(57)【要約】      （修正有）【課題】引張強さを確保しつつ細線化できるスライス加工用線材、および、これの製造方法を提供する。【解決手段】ソーワイヤの製造方法は、砥粒１４ａ〜１４ｃが周囲に固定された芯線１２を含むソーワイヤ１４の製造方法であって、複数の熱可塑性繊維からなる素線１２ａ〜１２ｇを撚り合わせることにより芯線１２を形成する撚り工程と、芯線１２を加熱しつつ挟圧することにより素線１２ａ〜１２ｇの間の隙間が埋まるよう各素線１２ａ'〜１２ｇ'を軟化変形させて互いに密着させる密着工程とを備える。【選択図】図１
2019051586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
複数の熱可塑性繊維からなる素線を撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項２】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
少なくとも1本の熱硬化性繊維又は炭素繊維と、その周囲に配置された複数の熱可塑性繊維とからなる素線を撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項３】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
第1の熱可塑性繊維からなる複数の素線同士の間に、該第1の熱可塑性繊維の軟化点よりも低い第2の熱可塑性樹脂からなるフィルムを挟み込んで撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項４】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる素線を、熱可塑性樹脂からなるフィルムを複数の前記素線同士の間に挟んで撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記フィルムを軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項５】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
第1の熱可塑性繊維からなる芯部と、前記芯部を被覆する前記第1の熱可塑性繊維の軟化点よりも低い第２の熱可塑性樹脂からなる鞘部とによって形成される芯鞘構造の素線を複数本撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記鞘部を各々軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項６】
砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、
熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる芯部と、前記芯部を被覆する熱可塑性樹脂からなる鞘部とによって形成される芯鞘構造の素線を複数本撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、
前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記鞘部を各々軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程と、
を備えるスライス加工用線材の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたスライス加工用線材であって、前記芯線の直径が５０μｍ以下であり、当該芯線の破断張力が１０Ｎよりも大きいことを特徴とするスライス加工用線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴットをスライスするワイヤソーの製造方法、特に、スライス加工用線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶または多結晶シリコン等のインゴットはマルチワイヤソー装置を用いてウェハに加工される。このマルチワイヤソー装置は、複数の送りローラと、当該ローラ間に繰り返し架け渡されたスライス加工用線材とを備え、送りローラの回転により、スライス加工用線材列を所定方向に走行するよう構成されている。そして、マルチワイヤソー装置は、スライス加工用線材列を所定方向に走行させた状態でインゴットに押し当てることによりインゴットをスライスする。
【０００３】
ところで、インゴットをスライスするとカーフロス（切削屑）が発生するが、このカーフロスの発生量が少ないほど生産性を向上させることが可能となる。このため、スライス加工用線材を細線化することでカーフロスを低減させ、生産性を向上させたマルチワイヤソー装置がある。
【０００４】
一方、スライス加工用線材を細線化すると、当該線材の断面積が減少し引張強さの低下を招くため、インゴットをスライスする際に当該線材が破断してしまうおそれがある。
【０００５】
このため細線化した線材を複数撚り合わせてスライス加工用線材にする提案がなされている。例えば、特許文献１には、線径１６０μm以下の極細線の外表面にNiめっき被覆層を形成し、この被覆した極細線を複数本撚線化し、その撚線に合成樹脂を被覆したワイヤソーが開示されている。これは、極細線にNiめっき被覆層を形成することにより、その表面に被覆した合成樹脂から極細線が抜け出ることを防ぐ等を趣旨とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−５５１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１に記載のワイヤソーは、多数の送りローラ等で反転させられながら送られるとき、被覆された合成樹脂の内部で隣接する極細線同士が軸方向に交互に動き、擦れあい破断してしまうという問題がある。複数の撚り合わせた極細線の内部にまで合成樹脂を含侵させて一体化することができれば良いが、粘性が高く、表面張力の高い合成樹脂を撚り合わせた極細線の内部にまで含侵させることはできない。
【０００８】
本発明は、引張強さを確保しつつ細線化できるスライス加工用線材、および、これの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第1態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、複数の熱可塑性繊維からなる素線を撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１０】
本発明の第２態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、少なくとも1本の熱硬化性繊維又は炭素繊維と、その周囲に配置された複数の熱可塑性繊維とからなる素線を撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１１】
本発明の第３態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、第1の熱可塑性繊維からなる複数の素線同士の間に、該第1の熱可塑性繊維の軟化点よりも低い第2の熱可塑性樹脂からなるフィルムを挟み込んで撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１２】
本発明の第４態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる素線を、熱可塑性樹脂からなるフィルムを複数の前記素線同士の間に挟んで撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記フィルムを軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１３】
本発明の第５態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、第1の熱可塑性繊維からなる芯部と、前記芯部を被覆する前記第1の熱可塑性繊維の軟化点よりも低い第２の熱可塑性樹脂からなる鞘部とによって形成される芯鞘構造の素線を複数本撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記鞘部を各々軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１４】
本発明の第６態様に係るスライス加工用線材の製造方法は、砥粒が周囲に固定された芯線を含むスライス加工用線材の製造方法であって、熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる芯部と、前記芯部を被覆する熱可塑性樹脂からなる鞘部とによって形成される芯鞘構造の素線を複数本撚り合わせることにより前記芯線を形成する撚り工程と、前記芯線を加熱しつつ挟圧することにより前記素線間の隙間が埋まるよう前記鞘部を各々軟化変形させて当該素線同士を互いに密着させる密着工程とを備える。
【００１５】
本発明の第７態様に係るスライス加工用線材は、上記いずれかの態様に係るスライス加工用線材の製造方法により製造されたスライス加工用線材であって、芯線の直径が５０μｍ以下であり、芯線の破断張力が１０Ｎよりも大きいものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、複数の熱可塑性繊維からなる素線同士を撚り合わせた状態で加熱挟圧することにより、当該素線間の隙間を埋めるように各素線を密着変形させて細線化できる。すなわち、隣接する素線同士が可塑化して直接密着固定させられている。このため、複数の送りローラ等を反転させられながら送られるとき、隣接する素線同士が擦れ合うことはなく、破断することはない。この結果、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００１７】
本発明の第２態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、少なくとも１本の熱硬化性繊維又は炭素繊維の周囲に配置された複数の熱可塑性繊維からなる素線同士を撚り合わせた状態で加熱挟圧することにより、当該素線間の隙間を埋めるように各素線を密着変形させて細線化できる。すなわち、熱硬化性繊維又は炭素繊維の周囲に配置された複数の熱可塑性繊維自体が可塑化して、直接熱硬化性繊維又は炭素繊維に密着固定する。この結果、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。なお、炭素繊維は熱可塑性繊維や熱硬化性繊維ではない強度の高い繊維の例示であり、限定列挙できないので代表例を挙げたものである。
【００１８】
本発明の第３態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、複数の熱可塑性繊維からなる素線間に軟化点の低い熱可塑性樹脂からなるフィルムを挟んだ状態で撚り合わせて加熱挟圧することにより、当該フィルムを軟化変形させて素線間の隙間が埋まるよう密着させることができる。素線を熱可塑性繊維で形成することにより、素線自体を熱変形させれば、素線同士が直に密着結合するだけでなく、芯線の外径を大幅に縮小することができる。これにより、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００１９】
本発明の第４態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、複数の熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる素線間に熱可塑性樹脂からなるフィルムを挟んだ状態で撚り合わせて加熱挟圧することにより、当該フィルムを軟化変形させて素線間の隙間が埋まるよう密着させることができる。これにより、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００２０】
本発明の第５態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、軟化点の異なる熱可塑性樹脂で芯部と鞘部が形成された芯鞘構造を有する素線を複数本撚り合わせて加熱挟圧することにより、各素線における芯部同士の隙間が埋まるよう各素線の鞘部を軟化変形させて各素線同士を密着させることができる。これにより、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００２１】
本発明の第６態様に係るスライス加工用線材の製造方法によれば、熱硬化性繊維又は炭素繊維からなる芯部と熱可塑性樹脂からなる鞘部が形成された芯鞘構造を有する素線を複数本撚り合わせて加熱挟圧することにより、各素線における芯部同士の隙間が埋まるよう各素線の鞘部を軟化変形させて各素線同士を密着させることができる。これにより、スライス加工用線材の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００２２】
本発明の第７態様に係るスライス加工用線材によれば、１０Ｎ以上の破断張力を確保しつつ同線材を細線化できる。このため、スライス加工用線材を用いてインゴットをスライスするときに発生するカーフロスの量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態であるソーワイヤ製造方法が適用されるソーワイヤ製造装置の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す加熱ユニット通過前の芯線の断面構成を示す図であり、図２（ｂ）は、図１に示す加熱ユニット通過後の芯線の断面構成を示す図である。
【図３】図１に示すソーワイヤ製造装置におけるソーワイヤの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は図２に示す芯線の変形例である芯線の加熱ユニット通過前の断面構成を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す芯線の加熱ユニット通過後の断面構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）は図４に示す芯線の変形例である芯線の加熱ユニット通過前の断面構成を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す芯線の加熱ユニット通過後の断面構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態であるソーワイヤ製造方法が適用されるソーワイヤ製造装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態であるソーワイヤ製造方法が適用されるソーワイヤ製造装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態で開示する芯線の他の例を示す図であり、図８（ａ）は図４に示す加熱ユニット通過前の芯線の断面構成を示す図で、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す芯線の加熱ユニット通過後の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態であるソーワイヤ（スライス加工用線材）の製造方法が適用されるソーワイヤ製造装置について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、ソーワイヤ製造装置１０は、マルチワイヤソー装置等で使用するワイヤソー１４の製造装置である。このワイヤソー１４は、送りローラ（不図示）等の間に架け渡されるとともに、同ローラの回転に伴って所定方向に走行した状態でシリコン等のインゴットに押し当てられることによりインゴットをスライスするソーである。
【００２５】
ソーワイヤ製造装置１０は、素線１２ａ〜１２ｇを撚り合わせて芯線１２を形成する撚り加工ユニット２０と、各素線１２ａ〜１２ｇを加熱密着させる加熱ユニット３０とを備える。素線１２ａ〜１２ｇは、例えば、アラミド繊維等の熱可塑性樹脂から構成されるモノフィラメントまたはマルチフィラメントの糸である。
【００２６】
撚り加工ユニット２０は、図１に示すように、各素線１２ａ〜１２ｇを各々送り出す送り出し機構２２を備える。送り出し機構２２は、回転盤２４と、この回転盤２４の盤上に設置された複数のボビン２４ａ〜２４ｇとを有する。各ボビン２４ａ〜２４ｆは正六角形の各頂点をなすよう回転盤２４の外周部に各々設置され、ボビン２４ｇは回転盤２４の中心部に設置される。各ボビン２４ａ〜２４ｇには、各素線１２ａ〜１２ｇが各々巻回され、その一端が下流側へ等速度で引き出されるよう構成される。
【００２７】
図１に示すように、撚り加工ユニット２０は、送り出し機構２２の下流側に撚り加工機２６を備える。この撚り加工機２６は、搬送経路に沿って所定速度で送り出される素線１２ａ〜１２ｇを等ピッチで撚り合わせて芯線１２を形成する機能を有する。撚り加工機２６は、等速度で回転する円盤状の回転体であり、盤面外周部に貫通孔２６ａ〜２６ｆが設けられ、中心部に貫通孔２６ｇが設けられる。各貫通孔２６ａ〜２６ｆは、貫通孔２６ｇを中心点として見たときに正六角形の各頂点を構成するよう配置される。撚り加工機２６の各貫通孔２６ａ〜２６ｇは、各ボビン２４ａ〜２４ｇから引き出された素線１２ａ〜１２ｇが各々通過するように設置されており、各素線１２ａ〜１２ｇは撚り加工機２６の直下流側で同加工機２６の回転に伴い所定の撚り数で撚り合わされ芯線１２を構成する。
【００２８】
本実施形態では、一例として、１ｃｍあたり１ないし２回転分の撚りが芯線１２にかけられている。また、送り出し機構２２の回転盤２４と撚り加工機２６とは、同期回転するよう構成されており、回転盤２４と撚り加工機２６との間で各素線１２ａ〜１２ｇに大きな捻じれが生じないようにしている。
【００２９】
図１に示すように、加熱ユニット３０は、芯線１２における各素線１２ａ〜１２ｇが半溶融状態、すなわち、容易に変形しやすい状態となる温度まで芯線１２を加熱する加熱炉３２と、この加熱炉３２内に配置された６つの挟圧ローラ対３３〜３８とを備える。各挟圧ローラ対３３〜３８は、搬送経路の上流側から下流側に向かって順に配置されており、芯線１２を挟み込んで挟圧する機能を各々有する。各挟圧ローラ対３３〜３８は、上流側から見たときに搬送方向と直交する仮想水平線に対する各ローラ軸の傾斜角が０°、３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°と順に大きくなるよう設置される。このように異なる６つの方向から順に芯線１２を挟圧しつつ搬送することで素線１２ａ〜１２ｇを互いに密着させつつ変形させて全体として真円に近い断面形状の芯線１２'とすることができる。
【００３０】
なお、各挟圧ローラ対３３〜３８の配置順序は上記の例には限定されず、例えば各ローラ軸の傾斜角が０°、６０°，１２０°，３０°，９０°，１５０°の順に配置しても良い。素線１２ａ〜１２ｇを互いに密着させつつ変形させて全体として真円に近い断面形状とすることができれば良い。また、図面上は各挟圧ローラ対３３〜３８が加熱炉３２内に均等に配置されているが、芯線１２を十分に加熱した後、挟圧するように加熱炉３２の後半に配置しても良い。更に、挟圧ローラ対３３〜３８の個数を増加させても良く、また芯線１２'がほぼ真円になるのであれば、個数を減少させることも可能である。
【００３１】
図２（ａ）は加熱炉３２の入口Ｐ１における芯線１２の断面構成を示す図であり、同図（ｂ）は加熱炉３２の出口Ｐ２における芯線１２の断面構成を示す図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、加熱ユニット３０において、芯線１２の外周を形成する６つの素線１２ａ〜１２ｆおよび中心に位置する素線１２ｇは、軟化状態で挟圧ローラ対３３〜３８により各々加圧される。これにより、芯線１２の各素線１２ａ〜１２ｆは、互いの間の隙間を埋めるよう密着変形するため、加熱ユニット３０を通過する前とほぼ同じ大きさの断面積を維持しつつ芯線１２'を細くできる。これにより、シリコンインゴットをスライスする際のカーフロスの発生量を低減できる。
【００３２】
なお、図２（ｂ）では、加熱炉３２の通過前と比較して芯線１２'の外形を形成する各素線１２ａ'〜１２ｆ'が大きく変形し、一方で、中心に配置された素線１２ｇ'がほとんど変形しない例を図示している。しかしながら、各素線１２ａ〜１２ｇを構成する熱可塑性樹脂は、従来のピアノ線等の高炭素鋼線と比較して物性が不安定である。特に、加熱が均一でない場合、各素線１２ａ〜１２ｆの軟化状態が異なると、軟化の進んだ素線から変形することになる。このため、各挟圧ローラ対３３〜３８によって順次加圧されても芯線１２'の部位によって各素線１２ａ'〜１２ｇ'の変形態様は異なり必ずしも一定ではない。また、互いに密着変形した各素線１２ａ'〜１２ｇ'は静電気的結合、または化学的結合、あるいは双方の結合によって部分的に結合している場合もある。各素線１２ａ'〜１２ｇ'が直接密着していれば特に問題はないが、可能な限り均等に加熱密着させるのが好ましい。
【００３３】
本実施形態では、一例として、加熱ユニット３０を通過する前の芯線１２の平均直径が５４μｍである。これに対して、加熱ユニット３０を通過した後の芯線１２'の直径は５０μｍ以下となるよう設定される。
【００３４】
ソーワイヤ製造装置１０は、図１に示すように、加熱ユニット３０の下流側に砥粒固定ユニット４０を備える。この砥粒固定ユニット４０は、砥粒１４ａ，１４ｂ，１４ｃやフィラー等を含有する液状の固定用樹脂１５が貯留された貯留槽４２ａを有する。この固定用樹脂１５は、例えば、フェノール樹脂である。また、貯留槽４２ａの下流側端部には、ダイス４２ｂが取り付けられている。このダイス４２ｂは、芯線１２'の周囲を覆う固定用樹脂１５の厚みを一定の厚みとする機能を有する。
【００３５】
なお、加熱炉３２において、各挟圧ローラ対３３〜３８のうち最も下流側の挟圧ローラ対３８のさらに下流側の位置に砥粒固定ユニット４４を設けてもよい。すなわち、加熱炉３２によって軟化状態の芯線１２'の表面に砥粒の一部が突き出した状態となるように砥粒を埋め込む砥粒固定ユニット４４を砥粒固定ユニット４０の代わりに設けることも可能である。この場合には、固定用樹脂１５を用いることなく砥粒を固定できるのでソーワイヤ１４をさらに細線化できる。
【００３６】
また、砥粒固定ユニット４０，４４を併用する場合には、例えば、砥粒固定ユニット４４により砥粒の一部が突き出た状態で芯線１２'に固定された砥粒を砥粒固定ユニット４０から供給される固定用樹脂１５を用いてより強固に固定できる。また、両固定ユニット４０，４４を併用する場合には、異なる種類の砥粒等の砥材を砥粒固定ユニット４０，４４から各々供給し芯線１２'に固定することも可能である。
【００３７】
また、砥粒固定ユニット４０は、ダイス４２ｂを通過した芯線１２'に加熱処理等を施すことで同芯線１２'を覆う固定用樹脂１５を硬化させる。これにより、芯線１２'の周囲に砥粒１４ａ〜１４ｃを固定する機能を有する。そして、砥粒１４ａ〜１４ｃを埋設した固定用樹脂１５を硬化したワイヤソー１４は図示しない駆動モータに回転駆動される巻き取り用ボビン１６に巻回収容される。なお、巻き取り用ボビン１６は、ワイヤソー１４に作用するテンションを測定するテンションセンサを有してもよい。この場合には、巻き取り時にワイヤソー１４に作用するテンションの大きさが一定の大きさとなるように巻き取り用ボビン１６の回転速度を調整することができる。また、テンションセンサは、例えば、各挟圧ローラ対３３〜３８に設けるようにしてもよい。この場合には、加熱炉３２において加熱され軟化した状態の芯線１２'に作用しているテンションの大きさに基づいて巻き取り用ボビン１６の回転速度を調整することができる。
【００３８】
これにより、１０Ｎ以上の破断張力を確保しつつ芯線１２'の直径が５０μｍ以下であるワイヤソー１４を製作できる。ここで、ソーワイヤ芯線にピアノ線等の高炭素鋼線を使用した場合、芯線直径を５０μｍとするとピアノ線の材料特性により当該ワイヤの破断張力は１０Ｎ以下となる。また、マルチワイヤソー装置等にワイヤソーを設置してインゴットをスライスする場合、ワイヤソーの破断張力が１０Ｎ以下であると、スライス加工時に当該ワイヤに作用する張力に耐えられずワイヤソーが破断してしまう。このため、ソーワイヤ芯線に高炭素鋼線を用いる場合には、１０Ｎよりも大きい破断張力を確保しつつ、当該芯線直径を５０μｍ以下とすることは困難である。
【００３９】
これに対し、ワイヤソー１４によれば、芯線１２の直径を５０μｍ以下としつつ、同ワイヤソー１４の破断張力を１０Ｎよりも大きくすることができる。このため、ワイヤソーを細線化してカーフロスの発生量を低減することが可能となる。
【００４０】
続いて、図３をさらに参照しつつソーワイヤ製造方法５０について説明する。図３は、ソーワイヤ製造方法５０のフローチャートである。図３に示すように、ソーワイヤ製造方法５０は、各素線１２ａ〜１２ｇを撚り合わせて芯線１２を構成する撚り工程Ｓ１と、各素線１２ａ〜１２ｇを密着させる密着工程Ｓ２と、芯線１２周囲に砥粒１４ａ〜１４ｃを固定する砥粒固定工程Ｓ３とを備える。
【００４１】
図３に示す撚り工程Ｓ１では、送り出し機構２２の回転盤２４と撚り加工機２６とを同期回転させた状態で、同回転盤２４のボビン２４ａ〜２４ｇから各素線１２ａ〜１２ｇを所定速度で送り出す。送り出された各素線１２ａ〜１２ｇは、撚り加工機２６の回転に伴って互いに撚り合わされる。これにより芯線１２が形成される。
【００４２】
図３に示す密着工程Ｓ２において、加熱ユニット３０の加熱炉３２を通過することにより芯線１２は各素線１２ａ〜１２ｇが軟化され変形し易い状態で各挟圧ローラ対３３〜３８に順次挟み込まれる。これにより、芯線１２を構成する各素線１２ａ〜１２ｇ同士の隙間を埋めて各素線１２ａ〜１２ｇ（１２ａ'〜１２ｇ'）を密着させることができる。
【００４３】
図３に示す砥粒固定工程Ｓ３では、砥粒固定ユニット４０において、砥粒１４ａ〜１４ｃを含有する液状の固定用樹脂１５が貯留された貯留槽４２ａを芯線１２'が通過する。そして、貯留槽４２ａを通過した芯線１２'がダイス４２ｂを通過することにより、ワイヤソー１４が所定寸法の直径となるように上記固定用樹脂１５の厚みを調整する。その後、加熱処理等をワイヤソー１４に施すことによって固定用樹脂１５を硬化させ、巻き取り用ボビン１６に巻回収容する。
【００４４】
本発明のソーワイヤ製造方法５０によれば、複数の熱可塑性繊維からなる素線１２ａ〜１２ｇ同士を撚り合わせた状態で加熱し軟化変形させることにより、芯線１２'を構成する各素線１２ａ'〜１２ｇ'間の隙間を埋めて密着固定させることができる。これにより、ワイヤソー１４の引張強さを確保しつつ細線化できる。
【００４５】
上記実施例では、素線１２ａ〜１２ｇを全て熱可塑性樹脂で構成していたが、中心部の素線１２ｇを熱硬化性繊維や炭素繊維にし、他の周りの素線１２ａ〜１２ｆを熱可塑性繊維とすることも可能である。このような構成により、熱可塑性繊維からなる素線１２ａ'〜１２ｆ'同士が密着するだけでなく、熱可塑性繊維からなる素線１２ａ'〜１２ｆ'と熱硬化性繊維や炭素繊維からなる素線１２ｇ'とが密着固定して、相互に一体化できる。したがって、より一層引張強さの強いワイヤソー１４を得ることができ、細線化できる。
【００４６】
次に、上記第１実施形態における芯線１２の変形例である芯線６２について図４を用いて説明する。以下の説明において、上記第１実施形態と同一の構成については適宜説明を省略する。図４（ａ）は加熱炉３２を通過する前の芯線６２の断面構成図であり、同図（ｂ）は加熱炉３２を通過した後の芯線６２'の断面構成図である。図４（ａ）に示すように、この芯線６２は、熱可塑性繊維からなる複数の素線６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、各素線６２ａ〜６２ｃ間に挟み込まれる略Ｙ字状のフィルム６４から構成される。このフィルム６４は、芯線６２すなわち素線６２ａ〜６２ｃよりも低い温度で軟化変形する熱可塑性樹脂により構成される。この構成では、図１に示す加熱炉３２の各挟圧ローラ対３３〜３８に芯線１２が挟み込まれる際、図４（ｂ）に示すように加熱炉３２内でフィルム６４'が半溶融状態となり変形することで各素線６２ａ〜６２ｃの間の隙間を埋めつつ各素線６２ａ〜６２ｃを互いに密着固定させる。
【００４７】
なお、図４（ｂ）では、フィルム６４'のみが半溶融状態となり軟化変形する例を示しているが、フィルム６４'とともに各素線６２ａ〜６２ｃも軟化変形させて互いに密着させてもよい。この場合、各素線６２ａ〜６２ｃの外形形状が多角形等に変形しても良い。熱可塑性樹脂からなるフィルム６４'によって各素線６２ａ〜６２ｃが密着させられるだけでなく、各素線６２ａ〜６２ｃ同士が直接密着し、強固に接合される。
【００４８】
なお、上記実施例では3本の素線６２ａ〜６２ｃの間にフィルム６４を挟んだ例を示したが、図５に示すように複数（例えば７本）の素線６６ａ〜６６gで構成することも可能である。すなわち、図５（ａ）に示すように、芯線６６は、複数の素線６６ａ〜６６gと、各素線６６ａ〜６６g間に挟み込まれる熱可塑性樹脂のフィルム６８a〜６８fから構成される。このフィルム６８a〜６８fは、芯線６６すなわち素線６６ａ〜６６gが熱可塑性繊維であるときは、その熱可塑性繊維よりも低い温度で軟化変形する熱可塑性樹脂により構成される。この構成では、図１に示す加熱炉３２の各挟圧ローラ対３３〜３８に芯線６６が挟み込まれる際、図５（ｂ）に示すように加熱炉３２内でフィルム６８a'〜６８f'が半溶融状態となり変形することで各素線６６ａ〜６６gの間の隙間を埋めつつ各素線６６ａ〜６６gを互いに密着固定させる。
【００４９】
上記実施例において、素線６６ａ〜６６gは熱硬化性繊維や炭素繊維で構成することも可能である。また、フィルム６８a〜６８fは断面円形状に限らず図4（a）に示すような断面Y字形状の熱可塑性樹脂からなるものであっても良く、限定されない。
【００５０】
続いて、第２実施形態のソーワイヤ製造方法７０が適用されるソーワイヤ製造装置７１について図６を用いて説明する。図６は、ソーワイヤ製造装置７１の全体構成を示す図である。図６に示すように、ソーワイヤ製造方法７０は、上記第１実施形態のソーワイヤ製造方法５０と同様に、撚り工程Ｓ１１、密着工程Ｓ１２、砥粒固定工程Ｓ１３を備える。以下の説明では、各工程Ｓ１１〜Ｓ１３について、ソーワイヤ製造方法５０の各工程Ｓ１〜Ｓ３と構成が異なる部分についてのみ説明を行い、構成が共通する部分については適宜説明を省略する。また、ソーワイヤ製造装置７１についても、上記第１実施形態におけるソーワイヤ製造装置１０と構成の異なる部分についてのみ説明を行い、構成が共通する部分については適宜説明を省略する。
【００５１】
図６に示すように、ソーワイヤ製造装置７１では、ポリベンザゾール等の熱硬化性繊維からなる素線７２ａ，７２ｂ，７２ｃと、各素線７２ａ〜７２ｃの間に挟み込まれる熱可塑性樹脂からなるフィルム７４が送り出し機構２２から各々引き出され、撚り加工機２６で撚り合わせて芯線７２を形成する（撚り工程Ｓ１１）。そして、芯線７２を加熱することで芯線７２のフィルム７４を半溶融状態、すなわち、容易に変形しやすい状態とした上で各挟圧ローラ対３３〜３８に挟み込ませ、芯線７２'の各素線７２ａ〜７２ｃを互いに密着させる（密着工程Ｓ１２）。その後、砥粒固定ユニット４０において、固定用樹脂１５を芯線７２'の周囲に付着させてから硬化させる（砥粒固定工程Ｓ１３）。このようにしてワイヤソー７６を製作できる。
【００５２】
本発明のソーワイヤ製造方法７０によれば、熱硬化性繊維からなる複数の素線７２ａ〜７２ｃの間にフィルム７４を挟み込んだ状態で撚り合わせて加熱挟圧することにより、フィルム７４'を軟化変形させて各素線７２ａ〜７２ｃ間の隙間を埋めつつ素線７２ａ〜７２ｃを互いに密着固定させる。これにより、引張強さを確保しつつワイヤソー７６を細線化できる。
【００５３】
なお、上記実施例では、複数の素線７２ａ〜７２ｃを熱硬化性繊維から構成していたが、これらの一部又は全部を炭素繊維などで構成することも可能である。熱硬化性繊維や炭素繊維などは伸縮性が少なく、製造された芯線７２'の周囲に固定用樹脂１５で付着された砥粒が剥がれ落ちることはほとんどなくなる。
【００５４】
次に、第３実施形態のソーワイヤ製造方法８０が適用されるソーワイヤ製造装置８１について、図７を用いて説明する。図７は、ソーワイヤ製造装置８１の全体構成を示す図である。図７に示すように、ソーワイヤ製造方法８０は、上記第１実施形態のソーワイヤ製造方法５０と同様に、撚り工程Ｓ２１、密着工程Ｓ２２、砥粒固定工程Ｓ２３を備える。以下の説明では、各工程Ｓ２１〜Ｓ２３について、ソーワイヤ製造方法５０の各工程Ｓ１〜Ｓ３と構成の異なる部分についてのみ説明を行い、構成が共通する部分については適宜説明を省略する。また、ソーワイヤ製造装置８１についても、上記第１実施形態におけるソーワイヤ製造装置１０と構成の異なる部分についてのみ説明を行い、構成が共通する部分については適宜説明を省略する。
【００５５】
ソーワイヤ製造装置８１は、撚り加工ユニット２０において、上記第１実施形態の芯線１２と同様に送り出し機構２２から７本の素線８２ａ〜８２ｇが各々引き出され、撚り加工機２６によって撚り合わされる（撚り工程Ｓ２１）。ここで、各素線８２ａ〜８２ｇの構成は同一であるため、素線８２ａの構成についてのみ説明を行い、他の素線８２ｂ〜８２ｇについては説明を適宜省略する。素線８２ａは、熱硬化性繊維からなる芯部８２ａ‐１と、この芯部８２ａ‐１の周囲を覆う熱可塑性樹脂からなる鞘部８２ａ‐２とから構成される芯鞘構造を有する。
【００５６】
なお、芯部８２ａ‐１は、鞘部８２ａ‐２を構成する熱可塑性樹脂と異なる熱可塑性樹脂からなる繊維により構成してもよい。芯部８２ａ‐１を熱可塑性繊維にて構成する場合、芯部８２ａ‐１の（第１の）熱可塑性繊維の可塑化温度（軟化点）は鞘部８２ａ‐２の（第２の）熱可塑性樹脂の可塑化温度（軟化点）よりも高くなるように設定される。鞘部８２ａ‐２の熱可塑性樹脂を半溶融状態に軟化させたとき、芯部８２ａ‐１の熱可塑性繊維が軟化しないようにするためである。また、芯部８２ａ‐１を炭素繊維などによって構成することも可能である。
【００５７】
また、加熱ユニット３０において、各素線８２ａ〜８２ｇを撚り合わせた芯線８２を加熱することにより、鞘部８２ａ‐２，８２ｂ‐２，８２ｃ‐２，８２ｄ‐２，８２ｅ‐２，８２ｆ‐２，８２ｇ‐２を構成する熱可塑性樹脂が半溶融状態となる。そして、各挟圧ローラ対３３〜３８に各素線８２ａ〜８２ｇが挟み込まれることにより、鞘部８２ａ‐２'〜８２ｇ‐２'の熱可塑性樹脂が各素線８２ａ〜８２ｇの隙間を埋めるよう軟化変形して一体化するように密着固定する（密着工程Ｓ２２）。その後、砥粒固定ユニット４０において、固定用樹脂１５を芯線８２の周囲に付着させてから硬化させる（砥粒固定工程Ｓ２３）。このようにしてワイヤソー８６が製作できる。
【００５８】
本発明のソーワイヤ製造方法８０によれば、鞘部８２ａ‐２〜８２ｇ‐２が熱可塑性樹脂で形成された素線８２ａ〜８２ｇを撚り合わせて加熱挟圧することにより、鞘部８２ａ‐２'〜８２ｇ‐２'を軟化変形させて素線間の隙間が埋まるよう密着させることができる。これにより、引張強さを確保しつつソーワイヤ８６の細線化を実現できる。
【００５９】
なお、図７では、密着工程Ｓ２２の通過後、芯線８２'における鞘部８２ａ‐２'〜８２ｇ‐２'が一体化して境界が失われているが、各鞘部８２ａ‐２'〜８２ｇ‐２'は密着していれば必ずしも一体化していなくともよい。すなわち、各鞘部８２ａ‐２'〜８２ｇ‐２'において境界が残っていても良い。また、各鞘部８２ａ‐２〜８２ｇ‐２を構成する熱可塑性樹脂は、従来の高炭素鋼線と比較して物性が不安定であるため、密着工程Ｓ２２において各挟圧ローラ対３３〜３８によって加圧した後の芯線８２の変形態様は必ずしも一定ではなく図７に示す構成は一例に過ぎない。
【００６０】
次に前記第３実施例の変形例を図８を用いて説明する。図８（a）に示す構成は図７における構成と同じであり、撚り工程２１を経た直後の芯線８８の断面図である。芯線８８は複数（７本）の素線８８a〜８８gを撚って一つにしたものであり、各素線８８a〜８８gは芯部８８a−１〜８８g−１の周りを熱可塑性樹脂の鞘部８８a−２〜８８g−２で被覆した芯鞘構造をなしている。芯部８８a−１〜８８g−１は熱可塑性繊維、熱硬化性繊維及び炭素繊維のいずれか、もしくはこれらの繊維の中から任意に選ばれた１又は複数の繊維によって構成される。芯部８８a−１〜８８g−１の繊維が熱可塑性繊維からなるときは、鞘部８８a−２〜８８g−２を構成する熱可塑性樹脂の可塑化温度（軟化点）が芯部８８a−１〜８８g−１熱可塑性樹脂の可塑化温度（軟化点）よりも低い素材が用いられる。芯部８８a−１〜８８g−１が熱硬化性繊維及び/又は炭素繊維で構成されるときは、鞘部８８a−２〜８８g−２を構成する熱可塑性樹脂の可塑化温度（軟化点）は特に限定されない。
【００６１】
次いで、加熱ユニット３０において、各素線８８ａ〜８８ｇを撚り合わせた芯線８８を加熱することにより、鞘部８８ａ‐２〜８２ｇ‐２を構成する熱可塑性樹脂が半溶融状態となる。そして、各挟圧ローラ対３３〜３８に各素線８８ａ〜８８ｇが挟み込まれることにより、鞘部８８ａ‐２'〜８８ｇ‐２'の熱可塑性樹脂が各素線８８ａ〜８８ｇの隙間を埋めるよう軟化変形して一体化するように密着固定する（密着工程Ｓ２２）。このとき、図８（b）に示すように、鞘部８８ａ‐２'〜８８ｇ‐２'の熱可塑性樹脂が十分な厚みを有する場合は、上記実施例と異なり芯部８８a−１〜８８g−１が密に重ならなくても良い。芯線８８'の中心に位置する素線８８gの芯部８８g−１側に、周りの芯部８８a−１〜８８f−１が集まるように密着固定されれば良い。また、鞘部８８ａ‐２'〜８８ｇ‐２'は各境界が残っていても良いが、完全に融着しあって境界が判別できない状態であっても良い。密着工程を経た芯線８８'が如何なる状態であっても各素線８８a〜８８gが鞘部８８ａ‐２'〜８８ｇ‐２'の熱可塑性樹脂によって一体化していれば良い。
【００６２】
本発明は上述の実施例に限定されるものではない。たとえば、芯線１２'の断面は四角形等の角型形状または扁平にされた形状であってもよい。芯線１２'の断面を四角形にするのであれば、撚り加工機で４本の素線を撚り合わせ、挟圧ローラ対３３〜３８で断面が四角形になるように加圧することが考えられる。撚り加工機２６で撚り合わせる素線の本数と挟圧ローラ対３３〜３８の数や角度によって、芯線１２'の断面形状を任意の形状にすることができる。また、異形ダイスによって、芯線１２'の断面形状を変形させても良い。なお、ダイス４２ｂは芯線１２'の断面形状に応じた形状にし、固定用樹脂１５の厚みが一定になるようにする。
【００６３】
以上、説明したように、本発明はワイヤソーとなる芯線を構成する複数の素線を熱可塑性樹脂により互いに密着固定して一体化している。このため、複数の送りローラなどにより送られるとき、隣接する素線同士が軸方向にずれたり擦れたりすることはなく、また素線同士の間に隙間が生じて芯線が膨張することもないため、素線が容易に破断したり、芯線表面に被覆された砥粒が剥がれ落ちることもない。
【００６４】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１０    ソーワイヤ製造装置
１２，６２，６６，７２，８２，８８    芯線
１２ａ〜１２ｇ，６２ａ〜６２ｃ，６６ａ〜６６ｇ，７２ａ〜７２ｃ，８２ａ〜８２ｇ，８８a〜８８g    素線
１４，７６，８６    ワイヤソー（スライス加工用線材）
５０，７０，８０    ソーワイヤ製造方法
８２ａ-１，８８a−１〜８８f−１    芯部
８２ａ-２〜８２ｇ-２，８８ａ‐２〜８２ｇ‐２    鞘部
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１    撚り工程
Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ２２    密着工程
Ｓ３，Ｓ１３，Ｓ２３    砥粒固定工程
【図１】
2019051586.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019051586.tif 000009
【図８】
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