TWI580501B - 切割線 - Google Patents

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傅旭文
洪文慶
許呂郎
鐘科臣
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銳捷科技股份有限公司
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Description

切割線
本發明是有關於一種切割線，且特別是有關於一種使用高分子纖維材料的切割線。
由於科技的日新月異，現代人對於終端產品輕薄化的要求亦相對地提高。為了因應微型化的需求，線切割製程被廣泛地應用於各類之塊體材料切割，尤其是高單價之晶體材料及陶瓷材料加工。
一般來說，習知的切割線是利用樹脂線為裸線線材，再將鑽石顆粒黏著於樹脂線材上，以進行切割。然而，由於鑽石顆粒僅以樹脂黏著的方式附著而易於脫落，造成損耗。因此，使用鋼琴線或不鏽鋼線為裸線線材，再鍍上鑽石磨粒的切割線亦被提出。然而，由於鋼琴線以及不鏽鋼線具有較高密度，無法達到輕量化的目的。除此之外，鋼琴線以及不鏽鋼線亦具有較高的熱膨脹係數，故在切割時所產生的熱膨脹的影響下，會造成被切割材料不必要的浪費。因此，如何有效地提升材料切割率以及切割穩定度為目前亟待改善的問題。
本發明提供一種切割線，能夠有效地提升材料切割率以及切割穩定度。
本發明提供一種切割線，其包括線材、導電材料層以及多個鑽石磨粒。導電材料層覆蓋線材，且鑽石磨粒位於導電材料層遠離線材的表面。
在本發明一實施例中，線材包括高分子纖維材料。
在本發明一實施例中，高分子纖維材料具有由下列化學式(1)、化學式(2)或化學式(3)所示的化學結構： 化學式(1) 化學式(2) 化學式(3)； 其中，n為50至300的正整數，m為50至300的正整數，X為50至300的正整數，且Y為50至300的正整數。
在本發明一實施例中，高分子纖維材料包括柴隆（Zylon®）高分子纖維、克維拉（Kevlar®）高分子纖維或維克聰（Vectran®）高分子纖維。
在本發明一實施例中，線材包括玻璃纖維或是石墨烯纖維。
在本發明一實施例中，導電材料層包括一層或一層以上的金屬層或金屬氧化物層。
在本發明一實施例中，金屬層包括錫、鈀、鋁、銅、鎳、銀、金或其組合。
在本發明一實施例中，金屬氧化物層包括氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎵鋅、氧化銦鎵鋅或其組合。
在本發明一實施例中，鑽石磨粒的粒徑為1微米至10微米。
在本發明一實施例中，切割線的韌度（Tenacity）為19至37cN/dtex之間。
基於上述，本發明藉由使用高分子纖維材料、玻璃纖維材料以及石墨烯纖維材料作為切割線的線材，可以有效地縮小切割線的線徑，藉以提升材料切割率，以避免被切割材料不必要的浪費。除此之外，由於本發明的切割線具有高張力強度，能夠避免切割過程中斷線狀況的產生，藉此提升切割穩定度。另一方面，由於本發明所使用的高分子纖維材料、玻璃纖維材料以及石墨烯纖維材料具有重量較輕等優點，故所形成的切割線亦能達到輕量化的目的。另外，本發明的高分子纖維材料以及玻璃纖維材料能夠被輕易地編織成為線索，可以大幅提升扭力水準。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A是依照本發明一實施例的切割線的3D立體示意圖。圖1B是根據圖1A的切割線的剖線A-A’的剖面示意圖。請同時參照圖1A以及圖1B。切割線10包括線材11、導電材料層12以及鑽石磨粒13。
在本實施例中，線材11的材料例如是高分子纖維材料、玻璃纖維或是石墨烯纖維。具體來說，當線材11的材料為高分子纖維材料時，其具有由下列化學式(1)、化學式(2)或化學式(3)所示的化學結構： 化學式(1) 化學式(2) 化學式(3)； 其中，n為50至300的正整數，m為50至300的正整數，X為50至300的正整數，且Y為50至300的正整數。
舉例來說，具有化學式(1)的高分子纖維材料包括柴隆（Zylon®）高分子纖維，具有化學式(2)的高分子纖維材料包括克維拉（Kevlar®）高分子纖維，具有化學式(3)的高分子纖維材料包括維克聰（Vectran®）高分子纖維。值得注意的是，高分子纖維材料較佳為柴隆（Zylon®）高分子纖維。然而，本發明不限於此。其他能夠符合化學式(1)至化學式(3)的產品亦可以作為本發明的線材11。
另一方面，當線材11的材料為玻璃纖維時，線材11例如是S2玻璃纖維（S-2 Glass® Fibers），但本發明不限於此。其他適用的玻璃纖維亦可以作為本發明的線材11。
請繼續參照圖1A，在本實施例中，導電材料層12包覆線材11的側表面，以完全覆蓋線材11。具體來說，形成導電材料層12的方式例如是無電電鍍法、化學鍍製程、熱蒸鍍法以及濺鍍法（sputtering），但本發明不限於此。其他合適的導電材料沉積法亦可以用以形成導電材料層12，只要導電材料層12確實能夠包覆線材11的側表面即可。
導電材料層12包括一層或一層以上的金屬層。另一方面，導電材料層12亦可以包括一層或一層以上的金屬氧化物層。詳細而言，金屬層的材料包括錫、鈀、鋁、銅、鎳、銀、金或其組合。另一方面，金屬氧化物層的材料包括氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎵鋅、氧化銦鎵鋅或其組合。換言之，當導電材料層12為多層結構時，可以是上述材料的堆疊結構。
請參照圖1B，導電材料層12具有與線材11接觸的第一表面S1以及遠離線材11的第二表面S2。鑽石磨粒13形成於導電材料層12遠離線材11的第二表面S2，且鑽石磨粒13的粒徑為1微米至10微米。在本實施例中，由於鑽石磨粒13是藉由電鍍法形成於導電材料層12的第二表面S2，因此部份的鑽石磨粒13會鑲嵌於導電材料層12中。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，鑽石磨粒13亦可以只位於導電材料層12的第二表面S2上。
承上述，由於本發明的切割線10採用高分子纖維材料、玻璃纖維或是石墨烯纖維作為線材11，故可以達到19至37cN/dtex之間的韌度（Tenacity）。換言之，本發明的切割線10的韌度可以達到鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1.6至2倍。除此之外，由於高分子纖維材料、玻璃纖維以及石墨烯纖維的膨脹係數為鋼琴線或是不鏽鋼線的1/10以下，因此，在同等張力強度的要求下，本發明的切割線10的線徑可以縮小為鋼琴線或是不鏽鋼線的0.75至0.79倍，進而降低切片切損（kerf loss）比例，提升材料切割率。除此之外，本發明的切割線10的密度較低，可以將重量減輕至鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1/3以下。
以下將列舉實例，以詳細說明本發明的線材11以及導電材料層12之間材料的搭配。值得注意的是，以下實例僅為例示，但本發明之範圍並不侷限於以下所提出的材料搭配。
實例1
在實例1中，使用柴隆（Zylon®）高分子纖維作為線材11的材料，並使用富電子的金屬例如鎳、銅、銀或金作為導電材料層12。其中，柴隆（Zylon®）高分子纖維具有如化學式(1)所示的結構： 化學式(1)，               其中，n為50至300的正整數。
由於化學式(1)為具有多元環之對位結構，其化學性質會因苯環電子共振穩定的機制而呈親電子特性，進而使得作為導電材料層12的富電子金屬能夠牢固地附著在線材11上。因此，鑽石磨粒13亦能穩定地附著在導電材料層12上，形成信賴性較高的切割線10。由於本發明的切割線10的韌度可以達到鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1.6至2倍。因此，在同等張力強度的要求下，本發明的切割線10的線徑可以縮小為鋼琴線或是不鏽鋼線的0.75至0.79倍，以降低切片切損（kerf loss）比例，並提升材料切割率。
實例2
在實例2中，使用克維拉（Kevlar®）高分子纖維作為線材11的材料，並使用富電子的金屬例如錫、鈀、鎳、銀或金作為導電材料層12。其中，克維拉（Kevlar®）高分子纖維具有如化學式(2)所示的結構： 化學式(2)，               其中，m為50至300的正整數。
由於化學式(2)為具有苯環及醯胺鍵結之對位結構，且醯胺鍵的氧及氮具有較佳的親電子力，因此藉由苯環電子共振穩定的機制，化學式(2)所示的高分子纖維會呈現親電子特性，進而使得作為導電材料層12的富電子金屬能夠牢固地附著在線材11上。因此，鑽石磨粒13亦能穩定地附著在導電材料層12上，形成信賴性較高的切割線10。由於本發明的切割線10的韌度可以達到鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1.6至2倍。因此，在同等張力強度的要求下，本發明的切割線10的線徑可以縮小為鋼琴線或是不鏽鋼線的0.75至0.79倍，以降低切片切損（kerf loss）比例，並提升材料切割率。
實例3
在實例3中，使用維克聰（Vectran®）高分子纖維作為線材11的材料，並使用富電子的金屬例如錫、鈀、鎳、銀或金作為導電材料層12。其中，維克聰（Vectran®）高分子纖維具有如化學式(3)所示的結構： 化學式(3)，               其中，X為50至300的正整數，且Y為50至300的正整數。
由於化學式(3)為具有苯環及聯苯環之結構，其化學性質會因苯環電子共振穩定的機制而呈親電子特性，進而使得作為導電材料層12的富電子金屬能夠牢固地附著在線材11上。因此，鑽石磨粒13亦能穩定地附著在導電材料層12上，形成信賴性較高的切割線10。由於本發明的切割線10的韌度可以達到鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1.6至2倍。因此，在同等張力強度的要求下，本發明的切割線10的線徑可以縮小為鋼琴線或是不鏽鋼線的0.75至0.79倍，以降低切片切損（kerf loss）比例，並提升材料切割率。
實例4
在實例4中，使用S2玻璃纖維（S-2 Glass® Fibers），作為線材11的材料，並使用金屬氧化物作為導電材料層12。具體來說，金屬氧化物包括氧化鋅（ZnO）、氧化鋁鋅（ZnO:Al 2O 3；AZO）、氧化銦錫（In 2O 3:SnO 2；ITO）、氧化銦鋅（In 2O 3:ZnO；IZO）、氧化鎵鋅（Ga 2O 3:ZnO；GZO）、摻鉻氧化鋁鋅（AZO:Cr）、摻鉻氧化鋅（ZnO:Cr）或是摻鈷氧化鋅（ZnO:Co）。由於上述的金屬氧化物與S2玻璃纖維（S-2 Glass® Fibers）中的二氧化矽（SiO 2）具有良好的接合度，進而使得作為導電材料層12的金屬氧化物能夠牢固地附著在線材11上。因此，鑽石磨粒13亦能穩定地附著在導電材料層12上，形成信賴性較高的切割線10。由於本發明的切割線10的韌度可以達到鋼琴線或是不鏽鋼線作為裸線線材時的1.6至2倍。因此，在同等張力強度的要求下，本發明的切割線10的線徑可以縮小為鋼琴線或是不鏽鋼線的0.75至0.79倍，以降低切片切損（kerf loss）比例，並提升材料切割率。
綜上所述，本發明藉由使用高分子纖維材料、玻璃纖維材料以及石墨烯纖維材料作為切割線的線材，可以有效地縮小切割線的線徑，藉以提升材料切割率，以避免被切割材料不必要的浪費。除此之外，由於本發明的切割線具有高張力強度，能夠避免切割過程中斷線狀況的產生，藉此提升切割穩定度。另一方面，由於本發明所使用的高分子纖維材料、玻璃纖維材料以及石墨烯纖維材料具有重量較輕等優點，故所形成的切割線亦能達到輕量化的目的。另外，本發明的高分子纖維材料以及玻璃纖維材料能夠被輕易地編織成為線索，可以大幅提升扭力水準。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧切割線
11‧‧‧線材
12‧‧‧導電材料層
13‧‧‧鑽石磨粒
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
圖1A是依照本發明一實施例的切割線的3D立體示意圖。 圖1B是根據圖1A的切割線的剖線A-A’的剖面示意圖。
10‧‧‧切割線
11‧‧‧線材
12‧‧‧導電材料層
13‧‧‧鑽石磨粒

Claims (7)

  1. 一種切割線，包括：一線材，該線材包括高分子纖維材料；一導電材料層，其中該導電材料層覆蓋該線材；以及多個鑽石磨粒，位於該導電材料層遠離該線材的一表面，其中該高分子纖維材料具有由下列化學式(1)、化學式(2)或化學式(3)所示的化學結構： 其中，n為50至300的正整數；m為50至300的正整數；X為50至300的正整數；且Y為50至300的正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的切割線，其中該高分子纖維材料包括柴隆(Zylon®)高分子纖維、克維拉(Kevlar®)高分子纖維或維克聰(Vectran®)高分子纖維。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的切割線，其中該導電材料層包括一層或一層以上的金屬層或金屬氧化物層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的切割線，其中該金屬層包括錫、鈀、鋁、銅、鎳、銀、金或其組合。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的切割線，其中該金屬氧化物層包括氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎵鋅、氧化銦鎵鋅或其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的切割線，其中該鑽石磨粒的粒徑為1微米至10微米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的切割線，其中該切割線的韌度(Tenacity)為19至37cN/dtex之間。
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