(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ワイヤーソー用ローラにおいて、円筒状外層体を芯材に充分な強度で外嵌させることができ、円筒状外層体を芯材から容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでリサイクルできるワイヤーソー用ローラを提供することにある。【解決手段】本発明のワイヤーソー用ローラは、略円柱状の芯材、上記芯材の外周面に外嵌されるウレタン系樹脂製の円筒状外層体、及び芯材と円筒状外層体との間に介在される粘着層を備える。上記粘着層を備えるので円筒状外層体に力が作用しても芯材の表面を滑ることを的確に防止できる。リサイクルのために円筒状外層体を離脱する際、芯材と円筒状外層体とを接着剤で固着するものに比して、円筒状外層体の離脱が容易且つ迅速に行い得る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状の芯材、
上記芯材の外周面に外嵌される樹脂製の円筒状外層体、及び
上記芯材と円筒状外層体との間に配設された粘着層
を備えるワイヤーソー用ローラ。
【請求項２】
上記粘着層が多層構造を有し、少なくとも最外層及び最内層が粘着剤から形成され、
上記粘着層の中間に基材層が積層されている請求項１に記載のワイヤーソー用ローラ。
【請求項３】
上記粘着層と芯材との粘着力より、上記粘着層と上記円筒状外層体との粘着力の方が大きいことを特徴とする、請求項１又は請求項２のワイヤーソー用ローラ。
【請求項４】
上記粘着層が、単層構造からなり、
粘着層と芯材との粘着力より、粘着層と円筒状外層体との粘着力の方が大きい
請求項１に記載のワイヤーソー用ローラ。
【請求項５】
上記円筒状外層体の線膨張係数が上記芯材の線膨張係数よりも大きく、
室温状態において、上記円筒状外層体に、この円筒状外層体の内径が上記芯材の外径よりも小さくなろうとする縮径力が作用するよう設けられている請求項１から請求項４の何れか１項に記載のワイヤーソー用ローラ。
【請求項６】
上記円筒状外層体の内部に包含される微細気泡の密度が、半径方向外方に向かって漸進的に疎になる請求項１から請求項５の何れか１項に記載のワイヤーソー用ローラ。
【請求項７】
上記円筒状外層体の外周面に、周方向に沿う複数のワイヤー溝が形成されている請求項１から請求項６の何れか１項に記載のワイヤーソー用ローラ。
【請求項８】
円柱状の芯材の外周面に、ウレタン系樹脂製の円筒状外層体を外嵌したワイヤーソー用ローラを製造するワイヤーソー用ローラの製造方法であって、
上記円筒状外層体を成形する円筒状外層体成形工程、
上記芯材の外周面又は／及び上記円筒状外層体の内周面に、粘着層を形成する粘着層形成工程、及び
上記粘着層形成工程の後に、上記円筒状外層体を上記芯材に外嵌する外嵌工程
を備えるワイヤーソー用ローラの製造方法。
【請求項９】
円柱状の芯材の外周面に、ウレタン系樹脂製の円筒状外層体を外嵌したワイヤーソー用ローラをリサイクルするワイヤーソー用ローラのリサイクル方法であって、
リサイクル対象であるワイヤーソー用ローラの芯材から、円筒状外層体を離脱する離脱工程、
上記円筒状外層体を離脱した芯材の外周面又は／及び新しい円筒状外層体の内周面に、粘着層を形成する粘着層形成工程、及び
上記粘着層形成工程の後に、上記新しい円筒状外層体を上記芯材に外嵌する外嵌工程
を備えるワイヤーソー用ローラのリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーソー用ローラ、ワイヤーソー用ローラの製造方法及びワイヤーソー用ローラのリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インゴット（ＳｉＣ、サファイヤ、水晶、ガラス、磁性材料、セラミック等）など各種のワーク（被加工物）を切断するために、ワイヤーソーが用いられている。ワイヤーソーにおいては、複数の円柱状のメインローラが所定間隔おきに平行に配設され、それらのメインローラの外周面には、ワイヤーを掛装可能なように複数のワイヤー溝が所定ピッチで形成されている。
【０００３】
ワイヤーソーによるインゴットの切断加工は、メインローラを回転させて掛装されたワイヤーを走行させながら、そのワイヤー上に砥粒を含むスラリーを供給し、この状態でワイヤーに対してワークを圧接することによって行われる。メインローラに掛装されるワイヤーとしてはピアノ線が使用されるが、ダイヤモンドを電着もしくはボンドなどして得られた固定砥粒ワイヤーを使用する場合には、ワイヤー上に水性のクーラントを供給することにより、短時間でインゴットの切断加工をすることができる。
【０００４】
上述のようなマルチワイヤーソーは、例えば結晶系太陽電池の製造に際し用いられる。この結晶系太陽電池の製造にあっては、単結晶又は多結晶シリコンインゴットを、上記マルチワイヤーソーにより薄く切断してシリコンウエハを作製後、このシリコンウエハの外周面取り、研磨、不純物除去、鏡面研磨及び洗浄の各工程を経て、太陽電池セルが製造されている。この太陽電池において光を電気に変換するための素子としての機能は、表面から数μｍ程度の部分が奏するが、上記マルチワイヤーソーによって切断されるシリコンウエハの厚みは通常１８０μｍ〜２００μｍ程度である。上述の太陽電池の制作コストにあっては、約４割がセル（シリコンウエハ）のコストであり、太陽電池の制作コスト低減のためには、インゴットの加工コストや消耗部品のコストを低減する必要がある。
【０００５】
メインローラにおいては、繰り返しの使用によりワイヤー溝の部分の円筒状外層体が摩耗し、加工するシリコンウエハの厚み精度が得られなくなったとき、ワイヤーソー用ローラの円筒状外層体を芯材から削りだし、新たにポリウレタン系樹脂を注型、その外周にワイヤー溝を形成して、ワイヤーソー用ローラの芯材をリサイクルすることが考えられる。
【０００６】
メインローラにおいては、繰り返しの使用によりワイヤー溝の部分の円筒状外層体が摩耗し、加工するシリコンウエハの厚み精度が得られなくなったとき、ワイヤーソー用ローラの円筒状外層体を芯材から削りだし、新たにポリウレタン系樹脂を注型、その外周にワイヤー溝を形成して、ワイヤーソー用ローラの芯材をリサイクルしている。
【０００７】
このリサイクルに際しては、まず、芯材から円筒状外層体を離脱する作業が必要であるが、従来のワイヤーソー用ローラにあっては芯材と円筒状外層体とが強固に接着されているため、円筒状外層体の離脱作業が煩雑且つ困難である。つまり、芯材への円筒状外層体の外嵌が、芯材に加硫系接着剤を塗布した後に、金型にポリウレタンを注型することによって円筒状外層体を芯材に接着した状態でなされているため、円筒状外層体を離脱するには、旋盤を用いて円筒状外層体を芯材から削り取り、円筒状外層体を削り取った芯材の外周面をブラスト処理して、さらにはブラスト処理後に芯材の外周面を洗浄することが必要である。この作業は工数が多く煩雑であり、また設備投資が必要であるため、メインローラのコスト増加、すなわちシリコンウヘハの加工単価の増大につながる。特に、上記のような太陽電池の製造に用いられるワイヤーソー用ローラにあっては、芯材とポリウレタンとを足し合わせたものは、一本当たり１００ｋｇ以上ある重量物であるため、上記削り取りやブラスト処理等の作業に必要な設備が巨額となり、さらに１時間程度の工数を必要とするため、コスト増加を免れない。また、金型で注型したポリウレタンは、型内架橋したものを２４時間ポストキュアーし、さらに室温で一週間程度保管する必要があり、納期がかかるといった問題点がある。
【０００８】
かかるワイヤーソー用ローラの芯材への円筒状外層体の外嵌に関して、実開平５−４１６６４号公報には、円筒状外層体が挿入され、圧入あるいは接着または圧入・接着などの固定手段により芯材に取り付けられることが記載されている。この実開平５−４１６６４号公報所載の円筒状外層体の取付方法のうち、円筒状外層体を芯材に接着している場合には、この円筒状外層体を芯材から離脱するに際し、上述したものと同様に、円筒状外層体の削り取りの処理、芯材表面のブラスト処理及び洗浄処理が必要となり、この作業は工数が多く煩雑であり、また設備投資が必要でコスト削減を図ることができない。また、実開平５−４１６６４号公報所載の円筒状外層体の取付方法のうち、接着を行わずに圧入または挿入のみにより円筒状外層体を取り付ける場合には、外嵌した円筒状外層体にワイヤー溝を形成する際に、円筒状外層体が芯材の表面を滑ってしまい、的確にワイヤー溝を形成できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−４１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は、ワイヤーソー用メインローラにおいて、円筒状外層体を芯材に充分な強度で外嵌着させることができるとともに、円筒状外層体を芯材から容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでリサイクルすることができるワイヤーソー用ローラ、ワイヤーソー用ローラの製造方法及びワイヤーソー用ローラのリサイクル方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた発明は、略円柱状の芯材、上記芯材の外周面に外嵌される樹脂製の円筒状外層体、及び上記芯材と円筒状外層体との間に配設された粘着層を備えるワイヤーソー用ローラである。
【００１２】
当該ワイヤーソー用ローラにあっては、芯材及び円筒状外層体間に粘着層が介在されているので、円筒状外層体に力が作用しても円筒状外層体が芯材の表面を滑ることを的確に防止でき、このため円筒状外層体を芯材に充分な強度で外嵌着させることができる。また、当該ワイヤーソー用ローラをリサイクルするために円筒状外層体を芯材から離脱する際、芯材と円筒状外層体とを接着剤で固着するものに比して、円筒状外層体の離脱が容易であり、従来のような芯材からのウレタン削りだし、芯材のブラスト処理等が不要である。すらなち、円筒状外層体を容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストで当該ワイヤーソー用ローラをリサイクルすることができる。
【００１３】
また、当該発明は、円柱状の芯材の外周面に、ウレタン系樹脂製の円筒状外層体を外嵌したワイヤーソー用ローラを製造するワイヤーソー用ローラの製造方法であって、上記円筒状外層体を成形する円筒状外層体成形工程、上記芯材の外周面又は／及び上記円筒状外層体の内周面に、粘着層を形成する粘着層形成工程、及び上記粘着層形成工程の後に、上記円筒状外層体を上記芯材に外嵌する外嵌工程を備えるワイヤーソー用ローラの製造方法である。
【００１４】
従来の製造方法においては、芯材と外層体であるウレタンの線膨張係数が異なるため、架橋温度から室温に戻る間に、外層体のウレタンが収縮し、内部応力がかかることによる溝形状の歪、芯材と外層体の剥離（セパ不良）といった問題点が懸念された。当該製造方法によって製造されたワイヤーソー用ローラにあっては、アフターキュアを行った円筒状外層体と芯材の間に粘着層が介在されるので、円筒状外層体に力が作用しても円筒状外層体が芯材の表面を滑ることを防止することができる。また、ワイヤーソー用ローラをリサイクルするために円筒状外層体を芯材から離脱する際、芯材と円筒状外層体とを接着剤で固着したものに比して、円筒状外層体の離脱が容易であり、芯材からのウレタン削りだしおよび芯材のブラスト処理等が必ずしも必要ではない。このため、円筒状外層体を容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでワイヤーソー用ローラをリサイクルすることができる。
【００１５】
また、当該発明は、円柱状の芯材の外周面に、ウレタン系樹脂製の円筒状外層体を外嵌したワイヤーソー用ローラをリサイクルするワイヤーソー用ローラのリサイクル方法であって、リサイクル対象であるワイヤーソー用ローラの芯材から、円筒状外層体を離脱する離脱工程、上記円筒状外層体を離脱した芯材の外周面又は／及び新しい円筒状外層体の内周面に、粘着層を形成する粘着層形成工程、及び上記粘着層形成工程の後に、上記新しい円筒状外層体を上記芯材に外嵌する外嵌工程を備えるワイヤーソー用ローラのリサイクル方法である。
【００１６】
当該リサイクル方法によってリサイクルされたワイヤーソー用ローラにあっては、芯材及び円筒状外層体間に粘着層が介在されるので、円筒状外層体に力が作用しても円筒状外層体が芯材の表面を滑ることを的確に防止できる。また、上記のようにリサイクルされたワイヤーソー用ローラを再度リサイクルする際に、芯材と円筒状外層体とを接着剤で固着するものに比して、円筒状外層体を離脱しやすく、芯材からのウレタン削りだしおよび芯材のブラスト処理等が必ずしも必要ではない。このため、円筒状外層体を容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでワイヤーソー用ローラをリサイクルすることができる。
【００１７】
当該発明にあっては、上記粘着層が、多層構造を有し、少なくとも最外層及び最内層が粘着剤から形成される構成を採用することができる。上記構成によれば、例えば粘着層と芯材との粘着力よりも、粘着層と円筒状外層体との粘着力の方が大きくなるよう用いる粘着剤を適宜採用することができ、これにより円筒状外層体の離脱に際して粘着剤が芯材に残存し難いという利点を有する。
【００１８】
また、上記のように粘着層が多層構造による構成を採用した場合には、上記粘着層の中間に基材層が積層されている構成を採用することが好ましい。これにより、当該ワイヤーソー用ローラを製造するにあたり、両面に粘着剤が設けられた基材層を、芯材の外周面又は円筒状外層体の内周面に貼着しておき、この芯材に円筒状外層体を外嵌することによって、当該ワイヤーソー用ローラを容易に製造することができる。
【００１９】
さらに、当該発明にあっては、上記粘着層が、単層構造からなり、粘着層と芯材との粘着力より、粘着層と円筒状外層体との粘着力の方が大きい構成を採用しても良い。これにより、当該ワイヤーソー用ローラを製造するに際して、芯材の外周面又は円筒状外層体の内周面に粘着剤からなる粘着層を形成して、この芯材に円筒状外層体を外嵌することによって、当該ワイヤーソー用ローラを容易に製造することができる。また、粘着層と芯材との粘着力より粘着層と円筒状外層体との粘着力の方が大きいため、円筒状外層体の離脱に際して粘着剤が芯材に残存し難いという利点を有する。なお、単層構造からなる粘着層としては、アクリルもしくはウレタンから構成することができ、さらにはゴムやシリコーン樹脂から構成することも可能である。
【００２０】
さらに、当該発明にあっては、上記円筒状外層体の線膨張係数が上記芯材の線膨張係数よりも大きく、室温状態において、上記円筒状外層体に、この円筒状外層体の内径が上記芯材の外径よりも小さくなろうとする縮径力が作用するよう設けられている構成を採用することが好ましい。これによって、当該ワイヤーソー用ローラを製造するにあたり、円筒状外層体の内径が芯材の外径よりも大きくなる温度条件下で、円筒状外層体を芯材に外嵌装着することで、この外嵌装着作業を容易に行うことができる。また、上記外嵌装着作業後に円筒状外層体が外嵌された芯材を室温状態におくことにより、円筒状外層体の内径が芯材の外径よりも小さくなろうとする縮径力が作用するため、円筒状外層体を、より強固に外嵌させることができる。
【００２１】
また、当該発明にあっては、上記円筒状外層体の内部に包含される微細気泡の密度が、半径方向外方に向かって漸進的に疎になる構成を採用することが好ましい。これによって、外周面の周辺で微細気泡の密度が疎になるため、ウレタン系樹脂が本来的に有する高度な耐摩耗性が確実に発揮され、結果として円筒状外層体の剛性の低下が抑制される。
【００２２】
なお、「微細気泡」とは、ウレタン系樹脂の硬化時に空気が内部に閉じこめられることによって形成された気泡（通常は独立気泡である）であって、球形換算直径５μｍ以上２０００μｍ以下のものを意味する。「微細気泡の密度が漸進的に疎になること」とは、円筒状外層体を均等な所定厚みを有する３つ以上の円筒状体に分断した場合において、それぞれの円筒状体の内部に包含される微細気泡の密度が、内周面側から外周面側に向かって順次に又は断続的に疎になっていくこと（小さくなっていくこと）を意味する。すなわち、円筒状外層体の単位体積あたりの微細気泡の総体積は、円筒状外層体の内周面側より外周面側において小となっている。例えば、微細気泡１つあたりの大きさ（体積）が全て同一であると仮定すれば、単位体積あたりの微細気泡の数は、円筒状外層体の内周面よりも外周面側で少なくなっている。
【００２３】
なお、当該発明にあっては、ワイヤー溝を必須の構成要件とするものではないが、上記円筒状外層体の外周面に、周方向に沿う複数のワイヤー溝が形成される構成を採用することが好ましい。これにより、この複数のワイヤー溝にワイヤーを架けて、ワークの切断作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明は、円筒状外層体を芯材に充分な強度で外嵌着させることができるとともに、円筒状外層体を芯材から容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでワイヤーソー用ローラをリサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態のワイヤーソー用ローラの斜視図である。
【図２】図２は、図１のワイヤーソー用ローラの円筒状外層体の外周面周辺を示す部分的な拡大断面図である。
【図３】図３は、図１のワイヤーソー用ローラの粘着層付近を示す部分的な拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明の第一実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法のフローチャートである。
【図５】図５は、図４の製造方法において、外嵌工程の前の円筒状外層体及び芯金の斜視図である。
【図６】図６は、図１のワイヤーソー用ローラを備えたワイヤーソー切断装置（ワイヤーソーにおけるワーク切断機構の部分）を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第一実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法のフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第二実施形態のワイヤーソー用ローラの粘着層付近を示す部分的な拡大断面図である。
【図９】図９は、本発明の第二実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法のフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９の製造方法において、外嵌工程の前の円筒状外層体及び芯材の斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第二実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施例と比較例とを対比した対比表である。
【図１３】図１３は、第一実施形態のワイヤーソー用ローラの円筒成形体の外周面周辺を示す偏光顕微鏡による拡大写真である。
【図１４】図１４は、比較例３で得られたワイヤーソー用ローラの円筒状外層体の外周面周辺を示す偏光顕微鏡による拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第一実施形態のワイヤーソー用ローラ＞
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳説するが、まず図１〜図３を参照しつつ本発明のワイヤーソー用ローラの第一実施形態について説明する。
【００２７】
図１のワイヤーソー用ローラは、略円柱状の芯金６（芯材）と、芯金６の外周面に外嵌される円筒状外層体１と、芯金６及び円筒状外層体１間に介在される粘着層１０とを備える。
【００２８】
上記芯金６は、中空の円柱形状を有している。芯金６の厚みは、特に限定されないが、典型的には５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。また、芯金６の外径は、２１０ｍｍのものを用いているが、１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とすることが可能である。芯金６の材料は、例えばクロム鋼および鋳物から構成することができる。なお、この芯金６の材料は、ワークの加工・切断時にかかる応力に耐えうると共に、回転による振れ精度を十分確保することができる程度の剛性を有するものである限り特に限定されず、例えばモリブデン鋼、ステンレス等の中から適宜選択することが可能である。芯金６の形成方法としては、特に限定されず、鋳造、鍛造、半溶融鍛造などの公知の方法を採用することができる。なお、本願発明にあっては、芯材として上記芯金６のほか、例えばカーボン製の芯材を用いることも可能であるが、本願発明にあっては後述の線膨張係数の観点から上記のような金属製の芯金から構成することが好ましい。
【００２９】
上記円筒状外層体１は、図２に示すように、ワイヤー溝２、仕切壁３を備えている。そして、この円筒状外層体１は、ウレタン系樹脂によって一体的に形成されている。なお、上記のように円筒状外層体１がウレタン系樹脂からなるので、ワイヤーソーの運転時のワイヤーによる円筒状外層体１（ワイヤー溝２）の摩耗を低減することができる。
【００３０】
また、上述のように、円筒状外層体１がウレタン系樹脂によって形成されていることによって、上記円筒状外層体１の線膨張係数が上記芯金６の線膨張係数よりも大きく構成されている。具体的には、上記円筒状外層体１の線膨張係数は、１．１×１０-4であり、芯金６の線膨張係数は、１．１５×１０-5である。
【００３１】
また、上記円筒状外層体１は、室温状態において、円筒状外層体１の内径が上記芯金６の外径よりも小さくなろうとする縮径力が作用するよう設けられている。具体的には、円筒状外層体１は、芯金６に外嵌装着される前の状態において、その内径が、室温状態で上記芯金６の外径よりも小さく設けられており、具体的には室温状態において内径が２１０ｍｍのものを用いている。なお、ここで、この室温状態における円筒状外層体１の内径と芯金６の外径との差は、本実施形態においては−０．０１ｍｍ以上−２ｍｍ以下であるが、−０．３ｍｍ以上−０．７５ｍｍ以下（スリーブ厚み１．５〜３．０mmを想定）とすることが好ましく、−０．４５ｍｍ以上−０．６５ｍｍ以下（スリーブ厚み２．０〜２．５ｍｍを想定）とすることがより好ましい。また、円筒状外層体１の径方向の厚み（肉厚）は、強度保持及び製造コスト低減の観点から、室温状態において、例えば１ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましく、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００３２】
上記円筒状外層体１の材料であるウレタン系樹脂としては、公知のものを使用することができる。ウレタン系樹脂の製造方法としては、プレポリマー法、擬プレポリマー法、ワンショット法、擬ワンショット法が挙げられるが、プレポリマー法が最も一般的である。プレポリマー法においては、典型的に、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを約５０〜１５０℃で反応させることによってウレタンプレポリマーを合成し、このウレタンプレポリマー及び適当量の硬化剤（並びに他の任意成分）を約５０〜１５０℃で加熱し反応・硬化させることによって、ウレタン系樹脂を製造することができる。ウレタン系樹脂は、所望の形状を有する金型に液状の原料（ウレタンプレポリマー及び硬化剤等）を注入し、加熱・硬化させることによって成形することができる。
【００３３】
ウレタン系樹脂を製造する際において、ポリオール化合物の水酸基に対するポリイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル比は、１．０以上とすることが好ましい。ポリオール化合物の水酸基に対するポリイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル比が１．０以上となるようにポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させることによって、ワイヤーソー用ローラの円筒状外層体としての使用に好適な弾性及び耐摩耗性を有するウレタン系樹脂を得ることができる。ウレタン系樹脂の表面硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度（ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠して２０℃で測定）において、８０以上であることが好ましい。表面硬度が高いウレタン系樹脂で円筒状外層体１を形成することによって、後述するワイヤー溝２の間の仕切壁３の剛性をさらに高めることができ、結果として、ワークの切断面が波打つことがなくなり、ワイヤーソーによる加工品の歩留まりを向上させることができる。
【００３４】
ウレタン系樹脂の合成に用いられるポリイソシアネート化合物の例としては、
フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの芳香族ジイソシアネート；
シクロペンタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサンなどの脂環族ジイソシアネート；
ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ペンタメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００３５】
ウレタン系樹脂の合成に用いられるポリオール化合物の例としては、  ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオールなどが挙げられる。これらのポリオール成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００３６】
ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフランなどのアルキレンオキサイドの単独又は共重合体；テトラメチレンエーテルグリコールを含んでなる単独又は共重合体；ヒドロキシル基に対してＣ２−４アルキレンオキサイド１〜５モルが付加した付加体などのビスフェノールＡ又は水添ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加体が挙げられる。
【００３７】
ポリエステル系ポリオールは、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステル；アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステル等から選択された少なくとも１種のジカルボン酸又はこれらのジアルキルエステルと、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどのＣ２−１０アルカンジオール、ジエチレングリコールなどのジ又はトリＣ２−１０アルカンジオールなどから選択された少なくとも１種のアルカンジオール成分との反応により得ることができる。
【００３８】
アジピン酸をジカルボン酸成分のベースとしたポリエステル系ポリオールの具体例としては、ポリエチレンアジぺート（ＰＥＡ）、ポリジエチレンアジぺート（ＰＤＡ）、ポリプロピレンアジペート（ＰＰＡ）、ポリテトラメチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキサメチレンアジペート（ＰＨＭＡ）、及びこれらの成分を組み合わせた共重合体などが挙げられる。なお、ポリエステル系ポリオールには、ラクトン類（ε−カプワイヤーソー用ローラクトン、δ−バレワイヤーソー用ローラクトン、β−メチル−δ−バレワイヤーソー用ローラクトンなどのＣ３−１４ラクトン）の単独重合体又は共重合体も含まれる。
【００３９】
ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、アルカンポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール等のポリオールと、ジメチルカーボネート等の短鎖ジアルキルカーボネートとの反応により得られるポリカーボネートジオールが挙げられる。ポリカーボネート系ポリオールの代表例としては、ポリヘキサメチレンカーボネート（ＰＨＣ）が挙げられる。
【００４０】
また、ポリオレフィン系ポリオールとしては、例えば、ポリブタンジエンポリオール、水素化ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ひまし油変性ポリオール、ブタジエンとスチレンもしくはアクリロニトリルとの共重合体の末端に水酸基を導入したもの等が挙げられる。
【００４１】
ポリオール化合物の分子量は、数平均分子量４００以上１０，０００以下、好ましくは５００以上８，０００以下、さらに好ましくは５５０以上５，０００以下程度であってよい。また、ポリオール化合物は、結晶性であってもよく非結晶性であってもよい。
【００４２】
ウレタン系樹脂の合成に用いられる硬化剤としては、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール，ネオペンチルグリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、分子量４００までのポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、分子量４００までのポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、分子量４００までのポリブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ヒマシ油、４，４’−ジオキシジフェニルプロパン、ジオキシメチルヒロドキノン等の低分子量グリコール（上記のポリエステル系ポリオールと重複しない化合物）；
エチレンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、ポリオキシポロピレントリアミン等の脂肪族ポリアミン；
４，４’−メチレン−ビス−２−メチルシクロヘキシルアミン等の脂環族ポリアミン；
１，４−フェニレンジアミン、２，６−ジアミノトルエン、１，５−ナフタレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１−メチル−３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５’−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（オルト−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス―（２，３−ジクロロアニリン）、トリメチレングリコールジ−パラ−アミノベンゾエート、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、トリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、クロロアニリン変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、メチレンジアニリン／塩化ナトリウム錯体、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゼン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
【００４３】
上記円筒状外層体１の材料であるウレタン系樹脂としては、ポリエステル系ポリオール化合物及び１，５−ナフタレンジイソシアネート化合物から得られたプレポリマーと、硬化剤とを反応させることによって得られたウレタン系樹脂が最も好ましい。このような組成のウレタン系樹脂は、格段に高い耐摩耗性及び耐荷重性を有し、耐熱性、耐油性等のその他の諸特性も優れている。従って、このようなウレタン系樹脂から形成された円筒状外層体１を用いることにより、ワイヤー溝２の間の仕切壁３の耐久性、ひいては円筒状外層体１の寿命をさらに高め、長期間にわたって加工品の歩留まりを高いレベルに維持することができる。
【００４４】
なお、上記円筒状外層体１は、芯金６に外嵌装着される前に、上記材料が型内で遠心成型されることによって円筒状に形成されており、このように成型された円筒状外層体１が芯金６に外嵌装着された後に、その外周面にワイヤー溝２が刻設されて上記構成からなる円筒状外層体１が構成されている。
【００４５】
上記ワイヤー溝２は、上記円筒状外層体１の外周面において周方向に沿って形成された環状溝から構成されている。ワイヤー溝２の断面形状は、ワイヤーソーの運転中においてもワイヤーが安定して配置されうる限り特に限定されるものではない。ワイヤー溝２の断面形状の一般的な例としては、底部から上方の開口部に向かって拡張しており、底部が半円状又は所定角度を有する多段状に形成されている断面形状を挙げることができる。またワイヤー溝２の底面周辺及び上部において、開口角度に変化を設けてもよい。
【００４６】
上記円筒状外層体１の外周面には、軸方向に複数の上記ワイヤー溝２が形成され、この複数のワイヤー溝２は本実施形態においては同一ピッチで配設されている。このワイヤー溝２のピッチＰは、ワークの切断・加工により製造する加工品の厚みの要求次第で変化させることができる。このように外周面に複数のワイヤー溝２を有する円筒状外層体１は、後述するように、内部に包含される微細気泡４の密度が半径方向外方に向かって漸進的に疎になるように形成されているため、ウレタン系樹脂が本来的に有する高度な耐摩耗性が確実に発揮され、結果として、後述する仕切壁３の剛性低下が抑制され、加工品の歩留まりも向上する。このような仕切壁の剛性低下の抑制は、ウレタン系樹脂の高度な耐摩耗性の発現によって、ワイヤー溝が溝底方向に向かって均等に摩耗することに起因するものと考えられる。従って、このような構造を有する円筒状外層体１の外周面に形成されたワイヤー溝２のピッチＰは、１００μｍ以上１０００μｍ以下の程度にまで小さくすることが可能である。このように、加工品の良好な歩留まりを保ちつつワイヤー溝２のピッチＰを極めて小さい値にまで短小化することで、近年における太陽電池用のシリコンウエハに代表されるように加工品の薄膜化傾向に十分対応することができる。なお、ワイヤー溝２の底部から開口部までの垂直長さ（溝の深さ）は、特に限定されないが、例えば５０μｍ以上４００μｍ以下とすることができる。
【００４７】
仕切壁３は、ワイヤーソー用ローラの円筒状外層体１の外周面において周方向に形成された複数のワイヤー溝２を隔てる壁部である。仕切壁３は、ワイヤー溝２の各々にワイヤーが配置される際に、各ワイヤーの両側においてワイヤーを接触・保持する。仕切壁３の側面形状は、ワイヤー溝２が形成されることで規定される。また、仕切壁３の厚みは、形成されるワイヤー溝２のピッチＰ及び同溝の形成角度によって規定される。後述するように、円筒状外層体１は、内部に包含される微細気泡４の密度が半径方向外方に向かって漸進的に疎になるように形成されているため、仕切壁３の剛性の低下が防止され、加工品の厚みのバラツキを抑制することができる。
【００４８】
微細気泡４は、上で定義したとおり、ウレタン系樹脂の硬化時に空気が内部に閉じこめられることによって形成された気泡であって、直径５μｍ以上２０００μｍ以下のものを意味する。円筒状外層体１内部に包含される微細気泡４の密度は、中心軸から外周面方向に向かって漸進的に疎になる。このように、円筒状外層体１の内部において、半径方向外方に向かって微細気泡４の密度の傾斜が存在し、外周面の周辺で微細気泡４の密度が疎になるため、ウレタン系樹脂の特性である高度な耐摩耗性が十分に発現し、結果として、仕切壁３の剛性の低下が抑制され、ひいては加工品の厚みのバラツキを格段に小さくすることができる。
【００４９】
さらに、円筒状外層体１の外周面から厚さ５ｍｍの表層部分が、直径２０μｍ以上の微細気泡４が存在しない無微細気泡部位に設けられている。このように円筒状外層体１の外周面に比較的近い位置において、有意な大きさの直径を有する微細気泡４が一切存在しないことにより、ワイヤー溝２の摩耗方向をより精度良く溝底方向に向かわせると同時に、仕切壁３の剛性をさらに高めることができる。
【００５０】
このような円筒状外層体１における微細気泡４の密度傾斜は、ウレタン系樹脂の硬化前に遠心成形を行うことによって得ることができる。このようにウレタン系樹脂の硬化前に遠心成形を行うことで、硬化速度の大きなウレタン系樹脂を用いた場合においても、ウレタン系樹脂と空気との密度差及び遠心力を利用することにより、硬化前のウレタン系樹脂の注型液内部に存在する気泡を、円筒状外層体１の外周面の周辺から中心軸方向へと速やかに追いやることが可能となる。すなわち、このような遠心力を利用した方法で円筒状外層体１を形成することによって、内部に包含される微細気泡の密度が半径方向外方に向かって漸進的に疎になる状態、好ましくは外周面から厚さ５ｍｍの表層部分において直径２０μｍ以上の微細気泡が存在しない状態を、効率良く作り出すことができる。
【００５１】
この円筒状外層体１の遠心成形のためには、遠心金型ドラムを用いることができる。遠心金型ドラムは、高速で回転可能な円筒体である。遠心金型ドラムの原理は、ドラム内部に成形原料を入れ、次いでドラムを高速で回転させることによって、成形原料に重力効果Ｇを与えてドラムの内壁方向に押し付けると共に、成形原料の内部に包含される気体（微細気泡）をドラムの中心軸方向（空気面）に追いやり、微細気泡を含まない成形体を製造するというものである。遠心金型ドラムの寸法は、特に限定されず、所望の成形体の大きさに合わせて設計される。
【００５２】
このように、上記円筒状外層体１は、周方向に形成された複数のワイヤー溝２を外周面に有し、ウレタン系樹脂によって形成されていると共に、内部に包含される微細気泡４の密度が半径方向外方に向かって漸進的に疎になるように構成されている。具体的には、上記のように遠心金型ドラムを用いて成形した円筒状外層体の外周面の周辺断面の偏光顕微鏡写真（１００倍；反射モード）を図１３に示す。図１３から分かるように、円筒状外層体の外周面の周辺からは微小気泡が観察されなかった。また、同様に、円筒状外層体の金型面から中心軸方向に向かって厚さ５ｍｍの位置までは、微小気泡の存在が確認されなかった。このため、この円筒状外層体１を備えたワイヤーソー用ローラにあっては、ワイヤーソー運転時の耐摩耗性及びクーラントに対する耐膨潤性を付与するとともに、仕切壁３の剛性を長期間にわたって高いレベルに保つことができ、得られるシリコンウエハの厚みのバラツキを抑制することができる。
【００５３】
上記粘着層１０は、多層構造の両面テープから構成されており、この両面テープが円筒状外層体１を外嵌装着する前に芯金６に巻回されて、その後に円筒状外層体１が芯金６に外嵌装着されることによって、芯金６及び円筒状外層体１間に粘着層１０は介在されている。
【００５４】
また、上記粘着層１０を構成する両面テープは、図３に示すように、基材層１１と、基材層１１の外面に設けられ上記円筒状外層体１に貼着される最外層の粘着剤１２と、基材層１１の内面に設けられ上記芯金６に貼着される最内層の粘着剤１３とから構成されている。
【００５５】
上記基材層１１としては、例えばポリエステル等の合成樹脂からなる基材フィルムから構成されており、例えば厚み２μ以上１００μｍ以下のものを用いることができる。ただし、この基材層１１の材料等は上記のものに特に限定されるものではなく、紙、不織布、アクリル等を用いることもできる。
【００５６】
上記最外層の粘着剤及び最内層の粘着剤は、最外層の粘着剤と上記円筒状外層体との粘着力よりも最内層の粘着剤と上記芯金６との粘着力が小さくなるよう構成されている。ここで、粘着層１０（最外層の粘着剤）と円筒状外層体１との粘着力は、５Ｎ／２５ｍｍ以上４０Ｎ／２５ｍｍ以下とすることが好ましく、１０Ｎ／２０ｍｍ以上３０Ｎ／２５ｍｍ以下とすることがより好ましい。また、粘着層１０（最内層の粘着剤）と芯金６との粘着力は、１Ｎ／２５ｍｍ以上２０Ｎ／２５ｍｍ以下とすることが好ましく、２Ｎ／２５ｍｍ以上１０Ｎ／２５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００５７】
なお、上記両面テープとしては、例えば商品名２００Ａ５０Ｂ（共同技研化学株式会社製）や、商品名ＣＳ９６２１Ｔ（日東電工株式会社製）等を用いることができる。
【００５８】
＜第一実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法＞
第一実施形態のワイヤーソー用ローラは上記構成からなるが、次に、このワイヤーソー用ローラの製造方法について説明する。
【００５９】
本実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法は、図４に示すように、円筒状外層体１を成形する円筒状外層体成形工程Ｓ１０、芯金６の外周面に粘着層１０を形成する粘着層形成工程Ｓ２０、上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０により得られた円筒状外層体１を粘着層形成工程Ｓ１０の後に芯金６に外嵌する外嵌工程Ｓ３０、及び、芯金６に外嵌された円筒状外層体１にワイヤー溝２を形成するワイヤー溝形成工程Ｓ４０を有する。
【００６０】
上記円筒状外層体成型工程Ｓ１０は、上述したように、遠心成型によってウレタン系樹脂からなる円筒状外層体１を形成する工程である。具体的には、例えば以下の工程により行うことができる。まず、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーに適当な硬化剤を加え、空気が巻き込まれないように攪拌器（「アジター」と称される。）によって約３０〜１２０秒間、混合・攪拌する。次いで、遠心金型ドラムの内面に適宜離型剤を塗布し、金型温度を約５０〜１５０℃、ドラムの回転数を１００〜１、０００ｒｐｍに設定して、ウレタンプレポリマー及び硬化剤を混合した注型液を遠心金型ドラムに入れる。遠心金型ドラムにこの注型液を全て入れた時点で、ドラムの回転数を約５００〜５０００ｒｐｍ（典型的には約９００〜３、５００ｐｐｍ）に上昇させて約２〜１０分間回転させる。この時のドラムの回転は、気泡の追いやり効果を最大化する観点から、好ましくは約１０以上３０００以下の重力効果Ｇを生じるように行われる。次いで、ドラムの回転数を約２００〜５００ｒｐｍに下降させて約６０〜１２０分間回転させる。さらに遠心金型ドラムから脱型し、約５０〜１５０℃で約２〜６０時間のアフターキュアを行うことによって、ウレタン系樹脂の成形体を得ることができる。上記の重力効果Ｇは、数式Ｇ＝Ｆ／Ｗ＝ｒ（２πＮ／６０）２／ｇ（Ｆ＝遠心力（ｋｇ）；Ｗ＝重量（ｋｇ）；ｒ＝半径（ｃｍ）；Ｎ＝回転数（ｒｐｍ）；ｇ＝重力加速度（９８０ｃｍ／ｓｅｃ２））によって算出される無単位の値である。
【００６１】
上記粘着層形成工程Ｓ２０は、芯金６の外周面に両面テープを巻回して貼り付ける工程である。この粘着層形成工程Ｓ２０は、まず有機溶剤を用いて芯金６の外周面を脱脂する工程Ｓ２１、この脱脂した芯金６の外周面に両面テープを貼り付ける工程Ｓ２２とを有する。この両面テープを張り付ける工程Ｓ２２においては、両面テープと芯金６との間に空気が入らないように且つ両面テープの始端と終端との隙間が生じないように、両面テープを貼り付けることが好ましい。なお、この粘着層形成工程Ｓ２０において、円筒状外層体１の内周面に上記両面テープを貼り付けることも可能であるが、貼り付け作業の容易さを考慮すると上記のように芯金６の外周面に貼り付けることが好ましい。
【００６２】
上記外嵌工程Ｓ３０は、円筒状外層体１を温めた後に、芯金６に円筒状外層体１を外嵌装着する工程である。ここで、円筒状外層体１及び芯金６を温めるには、例えばシリコンラバーヒーターやオーブンを用いることができる。また、円筒状外層体１のみではなく芯金６も温めることも可能である。また、芯金６と円筒状外層体１との摩擦抵抗を軽減するために、芯金６の外面又は／及び円筒状外層体１の内面に有機溶剤を噴霧することも可能である。上記のように円筒状外層体１を温めることにより、円筒状外層体１の内径が芯金６の外径よりも大きくなりやすく、この状態で円筒状外層体１を芯金６に外嵌装着するため、外嵌装着作業をスムーズ且つ容易に行うことができ、これにより歪の小さい状態で円筒状外層体１を芯金６に外嵌することができる。また、上述のように有機溶剤を噴霧することにより、より摩擦抵抗の小さい状態でスムーズ且つ容易に外嵌装着作業が行うことが可能となる。
【００６３】
上記ワイヤー溝形成工程Ｓ４０は、上記のように芯金６に外嵌装着された円筒状外層体１の外周面にワイヤー溝２を、ＮＣ旋盤や研削機等の加工機によって形成する工程である。上述のようにスムーズに外嵌装着された円筒状外層体１に歪が小さく、狙いの寸法交差範囲内でワイヤー溝を的確且つ容易に形成することができる。さらに、芯金６及び円筒状外層体１間に粘着層１０が介在されており、しかも円筒状外層体１の内径が芯金６の外径よりも小さくなろうとする縮径力が円筒状外層体１に作用しているため、このワイヤー溝２の形成に際して円筒状外層体１が芯金６の表面を滑ることを的確に防止でき、正確にワイヤー溝２を形成することができる。
【００６４】
＜第一実施形態のワイヤーソー用ローラの使用方法＞
次に、上記ワイヤーソー用ローラの使用方法について説明する。
【００６５】
複数（図中３つを例示）のワイヤーソー用ローラ５を水平配置し、図６に示すように、ワイヤーソー用ローラ５の円筒状外層体１の外周面に設けられた複数のワイヤー溝２にワイヤー８を架け渡すことによって、ワイヤーソー切断装置７（ワイヤーソーにおけるワーク切断機構の部分）が構成される。ワイヤーソー切断装置７の運転においては、このワイヤー８を一方向又は双方向に走行させて、これにワーク（図中ではシリコンインゴット９を例示）を圧接すると共に、ワイヤー８上にスラリー（砥粒を含むクーラント溶液）を供給することによって、ワークを切断することができる。なお、芯金６及び円筒状外層体１間に粘着層１０が介在されており、しかも円筒状外層体１の内径が芯金６の外径よりも小さくなろうとする縮径力が円筒状外層体１に作用しているため、上記ワーク切断作業等において円筒状外層体１が芯金６の表面を滑ることがない。
【００６６】
ワイヤー８としては、ワークの切断が可能である限り特に限定されるものではないが、一般的に、ピアノ線と称される鋼線が用いられる。また、ワイヤー８として、ダイヤモンドの砥粒がピアノ線の外周面に電着もしくはボンディングされているものを用いてもよい。ワイヤー８の直径としては、使用する円筒状外層体１のワイヤー溝２に安定して配置可能で、かつ断線のおそれがない限り特に限定されるものではないが、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。砥粒の例としては、ＳｉＣ、ＷＣ、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３、等が挙げられる。クーラントとしては、油性又は水性のものを用いることができる。油性クーラントの例としては、鉱物油が挙げられる。また水性クーラントの例としては、水及びジエチレングリコールもしくはプロピレングリコールの混合物が挙げられる。ワイヤー８としてピアノ線を用いる場合には、スラリー（砥粒を含むクーラント溶液）を用いることができる。また、ワイヤー８としてダイヤモンドの砥粒が固定されたピアノ線を用いる場合には、水系クーラントのみを用いることができる。
【００６７】
ワイヤーソー切断装置７によって切断・加工するためのワークとしては、半導体用インゴット、代表的にはシリコンインゴットが挙げられる。また、シリコンインゴットから得られる加工品の例としては、半導体用シリコンウエハ、太陽電池用シリコンウエハ等が挙げられる。太陽電池用シリコンウエハとしては、一般的に約０．１５〜０．３０ｍｍの厚みを有するものが要求されるため、この厚みにワイヤー８の直径及び砥粒の大きさを加えた程度のピッチを有する円筒状外層体１を備えたワイヤーソー切断装置７が必要とされる。当該円筒状外層体１は、内部に包含される微細気泡の密度が半径方向外方に向かって漸進的に疎になるように構成されているため、ワイヤー溝のピッチを極めて小さくした場合でも、仕切壁の剛性低下及びワイヤーの脱線を効果的に抑制することが可能である。従って、当該ワイヤーソー切断装置７は、太陽電池用シリコンウエハに代表される加工物の薄膜化傾向に十分対応することができる。
【００６８】
＜第一実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法＞
次に、上記ワイヤーソー用ローラをリサイクルする方法について説明するが、上述のワイヤーソー用ローラの製造方法と共通する工程については、その説明を省略することがある。なお、リサイクル対象であるワイヤーソー用ローラ（以下、不良品ローラということがある）は、ワイヤー溝のピッチが交差範囲外になったワイヤーソー用ローラの他、ワイヤー溝のピッチは交差範囲であるものの長期間にわたって使用されたワイヤーソー用ローラも含めることも可能である。
【００６９】
本実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法は、図７に示すように、円筒状外層体１を成形する円筒状外層体成形工程Ｓ１０、不良品ローラの芯金６から円筒状外層体１を離脱する離脱工程Ｓ５０、上記円筒状外層体１を離脱した芯金６の外周面に粘着層１０を形成する粘着層形成工程Ｓ２０、上記粘着層形成工程Ｓ２０によって外周面に粘着層１０が形成された芯金６に、上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０により成形された円筒状外層体１を外嵌する外嵌工程Ｓ３０、及び芯金６に外嵌された円筒状外層体１にワイヤー溝２を形成するワイヤー溝形成工程Ｓ４０を有する。
【００７０】
上記離脱工程Ｓ５０は、不良品ローラの円筒状外層体１に軸方向に沿って切断して、この切断部分から円筒状外層体１を芯金６から剥ぎ取る工程である。当該ワイヤーソー用ローラにあっては、芯金６及び円筒状外層体１間に粘着層１０が設けられているだけであり接着剤を用いていないので、上述のように容易且つ確実に円筒状外層体１を離脱することができ、旋盤を用いた円筒状外層体１の削り取りが不要である。しかも、粘着層１０と芯金６との粘着力よりも粘着層１０と円筒状外層体１との粘着力の方が大きくなるよう構成されているため、上述のように円筒状外層体１を剥ぎ取る際に粘着層１０が円筒状外層体１に付着して芯金６から離脱される。これにより、円筒状外層体１を離脱する工程の後に芯金６から残存した粘着層１０を離脱する作業が不要であり、さらに円筒状外層体１を離脱した芯金６の外周面のウレタン削りだしおよびブラスト処理を行う必要がない。
【００７１】
このように当該ワイヤーソー用ローラのリサイクル方法によれば、容易且つ迅速に芯金６から円筒状外層体１を離脱し、この芯金６にブラスト処理等を行うことなく新たな円筒状外層体１を外嵌装着することにより、容易且つ低コストでしかも迅速にワイヤーソー用ローラをリサイクルすることができる。
【００７２】
さらに、当該リサイクル方法によれば、上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０を不良ローラ回収前に予め行うことができるので、多数の円筒状外層体１を用意しておくことで、不良ローラが回収された際に上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０を行う必要がなく、ワイヤーソー用ローラのリサイクルをより迅速化することができる。
【００７３】
＜第二実施形態のワイヤーソー用ローラ＞
次に、図８を参照しつつ本発明のワイヤーソー用ローラの第二実施形態について説明する。なお、第一実施形態のワイヤーソー用ローラと同一構成についてはその説明を省略することがある。
【００７４】
第二実施形態のワイヤーソー用ローラも、第一実施形態と同様に、芯金６と、円筒状外層体１と、芯金６及び円筒状外層体１間に介在される粘着層１０とを備えている。第二実施形態においては、上記粘着層１０は、単層構造からなり、粘着剤から形成されている。この粘着層１０を構成する粘着剤は、円筒状外層体１が外嵌装着される前に、芯金６の外周面または円筒状外層体１の内周面に塗布されて、その後に円筒状外層体１が芯金６に外嵌装着されることによって、芯金６及び円筒状外層体１間に粘着層１０は介在されている。なお、粘着剤の塗布方法（形成方法）は、スタンプローラ（塗工ローラ）による方法や、刷毛塗りによる方法や、ディッピングによる方法等を用いることができる。さらに、粘着剤としては、アクリル系粘着剤を用いることができ、例えば商品名ＳＫダイン（綜研化学株式会社製）や商品名リキダイン（ビックテクノス株式会社製）を用いることができる。なお、粘着剤としては、アクリル系の粘着剤のみならず、例えばウレタンやシリコーン樹脂等から構成される粘着剤を採用することも可能である。さらには、本願発明において粘着剤として感圧接着剤を採用することが好ましいが、従来の加硫剤を添加し加熱することにより架橋構造を形成する加硫系接着剤のように化学反応により固化するもの以外であれば幅広く採用することが可能である。
【００７５】
なお、上記粘着剤は、上記円筒状外層体１との粘着力より、上記芯金６との粘着力が小さくなるよう構成されていることが好ましい。具体的には、円筒状外層体１を芯金６から離脱した際に、粘着剤が円筒状外層体１に固着した状態で芯金６から離脱されるような粘着剤が用いられていることが好ましい。
【００７６】
なお、上記粘着層１０を、芯金６の外周面に粘着剤を塗布することにより形成することも可能であるが、上記のように円筒状外層体１の内周面に粘着剤を塗布することにより形成することが好ましい。これによって、リサイクルに際して円筒状外層体１を芯金６から離脱した際に、芯金６に粘着剤が残存しにくい利点を有する。
【００７７】
＜第二実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法＞
第二実施形態のワイヤーソー用ローラは上記構成からなるが、次に、このワイヤーソー用ローラの製造方法について説明する。なお、第一実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法と同一構成については同一符号を用いてその説明を省略することがある。
【００７８】
第二実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法は、第一実施形態と同様に、円筒状外層体１を成形する円筒状外層体成形工程Ｓ１０、芯金６の外周面または円筒状外層体１の内周面に粘着層１０を形成する粘着層形成工程Ｓ２０、粘着層１０が形成された後に円筒状外層体１を芯金６に外嵌する外嵌工程Ｓ３０、及び、芯金６に外嵌された円筒状外層体１にワイヤー溝２を形成するワイヤー溝形成工程Ｓ４０を有する（図９参照）。
【００７９】
上記粘着層形成工程Ｓ２０においては、芯金６の外周面または円筒状外層体1の内周面に、スタンプローラによる方法、刷毛塗りによる方法、ディッピングによる方法等によって粘着剤を塗布して、粘着層１０を形成している。
【００８０】
なお、第二実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法にあっては、上記外嵌工程Ｓ３０の前に、有機溶剤を用いて芯金６の外周面を脱脂する工程を有している。
【００８１】
＜第二実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法＞
第二実施形態のワイヤーソー用ローラの使用方法については上記第一実施形態のワイヤーソー用ローラの使用方法と同様であるためその説明を省略し、次に、第二実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法について説明する。なお、第一実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法と同一構成についてはその説明を省略することがある。
【００８２】
第二実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法は、円筒状外層体１を成形する円筒状外層体成形工程Ｓ１０、不良品ローラの芯金６から円筒状外層体１を離脱する離脱工程Ｓ５０、上記離脱工程Ｓ５０によって円筒状外層体１が離脱された芯金６の外周面または上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０によって成形された円筒状外層体１の内周面に粘着層１０を形成する粘着層形成工程Ｓ２０、上記粘着層形成工程Ｓ２０によって粘着層１０が形成された後に芯金６に円筒状外層体１を外嵌する外嵌工程Ｓ３０、及び芯金６に外嵌された円筒状外層体１にワイヤー溝２を形成するワイヤー溝形成工程Ｓ４０を有する。なお、上記円筒状外層体成形工程Ｓ１０、離脱工程Ｓ５０、外嵌工程Ｓ３０、及びワイヤー溝形成工程Ｓ４０については、上記第一実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法と略同様の構成からなる。
【００８３】
第二実施形態のワイヤーソー用ローラのリサイクル方法における粘着層形成工程Ｓ２０は、上述した第二実施形態のワイヤーソー用ローラの製造方法の粘着層形成工程Ｓ２０と略同一の構成からなる。
【００８４】
＜その他の実施形態＞
なお、当該発明は上記の各実施形態の他、種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００８５】
つまり、上記各実施形態においては、ワイヤー溝（及びワイヤー溝形成工程）を有するものについて説明したが、当該発明においてワイヤー溝（及びワイヤー溝形成工程）は必須の構成要件ではなく、例えば円筒状外層体にワイヤー溝が形成される前のワイヤーソー用ローラであっても当該発明の意図する範囲内である。
【００８６】
また、上記各実施形態において、ワイヤーソー用ローラのリサイクル方法において、円筒状外層体成形工程を有するものについて説明したが、当該リサイクル方法において円筒状外層体成形工程は必須の構成要件ではなく、例えば既に成形されて用意された円筒状外層体を用いてその他の各工程を行うものも当該発明の意図する範囲内である。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例によって当該発明をさらに具体的に説明するが、当該発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例において芯金はクロム鋼製の円柱体からなり室温状態において外径２１０ｍｍで長さ５２０ｍｍのものを用いた。
【００８８】
［実施例１］
ワイヤーソー用ローラの製造方法において、両面テープとして商品名２００Ａ５０Ｂ（共同技研化学株式会社製）を用いてワイヤーソー用ローラを製造した。また、円筒状外層体は芯金に外嵌される前において室温状態において外径２１６ｍｍで内径が２０９．５ｍｍのものを用いた。
【００８９】
上記実施例１では、芯金に外嵌されている円筒状外層体に軸方向に沿って切断し、この切断部分を把持して円筒状外層体を芯金から剥ぎ取り、そして有機溶剤を用いて芯金の外周面を脱脂することによって、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金が得られた。つまり、芯金から円筒状外層体を旋盤によって削り取る作業が不要であった。また、円筒状外層体を芯金から削り取った後に芯金の外周面をブラスト処理する作業も不要であった。また、円筒状外層体を離脱して、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金を得るための所要時間は、一本あたり５分であった。
【００９０】
［実施例２］
ワイヤーソー用ローラの製造方法において、両面テープとして商品名ＣＳ９６２１Ｔ（日東電工株式会社製）を用いてワイヤーソー用ローラを製造した。また、円筒状外層体は芯金に外嵌される前において室温状態において外径２１６ｍｍで内径が２０９．５ｍｍのものを用いた。
【００９１】
上記実施例２では、芯金に外嵌されている円筒状外層体に軸方向に沿って切断し、この切断部分を把持して円筒状外層体を芯金から剥ぎ取り、そして有機溶剤を用いて芯金の外周面を脱脂することによって、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金が得られた。つまり、芯金から円筒状外層体を旋盤によって削り取る作業が不要であった。また、円筒状外層体を芯金から削り取った後に芯金の外周面をブラスト処理する作業も不要であった。また、円筒状外層体を離脱して、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金を得るための所要時間は、一本あたり５分であった。
【００９２】
［比較例１］
芯金の外周面に加硫系接着剤として商品名Ｃｈｅｍｌｏｋ２１０（ロード・ファー・イースト・インコーポレイテッド製）を塗布した後に、この芯金を介在させた金型にポリウレタンを注型することによって、円筒状外層体が芯金に外嵌したワイヤーソー用ローラを製造した。
【００９３】
上記比較例１では、芯金から円筒状外層体を離脱するために、旋盤を用いて円筒状外層体を削り取る必要があった。また、円筒状外層体を芯金から削り取った後に芯金の外周面をブラスト処理する作業が必要であった。また、円筒状外層体を離脱して、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金を得るための所要時間は、一本あたり６０分であった。
【００９４】
［比較例２］
芯金の外周面に加硫系接着剤として商品名ＥＰＯＸＹ  ＲＥＳＩＮ  ＡＷ１０６（ナガセケムテックス株式会社製）を塗布した後に、この芯金を介在させた金型にポリウレタンを注型することによって、円筒状外層体が芯金に外嵌したワイヤーソー用ローラを製造した。
【００９５】
上記比較例２では、芯金から円筒状外層体を離脱するために、旋盤を用いて円筒状外層体を削り取る必要があった。また、円筒状外層体を芯金から削り取った後に芯金の外周面をブラスト処理する作業が必要であった。また、円筒状外層体を離脱して、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金を得るための所要時間は、一本あたり６０分であった。
【００９６】
［評価］
上記各実施例では、上記比較例に比べて、円筒状外層体の削り出し及び芯金のブラスト処理が不要であるため、旋盤等の設備が不要であり、容易に円筒状外層体を芯金から離脱することができ、リサイクルに要する費用を削減することができた。また、上記各実施例では、上記比較例に比べて、円筒状外層体を離脱して、次に円筒状外層体を外嵌可能な芯金を得るための所要時間が極めて短時間で行うことができるので、短時間でリサイクルを行うことができる。
【００９７】
［実施例３］
次に、円筒状外層体の成形に関する実施例について説明する。実施例３の円筒状外層体を成形するにあたって、１２０℃で１２時間減圧乾燥したポリエチレンアジペート１，１７０ｇに、１，５−ナフタレンジイソシアネート３５０ｇを加え、窒素雰囲気下でプレポリマーを合成した。このとき１，５−ナフタレンジイソシアネートが完全に溶解していることを確認した。このプレポリマーに、硬化剤として１，４−ブタンジオール８０ｇを加え、エアーが巻き込まれないように攪拌器（一般的なアジター）を用いて４５秒間混合攪拌し、注型液を調製した。内径２１６ｍｍの遠心金型ドラムを用意し、予め内面に離型剤を塗布して、金型温度を１３０℃になるように設定した。次いで、金型遠心ドラムの回転数を２００ｒｐｍに設定し、注型液を遠心金型ドラムに投入した。注型液の投入が終了し遠心金型ドラムに蓋をした時点で、回転数を２，５００ｒｐｍに設定し、注型液の内部に存在する気泡を、遠心力を用いて空気面（遠心金型ドラムの内側）に追いやるようにした。金型遠心ドラムの半径と回転数とから算出されるこのときの遠心効果Ｇは、２７１．６４であった。金型遠心ドラムの回転数を２，５００ｒｐｍに設定してから５分経過後、回転数を３００ｒｐｍにして９０分間回転を続けた。架橋反応によってゴム弾性を有するウレタン系樹脂が得られていることを確認した後に、このウレタン系樹脂を金型から脱型し、次いで１１０℃で４８時間アフターキュアを行い、ウレタン系樹脂の円筒状外層体（厚み約５ｍｍ）を作製した。
【００９８】
このようにして成形された円筒状外層体を、芯金に外嵌装着した。次いで、ＮＣ旋盤を用いて、０．３５ｍｍのピッチで複数のワイヤー溝を形成して、外周面にワイヤー溝を有する円筒状外層体を備えたワイヤーソー用ローラを作成した。
【００９９】
上記アフターキュア後におけるウレタン系樹脂の円筒状外層体の金型面（外周面／遠心金型ドラムの外側）の周辺からは微小気泡が観察されなかった。また、同様に、円筒状外層体の金型面から中心軸方向に向かって厚さ５ｍｍの位置までは、微小気泡の存在が確認されなかった。この結果から、上記方法によって、ウレタン系樹脂原料の注型液の内部に存在する気泡を、ウレタン系樹脂の硬化が完了する前に遠心力により空気面側に効果的に追いやることができたことが証明される。
【０１００】
また、本実施例で得られた円筒状外層体に関して、ＪＩＳ−Ｋ６２６４−２：２００５に準拠して、ＤＩＮ摩耗試験機及び直径１６．０±０．２ｍｍ、厚さ６ｍｍ以上の円盤状の試験片を用い、直径１５０．０±０．２ｍｍ、長さ５００ｍｍのドラムを４０回／分で回転させ、荷重１ｋｇｆで、摩耗距離を４０．０±０．２ｍとしたときの摩耗量（ＤＩＮ摩耗量）は、３５．２ｍｍ３であった。ＪＩＳ−Ｋ６２５５−１９９６に準拠して、リュプケ式反発弾性試験機及び厚さ１２．５±０．５ｍｍ、直径２９．０±０．５ｍｍの円柱状の試験片を用い、一定の反発高さになるまで３回以上７回以下の連続した衝突を与え、その平均値を算出することによって求められた反発弾性は、４９．８％であった。また、ＪＩＳ−Ｋ６２５３−２００６に準拠して、厚さ１０ｍｍの試験片について、ＪＩＳ−Ａタイプの硬度計を用い、ｎ＝３でＪＩＳ−Ａ硬度を測定し、その平均値を算出することによって求められた硬度は、９４°であった。
【０１０１】
［比較例３］
厚み５ｍｍの円筒状外層体の形状に対応した金型を用意し、予め金型の内面に離型剤を塗布して、金型温度を１３０℃になるように設定した。次いで、この金型に、実施例１と同じ注型液を投入し、９０分間硬化させ、架橋反応によってゴム弾性を有するウレタン系樹脂が得られていることを確認した。その後、このウレタン系樹脂を金型から脱型し、次いで１１０℃で４８時間アフターキュアを行い、ウレタン系樹脂の円筒状外層体（厚み約５ｍｍ）を作製した。
【０１０２】
このように、遠心成形を行うことなく作製したウレタン系樹脂の円筒状外層体の外周面周辺断面の偏光顕微鏡写真（１００倍；反射モード）を図１４に示す。図１４から分かるように、円筒状外層体の外周面周辺からは多くの微小気泡が観察された。また、この円筒状外層体の外周面周辺以外の箇所においても、同様に多くの微小気泡の存在が確認された。このことから、通常の金型成形によって得られたウレタン系樹脂製の円筒状外層体においては、ウレタン系樹脂原料の注型液の内部に存在する多数の気泡が、ウレタン系樹脂の硬化時にそのまま閉じ込められた状態となっているものと理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、円筒状外層体を、ワイヤーソー用ローラとして、芯材に充分な強度で外嵌させることができるとともに、円筒状外層体を芯材から容易且つ確実に離脱することができ、容易且つ低コストでローラをリサイクルすることができる。従って、本発明は、例えば半導体用シリコンウエハや太陽電池用シリコンウエハの製造のために好適に用いることができ、さらには電子写真用ワイヤーソー用ローラ、刃物カット用ワイヤーソー用ローラ等の広範な分野に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  円筒状外層体
２  ワイヤー溝
３  仕切壁
４  微細気泡
５  ワイヤーソー用ローラ
６  芯金（芯材）
７  ワイヤーソー切断装置
８  ワイヤー
９  シリコンインゴット
１０  粘着層
１１  基材層
１２  最外層の粘着剤
１３  最内層の粘着剤
Ｐ  ワイヤー溝のピッチ
【図１】
2014037007.tif 000003
【図２】
2014037007.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014037007.tif 000006
【図５】
2014037007.tif 000007
【図６】
2014037007.tif 000008
【図７】
2014037007.tif 000009
【図８】
2014037007.tif 000010
【図９】
2014037007.tif 000011
【図１０】
2014037007.tif 000012
【図１１】
2014037007.tif 000013
【図１２】
2014037007.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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