金刚线切割材料用垫板及其制造方法与流程

1.本发明涉及金刚线切割加工领域，具体涉及一种用于金刚线切割材料用垫板及其制造方法。


背景技术：

2.目前金刚线切割生产过程中所用的垫板均为热塑性或热固性高分子材料经注塑、模压或挤出成型方式加工成型，后经砂带打磨平整及表面拉毛处理而成一定规格的平板产品，此类垫板平整度只能在毫米级。粘接时用胶量大，胶层厚度不均。
3.使用中先把垫板用胶粘接在被切割材料上，被切割材料为硅锭、芯片、宝石或稀有金属等材料，再在垫板上面涂胶粘接于切割设备的机座上，悬挂于切割用金刚线网上面。金刚线以每秒几十米的速度作水平往复运动，被切割材料以一定速度向下移动实现切片工作。切割产生的粉体由于严重污染无太多的利用价值。
4.随着行业的不断发展，减小被切割材料的切片厚度，缩小金刚线的线径，提高被切割材料的利用率；减小金刚线的消耗，缩短切割时间，提高生产效率；提高被切割材料切片质量是行业的永恒追求方向，而垫板的质量和价格又严重影响行业的发展。所以提高垫板的平整度，耐热温度、热导性等，降低垫板的内应力变形及断裂伸长率，加大金刚线切削产生的粉体能顺利带出，就可提高金刚线的切割效率和切割质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有缺陷，提供一种提高垫板的平整度，耐热温度、热导性，降低垫板的内应力变形及断裂伸长率，加大金刚线切削时产生的粉体能顺利带出，提高金刚线的切割效率及切割质量的一种金刚线切割材料用垫板及其制造方法。
6.金刚线切割机械如图1所示，使用中先把垫板2用一种胶粘接在被切割材料3上，再在垫板2上面涂另一种胶粘接于切割设备的机座1上，悬挂于切割用金刚线网4上面。金刚线在两大主辊5的转动下以每秒几十米的速度作水平往复运动，被切割材料3以一定速度向下移动实现切片工作。
7.切割到垫板2到5mm深度左右实现彻底切透被切割材料3的目的。
8.本发明采用的技术方案为：一种金刚线切割材料用垫板，原材料包括以下质量份数的成份：基体树脂单体：100份；硅粉: 50-150份；复合引发剂: 0.1-5份；交联剂: 10-30份；表面活性剂: 0-5份;所述基体树脂单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙酸丁脂、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种
或几种；所述复合引发剂：过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化环已酮、偶氮二异庚腈、咪唑中的一种或几种；所述交联剂为环氧树脂e-51、环氧树脂e-44、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、op-10中的一种或几种;所述原材料依次经过捏合工艺、模压工艺和精磨加工；捏合工艺包括以下步骤：
①
常温下将上述配方除硅粉外各物料按配方比例称量，充分溶解混合均匀；
②
将硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述步骤
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到70～95℃时恒温捏合10～40分钟，再升温至100～160℃恒温捏合10～30分钟后冷却至室温25℃出料；
③
把上述步骤
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过；
④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中，避免挤压堆放；模压工艺包括以下步骤：
①
模压模具开启加热装置，恒温在80～150℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂；
②
添加物料粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体；
③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到1～5mpa时停留1～5分钟使物料均匀受热熟化，后将压力升到20～50mpa停留至模温达到160～220℃时，再次将压力提升到55～80mpa恒压1～5分钟；
④
下调模温设置参数到80～150℃，约2～8分钟后恒温于设定温度，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料；精磨加工：
①
用机械磨床精磨上下两个大面，使其平整度达到0.05mm；
②ꢀ
清理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。
9.本发明与现有技术相比具有以下优点:1、热膨胀系数小，-40-150℃间小于1.7
×
10-5
/℃，与钢材、硅碇、芯片等被切割材料在同一水平，实现了垫板在储存运输过程中由于温度的变化而引起的形变小。同时在切割过程中也避免了与被切割材料的热膨胀性不一致带来的切片损坏、损伤等质量问题。
10.2、表面邵氏硬度高达hd96—hd98远高于高分子材料板，切割时不会产生较大的切削颗粒，影响切割效率进而影响被切割材料质量。
11.3、断裂伸长率小于1%，材料切割时显现是脆性断裂切割，不会出现拉丝状况。金刚线阻力小，线网受力均匀不易破坏。
12.4、维卡耐热测试中在220℃无变形，完全可抵御切割和磨床磨削时产生的高温不利影响。
13.5、导热系数大，达到0.15w/m.k比高分子材料大数十倍。从而实现了在加工应用中产生的热量能快速导出。
14.6、板材残留内应力小，板子在机械加工和切割使用后无应力释放，保证了切割完成后的被切割材料片材排列不变，有利于金刚线的平行退出，减小被切割材料片材划痕。
15.7、板材弯曲模量高、抗弯强度大。
附图说明
16.图1是目前太阳能硅片切割设备示意图。
17.附图标记：1-设备机座；2-垫板；3-被切割材料；4-金刚线网；5-主辊。
具体实施方式
18.实施例一：金刚线切割材料用垫板，垫板材料按以下质量份进行配制：（每份100克）基体树脂单体：苯乙烯 100。
19.硅粉
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150。
20.复合引发剂:过氧化二苯甲酰
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0.25；偶氮二异丁腈
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0.12。
21.交联剂:烯丙基缩水甘油醚
ꢀꢀꢀꢀ
15；甲基丙烯酸缩水甘油酯
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10。
22.表面活性剂:十二烷基苯磺酸钠
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0.5。
23.捏合工艺：
①
将上述配方各物料按比例称量，充分溶解混合均匀。
24.②
将150份硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到85℃时恒温捏合25分钟，再升温至140℃恒温捏合15分钟后冷却至室温25℃出料。
25.③
把上述
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用40目筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过。
26.④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中避免挤压堆放。
27.模压工艺：
①
模压模具开启加热装置，恒温在100℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂。
28.②
加除去粗颗粒后的物料，将粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体。
29.③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到3mpa时停留2分钟使物料均匀受热熟化，后将压力升到40mpa停留至模温达到180℃时，再次将压力提升到60mpa恒压2分钟。
30.④
下调模温设置参数到150℃，约3分钟后恒温于150℃，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料。
31.精磨加工：
①
机械磨床精磨取出的制品上下两个大面，使其平整度达到0.05mm。
32.②ꢀ
清理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。
33.实施例二垫板材料按以下质量份进行配制：（每份100克）基体树脂单体：甲基丙烯酸甲酯
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40；甲基丙烯酸乙酯
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20；甲基丙酸丁脂
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20；烯丙基缩水甘油醚
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20。
34.硅粉
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50。
35.复合引发剂:咪唑
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0.1。
36.交联剂:环氧树脂e-51
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10。
37.捏合工艺：
①
常温下将上述配方除硅粉外各物料按比例称量，充分溶解混合均匀。
38.②
50份硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到70℃时恒温捏合10分钟，再升温至100℃恒温捏合10分钟后冷却至室温25℃出料。
39.③
上述
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用20目筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过。
40.④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中，避免挤压堆放。
41.模压工艺：
①
模压模具开启加热装置，恒温在80℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂。
42.②
加除去粗颗粒后的物料粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体。
43.③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到1mpa时停留1分钟使物料均匀受热，后将压力升到20mpa停留，当模温达到160℃时，再次将压力提升到55mpa恒压1分钟。
44.④
调模温设置参数到80℃，约8分钟后恒温于80℃，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料。
45.精磨加工：
①ꢀ
机械磨床精磨制品上下两个大面，使其平整度达到0.05mm。
46.②
清理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。
47.实施例三金刚线切割材料用垫板，垫板材料按以下质量份进行配制：（每份100克）基体树脂单体：苯乙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30；
甲基丙烯酸甲酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30;甲基丙烯酸乙酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25;甲基丙烯酸缩水甘油酯
ꢀꢀꢀꢀꢀ
15;硅粉
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150。
48.复合引发剂:过氧化环已酮
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3;偶氮二异庚腈
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2。
49.交联剂:环氧树脂e-44
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30。
50.表面活性剂:十二烷基苯磺酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5。
51.捏合工艺：
①
将上述配方除硅粉外各物料按比例称量，充分溶解混合均匀。
52.②
150份硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到95℃时恒温捏合40分钟，再升温至160℃恒温捏合30分钟后冷却至室温25℃出料。
53.③
把上述
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用40目筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过。
54.④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中，避免挤压堆放。
55.模压工艺：
①
模压模具开启加热装置，恒温在150℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂。
56.②
加粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体。
57.③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到5mpa时停留5分钟使物料均匀受热，后将压力升到50mpa停留，当模温达到220℃时，再次将压力提升到80mpa恒压5分钟。
58.④
调模温设置参数到150℃，约2分钟后恒温于150℃，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料。
59.精磨加工：
①ꢀ
机械磨床精磨制品上下两个大面，使其平整度达到0.05mm。
60.②
清理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。
61.实施例四金刚线切割材料用垫板，垫板材料按以下质量份进行配制：（每份500克）基体树脂单体：苯乙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30；丙烯腈
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30；丙烯酸乙酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20；甲基丙烯酸缩水甘油酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20。
62.硅粉
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
85；复合引发剂:
过氧化二苯甲酰
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3；交联剂:烯丙基缩水甘油醚
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20 。
63.捏合工艺：
①
常温下将上述配方除硅粉外各物料按比例称量，充分溶解混合均匀。
64.②
将85份硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到85℃时恒温捏合20分钟，再升温至130℃恒温捏合20分钟后冷却至室温25℃出料。
65.③
把上述
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用40目筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过。
66.④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中避免挤压堆放。
67.模压工艺：
①
模压模具开启加热装置，恒温在120℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂。
68.②
加粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体。
69.③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到3mpa时停留3分钟使物料均匀受热，后将压力升到35mpa停留，当模温达到190℃时，再次将压力提升到70mpa恒压3分钟。
70.④
调模温设置参数到120℃，约5分钟后恒温于120℃，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料。
71.精磨加工：
①
用机械磨床精磨所述制品上下两个大面，使其平整度达到0.05mm。
72.②ꢀ
理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。
73.实施例五金刚线切割材料用垫板，垫板材料按以下质量份进行配制：（每份500克）基体树脂单体：100份；苯乙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25；甲基丙烯酸甲酯
ꢀꢀꢀꢀꢀ
20；甲基丙烯酸乙酯
ꢀꢀꢀꢀꢀ
10；甲基丙酸丁脂
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10；丙烯酸
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5；丙烯腈
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10；丙烯酸甲酯
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3；丙烯酸乙酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3；烯丙基缩水甘油醚
ꢀꢀꢀꢀ
7；甲基丙烯酸缩水甘油酯
ꢀꢀ
7；硅粉: 150份；复合引发剂: 4份；过氧化二苯甲酰
ꢀꢀꢀꢀ
1.5；偶氮二异丁腈
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1；
过氧化环已酮
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0.5；偶氮二异庚腈
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0.5；咪唑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5；交联剂: 25份，其中环氧树脂e-51
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10；环氧树脂e-44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5；烯丙基缩水甘油醚
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5；甲基丙烯酸缩水甘油酯
ꢀꢀ
5；表面活性剂: 0.5份;十二烷基苯磺酸钠
ꢀꢀꢀꢀ
0.2;十二烷基苯磺酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2;op-10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1。
74.捏合工艺：
①
将上述配方各物料按比例称量，充分溶解混合均匀。
75.②
将150份硅粉装入密炼机中，开启密炼机捏合转子，同时一次性加入上述
①
中的混合溶液充分捏合，当物料温度达到70℃时恒温捏合10分钟，再升温至120℃恒温捏合15分钟后冷却至室温25℃出料。
76.③
把上述
②
中物料加入到高速混合机中，控制物料温度在40℃以下高速搅拌破碎，出料用40目筛网过筛处理后筛余物继续高速搅拌破碎直至全部通过。
77.④
除去粗颗粒后的物料，用塑料袋密封包装于纸桶中避免挤压堆放。
78.模压工艺：
①
模压模具开启加热装置，恒温在90℃，在模具内腔均匀涂上脱模剂。
79.②
加除去粗颗粒后的物料，将粉体装满整个型腔，水平刮去溢出模具型腔上端多余粉体。
80.③
启动模压机，使其上下模合模。当模压机压力达到3mpa时停留3分钟使物料均匀受热熟化，后将压力升到30mpa停留至模温达到200℃时，再次将压力提升到70mpa恒压2分钟。
81.④
下调模温设置参数到90℃，约6分钟后恒温于90℃，打开模具取出制品，清理模具进行下一次模压填料。
82.精磨加工：
①
机械磨床精磨取出的制品上下两个大面，使其平整度达到0.05mm。
83.②
理边缘毛刺，用邵氏d硬度计测试其硬度达到hd96-hd98，外观无凹陷及针孔后喷码包装。