溶性酚醛樹脂或改性聚醯亞胺樹脂。
7. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述納米填 料包括納米銅纖維、碳納米纖維、納米二氧化娃、納米氧化鈦中的至少一種，以及微米填料 氧化鋁、碳化矽、氧化鉻中至少一種。
8. 根據權利要求1所述納米雜化樹脂金剛石線的製造方法，其特徵在於：所述溶劑為 四氫呋喃、Ν，Ν-二甲基甲醯胺、乙酸乙酯和甲醇中的至少一種。
【文檔編號】B28D5/04GK104118066SQ201410290057
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】申君來, 張志剛, 王紅霞, 王超立, 孫毅, 徐元清, 辛玲, 高敏傑, 張孟雷 申請人:河南新大新材料股份有限公司