[发明专利]芳纶芯线游离刃料切割线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于切割材料技术领域，具体涉及一种以芳纶丝为芯线、表面涂敷树脂粘结剂涂层的游离刃料切割线及其制备方法，该类切割线用于单晶硅、多晶硅、玉石、蓝宝石、玻璃、石英等高硬、高脆性、高耐磨性材料的切割加工，具有高效率、高寿命、高光洁度的特点。

背景技术

硬脆材料包括宝石、玻璃、石材、硅晶体、石英晶体、陶瓷、硬质合金等。硬脆材料大多为半导体或非导电体，具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高电阻率等性能。硬脆材料因具有许多金属材料难以比拟的优良特性，而被广泛应用于声、光、电磁、机械和化工等行业。随着其被广泛应用，对硬脆材料的加工也提出更高的要求。硬脆材料加工的关键工序是切割加工，该工序要求高效率、低成本、高材料利用率、无损伤、污染少等。

目前，硬脆材料的切割方法主要有：金刚石锯片切割、激光切割、钢丝加高硬刃磨料（如碳化硅）切割和近年渐成主流的多线锯切割。金刚石锯片由于切缝宽，成材率低不能切割曲线，不适于贵重材料的切割。激光切割由于切割深度有限而受到限制。

钢丝多线锯切割在硅材料和蓝宝石切割中占主要地位。钢丝多线锯切割主要是通过拉动钢丝，镀铜钢丝带动喷附于其表面的乙二醇碳化硅沙浆对高硬脆材料进行磨切。由于镀铜钢丝表面光滑，所以对沙浆黏度和碳化硅浓度要求较高，使用后废弃物污染严重。另外镀铜钢丝耐磨性差，切割时磨损较严重，对磨料的带料能力相对较差，切割加工时游离刃料容易与钢丝发生滑移，使得切割加工效率偏低。采用钢切割丝，钢丝的使用会受到限制，过粗切割时浪费被加工物料，过细则不仅细钢丝本身的强度达不到使用要求，且加工工艺难度加大和成本也随之提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种芳纶芯线游离刃料切割线及其制备方法，该切割线用于硬脆材料切割加工加工效率高、被加工材料的利用率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种芳纶芯线游离刃料切割线，其包括芳纶芯线（也就是以芳纶丝线作为芯线）和涂敷于所述芯线的树脂粘结剂涂层。

所述芯线为经过表面处理的高强度芳纶Ⅲ芯线，芳纶Ⅲ属于杂环芳纶。

所述芳纶芯线由芳纶纤维紧密平行排列或经加捻处理制成，加捻度为30－1000圈／米，加捻方式为S型或Z型。

所述树脂粘结剂涂层选用的树脂粘结剂具有150℃以上的软化温度，如酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。该涂层含有固定到涂层、且直径小于涂层厚度的填料，所述填料可以为微粉或者微粉与短切丝组成的混合物，填料含量小于涂层体积的65%。

用作填料的微粉可以选用碳化硅微粉、三氧化二铝微粉、炭黑微粉、铜粉、金刚石微粉和立方氮化硼微粉中的一种或两种以上，微粉粒径小于40微米。用作填料的短切丝可以是有机短切丝、陶瓷纤维短切丝和金属纤维短切丝中的一种或两种及以上，短切丝直径0.03—10微米，长度0.1微米—1厘米，短切丝含量小于涂层体积的25%。其中有机短切丝中以芳纶短切丝为佳。铜粉可以起到快速导热的作用，碳化硅和三氧化二铝微粉可以提高涂层的耐磨性能，炭黑和立方氮化硼微粉可以提高涂层的强度，添加后短切丝形状不规则，可对填料起把持作用，使其结合的更牢固。

一种芳纶芯线游离刃料切割线的制备方法，其由如下步骤制得：将表面净化过的填料经偶联处理后与树脂粘结剂混合，再加入溶剂（常用的溶剂有酒精、丙酮或二甲基乙酰胺等）和固化剂，混合均匀得浆料；最后把浆料涂敷于芳纶芯线表面，经限径、固化后即得。

浆料（也即涂层复合剂）涂敷于芳纶芯线表面，经限径、固化后即在芯线表面形成一涂层（即树脂粘结剂涂层）。其中，在加热固化过程中，溶剂会挥发掉，其它组分未发生损失。可以采用常规的喷涂或浸涂方法把浆料涂敷于芳纶芯线表面，通过限径模具限径，然后经加热固化或紫外线照射固化，即生产出切割线。该切割线用芳纶作芯线，芯线表面涂敷有树脂粘结剂涂层。

作为芯线的芳纶丝在被浆料涂敷前，可以先经过表面净化处理以增加与树脂粘结剂涂层的结合强度。所述芳纶丝表面净化处理方法有预除油或真空脱脂处理等。预除油处理选用挥发性较好的有机物溶剂，如乙醇、汽油或丙酮等。

较好的，可以将表面净化处理后的芳纶芯线再用硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂或锆类偶联剂处理，以增强与树脂粘结剂涂层的结合强度。

所使用的填料最好先经过表面净化处理以除去油脂和杂质，再经过硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂或锆类偶联剂处理，以增强与树脂粘结剂涂层的结合强度。