CN103909476B

CN103909476B - 研磨石、包含该研磨石的研磨件及该研磨件的制造方法

Info

Publication number: CN103909476B
Application number: CN201310394953.6A
Authority: CN
Inventors: 蔡明宗; 王兴嘉; 黄国政
Original assignee: Daxin Materials Corp
Current assignee: Daxin Materials Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: TW201425555A; CN103909476A; TWI458818B

Abstract

本发明提供一种研磨石、一种包含该研磨石的研磨件以及一种研磨件的制造方法。该研磨石是由研磨石组成物经混炼及热压成型所制成且包含硫化橡胶及分散在该硫化橡胶的多数研磨粒，该硫化橡胶的含硫量范围为10至30wt%。该研磨件的制造方法包含第一混炼步骤、第二混炼步骤及热压成型步骤。本发明制造方法通过控制硫化橡胶的硫化交联程度，使所制得的研磨件在用于研磨因切割而造成弯曲强度降低的待研磨物时，研磨石中的研磨粒能适度地脱落，而有利于该待研磨物的抛光强化，使该待研磨物的弯曲强度得以回复。

Description

研磨石、包含该研磨石的研磨件及该研磨件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种研磨石、含有其的研磨轮及其制造方法，特别是涉及一种含有硫化橡胶的研磨石、包含该研磨石的研磨件，及该研磨件的制造方法。

背景技术

在大尺寸面板制程完成后，将会对其进行切割以得到预定尺寸的小尺寸面板。然而，在对玻璃面板进行切割时，却会使玻璃面板上产生微小裂缝，且此裂缝处将会发生应力集中的现象，而使得玻璃面板的弯曲强度下降。目前用于提升玻璃面板弯曲强度的方法主要有物理强化与化学强化两种方式。化学强化是将切割后的玻璃面板浸入化学腐蚀液中，其缺点是腐蚀液可能会破坏玻璃面板线路，并可能危及使用者的安全。物理强化是利用研磨轮对玻璃面板进行玻璃倒角的抛光，或是利用研磨轮来消弭玻璃面板于切割时所产生的微小裂缝，以达到提升玻璃面板弯曲强度的目的。

美国专利公开案第20070128995号揭示一种研磨石的组成及制造方法。此公开案的研磨石包含由已热交联固化的橡胶粒子所构成的粒状基质，以及分散于且结合至粒状基质的研磨粒。制造该研磨石的方法则包含一混合步骤、一压缩模塑步骤及一热处理步骤。此公开案通过混合、压缩模塑及热处理的物理方式来控制橡胶粒子与研磨粒间的结合力，使得磨耗的研磨粒可以完全的脱离，及新鲜的研磨粒可以完全地暴露，达到抛光速度稳定的功效。但诚如此公开案[0046]及[0048]段的内容，当结合力太高时，研磨粒将不易脱离，因此结合力的高低需要透过精确地控制模塑压力及热处理温度来控制。由此可以发现，当所使用的橡胶粒子种类、粒径或硬度改变，或研磨石的尺寸改变时，模塑压力及热处理温度等条件势必需要再重新寻找及调整，因此，此公开案的方法可能尚无法符合目前业界的需求。

由上述可知，目前业界对于使研磨石中的研磨粒可以与橡胶良好地结合并于研磨时适度地脱落，以及使经研磨的待研磨物(如玻璃面板)的弯曲强度提升等方面，仍需进行研究及开发。

发明内容

因此，本发明的第一目的，即在提供一种符合上述业界需求的研磨石，且其中的研磨粒可以与橡胶良好地结合并于研磨时适度地脱落。

于是，本发明研磨石是由研磨石组成物经混炼及热压成型所制成且包含硫化橡胶，及分散在该硫化橡胶的多数研磨粒，其中，该硫化橡胶的含硫量范围为10至30wt%，以及该研磨石组成物包含橡胶、多数研磨粒及硫化剂。

因此，本发明的第二目的，即在提供一种研磨件。

于是，该研磨件包含具有周壁的座体及环绕该周壁的研磨石，该研磨石是如上所述。

因此，本发明的第三目的，即在提供一种研磨件的制造方法。

于是，本发明研磨件的制造方法包含第一混炼步骤、第二混炼步骤，及热压成型步骤。其中，该第一混炼步骤是用于制得混合物，该混合物包括橡胶及多数研磨粒；该第二混炼步骤是用以制得研磨石组成物，该研磨石组成物包括该混合物及硫化剂；该热压成型步骤是将座体与该研磨石组成物放入模具内，并予以热压，该研磨石组成物于模具内硫化及成型制得研磨件。

在本发明研磨石中，研磨粒均匀地分散在该硫化橡胶，且由于本发明研磨石中的硫化橡胶含有10至30wt%的含硫量范围，因此当本发明研磨石进一步制作成研磨件并对因切割而造成弯曲强度降低的待研磨物进行研磨时，研磨石中的研磨粒会适度地脱落且分散于抛光液(例如:水)中，进而形成均匀分散的研磨浆料，此研磨浆料有助于后续待研磨物的抛光，同时可让经研磨后的待研磨物的弯曲强度提升。

另外，本发明研磨件的制造方法是先将未硫化的橡胶与研磨粒均匀混炼后，再进行该橡胶的硫化交联反应以形成硫化橡胶，除了能使研磨粒均匀分散于该硫化橡胶外，更有助于适当控制该硫化橡胶的交联程度，使该硫化橡胶与该研磨粒间具有合宜的结合力，并进而让这些研磨粒于研磨进行时均匀脱落，达到较佳的研磨效果。

附图说明

图1是一流程图，说明本发明研磨件的制备方法的流程。

实施方式

于本文中，该橡胶指的是含有不饱和键(如碳-碳双键)且可进行硫化的橡胶。该硫化橡胶指的是已硫化的橡胶。

本发明研磨石是由研磨石组成物经混炼及热压成型所制成且包含硫化橡胶(vulcanized rubber)及分散在该硫化橡胶中的多数研磨粒，其中，该硫化橡胶的含硫量范围为10至30wt%，以及该研磨石组成物包含橡胶、多数研磨粒及硫化剂。该橡胶、研磨粒及硫化剂将于下述内容详细说明。

优选地，该硫化橡胶的含硫量范围为15至30wt%。

优选地，以该研磨石的总重量为100wt%，该硫化橡胶的含量范围为10至30wt%，该研磨粒的含量范围为70至90wt%。

更优选地，以该研磨石的总重量为100wt%，该硫化橡胶的含量范围为10至20wt%，该研磨粒的含量范围为80至90wt%。

优选地，该研磨石的萧氏D硬度范围为70至90。

本发明研磨件包含具有周壁的座体，及环绕该周壁的研磨石，该研磨石是如上所述，故不再赘述。

本发明研磨件用于玻璃抛光强化时，适用本领域所常用的各种使用条件，例如：抛光液的种类、研磨件转速等并无特殊限制。

本发明研磨石中的硫化橡胶的含硫量范围为10至30wt%，使得硫化橡胶与研磨粒间的结合力适当，因此当本发明研磨石进一步制作成研磨件并对因切割而造成弯曲强度降低的待研磨物进行研磨时，研磨石中的研磨粒会适度地脱落。且值得一提的是，当使用本发明研磨件对该待研磨玻璃进行抛光强化时，本发明研磨件在与该待研磨玻璃接触的瞬间会有研磨粒脱落而与抛光液(例如：水)混合而形成均匀分散的研磨浆料，进而对该待研磨玻璃进行抛光强化，且该待研磨玻璃在抛光后的平均弯曲强度回复率范围是50%至95%。

本发明研磨件的制造方法包含第一混炼步骤、第二混炼步骤，及热压成型步骤。以下将逐一针对每个步骤进行说明：

[第一混炼步骤]

该第一混炼步骤是用于制得混合物，该混合物包括橡胶及多数研磨粒。于本发明制造方法的具体例中，该混合物还包括活性剂。该第一混炼步骤能在各种用于混炼的机器中进行，例如但不限于：双辊筒、万马力机、利拿捏合机、塑谱仪等，该第一混炼步骤的混炼温度范围为50℃至200℃，混炼时间为5分钟至30分钟。

[第二混炼步骤]

该第二混炼步骤是用以制得研磨石组成物，该研磨石组成物包括该混合物及硫化剂。于本发明制造方法的具体例中，该研磨石组成物还包括硫化助剂。该第二混炼步骤能在各种用于混炼的机器中进行，例如但不限于：双辊筒、万马力机、利拿捏合机、塑谱仪等，该第二混炼步骤的混炼温度范围为30℃至100℃，混炼时间为5分钟至30分钟。

[热压成型步骤]

该热压成型步骤是将座体与该研磨石组成物放入模具内，并予以热压，该研磨石组成物于模具内硫化及成型制得研磨件。该热压成型时的压力范围为30kgf/cm²至100kgf/cm²，温度范围为100℃至200℃，时间为10分钟至30分钟。于本发明制造方法的具体例中，该座体为铝圈，且该研磨件为研磨轮。

以下将分别针对本发明研磨件的制造方法所使用的各个组份进一步说明：

[橡胶]

适用于本发明制造方法的橡胶，例如但不限于：苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadiene rubber，简称SBR)、天然橡胶(natural rubber，简称NR)、顺式-1,4-聚丁二烯橡胶(cis-polybutadiene rubber，简称BR)、丁腈橡胶(nitrilebutadiene rubber，简称NBR）或乙烯丙烯橡胶(ethylene propylene rubber，简称EPDM)，优选地，上述橡胶的双键含量范围在7至15mole/kg。于本发明制造方法的具体例中，所使用的橡胶是苯乙烯-丁二烯橡胶，且该苯乙烯-丁二烯橡胶的双键含量为14.2mole/kg。

[研磨粒]

适用于本发明制造方法的研磨粒例如但不限于：CeO₂、Fe₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SiO₂等，优选地，上述研磨粒的粒径D50范围为0.1μm至2μm。于本发明制造方法的具体例中，该研磨粒为CeO₂，且粒径D50为0.9μm。优选地，以该橡胶的总使用量为100重量份计，该研磨粒的使用量范围为500重量份至1300重量份。更优选地，以该橡胶的总使用量为100重量份计，该研磨粒的使用量范围为700重量份至1200重量份。

[硫化剂]

适用于本发明制造方法的硫化剂(vulcanizing agent)为能与橡胶进行硫化交联反应以形成硫化橡胶的试剂，例如但不限于：硫磺、秋兰姆硫化剂(Thiuram)。于本发明制造方法的具体例中，所使用的硫化剂为纯度80%的硫磺。

优选地，以该橡胶的总使用量为100重量份计，该硫化剂的使用量范围为25至60重量份。更优选地，以该橡胶的总使用量的重量为100重量份计，该硫化剂的使用量范围为30至55重量份。

[活性剂]

本发明制造方法使用的活性剂(vulcanization activator)为能促进硫化交联反应进行的试剂，例如但不限于：氧化锌、碳酸锌、氧化镁、硬脂酸、硬脂酸锌、亚油酸、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二甘醇、聚乙二醇等。上述活性剂的选用及使用量是视所使用的橡胶种类与用量，及硫化剂的种类与用量而调整。

[硫化助剂]

本发明制造方法使用的硫化助剂(vulcanization accelerator)为能促进硫化交联反应进行的试剂，例如但不限于：噻唑类(thioazole)、次磺酰胺类(sulphenamide)、秋兰姆类(thiuram)、二硫代氨基甲酸盐类(dithiocarbamate)、胍类(guanidine)及硫脲类(thiourea)。其中，噻唑类的例子为：2-巯基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole，简称M)、二硫化二苯并噻唑(dibenzothiazoledisulfide)；次磺酰胺类的例子为：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulphenamide，简称CZ)；秋兰姆类的例子为：一硫化四甲基秋兰姆(tetramethyl thiuram monosulfide，简称TMTM)；二硫代氨基甲酸盐类的例子为：二甲基二硫代氨基甲酸锌(zincdimethyldithiocarbamate，简称PZ)；胍类的例子为：二苯胍(diphenyl guanidine，简称DPG)；硫脲类的例子为：N,N'-二乙基硫脲(N,N’-diethyl thiourea，简称DETU)。上述硫化助剂的选用及使用量是视所使用的橡胶种类与用量，及硫化剂的种类与用量而调整。

本发明研磨件的制造方法先将橡胶、研磨粒及活性剂混炼，有利于较多量的研磨粒均匀分散在橡胶间，接着再加入使用量范围为25至60重量份的硫化剂及硫化助剂，并于热压成型的过程中使橡胶与硫化剂进行硫化交联反应，使得硫化剂中的硫在该橡胶间形成键结而形成含硫量10至30wt%的硫化橡胶。通过控制硫化橡胶的硫化交联程度，使得硫化橡胶与研磨粒间具有良好的结合力。相较于使用已硫化交联的橡胶与研磨粒先混合，再利用压力与温度来控制橡胶与研磨粒间的结合力的制法，使用本发明研磨件的制造方法能适用于制作各式形状及尺寸的研磨件，而不需再针对不同形状及尺寸的研磨件改变制程条件。且所制得的研磨件中的硫化橡胶与研磨粒能具有良好的结合力，研磨粒于研磨时能适度脱落，脱落的研磨粒还能分散于抛光液(例如：水)中，形成均匀分散的研磨浆料。使用本发明研磨件对因切割而造成弯曲强度降低的待研磨物进行抛光，该经研磨后的待研磨物的弯曲强度亦能获得提升。

本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。

实施例

[实施例1]

第一混炼步骤：将100g的苯乙烯-丁二烯橡胶(以下简称SBR)置于6英寸双辊筒(厂商：金乃和工业有限公司，型号：ML1-2-1)的滚轮上压延，使SBR围绕辊筒成圈后，慢慢加入750g的二氧化铈(厂商：中国包钢，白色粉末，粒径D50=0.9μm)，及活性剂(8g的氧化锌及2.5g的硬脂酸)，接着以打三角包方式将SBR、二氧化铈及活性剂混炼均匀得到一混合物，接着将该混合物压延成一薄片后冷却备用，混炼温度50℃至100℃，混炼时间约10分钟至20分钟。

第二混炼步骤：将该薄片放置于6英寸双辊筒(厂商：金乃和工业有限公司，型号：ML1-2-1)的滚轮上，调整双辊筒的辊距使得该薄片可在双辊筒上围绕成圈，慢慢加入50g的不溶性硫磺(厂商：Flexsys，型号：IS-OT-20，纯度：80%)，及2.5g的二硫化二苯并噻唑(硫化助剂)，以打三角包方式操作至少10次后得到研磨石组成物备用，混炼温度30℃至100℃，混炼时间约10分钟至20分钟。。

热压成型步骤：先将一模具(尺寸：Φ115mm，t10mm)于160℃下预热2小时后，取出该模具，并控制该模具温度维持在160±5℃下，接着在该模具内放入一铝圈(尺寸：Φ84mm、t10mm)及该研磨石组成物，于压力90±10kgf/cm²、温度160±5℃下进行硫化及压制成型15分钟，即制得一研磨轮(尺寸：Φ115mm、t10mm)。

[实施例2至3、比较例1至2]

实施例2至3及比较例1至2是以类似于制备实施例1研磨轮的方式制备，其中，各组分的用量如表1所示。

[性质测试]

将实施例1至3及比较例1至2的研磨轮分别进行以下测试。为方便描述量测过程，下面以实施例1的研磨轮进行说明，其余实施例及比较例皆依照相同方式进行量测。测试结果如表1所示：

1.萧氏D硬度

以双手固定住硬度计(厂商：TECLOOK，型号：GS-702N单针型)的加压面(压针面)，从实施例1研磨轮的正上方以稳定的速度将硬度计垂直压放在实施例1研磨轮的平面上。当硬度计的加压面与实施例1研磨轮紧密接触后，立即读取最大值，此最大值即为实施例1研磨轮的“萧氏D硬度”。可由萧氏D硬度监控研磨轮中的橡胶的交联程度与研磨粒含量，萧氏D硬度范围在70至90的研磨轮，代表于研磨时研磨轮中的研磨粒能良好地脱落。

2.粉碎性

利用砂纸(型号：320CW)摩擦实施例1研磨轮，收集从实施例1研磨轮掉下的碎屑直至收集到固定重量，并利用光学显微镜观察研磨轮碎屑的颗粒大小，同时透过以下粉碎性测试来观察碎屑拍平之后的体积，碎屑拍平之后的体积越小表示研磨轮的颗粒越细，粉碎性越好。粉碎性测试：将碎屑放入一样品瓶(商品名：eppendorf)中，接着敲打该样品瓶，使碎屑的体积紧密至该样品瓶的1mL标示处，秤量碎屑净重，即可计算碎屑的密度，当碎屑的密度大于1.1g/cm³时，代表研磨轮的粉碎程度符合业界需求，粉碎性测试结果记录为“○”。反之，粉碎性测试结果记录为“X”。当粉碎性测试结果为“○”，表示研磨轮中的研磨粒于研磨时会适量脱落，而有利于后续待研磨物的抛光强化。

3.平均弯曲强度及平均弯曲强度回复率

将粉碎性测试结果为“○”的研磨轮按照以下步骤对待研磨玻璃进行研磨：

使用标准测试方法：ASTM C158。

将一因切割而使得弯曲强度降低的4英寸钠钙玻璃(soda-lime，未切割前的弯曲强度为650至700MPa)以钻石砂轮(1000目数)进行倒角研磨将切割产生的小裂缝磨除(研磨条件：钻石砂轮转速为3000RPM，磨边速度为10mm/s，磨边量为100±20μm)，即得到一经前处理的待研磨玻璃。接着，利用实施例1研磨轮对5片经前处理的待研磨玻璃进行倒角研磨(研磨条件：研磨轮转速为3000RPM，研磨液为水，磨边速度为10mm/s，磨边量为150±50μm)，得到5片研磨后的玻璃。将5片研磨后的玻璃分别置于一具有上跨矩与下跨矩的测试平台上进行四点弯曲实验，纪录每一片研磨后的玻璃破裂时的最大下压力即可换算出每一片研磨后玻璃的弯曲强度，最后再将得到的数据进行平均，可获得研磨后玻璃的平均弯曲强度。

再通过下列公式就可以得到玻璃的平均弯曲强度回复率：

平均弯曲强度回复率＝(研磨后玻璃的平均弯曲强度÷未切割前玻璃的弯曲强度)x100%

研磨时若研磨轮中的研磨粒不能适度地脱落，则经抛光强化后的玻璃无法达到较佳的平均弯曲强度回复率。故玻璃的平均弯曲强度回复率能用来判断研磨轮中的研磨粒是否适量脱落并同时符合后续抛光强化的需求。

表1

a：硫化橡胶含硫量=(硫化剂用量×硫化剂纯度)÷(橡胶+活性剂+硫化剂+硫化助剂)

b：未切割前玻璃的弯曲强度以700MPa计算

表1的结果显示，比较例1因硫化剂的使用量仅为10.8重量份，使得研磨石中硫化橡胶的含硫量只有6.4wt%，硫化橡胶的硫化交联程度低，故粉碎性及萧氏D硬度不佳，因此无法对待研磨玻璃进行倒角研磨。而比较例2的研磨轮除了因硫化剂的使用量仅为10重量份，使得研磨石中硫化橡胶的含硫量只有6.5wt%，硫化橡胶的硫化交联程度低造成粉碎性及萧氏D硬度不佳，更因为研磨粒的使用量只有250重量份，使得研磨石的萧氏D硬度只有21，以致无法对待研磨玻璃进行倒角研磨。相较之下，实施例1至3的研磨轮因硫化剂使用量范围在25至60重量份，使得硫化橡胶的含硫量范围在10至30wt%，硫化橡胶的硫化交联程度适当，而具有萧氏D硬度高及粉碎性佳的性质，所以使用实施例1至3的研磨轮对待研磨玻璃进行倒角研磨，能回复待研磨玻璃的弯曲强度至接近未进行切割前的弯曲强度，提升玻璃的平均弯曲强度回复率，达到良好的玻璃强化效果。

综上所述，本发明制造方法能使研磨粒均匀地分散在硫化橡胶中，并通过添加硫化剂使用量范围在25至60重量份控制硫化橡胶的交联程度，使硫化橡胶的含硫量范围在10至30wt%，所制得的本发明研磨件于研磨时能适度地让研磨石的研磨粒脱落。使用本发明研磨件对因切割而造成弯曲强度降低的待研磨物进行研磨时，能使经研磨后的待研磨物的弯曲强度获得提升。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种研磨石，包含：

硫化橡胶；及

分散在该硫化橡胶的多数研磨粒；

其中，该硫化橡胶的含硫量范围为10至30wt%。

2.如权利要求1所述的研磨石，其中，以该研磨石的总重量为100wt%，该硫化橡胶的含量范围为10至30wt%，该研磨粒的含量范围为70至90wt%。

3.如权利要求1所述的研磨石，其中，该硫化橡胶的含硫量范围为15至30wt%。

4.如权利要求2所述的研磨石，其中，以该研磨石的总重量为100wt%，该硫化橡胶的含量范围为10至20wt%，该研磨粒的含量范围为80至90wt%。

5.如权利要求1所述的研磨石，其中，该研磨石的萧氏D硬度范围为70至90。

6.一种研磨件，包含：

具有周壁的座体；及

环绕该周壁且如权利要求1至5中任一项所述的研磨石。

7.如权利要求6所述的研磨件，是用于对玻璃进行抛光，且该玻璃在抛光后的平均弯曲强度回复率范围是50%至95%。

8.一种研磨件的制造方法，包含：

第一混炼步骤，用于制得混合物，该混合物包括橡胶及多数研磨粒；

第二混炼步骤，用以制得研磨石组成物，该研磨石组成物包括该混合物及硫化剂；及

热压成型步骤，将座体与该研磨石组成物放入模具内并予以热压，该研磨石组成物于模具内硫化及成型制得研磨件。

9.如权利要求8所述的研磨件的制造方法，其中，以该橡胶的总使用量为100重量份计，该硫化剂的使用量范围为25至60重量份。

10.如权利要求8所述的研磨件的制造方法，其中，以该橡胶的总使用量为100重量份计，该研磨粒的使用量范围为500至1300重量份。