一种切割硅片的冷却液及提高冷却液循环稳定性的方法与流程
1.本发明涉及一种冷却液及提高冷却液稳定性的方法，尤其涉及一种切割硅片的冷却液及提高冷却液循环稳定性的方法。
背景技术：
2.太阳能光伏硅棒切片行业，切割用的金刚石钢线越细，切割硅棒的面积越大，硅片越薄单刀切割的硅片数量越多，金刚线的切割能力受到了极大的考验，对于辅助金刚线切割的冷却液品质必须能适应切割条件的变化和使用要求。而目前使用的冷却液，在切割大尺寸、细线化、薄片化硅片时为满足切割顺利完成，不断增加单次加工的使用量，因为其配方未做明显改进，目前冷却液的性能未得到较好的改进，依靠使用量增加满足切割需求，在此使用过程中冷却液单耗增加的问题点明显。
3.冷却液使用的方法是，在切片机的储液缸内加入纯水，根据工艺再加入适量冷却液，达到满足金刚线切割硅棒的需求。
4.现有太阳能光伏切片行业冷却液的使用方式之一是回收循环使用：切片机加工完成后将机台内已使用过的冷却液通过车间内专用地沟流到脏液储存池，经过压滤机系统、离子交换系统、清液收集罐系统将收集的清液再回用到切片机进行硅棒切片加工，形成闭环回收循环利用系统。这种方式能减少废水排放，并能回用部分冷却液。然而该种方式仍具有以下缺点：1、浪费多：循环使用过程中，因为单次加工冷却液用量增加，压滤前脏液中冷却液浓度相比之前要高，冷却液的损耗量相应增加，冷却液的浪费加重；2、冷却液性能不稳定：在现有的循环利用系统中，在压滤机水槽、离子交换罐、原料罐、清液罐内都有不同程度的黏糊状絮状物析出，这是因为在循环使用过程中，切割、压滤、离子交换过程中冷却液配方内各种物质有不同程度损失，从而形成部分物质富集，部分物质含量偏低，冷却液原有配方各种物质含量失调引起富集物质析出，影响冷却液性能。
技术实现要素：
5.发明目的：本发明的目的是提供一种冷却液用量少、回收循环使用过程中系统溶液较稳定的切割硅片的冷却液；
6.本发明的第二个目的是提供一种提高冷却液循环稳定性的方法。
7.技术方案：本发明所述的切割硅片的冷却液，按质量百分比包括以下组分：多支链异构醇：18％～40％、多支链嵌段聚醚25％～42％，余量为水。
8.其中，所述多支链异构醇为lf900、lf901、lf221、lf305、oxo1305中的一种；所述多支链嵌段聚醚为pe3100、pe6100、ed3060、l62、l 1720、l 1740中的一种。本发明的润湿剂多为多支链异构醇系列，具有优异的润湿性能以及低泡性能，部分兼具一定的消泡效果。本发明的分散剂多为多支链嵌段聚醚，在冷却液体系中不仅有良好的分散性能，同时兼具优良的润滑效果。此外在分散剂的选择中，选择泡沫低甚至有一定消泡作用的嵌段聚醚作为分散剂。
9.作为其中一种优选的配方，本发明的切割硅片的冷却液按质量百分比包括以下组分：lf900:25％-30％，pe6100:30％-35％，余量为水。
10.作为其中一种优选的配方，本发明的切割硅片的冷却液按质量百分比包括以下组分：lf901:30％-40％，pe3100:25％-35％，余量为水。
11.作为其中一种优选的配方，本发明的切割硅片的冷却液按质量百分比包括以下组分：lf3400:18％-20％，pe6200:40％-42％，余量为水。
12.作为其中一种优选的配方，本发明的切割硅片的冷却液按质量百分比包括以下组分：lf221:25％-30％，l62:35％-40％，余量为水。
13.本发明所述的提高冷却液循环稳定性的方法，使用上述的冷却液作为金刚线切割硅片过程中冷却液循环使用中的补加液。具体包括以下步骤：
14.(1)切片机加工完成后的溶液排放至集水池；
15.(2)通过压滤机压滤进行固液分离；
16.(3)液体输送至回收罐；需要时通过泵和连接管路将回收罐内的溶液打回至切片机；重新使用时补加液的体积为0.8-1升每刀。
17.发明原理：本发明首先探究了现有冷却液回收循环过程中冷却液浪费多、性能不稳定的原因是固液分离时，因板式压滤机的滤渣中客观存在含有一定比例的液体，即经过压滤机过滤系统必然造成液体的损失。本发明根据冷却液的性能分析其配方中的主要成分，通过测试分析经过压滤系统后冷却液主要成分的损耗数据和性能的变化，掌握压滤过程冷却液损失的规律：不同成分的损失量和损失速度是有差异的，例如起到溶剂或乳化作用的醇类物质，因分子量小和本身的亲水性，与硅粉的结合性差等特点，在过滤过程中损失较少；而表面活性剂或起润滑作用的亲油性物质，因分子量大及更易与硅粉结合的特点，过滤过程中损失相对更多；这样会造成循环回收利用系统中清液的性能指标发生改变，在再利用的过程中，需要补入更多的新鲜冷却液，恢复冷却液初始的性能，满足切片加工需求。
18.基于以上分析，本发明根据循环回收利用系统中清液的性能指标，通过加入添加剂，补充其压滤过程中损失的成分，使循环清液的性能指标接近或达到新冷却液的指标，这样在切片机补加的冷却液即可大量减少；同时因清液的配方成分更接近新冷却液，因此其稳定性也会得到改善，减少或避免在循环利用过程中絮状物析出的异常。
19.有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本发明通过使用同时具有多种冷却液关键性能的材料，使其组分更加简单纯粹，只有两种关键原材料，使得在特定的混合比例下，即压滤过程中的损失比例，让循环后两种原材料的比例基本一致，减少不必要的补加，避免质量过剩。(2)本发明配方大大简化了大循环冷却液，在面对循环使用的过程损失时，只需要适当调节两种核心材料的配方比例，就能保证循环后的冷却液性能维持在稳定的区间，使后续补加使用性能稳定。(3)使用本发明使用的冷却液配方，能够降低冷却液补加量30％。(4)使用本发明使用的冷却液配方，单片切割成本能降低10％。(5)崩边降低0.3-0.5％。
具体实施方式
20.下面对本发明作进一步详细描述。
21.实施例1
22.一种金刚线切割硅片的冷却液，其配方及性能测试结果分别见表1、2；该配方记为配方1。其中，初始表面张力及补加后表面张力由表面张力仪测得，初始zeta电位由zeta电位仪测得，初始起泡高度由具塞量筒测得，初始摩擦系数由四球摩擦机测得。上述项目的测试方法均为本领域常用的测试方法。
23.上述的金刚线切割硅片的冷却液的制备方法，包括以下步骤：
24.(1)称取配方所需比例质量的纯水至搅拌釜中；
25.(2)称取配方所需比例质量的润湿剂至搅拌釜中，开始搅拌，搅拌速度500r/min，搅拌时间10min；
26.(3)将称取配方所需比例质量的分散剂至搅拌釜中，开始搅拌，搅拌速度500r/min，搅拌时间30min，制得。
27.本发明提供了一种提高冷却液循环稳定性的方法，使用上述的冷却液作为金刚线切割硅片过程中冷却液循环使用中的补加液。具体包括以下步骤：
28.(1)切片机加工完成后的溶液排放至集水池；
29.(2)通过压滤机压滤进行固液分离；
30.(3)液体输送至回收罐；需要时通过泵和连接管路将回收罐内的溶液打回至切片机；重新使用时补加液的体积为1.0升每刀。
31.实施例2
32.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方2，具体见表1，其测试结果见表2。
33.实施例3
34.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方3，具体见表1，其测试结果见表2。
35.实施例4
36.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方4，具体见表1，其测试结果见表2。
37.实施例5
38.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方5，具体见表1，其测试结果见表2。
39.实施例6
40.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方6，具体见表1，其测试结果见表2。
41.实施例7
42.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方7，具体见表1，其测试结果见表2。
43.实施例8
44.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方8，具体见表1，其测试结果见表2。
45.对比例1
46.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方
记为配方9，具体见表3，其测试结果见表4。
47.对比例2
48.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方10，具体见表3，其测试结果见表4。
49.对比例3
50.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方11，具体见表3，其测试结果见表4。
51.对比例4
52.在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，配方中各组分所占的比例不同，该配方记为配方12，具体见表3，其测试结果见表4。
53.表1各实施例配方
[0054][0055]
表2各配方性能测试结果
[0056]
[0057][0058]
表2中给出了在实施例1-8配方的基础上，在补加量分别为0.8升每刀及1.0升每刀情况下的性能测试数据。由表1、2可知，循环使用前各配方在润湿、分散、消泡、润滑方面都有较优异的性能。但经过循环补加后，原配方的消泡和分散性能变差，不能满足长期循环使用，而新配方则在这些性能上表现得较为稳定。同时参考配方在0.8-1.0补加量区间内性能都比较稳定。
[0059]
表3各对比例配方
[0060][0061]
表4各对比例配方性能测试结果
[0062][0063]
由表3、4可知，配方9和配方10都有表面张力偏高，润湿性能不足的特点。配方11抑泡能力过强后伴随出现了电位绝对值偏小，分散性能较差的现象。配方12因为抑泡组分添加比例低，导致消泡性能较差。
技术特征：
1.一种切割硅片的冷却液，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：多支链异构醇：18％～40％、多支链嵌段聚醚25％～42％，余量为水。2.根据权利要求1所述的硅棒切割冷却液，其特征在于，所述多支链异构醇为lf900、lf901、lf221、lf305、oxo1305中的一种。3.根据权利要求1所述的切割硅片的冷却液，其特征在于，所述多支链嵌段聚醚为pe3100、pe6100、ed3060、l62、l 1720、l 1740中的一种。4.根据权利要求1所述的切割硅片的冷却液，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：lf900:25％-30％，pe6100:30％-35％，余量为水。5.根据权利要求1所述的切割硅片的冷却液，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：lf901:30％-40％，pe3100:25％-35％，余量为水。6.根据权利要求1所述的切割硅片的冷却液，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：lf3400:18％-20％，pe6200:40％-42％，余量为水。7.根据权利要求1所述的切割硅片的冷却液，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：lf221:25％-30％，l62:35％-40％，余量为水。8.一种提高冷却液循环稳定性的方法，其特征在于，使用权利要求1所述的冷却液作为金刚线切割硅片过程中冷却液循环使用中的补加液。9.根据权利要求8所述提高冷却液循环稳定性的方法，其特征在于，所述补加液的体积为0.8-1升每刀。
技术总结
本发明公开了一种切割硅片的冷却液及提高冷却液循环稳定性的方法，该冷却液按质量百分比包括以下组分：多支链异构醇：18％～40％、多支链嵌段聚醚25％～42％，余量为水。提高金刚线切割硅片过程中循环冷却液稳定性的方法为，使用该冷却液作为冷却液循环使用过程中的补加液。本发明通过使用同时具有多种冷却液关键性能的材料，使其组分更加简单纯粹，只有两种关键原材料，使得在特定的混合比例下，即压滤过程中的损失比例，让循环后两种原材料的比例基本一致，减少不必要的补加，避免质量过剩。使用该冷却液能够降低冷却液补加量30％，单片切割成本能降低10％。切割成本能降低10％。
