CN102942836B

CN102942836B - 光固化涂料，由其制得的光固化线锯及其制备方法和装置

Info

Publication number: CN102942836B
Application number: CN201210495318.2A
Authority: CN
Inventors: 段志明; 陈坤; 刘白云; 杨辉煌; 丁峰
Original assignee: Changsha Diat New Material Sci& Tech Co Ltd
Current assignee: Changsha Diat New Material Sci& Tech Co Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: CN102942836A

Abstract

本发明提供了一种光固化涂料，包括30~80vol%光固化树脂、5~50vol%溶剂和10~50vol%磨粒；溶剂是沸点为50~400℃的有机溶剂。解决了现有技术中磨粒的出刃高度不够，切割效率低的技术问题。

Description

光固化涂料，由其制得的光固化线锯及其制备方法和装置

技术领域

本发明涉及光固化线锯领域，特别地，涉及一种光固化涂料，由上述光固化涂料制得的光固化线锯及其制备方法和装置。

背景技术

线切割技术具有切割效率高，被加工工件直径不受限制等特点被广泛应用于硬脆材料的切割加工。到目前为止，硬脆材料如陶瓷、硅等的切割主要采用游离磨料的多线切割方式。该工艺存在加工晶体表面粗糙和面型难以控制、磨浆消耗大且产生的废砂浆难以回收、锯丝使用寿命短等明显缺陷。针对游离磨料磨粒线锯面临的问题，固结磨粒切割技术得到快速的发展。固结磨粒线锯是利用特殊工艺将磨粒牢牢地固结在锯丝表面，比原来的游离磨粒具有更高的耐磨性，能够承受较大的切削力和较长的切削时间。目前，常用的固结磨粒线锯制造技术主要有机械碾压法、电镀法、树脂结合剂法等。树脂结合剂线锯具有环境友好、成本低廉和生产效率高等优点而备受关注，相对于热固化树脂结合剂线锯而言，光固化线锯具有更低廉的成本和更高效的生产效率而得到迅猛发展。但是现有的光固化线锯在制作过程中普遍采用普通涂覆法，由于普通的涂覆法没有充分考虑磨粒的露出高度对切割效率的影响，从而导致使用这种方法制作的光固化线锯中很多磨粒被埋在树脂中或者出刃高度不够，极大地影响了线锯的切割效率。

中国专利申请号200810163257.3提出了采用喷覆植砂法控制光敏树脂结合剂线锯表面上的磨粒高度，但是此种方法存在磨粒与树脂的浸润性较差而导致磨粒与光固化树脂的结合力较差、线锯的切割寿命较低等缺陷。

发明内容

本发明目的在于提供一种光固化涂料，由其制得的光固化线锯及其制备方法和装置，以解决现有技术中磨粒的出刃高度不够，切割效率低的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光固化涂料，包括30～80vol％光固化树脂、5～50vol％溶剂和10～50vol％磨粒；溶剂为沸点在50～400℃的有机溶剂。

进一步地，包括50vol％光固化树脂、20vol％溶剂和30vol％磨粒；溶剂为沸点在130～160℃的有机溶剂。

进一步地，有机溶剂为烷基苯类有机溶剂、醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、脂类有机溶剂中的一种或多种。

进一步地，烷基苯类有机溶剂为二甲苯、甲苯、苯、乙基苯、苯乙烯中的一种或多种；醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、丁醇中一种或多种；酮类有机溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种；醚类有机溶剂为石油醚；酯类有机溶剂为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、己二酸二癸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。

进一步地，光固化树脂为环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯和不饱和聚酯中的一种或多种；磨粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硅、氧化铝和氧化硅中的一种或多种。

一种由前述光固化涂料制备而成的光固化线锯。

一种前述光固化线锯的制备方法，包括以下步骤：

a：将前述光固化涂料混合均匀得到光固化涂料；

b：将光固化涂料均匀涂覆在芯线表面得到涂覆好的芯线；

c：将涂覆好的芯线进行热场处理得到处理好的芯线；

d：将处理好的芯线进行紫外固化步骤得到光固化线锯。

进一步地，热场处理为将涂覆好的芯线在50～400℃的热场中保温10～600秒。

进一步地，热场是通过电加热、红外加热、微波加热等加热手段形成的。

一种制备前述光固化线锯的装置，包括放线装置、清洗装置、涂覆杯、热场、鼓风装置、光固化装置和收线装置，放线装置、清洗装置、涂覆杯、热场、光固化装置、收线装置顺次连接，鼓风装置设置于热场的进风口处。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的光固化涂料，溶剂对磨粒浸润性好，受热易挥发，可以通过加热的方式使溶剂挥发，当溶剂的挥发量达到一定程度，掩埋在树脂中的磨粒漏出来，提高了磨粒的出刃高度；同时不影响磨粒与树脂的结合力，磨粒的把持度强，线锯切割寿命延长。

本发明提供的光固化线锯及光固化线锯的制备方法，通过控制热场的温度和热场处理的时间控制光固化线锯的磨粒出刃高度，制得的光固化线锯磨粒与树脂结合牢固，使用寿命长，切割效率高。

本发明提供的用于制备光固化线锯的装置，在原有装置的基础上增添了热场和鼓风机，当涂覆有光固化涂料的芯线通过热场后，热场产生的热量使光固化涂料中的溶剂挥发，鼓风机及时吹走热场中的挥发气体，使光固化线锯的制备更便捷，生产效率更高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明的一个方面提供了一种光固化涂料，包括30～80vol％光固化树脂、5～50vol％溶剂和10～50vol％磨粒；溶剂是沸点为50～400℃的有机溶剂。按照前述的配方进行组合，得到的光固化涂料，溶剂对磨粒的浸润性高，树脂与磨粒的结合力强。溶剂的沸点为50～400℃，可以通过加热的方式使溶剂挥发，当溶剂的挥发量达到一定程度，掩埋在树脂中的磨粒漏出来，提高了磨粒的出刃高度，光固化线锯的切割效率显著提高；同时不影响磨粒与树脂的结合力，磨粒的把持度强高，线锯切割寿命延长。若溶剂的含量过低，则溶剂挥发量有限，磨粒的出刃高度低，切割效率低；若溶剂的含量过高，则溶剂挥发后，磨粒的出刃高度过高，磨粒与树脂的结合不稳固，导致磨粒掉落。

进一步地，光固化涂料包括50vol％光固化树脂、20vol％溶剂和30vol％磨粒；溶剂为沸点在130～160℃的有机溶剂。光固化涂料按照前述的配方进行组合，磨粒的出刃高度较为合理，树脂对磨粒的把持力强，沸点在150～160℃的有机溶剂挥发量更容易控制，制得的光固化线锯综合性能更好。光固化树脂和磨粒为本领域技术人员常用的光固化树脂及磨粒。

进一步地，烷基苯类有机溶剂为二甲苯、甲苯、苯、乙基苯、苯乙烯中的一种或多种；醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、丁醇中一种或多种；酮类有机溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种；醚类有机溶剂为石油醚；酯类有机溶剂为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、己二酸二癸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。前述的烷基苯类有机溶剂、醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、酯类有机溶剂是沸点为50～400℃具有较高的挥发量，将前述溶剂用于本发明光固化涂料，用于制作光固化树脂线锯，均可实施。

进一步地，光固化树脂为环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯和不饱和聚酯等材料中的一种或多种；磨粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硅、氧化铝和氧化硅等中的一种或多种。采用前述的光固化树脂、磨粒和溶剂组合的光固化涂料制得的光固化线锯磨粒出刃率更高，切割效率更高。

本发明的另一方面，还提供了一种由前述光固化涂料制备而成的光固化线锯，该光固化线锯可采用本领域技术人员常用的制备方法制备而成。

本发明的另一方面，还提供了一种光固化线锯的制备方法，包括以下步骤：

a：将前述光固化涂料混合均匀得到混合均匀的光固化涂料；

b：将混合均匀的光固化涂料均匀涂覆在芯线表面得到涂覆好的芯线；

c：将涂覆好的芯线进行热场处理得到处理好的芯线；

d：将处理好的芯线进行紫外固化步骤得到光固化线锯。

按照前述的制备方法制备光固化线锯，将涂覆有光固化涂料的芯线在热场中进行处理，光固化涂料在热场中受热，光固化涂料中的溶剂挥发，而光固化树脂和磨粒保留下来，使光固化涂料中的磨粒从光固化涂料中露出来，并经过紫外光固化步骤使光固化树脂和磨粒固定起来，保证磨粒和光固化树脂的结合力，提高了光固化线锯的出刃率，使光固化线锯切割效率更高。

进一步地，热场处理为将涂覆好的芯线在50～400℃的热场中保温10～600秒。光固化涂料在50～400℃下处理10～600秒，保证光固化涂料中的溶剂充分挥发，提高光固化线锯的磨粒出刃高度，若处理温度过高、时间过长，则光固化涂料中的树脂受到破坏，导致光固化树脂和磨粒的结合力降低，影响光固化线锯的使用寿命。

进一步地，热场是通过电加热、红外加热、微波加热等加热手段形成的。按照前述的加热手段对光固化涂料进行加热，对光固化涂料中的光固化树脂和磨粒的理化性能不产生影响，溶剂的挥发量更大，处理效率更高。

一种制备前述的光固化线锯的装置，包括放线装置1、清洗装置2、涂覆杯3、热场4、鼓风装置5、光固化装置6和收线装置7，放线装置1、清洗装置2、涂覆杯3、热场4、光固化装置6、收线装置7通过光固化线锯顺次连接，鼓风装置5设置于热场4的进风口处，用于及时吹走热场4中的挥发气体。放线装置1和收线装置7用于传送芯线，使芯线顺次通过清洗装置2、涂覆杯3、热场4、光固化装置6，进行光固化线锯的制备。清洗装置2用于清洗芯线，保证芯线表面干净，无污染，提高芯线与光固化涂料的结合力。涂覆杯3用于盛放光固化涂料，当芯线穿过涂覆杯3时，可以是光固化涂料均匀的涂覆在芯线表面。热场4用于给涂覆有光固化涂料的芯线进行加热，当涂有光固化涂料的芯线穿过热场4时，通过调节热场4的温度和芯线穿过热场4的时间，保证光固化涂料中的溶剂挥发，使埋藏在溶剂和树脂中的磨粒露出来。热场4设置有进风口和出风口，鼓风装置5设置于热场4的进风口处，便于及时吹走热场4中的挥发气体，使挥发气体从热场4的出风口排出。光固化装置用于使光固化涂料固结在芯线表面。将前述的制备光固化线锯的装置进行光固化线锯制备，使光固化线锯在一条生产线上完全制备出来，制备过程更方便，更便捷，生产效率更高。

实施例

以下实施例中所用的材料和仪器均为市售。

实施例1

(1)将35vol％的环氧丙烯酸树脂、10vol％聚酯丙烯酸酯、5vol％丙烯酸树脂、30vol％人造金刚石磨粒、20vol％的二甲苯混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，芯线直径为120微米；

(3)将配料均匀涂覆在芯线上，涂覆后的芯线经过145微米限径模具进行限径；

(4)将涂覆后的芯线在150℃热场中经过20秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

实施例2：

(1)将30vol％的环氧丙烯酸酯、10vol％的聚氨酯丙烯酸酯、10vol％的丙烯酸树脂、30vol％人造金刚石、20vol％的环己酮混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在160℃热场中经过30秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

实施例3

(1)将20vol％的酚醛环氧丙烯酸酯、10vol％的聚酯丙烯酸酯、10vol％的不饱和聚酯、10vol％人造金刚石、50vol％的丁醇混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在400℃热场中经过10秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

实施例4

(1)将15vol％的环氧丙烯酸酯、10vol％的聚醚丙烯酸酯、5vol％的聚酯丙烯酸酯、40vol％人造金刚石、5vol％氧化铝、5vol％氧化硅、20vol％的石油醚混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在50℃热场中经过600秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

实施例5

(1)将40vol％的环氧丙烯酸酯、30vol％的聚醚丙烯酸酯、10vol％的聚酯丙烯酸酯、10vol％人造金刚石、1vol％氧化硅、2vol％立方氮化硼、2vol％碳化硅、5vol％的乙酸乙烯酯混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在100℃热场中经过50秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

对比例1

(1)将30vol％的环氧丙烯酸酯、10vol％的聚氨酯丙烯酸酯、10vol％的丙烯酸树脂、50vol％磨粒混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在160℃热场中经过30秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

对比例2

(1)将30vol％的环氧丙烯酸酯、10vol％的聚醚丙烯酸酯、7vol％的聚酯丙烯酸酯、40vol％人造金刚石、5vol％氧化硅、5vol％碳化硅、3vol％的乙酸乙烯酯混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在50℃热场中经过70秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

对比例3

(1)将20vol％的酚醛环氧丙烯酸酯、15vol％的聚酯丙烯酸酯、10vol％的不饱和聚酯、10vol％人造金刚石、55vol％的丁醇混合均匀后备用；

(2)将芯线经过酸碱等去油处理，的芯线直径为120微米；

(4)将涂覆后的芯线在400℃热场中经过10秒烘烤；

(5)将烘烤过的芯线通过光固化炉进行固化；

(6)收线。

对实施例1～5和对比例1～3的光固化线锯进行线锯切割实验。表1为实施例1～5和对比例1-3的质量检测结果。

切割效率的检测方法：将实施例1～5和对比例1～3的光固化线锯，以线速度为2.5m/s，给进速度为0.5mm/min，以水为冷却介质，对直径为100mm的硅棒进行250min的切割，考察固化线锯察对硅棒的切割效率及磨粒与芯线的结合牢固情况。

出刃率的检测方法：将实施例1～5和对比例1～3的光固化线锯在显微镜下观察，计算光固化线锯中磨粒出刃高度与磨粒粒径的比值。

表1质量检测结果表

实施例	出刃率	磨粒与树脂的结合情况	切割效率
				实施例1	20％	无磨粒掉落	31.4mm²/min
实施例2	30％	无磨粒掉落	36.5mm²/min
				实施例3	50％	20％磨粒掉落	22.7mm²/min
实施例4	20％	无磨粒掉落	33.3mm²/min
				实施例5	5％	无磨粒掉落	10.3mm²/min
对比例1	1％	无磨粒掉落	2.5mm²/min
				对比例2	3％	无磨粒掉落	4.2mm²/min
对比例3	55％	70％的磨粒掉落	10.7mm²/min

从表1的检测结果可知，实施例1～5的光固化线锯的磨粒出刃率、切割效率明显高于对比例1～3，证明按照本发明的光固化涂料、光固化线锯的制备方法得到的光固化线锯的切割效率得到明显的提高。若不添加溶剂或者溶剂添加过少，则磨粒的出刃率低，光固化线锯的切割效率低；若添加的溶剂过多，则磨粒出刃率过高，导致磨粒与树脂的结合力差，磨粒易脱落，光固化线锯的切割效率受到影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于生产线锯的光固化涂料，其特征在于，包括50vol％光固化树脂、20vol％溶剂和30vol％磨粒；所述溶剂为烷基苯类有机溶剂、醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、酯类有机溶剂中的一种或多种；

所述烷基苯类有机溶剂为二甲苯、甲苯、乙基苯中的一种或多种；所述醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、丁醇中一种或多种；所述酮类有机溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种；所述醚类有机溶剂为石油醚；所述酯类有机溶剂为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、己二酸二癸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的光固化涂料，其特征在于，所述的光固化树脂为环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯和不饱和聚酯中的一种或多种；所述的磨粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硅、氧化铝和氧化硅中的一种或多种。

3.一种由权利要求1至2中任意一项所述光固化涂料制备而成的光固化线锯。

4.一种光固化线锯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：将权利要求1至2中任意一项所述光固化涂料混合均匀得到光固化涂料；

b：将所述光固化涂料均匀涂覆在芯线表面得到涂覆好的芯线；

c：将所述涂覆好的芯线进行热场处理得到处理好的芯线；

d：将所述处理好的芯线进行紫外固化步骤得到光固化线锯。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热场处理为将所述涂覆好的芯线在50～400℃的热场中保温10～600秒。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热场是通过电加热、红外加热、微波加热加热手段形成的。

7.一种制备权利要求5至6任意一项中光固化线锯的装置，其特征在于，包括放线装置、清洗装置、涂覆杯、热场、鼓风装置、光固化装置和收线装置，所述放线装置、清洗装置、涂覆杯、热场、光固化装置、收线装置顺次连接，所述鼓风装置设置于所述热场的进风口处；

热场用于给涂覆有光固化涂料的芯线进行加热，保证光固化涂料中的溶剂挥发，使埋藏在溶剂和树脂中的磨粒露出来。