專利名稱：線鋸和具有粘合劑的線鋸卷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可卷繞在載體上的一卷線鋸。該載體可以是卷軸或心軸。該線鋸利用粘合劑局部或全部地處理。該線鋸可以是適用于在松散磨料鋸切方法中使用的線 (松散磨料線鋸)或者其可以具有固定在其表面上的磨料(固定磨料線鋸)或者其可以用于電火花加工(EDM線)。
背景技術(shù)：
關(guān)于用于切割硬而易碎材料(例如硅、石英、鍺等)的線鋸的第一專利可能是由于 Hayward而產(chǎn)生的，并且在上世紀(jì)五十年代發(fā)行(參見(jiàn)GB771622，GB717874)。那時(shí)，硅錠具有一又八分之一英寸(28.5mm)的直徑。描述了一種松散磨料方法，其中，使用鎢線以承載磨料粉末(金剛矽，即碳化硅)的漿液進(jìn)行切割。通過(guò)三個(gè)主體磨損(工件、磨料和線)進(jìn)行鋸切，并且所使用的線被稱為“松散磨料線鋸”。線在四個(gè)具有平行凹槽的線引導(dǎo)件上引導(dǎo)，因而形成由平行線構(gòu)成的被稱為線網(wǎng)的平面。線以來(lái)回往復(fù)方式移動(dòng)，由此總有一部分線在網(wǎng)出口處被移除，同時(shí)在網(wǎng)入口處增加新的線。該機(jī)器具有目前被稱為“多線鋸切機(jī)” 的機(jī)器的所有特征，這實(shí)際上是一個(gè)誤稱，這是因?yàn)閮H僅存在一個(gè)單線，但是該單線被引導(dǎo)到多個(gè)環(huán)路中。摩托羅拉公司似乎首先大規(guī)模利用該技術(shù)來(lái)切割用于半導(dǎo)體工業(yè)的硅晶片 (例如參見(jiàn)GB1397676)。那時(shí)，使用鋼線以承載具有磨料的漿液來(lái)進(jìn)行切割。如今，多線鋸技術(shù)已經(jīng)成熟，并且完全超過(guò)了以前通過(guò)圓形內(nèi)徑鋸片切割硅錠的技術(shù)。這種內(nèi)徑鋸由于切口損失較大(大約300 μ m)而不再具有任何成本效率。而且，切割當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的300mm直徑的硅錠給該技術(shù)帶來(lái)了不可逾越的壁壘，因此該技術(shù)幾乎已經(jīng)被完全拋棄。當(dāng)前，用于半導(dǎo)體應(yīng)用的所有300mm晶片都是利用以往復(fù)模式操作的線鋸來(lái)切割的。另外，在太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域中，線鋸已經(jīng)占據(jù)了領(lǐng)先地位，因?yàn)閷?shí)際上所有當(dāng)前的晶體太陽(yáng)能電池都是用單晶硅錠或多晶硅錠通過(guò)線鋸切割而成的。由于對(duì)太陽(yáng)能電池晶片的幾何形狀要求沒(méi)有對(duì)半導(dǎo)體晶片的幾何形狀要求嚴(yán)格，太陽(yáng)能電池不利用來(lái)回線運(yùn)動(dòng)即利用單向模式進(jìn)行切割。由于反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)線方向(加速和減速)中沒(méi)有時(shí)間損失，因而允許更快速的切割。不僅錠的尺寸已經(jīng)改變，而且所使用的線的直徑和長(zhǎng)度也已經(jīng)得到發(fā)展。當(dāng)初，首先使用了 180微米的鋼線鋸(導(dǎo)致大約200μπι的切口損失)，該尺寸已經(jīng)逐漸減少到175、 160、150、140、120甚至100 μ m。并且消減得低到80 μ m，相關(guān)的切口損失大約為90 μ m。由于在鋸切過(guò)程中使用的張力并沒(méi)有隨著時(shí)間而減少，因而必須增加線的拉伸強(qiáng)度，以便維持線的足夠強(qiáng)度。盡管當(dāng)初對(duì)于ISOum的線，拉伸強(qiáng)度大約為3400N/mm2，但是當(dāng)前120um 線的拉伸強(qiáng)度超過(guò)4000N/mm2。如今，單根線鋸的長(zhǎng)度已經(jīng)從30km —直增加到大約900km。 必須以沒(méi)有任何拼接或瑕疵的方式提供這樣的長(zhǎng)度。最近，提出了替換的線鋸技術(shù)，其旨在消除麻煩的漿液制備、控制、操縱和處理。通過(guò)將磨料材料固定在線上，可以省去漿液的需要。僅需要冷卻劑從切口中移除切屑并將線清潔。另外，因?yàn)槟チ项w粒不再卷粘在線鋸和工件之間，而是直接從工件切割出材料，因此切割效率更高。這種線通常被稱為“固定磨料線鋸”。另外一種用于切割導(dǎo)電材料的線鋸技術(shù)是“線電火花加工”或“線EDM”。在該切割技術(shù)中，通過(guò)在工件和導(dǎo)電線之間的電介質(zhì)(例如油)中產(chǎn)生放電來(lái)進(jìn)行切割，該導(dǎo)電線被持續(xù)地更新并限定切割軌跡。該技術(shù)首次應(yīng)用于切割半導(dǎo)體材料例如硅(例如參見(jiàn) W02006/027946A1)。在下文中，“線鋸”應(yīng)該被理解為是指用于松散磨料鋸切的線或用于固定磨料鋸切的線或適合于用在線EDM中的線中的任意一種線。從上述描述將會(huì)清楚，在鋸切過(guò)程中，無(wú)論是利用松散磨料還是固定磨料，或在線 EDM中，線都起到核心作用一旦線斷裂，切割立即停止。應(yīng)該通過(guò)一切手段防止線斷裂，因?yàn)榫€斷裂不僅導(dǎo)致材料損失(就像許多情況下那樣，工件由于質(zhì)量問(wèn)題而報(bào)廢)，而且導(dǎo)致有效時(shí)間損失，這是由于需要花費(fèi)一些時(shí)間來(lái)清理網(wǎng)和重新對(duì)網(wǎng)進(jìn)行穿線(對(duì)于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，切割可能包含多于1000個(gè)的環(huán))。在鋸切過(guò)程中線斷裂的一個(gè)來(lái)源是線的卷繞。由于線鋸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其纏繞在線軸或卷軸上?；蛘撸淇梢岳p繞在之后可從線鋸卷移除或可不從線鋸卷移除的心軸上。在任一情況下，線鋸卷都將形成在卷軸或心軸上。在下文中，將始終參考“線鋸卷”，由此采取線鋸卷載體的抽象概念線是否位于某種類型的載體上與本實(shí)用新型并不相關(guān)。為參考之目的，假定卷繞軸線是水平的，線在卷繞過(guò)程中朝向觀察者移動(dòng)，并且線在軸線上方到達(dá)卷軸，即當(dāng)卷軸從其軸線被釋放時(shí)朝向觀察者旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖1)。該參考系絕非限制性的，因?yàn)榫砝@的線同樣能夠在豎直布置的線卷繞機(jī)上或在其中卷軸豎立不動(dòng)同時(shí)通過(guò)與卷軸同軸布置并軸向地上下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)錠殼在卷軸上卷繞線的卷繞機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)以往復(fù)方式從卷軸的左側(cè)向卷軸的右側(cè)和從卷軸的右側(cè)向卷軸的左側(cè)引導(dǎo)線時(shí)，在卷軸卷繞過(guò)程中將匝組織成層。為了本申請(qǐng)之目的，將“層”定義為當(dāng)線從卷軸的一側(cè)向另一側(cè)行進(jìn)時(shí)形成的一系列匝。如果線從另一側(cè)向回行進(jìn)至第一側(cè)則形成另一層。為本申請(qǐng)之目的，將堅(jiān)持慣例，即奇數(shù)層是在卷繞過(guò)程中線被從左向右引導(dǎo)的層，而偶數(shù)層是在卷繞過(guò)程中線被從右向左引導(dǎo)的層。在一個(gè)層內(nèi)的“匝”采取具有半徑、節(jié)距長(zhǎng)度和節(jié)距方向的螺旋線形式(右旋螺紋，“ζ”方向用于具有節(jié)距偶數(shù)層，左旋螺紋，“S”方向?yàn)榫哂泄?jié)距ρ胄的奇數(shù)層)。半徑等于已經(jīng)形成的線鋸卷的直徑的一半，并且在卷繞過(guò)程中由于連續(xù)層疊置地積累而增加。節(jié)距長(zhǎng)度是線圍繞線鋸卷的軸線顯示正好一整圈的軸向位移。線鋸卷的節(jié)距與周長(zhǎng)的比等于卷繞角的切線值。因而當(dāng)以恒定節(jié)距卷繞時(shí)，卷繞角將隨著線鋸卷直徑的增加而減小。根據(jù)上述內(nèi)容將清楚的是，奇數(shù)層和偶數(shù)層的匝將在卷繞過(guò)程中一直在某處交叉，并且在線鋸卷“C”的寬度“W”上的交叉的數(shù)量為C = W(1/P奇+P偶)“線鋸卷密度"(WCD)限定為由線占據(jù)的容積除以線鋸卷的總?cè)莘e的比，并且可表示為百分比。更高的WCD允許在相同的卷軸容積中放置更長(zhǎng)的線。在選擇用于線的卷繞的節(jié)距時(shí)有許多可選方案使用等于線的直徑“D”的節(jié)距是獲得“完美卷繞”的必要條件。在這種情況下，各層是緊密的，奇偶層疊置地積累于彼此之上。線鋸卷的密度最大，因?yàn)榫€鋸將采取六方堆 (除了線鋸交叉的位置)。在高卷繞速度下很難獲得完美卷繞，但是允許通過(guò)光學(xué)纖維以極高的速度展開(kāi)，諸如導(dǎo)彈制導(dǎo)所需要的那樣(例如參見(jiàn)US4950049，US506490)。使用等于“D”的多倍節(jié)距將形成之間沒(méi)有任何間隙的并排層。而且，這種卷繞難以在大量層的情況下以高卷繞速度實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用大節(jié)距能夠減少在卷軸寬度上的交叉的數(shù)量，但是每層的總長(zhǎng)度將因而減少。這導(dǎo)致了比期望的線鋸卷密度小的線鋸卷密度。在線鋸工業(yè)中，可以確認(rèn)如下類型的卷繞。線鋸卷繞節(jié)距可以取決于線鋸的展開(kāi)工作站。一些線鋸配備有以恒定橫向速度移動(dòng)的展開(kāi)滑輪。如果線鋸卷的節(jié)距沒(méi)有嚴(yán)格地遵循該展開(kāi)節(jié)距，則線鋸將以相對(duì)于線鋸的軸向垂直平面不可接收的大角度展開(kāi)。對(duì)于固定磨料線鋸來(lái)說(shuō)，在US2007/0023027中已經(jīng)建議了在“D”和“2XD”之間的節(jié)距。當(dāng)前，用于松散磨料鋸切的線鋸卷以大于2XD但小于200XD的節(jié)距卷繞。實(shí)踐證明這是獲得充分高的WCD和展開(kāi)質(zhì)量之間的良好折衷。在使用線鋸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生如下問(wèn)題無(wú)論什么時(shí)候以往復(fù)方式使用線，都存在線鋸“自損壞”的問(wèn)題。由于使用過(guò)的線在高張力作用下反復(fù)地卷回在線鋸卷上，匝上相對(duì)于彼此移動(dòng)的磨料顆?？赡軙?huì)嚴(yán)重地?fù)p壞線。在松散磨料鋸切的情況下，當(dāng)卷繞回新的線上時(shí)磨料顆粒在線表面上粘附在漿液中。在固定磨料線鋸的情況下問(wèn)題甚至更突出，因?yàn)槟チ霞却嬖谟诨乩@的線上又存在于新的線上。這種損壞會(huì)導(dǎo)致線早期斷裂。還存在“線鋸?qiáng)A住”的問(wèn)題。如上所述，線鋸已經(jīng)從相對(duì)粗(180μπι)發(fā)展到形象地說(shuō)像頭發(fā)一樣細(xì)(80μπι)。由于線的剛度大小是直徑的四次方，細(xì)線鋸無(wú)法抵抗彎曲。由于近幾年來(lái)拉伸強(qiáng)度也已經(jīng)增加，線鋸非常難以塑性變形。兩種趨勢(shì)都導(dǎo)致即使在其自身重量作用下都容易撓曲的彈性類型的線，但是這種線難以展現(xiàn)永久彎曲。在這種線的制造過(guò)程中，匝彼此相鄰地連續(xù)卷繞，之后彼此疊置地卷繞。當(dāng)在展開(kāi)期間時(shí)，線以與其卷繞時(shí)相同的角度離開(kāi)卷軸，不會(huì)產(chǎn)生展開(kāi)問(wèn)題。如果由于匝的干擾，一個(gè)或多個(gè)后布設(shè)的匝到達(dá)線鋸卷與該線鋸卷的匝或在匝之前布設(shè)的另一層之間，則在展開(kāi)過(guò)程中會(huì)發(fā)生線鋸?qiáng)A住。為了能更好地理解該問(wèn)題，參照?qǐng)D2。圖2的部分I示出了位于線鋸卷210的外側(cè)的單個(gè)層212。層212包括不同的匝“a”、“b”、“c”、“d”和“e”，這些匝按順序卷繞在線鋸卷上。匝的可見(jiàn)半部以實(shí)線示出，而不可見(jiàn)的半部以虛線示出。由于干擾，匝“e”的環(huán)216被捕獲在之前布設(shè)的匝“d”與線鋸卷210之間。在通過(guò)沿著方向214拉出線而進(jìn)行展開(kāi)時(shí)， 匝“e”和“d”張緊并且“d”將匝“e”的環(huán)216夾緊而靠在線鋸卷210上。在展開(kāi)過(guò)程中， 產(chǎn)生一個(gè)較大的瞬時(shí)力(拉斷力)，該瞬時(shí)力會(huì)導(dǎo)致線斷裂。如果操作員將環(huán)216看作線的末端并從匝“e”拉出自由端，則該問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重。在線鋸卷的整個(gè)寬度上，展開(kāi)將難以進(jìn)行，一直到線鋸卷的末端。在圖2的部分II，匝“f”已經(jīng)被捕獲在兩個(gè)先前布設(shè)的匝“ e ”、“ d”下方。該圖的解釋基本相同。無(wú)論什么時(shí)候先布設(shè)的匝被后布設(shè)的匝在下面交叉都會(huì)發(fā)生“線鋸?qiáng)A住”。這些交叉在圖2中以虛線圓218示出。[0031]從上述描述將清楚的是，當(dāng)卷軸的布置不改變并且線正確地展開(kāi)時(shí)，不會(huì)發(fā)生任何問(wèn)題。然而，經(jīng)常發(fā)生如下干擾在卷軸脫下過(guò)程中，由于附接線的末端(通過(guò)形成結(jié))，匝的布置可能由于改變卷軸取向(例如通過(guò)豎直放置卷軸)時(shí)掉落的匝或由于紙卷而發(fā)生改變。在卷軸的處理和運(yùn)輸(振動(dòng))過(guò)程中，匝可能會(huì)受到干擾。由于許多鋸切機(jī)具有沿著豎直方向取向的卷軸軸線，存在安裝卷軸時(shí)發(fā)生真正掉落匝的危險(xiǎn)，因而會(huì)發(fā)生線鋸?qiáng)A住。如果在展開(kāi)過(guò)程中以相對(duì)于軸向垂直平面較大的展開(kāi)角度從卷軸拉出線，則存在頂部匝在下層匝上移動(dòng)而被拉向一側(cè)的危險(xiǎn)，由此干擾下層匝的順序。該危險(xiǎn)對(duì)于鋸切機(jī)特別明顯，這種鋸切機(jī)在往復(fù)線運(yùn)動(dòng)的返回循環(huán)中利用早期卷繞系統(tǒng)，該卷繞系統(tǒng)沒(méi)有考慮到最后展開(kāi)的新線的位置。無(wú)論什么時(shí)候線鋸末端上的張力失去，都存在干擾匝的危險(xiǎn)。線頭因此必須始終保持張緊。從上述描述將清楚的是，許多事情都會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，而這些差錯(cuò)中的大多數(shù)并不在線鋸制造商的控制范圍之內(nèi)。已經(jīng)尋求各種解決方案例如將線鋸卷固定在收縮包中，以捆好外部匝或通過(guò)清楚可見(jiàn)的末端標(biāo)簽更好地指示線鋸卷的末端。然而，事實(shí)證明這些解決方案沒(méi)有一個(gè)能夠令人滿意，因?yàn)槭湛s包在解開(kāi)包裝的過(guò)程中會(huì)對(duì)外部層匝產(chǎn)生相當(dāng)大的干擾，捆帶在其移除過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致匝變松。清楚可見(jiàn)的末端標(biāo)簽僅在鋸切機(jī)操作員在機(jī)器穿線過(guò)程中設(shè)法保持線鋸張緊時(shí)才有用，這需要操作員的操作技能相當(dāng)熟練。本發(fā)明人因此為自己設(shè)定了任務(wù)，以尋求解決“線鋸?qiáng)A住”和“自損壞”問(wèn)題的完美方案。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的主要目的是消除對(duì)于任何種類的線鋸都存在的“線鋸?qiáng)A住”和 “自損壞”問(wèn)題。更具體的說(shuō)，發(fā)明人想要消除固定磨料線鋸、松散模量線鋸和EDM線的這些問(wèn)題。發(fā)明人在兩個(gè)層面上解決這些問(wèn)題在線鋸卷的層面上和線鋸本身的層面上。還提供了一種防止線鋸?qiáng)A住的方法。根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，要求保護(hù)一種線鋸卷，該線鋸卷具有卷繞成層的線鋸，所述層中的每個(gè)層都包括多個(gè)匝。從前述部分可清楚“線鋸卷”的含義(0009段落)，應(yīng)將“層”理解成什么(0011段落)以及“匝”的含義(0012段落)。在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)的線鋸(除了在段落0007中已經(jīng)提到的線鋸之外)是金屬線。 優(yōu)選地，所述線鋸包括鋼芯以及一個(gè)或多個(gè)涂層，該一個(gè)或多個(gè)涂層可能具有結(jié)合在其中的磨料或沒(méi)有磨料。所述鋼芯由普通碳鋼(最小碳含量為0.70wt%的碳)或不銹鋼制成。 所述涂層可以是黃銅(用于松散磨料線鋸的優(yōu)選變型)或鋅(在EDM線的情況下)或涂覆有鎳涂層的銅(在固定磨料線鋸的情況下，磨料顆粒保持在銅涂層中)。另外，線鋸的優(yōu)選直徑和拉伸強(qiáng)度為如果直徑小于250 μ m、150 μ m、140 μ m、120 μ m，則拉伸強(qiáng)度相應(yīng)地大于2900N/ mm2、3600N/mm2、3700N/mm2、3900N/mm2。關(guān)于線鋸卷特別的是至少在線鋸卷的外部層的區(qū)域上存在粘合劑(為清晰起見(jiàn)參照?qǐng)D3)?！巴獠俊睂邮侵改切┳詈缶砝@在卷軸上的層(因而這些層將被首先展開(kāi))。任何具有可從外部看到的匝的層都可以被認(rèn)為是“外部層”(在圖3中以附圖標(biāo)記302表示)?！皡^(qū)域”是指線鋸卷表面的一部分或全部。該區(qū)域可以分布在非連續(xù)的子區(qū)域上， 該區(qū)域可以是凸起的或凹入的，所有這些均不限制本實(shí)用新型?！罢澈蟿睉?yīng)被理解為是具有將線鋸的匝保持固定的能力的物質(zhì)。與“粘合劑”同義的是“膠水”或“膠”或“發(fā)粘物質(zhì)”或“粘性物質(zhì)”。膠水在線上的分布方式是不重要的 其可以通過(guò)刷子、海綿、噴灑器、分配帶或本領(lǐng)域中公知的任何其他裝置分布。然而，具有粘合劑并不是指其上具有粘合劑物質(zhì)的膠帶(例如透明膠帶等)，因?yàn)橐呀?jīng)證明這種膠帶解決不了所述問(wèn)題。優(yōu)選地，該區(qū)域306至少包括其中線鋸304結(jié)束的部位(參見(jiàn)圖3a)。粘合劑的作用僅僅是充分地保持線鋸匝，使得它們不容易移動(dòng)。該“保持力”可以通過(guò)沿著垂直于線鋸卷的外表面的方向剝離線來(lái)確定。粘合劑的保持力通過(guò)粘合劑的比力和粘合劑與線之間的接觸表面面積來(lái)確定接觸表面面積越大，保持力將越強(qiáng)。至少所述保持力必須能夠克服至少一個(gè)匝上的重力，以防止在運(yùn)輸和操縱過(guò)程中匝掉落。這等于大約 200到300 μ N。優(yōu)選地，粘合劑區(qū)域必須能夠保持一些匝，以便增加沒(méi)有匝將會(huì)掉落的確定性。因而優(yōu)選的是所述保持力大于lmN。所述保持力應(yīng)該不大于用于從卷軸將線拉出的力。因而，所述保持力通常小于 25N。優(yōu)選地，所述保持力低于5N，5N大約是在線鋸?qiáng)A住處出現(xiàn)的瞬時(shí)力。優(yōu)選地，該保持力必須小于1N，以便在粘合劑區(qū)域進(jìn)行展開(kāi)時(shí)不會(huì)引起瞬時(shí)力峰值。通常，所述粘合劑應(yīng)該是較弱的粘合劑，該粘合劑通過(guò)純機(jī)械錨固(在線鋸周圍固化，由此將線鋸保持就位)或通過(guò)弱化學(xué)相互作用(范德華力，極性相互作用，但是不通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合)或通過(guò)二者保持線鋸。測(cè)試表明，20到260 μ m的保持力足以將線保持就位并且不會(huì)阻礙線的展開(kāi)。進(jìn)一步優(yōu)選的是，至少一些匝應(yīng)該通過(guò)粘合劑保持。如果區(qū)域308從線鋸卷的一個(gè)端部到另一端部在線鋸卷的外部層上延伸，則外部層302的所有匝都通過(guò)粘合劑固定 (參見(jiàn)圖3b)。外部層的每個(gè)匝因而都將被保持用于該匝的至少一部分。這樣，線鋸末端上的張力在線鋸的安裝和穿線過(guò)程中永遠(yuǎn)都不會(huì)失去線鋸始終被保持，并且沒(méi)有匝會(huì)掉落。另選的是，所述粘合劑可以存在于環(huán)繞線鋸卷的軸線的圓形條帶區(qū)域310中(參見(jiàn)圖3c)。該條帶應(yīng)該足夠?qū)?，以便存在至少足夠的匝以便穿入鋸切機(jī)，因?yàn)橐坏┰谠摋l帶外側(cè)進(jìn)行卷繞，則不再保持匝。當(dāng)所述區(qū)域采取從線鋸卷的一個(gè)端部延伸到另一個(gè)端部同時(shí)環(huán)繞線鋸卷的軸線的螺旋形條帶的形狀時(shí)，二者的組合也是可行的(圖中未示出的實(shí)施方式)。所述粘合劑也可以存在于外部層的整個(gè)表面312上，這當(dāng)然允許在穿入鋸切機(jī)的同時(shí)保持足夠數(shù)量的匝(參見(jiàn)圖3d)。所述粘合劑還可以遍及整個(gè)線鋸卷存在，即所有層都覆蓋有粘合劑(在圖中未示出的實(shí)施方式)。如果鋸切機(jī)以往復(fù)模式工作，則這是特別優(yōu)選的，因?yàn)檫@樣新的線鋸的線鋸卷仍然覆蓋有粘合劑，該粘合劑用作重新卷繞使用過(guò)的涂覆有磨料的線的緩沖劑。該實(shí)施方式對(duì)于固定磨料線鋸來(lái)說(shuō)是特別優(yōu)選的。線鋸?fù)ǔＲ晕挥诰€直徑“D”的2和200倍之間的節(jié)距卷繞。更優(yōu)選地，該節(jié)距在
7線直徑“D”的4和20倍之間。通常，如例如在纖維光學(xué)線包(US4950049，US5064490)的情況下進(jìn)行的一樣，通過(guò)“完美卷繞”卷繞線鋸既不是期望的也是不可能的。如上所述(0018 段)，線鋸由于其非常低的彎曲剛度和高的拉伸等級(jí)水平而表現(xiàn)出“彈性”，并且它們不會(huì)賦予自身以通常用于線鋸卷繞器的卷繞速度來(lái)進(jìn)行完美卷繞。還優(yōu)選的是，所述節(jié)距(P胄和Pffl)不是線直徑“D”的多倍的整數(shù)。如果所述節(jié)距是“D”的“m”倍的整數(shù)，則層通常將變得緊密(除了在進(jìn)行交叉的部位)?！熬o密”是指“m” 個(gè)不同的層的匝以相同半徑彼此相鄰布設(shè)?！癿+Ι”層將因而開(kāi)始形成在這些“m”層上。如果所述節(jié)距不是“D”的多倍，則在線之間將存在間隙，因而形成“開(kāi)口”網(wǎng)，通過(guò)該“開(kāi)口”網(wǎng)粘合劑會(huì)穿入到更小半徑的層，由此增強(qiáng)線鋸卷的固定。因而，優(yōu)選開(kāi)口層卷繞。根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，公開(kāi)了線鋸本身，其中，根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的線鋸卷包括線鋸。所述線鋸的特征在于，該線鋸在其表面的至少一部分上包括粘合劑。已經(jīng)澄清了在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)應(yīng)如何理解“線鋸”(段落0024)和“粘合劑”(段落0025)?！霸谒鼍€鋸的表面的至少一部分上”是指在線鋸的長(zhǎng)度上的某些位置能夠發(fā)現(xiàn)粘合劑附著至線鋸。優(yōu)選地，所述粘合劑可溶解在極性介質(zhì)中。極性介質(zhì)的示例包括水，水通常用作固定磨料線鋸中的冷卻劑。聚乙二醇(PEG)或特定成分的二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)、四甘醇。如果甘醇單體的數(shù)量大于四，則通常稱為PEG。PED以及更小程度的EDG特別用于松散磨料鋸切的磨料載體。呈其所有變型的醇類，例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇。也可以使用上述極性介質(zhì)的混合物，并且在某些情況下在使用過(guò)程中將發(fā)生變化。例如PEG公知是吸濕的，并且在使用過(guò)程中將吸收水。擔(dān)心之處是，當(dāng)在線鋸上使用粘合劑時(shí)，在松散磨料鋸切的情況下，粘合劑可能與漿液的成分發(fā)生干涉。實(shí)際上，線上的粘合劑漿液將在網(wǎng)的第一環(huán)中被刮掉而被漿液帶走。 為了防止管道堵塞或磨料聚集在粘合劑殘余上，優(yōu)選的是將粘合劑溶解在漿液中。在固定磨料鋸切的情況下，冷卻劑必須能夠容易地沖走粘合劑，使得涂層中的磨料能夠容易地與工件相互作用。因此，優(yōu)選實(shí)施方式使用在上述極性溶液中的至少一種中是可溶解的粘合劑。為此而優(yōu)選的可能粘合劑是從由如下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的粘合劑聚乙烯吡咯烷酮(發(fā)膠中的粘性成分)；聚醋酸乙烯酯，甲基纖維素、聚乙烯醇、乙二醇/乙烯醇共聚物、聚乙基噁唑啉或其混合物構(gòu)成的組中的一種。另選的是，可以使用其他類型的粘合劑，這些粘合劑在極性介質(zhì)中不必是可溶解的。在這種情況下，無(wú)論怎么樣，粘合劑殘余都將在鋸切過(guò)程中通過(guò)磨損而被移除。在該實(shí)施方式中，顆粒將被漿液或冷卻劑帶走。因此，優(yōu)選的是，當(dāng)使用這種粘合劑時(shí)，使進(jìn)入冷卻劑或漿液中的粘合劑的量減少到最小，例如，通過(guò)使施加粘合劑的區(qū)域最小。另選的是，當(dāng)粘合劑不與線發(fā)生化學(xué)相互作用而僅機(jī)械地將線錨固時(shí)，可以在進(jìn)入鋸網(wǎng)之前提供機(jī)械清潔。這例如可以通過(guò)將線彎曲或引導(dǎo)線通過(guò)刷子來(lái)進(jìn)行。在極性介質(zhì)中不必是可溶解的粘合劑可以從包括熱塑性粘合劑、熱熔粘合劑或熱固性粘合劑(環(huán)氧樹(shù)脂)構(gòu)成的組中選取。另選的是，所述粘合劑可以是從由酪蛋白、淀粉衍生物、水凝膠、多糖、蛋白質(zhì)基膠水構(gòu)成的組中選擇的生物粘合劑。當(dāng)所述粘合劑與線鋸接觸時(shí)，該粘合劑應(yīng)該不引起線鋸腐蝕。為了防止這種腐蝕， 可以向所述粘合劑添加抑制劑。示例性緩蝕劑為磷酸鹽、硅酸鹽、硅烷、碳酸鹽或石炭酸、 硫化物或巰基衍生物、胺或磺酸鹽或其組合物。粘合劑的存在可以通過(guò)檢查線末端的保持力而容易地確定。另選的是，線鋸表現(xiàn)出可通過(guò)手感覺(jué)到的“粘滯性”。粘合劑的類型可以利用能夠直接在線上進(jìn)行的遠(yuǎn)紅外光譜儀推斷出。在可注意到有益效果之前在線鋸上必須存在最小量的粘合劑。粘合劑的量可以通過(guò)利用碳熱解確定線表面上的有機(jī)碳?xì)埩袅縼?lái)最佳地確定。在該測(cè)試中，僅需要有限的樣本(1到2克)。將樣本加熱到480°C，直到樣本上的有機(jī)殘留物(而不是鋼中的碳)分解成一氧化碳和二氧化碳。在850°C的催化劑中，所有一氧化碳都被轉(zhuǎn)化成二氧化碳。碳的總量根據(jù)二氧化碳的遠(yuǎn)紅外吸收來(lái)計(jì)算。留下的碳的總量必須至少大于每克線鋸400 μ g碳?xì)埩袅?。每克線鋸中的碳?xì)埩舨粦?yīng)該大于大約3000 μ g。由于粘合劑不僅由碳構(gòu)成(而且還有氫和氧)，所述數(shù)值小于通過(guò)其他方法例如交換稱量法確定的數(shù)值。另外，必須評(píng)估碳?xì)埩舸_實(shí)是由于粘合劑引起的(而不是其他一些有機(jī)化合物)，這些粘合劑能夠容易地通過(guò)IR光譜儀評(píng)估。根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，提供了一種方法，該方法用于防止在線鋸上進(jìn)行展開(kāi)過(guò)程中發(fā)生的線鋸?qiáng)A住現(xiàn)象。該方法包括卷繞線鋸卷的步驟。在第一優(yōu)選實(shí)施方式中， 所述線在卷繞過(guò)程中布置有粘合劑。在第二優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述線鋸卷已經(jīng)被完全卷繞之后，在所述線鋸卷的外表面布置有粘合劑。所述粘合劑至少施加在所述線鋸卷的外表面區(qū)域上。本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案一種線鋸卷，所述線鋸卷包括被卷繞成多層的線鋸，每個(gè)所述層中都包括多個(gè)匝，至少在所述線鋸卷的外部層表面的區(qū)域上存在有粘合劑。優(yōu)選地，所述線鋸卷還具有軸線以及第一端部和第二端部，其中所述區(qū)域在所述第一端部和第二端部之間延伸并且/或者其中所述區(qū)域環(huán)繞所述軸線。優(yōu)選地，至少在所述外部層的表面上存在有粘合劑。優(yōu)選地，在整個(gè)所述外部層上都有粘合劑。 優(yōu)選地，所述外部層中的所述匝具有比所述線鋸的直徑兩倍大的節(jié)距。優(yōu)選地，當(dāng)所述線鋸被從所述線鋸卷的外表面垂直地脫開(kāi)時(shí)，所述線鋸由所述粘合劑以至少1微牛的力保持。一種線鋸，所述線鋸在所述線鋸的表面的至少部分上包括粘合劑。優(yōu)選地，所述粘合劑可溶解于極性介質(zhì)中。優(yōu)選地，所述極性介質(zhì)是由水、聚乙二醇、乙醇、二甘醇構(gòu)成的組中的一個(gè)。優(yōu)選地，所述粘合劑是由聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、甲基纖維素、聚乙烯醇、 乙二醇/乙烯醇共聚物、聚乙基噁唑啉構(gòu)成的組中的一個(gè)。優(yōu)選地，所述粘合劑從由熱塑性粘合劑、熱融性粘合劑和熱固性粘合劑構(gòu)成的組
9中選擇。優(yōu)選地，所述粘合劑是從由酪蛋白、淀粉衍生物、水凝膠、多糖、蛋白質(zhì)基膠構(gòu)成的組中選擇的生物粘合劑。

圖1示出了關(guān)于如何將線線鋸圈和層設(shè)置在卷軸上的參考系。圖2詳細(xì)地示出了如何產(chǎn)生線鋸?qiáng)A?。粓D3示出了關(guān)于如何實(shí)施本實(shí)用新型的四個(gè)不同實(shí)施方式“a”、“b”、“C”和“d”。
具體實(shí)施方式
在第一次試圖克服線鋸?qiáng)A住問(wèn)題時(shí)，發(fā)明人認(rèn)為，通過(guò)給線鋸上油，應(yīng)該能夠抑制線鋸?qiáng)A住問(wèn)題，因?yàn)榫€鋸越容易卷繞就越容易彼此偏移，因而它們就越容易發(fā)現(xiàn)它們的平衡。非常令人吃驚的是，線鋸?qiáng)A住現(xiàn)象增加了。這導(dǎo)致他們向著完全相反的方向研究，即利用粘合劑使線鋸變粘。這與直觀印象是相反的，因?yàn)椴荒芷谕ㄟ^(guò)將線鋸膠合在一起而獲得更好的展開(kāi)。利用在水中具有不同稀釋程度的稱為膠水的聚醋酸乙烯酯的水基乳膠(基于 50/50重量比)進(jìn)行一系列試驗(yàn)，在下文中將該水基乳膠稱為膠。在第一次試驗(yàn)中，以大約3N的張力和1. 5mm的節(jié)距在芯部直徑為156mm的卷軸上卷繞長(zhǎng)度大約為8km的鍍有140 μ m銅的線鋸。在卷繞過(guò)程中，在線鋸上持續(xù)地施加1 4 體積比的膠-水溶液。在干燥之后，以500m/min的速度和9N的展開(kāi)張力移動(dòng)大約2Km。展開(kāi)張力通過(guò)張力儀來(lái)測(cè)量。以相對(duì)于垂直于線卷軸線的平面的大約45度到85度的精確展開(kāi)角進(jìn)行展開(kāi)。只觀察到了可能是由于粘合劑的過(guò)強(qiáng)“保持力”產(chǎn)生的小的夾持力(小于 0. 1N)。視覺(jué)上沒(méi)有觀察到偏移的線鋸匝。制作了參考卷軸，該參考卷軸具有長(zhǎng)度R，并以與第一長(zhǎng)度卷軸相等的周長(zhǎng)卷繞， 但沒(méi)有施加任何粘合劑。該卷軸也在第一長(zhǎng)度相同的周長(zhǎng)上展開(kāi)。視覺(jué)上明顯地觀察到了偏移的線鋸匝，并且在整個(gè)卷軸上都觀察到了嚴(yán)重的線鋸?qiáng)A住現(xiàn)象。在第二次系列試驗(yàn)中，測(cè)試了在水中不同稀釋程度的膠(體積比)。在3N的張力作用下以1. 5mm(1. 5 XD)的節(jié)距在3個(gè)卷軸上載有5km的120微米線鋸，在寬度為30mm的周長(zhǎng)帶上從線鋸卷的末端開(kāi)始涂覆IOmm粘合劑，之后在另一側(cè)留出30mm的控制區(qū)域(未涂覆)。通過(guò)油漆刷在周長(zhǎng)條帶上施加稀釋濃度為1 20的溶液(長(zhǎng)度2)，在第二卷軸上施加稀釋濃度為1 10的溶液(長(zhǎng)度3)，在第三卷軸上施加稀釋濃度為1 5的溶液(長(zhǎng)度4)。再次以600m/min的速度和大約14N的展開(kāi)張力以相同的精確展開(kāi)角展開(kāi)卷軸。獲得了如下結(jié)果(表I)
權(quán)利要求1.一種線鋸卷，所述線鋸卷包括被卷繞成多層的線鋸，每個(gè)所述層中都包括多個(gè)匝，其特征在于，至少在所述線鋸卷的外部層表面的區(qū)域上存在有粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線鋸卷，其中，所述線鋸卷還具有軸線以及第一端部和第二端部，其中所述區(qū)域在所述第一端部和第二端部之間延伸并且/或者其中所述區(qū)域環(huán)繞所述軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線鋸卷，其中，至少在所述外部層的表面上存在有粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線鋸卷，其中，在整個(gè)所述外部層上都有粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的線鋸卷，其中，所述外部層中的所述匝具有比所述線鋸的直徑兩倍大的節(jié)距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的線鋸卷，其中，當(dāng)所述線鋸被從所述線鋸卷的外表面垂直地脫開(kāi)時(shí)，所述線鋸由所述粘合劑以至少1微牛的力保持。
7.一種線鋸，其特征在于，所述線鋸在所述線鋸的表面的至少部分上包括粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線鋸，其中，所述粘合劑可溶解于極性介質(zhì)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線鋸，其中，所述極性介質(zhì)是由水、聚乙二醇、乙醇、二甘醇構(gòu)成的組中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的線鋸，其中，所述粘合劑是由聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、甲基纖維素、聚乙烯醇、乙二醇/乙烯醇共聚物、聚乙基噁唑啉構(gòu)成的組中的一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線鋸，其中，所述粘合劑從由熱塑性粘合劑、熱融性粘合劑和熱固性粘合劑構(gòu)成的組中選擇。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線鋸，其中，所述粘合劑是從由酪蛋白、淀粉衍生物、水凝膠、多糖、蛋白質(zhì)基膠構(gòu)成的組中選擇的生物粘合劑。
專利摘要本實(shí)用新型提供線鋸和具有粘合劑的線鋸卷，該線鋸卷包括被卷繞成多層的線鋸，每個(gè)所述層中都包括多個(gè)匝，至少在所述線鋸卷的外部層表面的區(qū)域上存在有粘合劑；以及該線鋸在所述線鋸的表面的至少部分上包括粘合劑。粘合劑必須足夠強(qiáng)大地保持線，以防止線鋸匝在線鋸卷的包裝、運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中移動(dòng)，但是不應(yīng)該妨礙順利展開(kāi)。
文檔編號(hào)B28D5/04GK202241640SQ201120137070
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者C·克洛特, C·弗羅芒, N·桑 申請(qǐng)人:貝卡爾特公司