一種pbo纖維樹脂金剛線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于光伏材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PB0纖維樹脂金剛線。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代，國際上為了解決大尺寸硅片的加工問題，采用了線鋸加工技術(shù)將 硅棒切割成片。早期的線鋸加工技術(shù)是采用裸露的金屬線和游離的磨料，在加工過程中，將 磨料以第三者加入到金屬線和加工件之間產(chǎn)生切削作用。這種技術(shù)被成功地用于對硅和碳 化硅的加工。為了進(jìn)一步縮短加工時間，以及對其它堅硬物質(zhì)和難以加工的陶瓷進(jìn)行加工， 人們將金剛石磨料以一定的方式固定到金屬線上，從而產(chǎn)生了固定金剛石線鋸。
[0003] 金剛石線鋸也稱為金剛線，是指利用電鍍工藝或樹脂結(jié)合的方法，將金剛石磨料 固定在金屬絲上。電鍍型金剛線用電鍍的方法在金屬絲上沉積一層金屬（一般為鎳和鎳鈷 合金），并在金屬內(nèi)固結(jié)金剛石磨料制成的一種線性超硬材料工具。樹脂型金剛線利用樹脂 作為結(jié)合劑將金剛石磨料固結(jié)在金屬絲上。其中樹脂金剛線因具有制造工藝簡單，生產(chǎn)成 本低，生產(chǎn)效率高、硅片表面質(zhì)量好等優(yōu)勢，已逐漸成為晶體硅片切割加工的主要方式。
[0004] 傳統(tǒng)的樹脂金剛線通常采用金屬絲(一般為高碳鋼)作為其基材，現(xiàn)有的樹脂金剛 線中金屬絲直徑一般在80wii以上，以基材直徑lOOwii、金剛石規(guī)格8~16的樹脂金剛線為例， 切割過程中約有38 %~41 %的硅料變成硅粉進(jìn)入下水道，現(xiàn)有的樹脂金剛線切縫大，材料 利用率低，致使成本居高不下。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種PB0纖維樹脂金剛線，本實用新型提供的PB0纖維 樹脂金剛線直徑更小，能夠提高材料利用率。
[0006] 本實用新型提供一種PB0纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0纖 維母線表面的樹脂涂層；
[0007] 所述PB0纖維母線的直徑為65~80WI1。
[0008] 優(yōu)選的，所述PB0纖維母線的直徑為70~75mi。
[0009] 優(yōu)選的，所述樹脂涂層的厚度為6~8M1。
[0010] 優(yōu)選的，所述樹脂涂層包括金剛石，所述金剛石的粒徑為8~12議。
[0011]優(yōu)選的，所述PB0纖維樹脂金剛線的長度為50~100km。
[0012] 優(yōu)選的，所述PB0纖維樹脂金剛線的直徑為80~90mi。
[0013]樹脂金剛線用在光伏切片領(lǐng)域，對硅片制造商來說更細(xì)的線徑意味著的更多的出 片數(shù)、更高的效率和更低的成本，金剛線的細(xì)直徑化有著很強(qiáng)市場驅(qū)動力。傳統(tǒng)的樹脂金剛 線通常采用金屬絲(一般為高碳鋼)作為其基材，受其生產(chǎn)工藝的限制，80wii以下金屬絲破 斷強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足樹脂金剛線基材的使用要求。另外，熱固化樹脂金剛線在生產(chǎn)過程中， 涂滿樹脂的基材要快速經(jīng)過200~500°C高溫的烘爐，一般的非金屬材料受制于熱性能上的 限制，不能作為熱固化樹脂金剛線的基材。本實用新型研究發(fā)現(xiàn)，PBO (Po 1 y-p-pheny 1 ene benzobisthoxazole，聚對苯撐苯并二嚼唑)纖維具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性和高模量，能夠同 時滿足上述要求，實現(xiàn)金剛線的細(xì)直徑化。但PB0纖維表面光滑，且呈化學(xué)惰性，與樹脂基體 間的界面粘接性能很差，這極大影響了纖維力學(xué)性能的充分發(fā)揮，嚴(yán)重制約了 PB0纖維在高 性能復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0014] 本實用新型提供了一種PB0纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0 纖維母線表面的樹脂涂層;所述PB0纖維母線的直徑為65~80wii。本實用新型將PB0纖維用 樹脂金剛線的母線，實現(xiàn)了比傳統(tǒng)的金屬基材更進(jìn)一步的細(xì)直徑化，相比于現(xiàn)有的金屬基 材樹脂金剛線，本實用新型提供的PB0纖維樹脂金剛線母線的直徑僅有65~80m，在硅片切 割的過程中具有更高的出片率和材料利用率，實驗結(jié)果表明，采用本實用新型中的PB0纖維 樹脂金剛線切割硅棒，出片率為99.7%，成品率為96.34%，材料利用率為67.67%。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型中PB0纖維樹脂金剛線的側(cè)視圖；
[0016] 圖2為本實用新型中PB0纖維樹脂金剛線的截面圖。
【具體實施方式】
[0017] 本實用新型提供了一種TOO纖維樹脂金剛線，包括PB0纖維母線和涂覆在所述PB0 纖維母線表面的樹脂涂層；
[0018] 所述PB0纖維母線的直徑為65~80WI1。
[0019]本實用新型提供的PB0纖維樹脂金剛線具有更小的直徑，能夠提高硅片的材料利 用率。
[0020]參見圖1和圖2，圖1為本實用新型中PB0纖維樹脂金剛線的側(cè)視圖，圖2為本實用新 型中PB0纖維樹脂金剛線的截面圖，圖1中，1為金剛石，2為樹脂涂層，3為PB0纖維母線；圖2 中，1為金剛石，2為樹脂涂層，3為PB0纖維母線。
[0021] 在本實用新型中，所述PB0纖維樹脂金剛線的直徑優(yōu)選為80~90mi，更優(yōu)選為82~ 86m;本實用新型對所述PB0纖維樹脂金剛線的長度沒有特殊的限制，根據(jù)需要切割的硅片 的規(guī)格進(jìn)行選擇即可。
[0022]本實用新型提供的PB0纖維樹脂金剛線包括PB0纖維母線，在本實用新型中，聚對 苯撐苯并二噁唑(PB0)纖維是由PB0聚合物通過液晶紡絲技術(shù)制得的一種高性能纖維。PB0 纖維具有高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度5.8GPa)、破斷力21.6N、高模量270GPa、高熱穩(wěn)定性(耐熱溫度為 650 °C )、相對強(qiáng)度是鋼的12~14倍，模量為鋼的1.4倍。在本實用新型中，所述TOO纖維母線 的直徑為65~80_，優(yōu)選為70~75mi，更優(yōu)選為70~72mi。本實用新型對所述PB0纖維母線 的長度沒有特殊的限制，依需求而定，一般來說，PB0纖維母線的長度在50~100km左右。本 實用新型對所述PB0纖維母線的來源沒有特殊的限制，采用普通的市售商品即可。本實用新 型對所述PB0纖維的聚合度及分子量沒有特殊的限制。
[0023]本實用新型提供的PB0纖維樹脂金剛線包括涂覆在所述PB0纖維母線表面的樹脂 涂層，所述樹脂涂層的厚度優(yōu)選為6~8wn，更優(yōu)選為7WH;所述樹脂涂層為金剛石樹脂涂層， 所述金剛石樹脂涂層為含有金剛石磨料的樹脂涂層。所述樹脂涂層優(yōu)選包括酚醛樹脂、無 機(jī)填料和金剛石，所述酚醛樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為15~35%，更優(yōu)選為20~30%，最優(yōu)選為 22~28%;本實用新型對所述酚醛樹脂的來源沒有特殊的限制，采用普通市售商品即可。
[0024] 在本實用新型中，所述無機(jī)填料優(yōu)選包括氧化鋁、二氧化硅、碳化硅、硅灰石粉、鈦 白粉、硅微粉和金剛石微粉中的一種或幾種;所述無機(jī)填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為12~35%，更 優(yōu)選為15~30%，最優(yōu)選為20~25% ;所述無機(jī)材料的粒徑優(yōu)選為1~3mi，更優(yōu)選為1.5~2 Mi。本實用新型對所述無機(jī)材料的來源沒有特殊的限制，采用普通市售商品即可。
[0025] 在本實用新型中，所述金剛石優(yōu)選為金剛石固體顆粒，所述金剛石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu) 選為30~60%，更優(yōu)選為35~55%，最優(yōu)選為40~50% ;所述金剛石的粒徑優(yōu)選為8~12mi， 更優(yōu)選為9~lOwii。本實用新型對所述金剛石的來源沒有特殊的限制。
[0026]本實用新型優(yōu)選按照以下制備方法制備PB0纖維樹脂金剛線：
[0027] A)將PB0纖維母線進(jìn)行等離子處理，得到等離子處理的母線，所述PB0纖維母線的 直徑為65~80iim;
[0028] B)將樹脂漿料涂覆在所述等離子處理的母線上，進(jìn)行固化，得到PB0纖維樹脂金剛 線。
[0029]本實用新型優(yōu)選對所述PB0纖維母線表面進(jìn)行清洗，吹干后再進(jìn)行等離子處理，得 到等離子處理的母線。本實用新型優(yōu)選采用純水和酒精的混合溶液對母線進(jìn)行清洗，所述 酒精的配比優(yōu)選為10~20%，更優(yōu)選為13~15% ;本實用新型對所述清洗裝置的種類沒有 特殊的限制，在本實用新型中，所述清洗裝置為1~3米長，母線從進(jìn)口處進(jìn)入清洗裝置，從 出口出來后表面吹干，吹干溫度優(yōu)選為40~50°C。本實用新型對所述吹干裝置的種類沒有 特殊限制。在本實用新型中，所述PB0纖維母線的種類、直徑、長度和來源與上文中的PB0纖 維母線的種類、直徑、長度和來源一致，在此不再贅述。
[0030] 本實用新型優(yōu)選對所述吹干后的母線進(jìn)行等離子處理，得到等離子處理的母線， 將高能量作用于氣體使氣體電離，產(chǎn)生由高能電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)的氣體原子和分 子以及光量子組成的氣態(tài)復(fù)合體，即等離子體。作用于氣體的高能量可以是熱能、電能、電 磁輻射能、機(jī)械能等。生成等離子體的方法有多種，常用的方法主要有氣體放電法、光電離 和激光輻射電離法、射線輻照法和燃燒法等。在本實用新型中，所述生成等離子體的方法為 低溫冷離子體電離法，本實用新型的電離過程中產(chǎn)生的等離子體中含大量活性粒子如電 子、離子、亞穩(wěn)態(tài)分子和原子、光子(特別是紫外光子）、自由基等，這些活性粒子能對高分子 物質(zhì)表面產(chǎn)生復(fù)雜的物理和化學(xué)的作用，主要是在高分子物質(zhì)表面微觀上的刻蝕作用以及 在表面引進(jìn)大量極性基團(tuán)，從而能顯者提尚PB0表面的粘接性、潤濕性等，增強(qiáng)樹脂與PB0母 線之間的結(jié)合力;所述等離子處理的功率優(yōu)選為0.5~10kW，更優(yōu)選為1~8kW，最優(yōu)選為3~ 6kW;在進(jìn)行所述等離子處理時，所述母線的走線速度優(yōu)選為10~100m/min，更優(yōu)選為20~ 80m/min，最優(yōu)選為30~60m/min。本實用新型對所述等離子處理所用的設(shè)備沒有特殊的限 制，本實用新型中的等離子設(shè)備中，2個等離子噴嘴以180°對稱放置，等離子噴嘴的直徑為 10~50mm，兩個噴嘴之間的距離優(yōu)選為5~10mm，分別處理母線的兩個面。
[0031]完成所述等離子處理后，本實用新型將樹脂漿料涂覆在所述等離子處理過的母線 表面，進(jìn)行固化，得到PB0纖維樹脂金剛線。在本實用新型中，所述樹脂漿料包括酚醛樹脂、 無機(jī)填料、金剛石和溶劑，所述酚醛樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為10~25%，更優(yōu)選為15~20% ; 所述無機(jī)填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為10~30%，更優(yōu)選為15~25%，最優(yōu)選為20% ;所述金剛石 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為25~45%，更優(yōu)選為30~40%，最優(yōu)選為35~38% ;所述溶劑優(yōu)選為乙醇 和