CN104261726A - 一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫及其制备方法，该研磨垫由下至上依次为双面附胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、磨体坯块层；制备方法是将环氧树脂、金刚石、滑石粉、硅灰石、铝粉、石墨和碳化硅原料先通过模具浇铸成型制备磨体坯块坯体，粘贴无纺布、PET膜，采用热压法固化成型，冷却脱模，粘贴PC板，模切成型即得；该制备方法操作简单、成本低、效率高，制得的研磨垫研磨性能稳定、研磨效率高，使用寿命长，用于光学玻璃精加工可获得良好的表面质量，且产品良率高，大大降低了光学玻璃加工成本。

Description

一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫及其制备方法，属于光学玻璃双面精加工领域。

背景技术

目前，国内大多数光学玻璃加工企业，采用的还是传统的游离磨料研磨工艺，即在冷却液中加入磨料，磨料随着冷却液分散到研磨盘中(研磨盘上下盘均为铁盘)，达到研磨的作用，但这种工艺研磨效率低，磨料和废屑一起被清洗掉，造成磨料的浪费和废液处理成本的增加，且磨料在研磨盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切屑量的不均，产品表面精度不易控制。

采用固结磨料研磨时，有较高的加工效率和产品表面质量，且固结磨料之间不会相互磨削，从而可以减少磨粒的损耗，在使用过程中无需添加磨料，减少了研磨废液的处理量，减轻了环境污染，可以有效的降低生产成本。因此，固结磨料研磨垫的研究成了了研磨加工行业的热点，目前只有美国3M公司成功制备了一种3M-4S固结磨料研磨垫取得了不错的效果，但是该研磨垫只适用于部分产品，且使用寿命偏短，加工产品的平整度差，制作成本高。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种廉价、使用寿命长、对玻璃精加工研磨性能稳定、效率高、精确度高的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，该研磨垫有效提高了玻璃的表面品质，大大降低了玻璃的加工成本。

本发明的另一个目的是在于提供一种操作简便、成本低、效率高的制备所述光学玻璃双面精加工专用研磨垫的方法。

本发明提供了一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫，该研磨垫由下至上依次为双面贴胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、磨体坯块层，所述的磨体坯块层由以下质量百分比组分原料通过模具成型、热压固化制成：双酚A型环氧树脂30～55％；金刚石5～20％；滑石粉1～10％；硅灰石20～45％；铝粉1～5％；石墨1～10％；碳化硅5～15％；气相二氧化硅0.5～5％；所述双酚A型环氧树脂的环氧值为0.8～0.9mol/100g，25℃条件下的粘度为200～220mpa.s，耐热温度为130～138℃。

本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫包括以下优选方案：

优选的磨体坯块层配方由以下原料组成：双酚A型环氧树脂36～46％；金刚石8～14％；滑石粉4～8％；硅灰石22～30％；铝粉1～2％；石墨3～8％；碳化硅6～9％；气相二氧化硅2～4％。

优选的金刚石平均粒径为5～25um。

优选的碳化硅平均粒径为5～15μmμm。

优选的硅灰石平均粒径为5～15μm。

优选的石墨平均粒径为5～15μm。

优选的铝粉平均粒径为5～15μm。

优选的滑石粉平均粒径为5～15μm。

优选的原料配方中碳化硅平均粒径要比所述金刚石的平均粒径小。

优选的磨体坯块磨体坯块由相等纵横间距排布的长为2.0～3.0mm，宽为2.0～3.0mm，高为1.0～1.5mm的方形磨块构成，其中，长和宽尺寸相等。

优选的磨体坯块表面方形磨块与方形磨块之间的纵横间距为1～2mm。

优选的PET膜层厚度为115～135μm。

优选的双面贴胶的PC板层厚度为900～1200μm。

优选的无纺布层厚度为50um～100μm。

优选的气相二氧化硅的比表面积为150～200m²/g。

本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫中PET膜层起到承载和固定磨体坯块的作用；PC板层主要增强研磨垫的柔韧性，抗弯折；双面胶层主要粘接PC板层与PET膜层及PC板与研磨盘，让研磨垫固定在研磨盘上加工产品。

本发明还提供了一种所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫的制备方法，该制备方法是将磨体坯块层原料混合均匀后平整地填充到模具中，对填充在模具中的磨体坯块原料进行真空除泡处理后，将磨体坯块原料表面刮平整，在刮平整后的磨体坯块原料表面贴一层无纺布，再在所述无纺布表面贴PET膜；将贴了PET膜的模具置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模，在PET膜表面粘贴两面附胶的PC板，即得。

本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫的制备方法还包括以下优选方案：

优选的方案中热压固化采用阶梯式升温固化：在90～105℃，保持0.3～0.7h；115～125℃，保持0.3～0.7h；130～138℃，保持1～3h。

优选的方案中的模具底部设有若干长为2.0～3.0mm，宽为2.0～3.0mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽。

优选的方案中方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部。

优选的方案中真空除泡处理时间为30～60min。

优选的方案中模具为硅橡胶模具。

优选的方案中磨体坯块层原料的混合是通过重力行星式搅拌机实现。

本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫的制备方法：包括以下步骤：

1)混料：将磨体坯块层的各粉体原料加温干燥后，分别过筛，各自选择所需大小粒径的颗粒；按配比将筛选得到的各粉体、液体原料依次加入到料杯中，使用重力行星式搅拌机搅拌均匀；

2)浇铸：将1)混合所得的原料，浇铸到硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理30～60min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为2.0～3.0mm，宽为2.0～3.0mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部；

3)粘贴无纺布：在2)处理好的刮平整的原料表面粘贴无纺布；

4)粘贴PET膜：在3)的无纺布表面粘贴PET膜；

5)热压固化：在3)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至加热炉中进行固化，热压固化的条件是：在90～105℃，保持0.3～0.7h；115～125℃，保持0.3～0.7h；130～138℃，保持1～3h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

6)粘贴两面附胶的PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上粘贴上两面附胶的PC板；

7)模切成型：使用模切机，将6)处理好的研磨垫裁剪掉多余的PET膜、PC板部分。

本发明制得的光学玻璃双面精加工专用研磨垫特别适合玻璃的平面研磨、精加工。

本发明的有益效果：

1、本发明通过大量实验研究优选出较好的磨体坯块层配方，结合本发明特殊的模具成型和热压固化方法，制得使用寿命长、成本低的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，用该研磨垫来加工玻璃产品，磨削力效率高，磨削精度高，使产品表面品质好，良率提高，大大降低了产品的成本。

2、本发明选择合适的金刚石和碳化硅主磨料和辅助磨料进行复配，研磨垫的磨削能力协同作用明显加强，适用于玻璃这种特殊材料的磨削；再此基础上选择合适的环氧树脂与磨料及辅料之间复配并通过热压成型，使磨料原料之间有机地结合起来，形成结构稳定、磨料不易脱落，磨削能力强的研磨垫，大大延长了使用寿命，有效防止在磨削过程中金刚石脱落导致产品划伤；进一步优选的方案中通过选择合适粒径大小的各种粉体原料，更有利于协同研磨能力加强的作用。

3、本发明通过模具成型和热压固化的方法将磨料混合物制成有序排列的方形磨块，制得的磨块平整度高，尺寸大小一致，保证了加工产品时的高精确度，加工的产品表面粗糙度Ra值小，不会出现划痕，大大提高了产品的表面品质，有利于产品良率的提高，并且，磨块与磨块之间设有沟槽，有利于散热和废屑的排出，提高了磨削效率，也可以降低因采用过多的铝粉散热剂而影响磨块的耐磨性能。

4、本发明采用的原料都是廉价的常规原料，来源广，大大降低了产品的成本；本发明的制备方法工艺简单、操作简便、低成本，可以工业化生产。

附图说明

【图1】为本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫局部结构剖面图：a为磨体坯块层(方形磨块)，b为无纺布层；c为PET膜层；d为PC板层。

【图2】为本发明的固结磨料研磨垫外形图。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。

本发明实施例1～3采用的双酚A型环氧树脂的环氧值为0.86mol/100g，粘度为200mpa.s(25℃)，有机氯值为0.0024mol/100g，无机氯值为0.000065mol/100g，耐热温度为130℃。

实施例1

1)混料：将粉体分别过筛，其中，金刚石平均粒径为20μm，碳化硅平均粒径为10μm，硅灰石平均粒径5μm，石墨平均粒径为10μm，铝粉的平均粒径7μm，滑石粉的平均粒径为8μm；按质量百分比称取各原料，双酚A型环氧树脂40％；金刚石10％；滑石粉5％；硅灰石30％；铝粉2％；石墨3％；碳化硅6％；气相二氧化硅4％；搅拌均匀。

2)填料：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理50min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm，宽为3mm，深度为1mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；

3)粘贴无纺布：将2)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为50μm的无纺布；

4)粘贴PET膜：将3)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为125μm的PET膜；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至加热炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；132℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

6)贴PC板：在5)得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μm的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为200μm；

7)模切成型：使用模切机，将6)处理好的研磨垫裁剪掉多余的PET膜、PC板部分。

实施例2

1)混料：将粉体分别干燥、过筛，其中，金刚石平均粒径为15μm，碳化硅平均粒径为10μm，硅灰石平均粒径为5μm，滑石粉平均粒径为5μm，铝粉的平均粒径为7μm，滑石粉的平均粒径为8μm；按质量百分比称取各原料，双酚A型环氧树脂46％；金刚石8％；滑石粉4％；硅灰石22％；铝粉1％；石墨8％；碳化硅9％；气相二氧化硅2％；将料杯放入重力行星式搅拌机中，搅拌均匀。

2)浇铸：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理40min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm，宽为3mm，深度为1mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；

3)粘贴无纺布：将2)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为80μm的无纺布；

4)粘贴PET膜：将3)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为125μm的PET膜；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至加热炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

6)贴PC板：在4)得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μm的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

7)模切定型：使用模切机，将6)处理好的研磨垫裁剪掉多余的PET膜、PC板部分。

实施例3

1)混料：将粉体分别过筛，其中，金刚石平均粒径为20μm，碳化硅平均粒径为10μm，硅灰石平均粒径为5μm，滑石粉平均粒径为5μm，铝粉的平均粒径为7μm，滑石粉的平均粒径为10μm；按质量百分比称取各原料，双酚A型环氧树脂36％，金刚石14％，滑石粉8％，硅灰石26％，铝粉2％，石墨5％，碳化硅7％，气相二氧化硅2％，将料杯放入重力行星式搅拌机中，搅拌均匀。

2)填料：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理50min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm，宽为3mm，深度为1mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；

3)粘贴无纺布：将2)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为50μm的无纺布；

4)粘贴PET膜：将3)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为125μm的PET膜；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至加热炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.5h；120℃，保持0.5h；130℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

6)贴PC板：在4)得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μm的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

7)外形修整处理：使用模切机，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

对比实施例1

1)混料：将粉体分别过筛，其中，金刚石平均粒径为20μm，碳化硅平均粒径为10μm，硅灰石平均粒径为5μm，滑石粉平均粒径为5μm，铝粉的平均粒径为7μm；按质量百分比称取各原料，聚氨酯48％，金刚石10％，碳化硅10％，硅灰石24％，铝粉3％，石墨5％，将料杯放入重力行星式搅拌机中，搅拌均匀；

2)填料：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理50min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm，宽为3mm，深度为1mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；

3)粘贴无纺布：将2)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为50μm的无纺布；

4)粘贴PET膜：将3)处理好的刮平整的原料表面粘贴厚度为125μm的PET膜；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至加热炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持1.0h；120℃，保持1.0h；130℃，保持3.0h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

6)贴PC板：在4)得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μm的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

7)外形修整处理：使用模切机，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

实施例4

本发明实施例1～3制得的光学玻璃双面精加工专用研磨垫性能稳定，以实施例1制得的光学玻璃双面精加工专用研磨垫为例与购买的美国3M-9MIC研磨垫在相同的加工条件下对具体玻璃材料进行双面精加工研磨，研磨垫的性能及加工产品的性能参数比较如表1。对比实施例1采用的是其它树脂制备的金刚石碾磨垫加工产品的性能参数，加工性能相对较差。

表1 本发明的光学玻璃双面精加工专用研磨垫与3M-4S研磨垫及对比实施例1的各项性能对比

Claims (10)

1.一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫，由下至上依次为双面贴胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、磨体坯块层，其特征在于，所述的磨体坯块层为由以下质量百分比组分原料通过模具成型、热压固化制成：

双酚A型环氧树脂 30～55％；

金刚石 5～20％；

滑石粉 1～10％；

硅灰石 20～45％；

铝粉 1～5％；

石墨 1～10％；

碳化硅 5～15％；

气相二氧化硅 0.5～5％；

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为0.8～0.9mol/100g，25℃条件下的粘度为200～220mpa.s，耐热温度为130～138℃。

2.如权利要求1所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，其特征在于，所述的金刚石平均粒径为5～25um；所述的碳化硅平均粒径为5～15μmμm；所述的滑石粉平均粒径为5～15μm；，所述的硅灰石平均粒径为5～15μm；所述的石墨平均粒径为5～15μm；所述的铝粉平均粒径为5～15μm；其中，碳化硅平均粒径要比所述金刚石的平均粒径小。

3.如权利要求1所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，其特征在于，所述的磨体坯块由相等纵横间距排布的长为2.0～3.0mm，宽为2.0～3.0mm，高为1.0～1.5mm的方形磨块构成，其中，长和宽尺寸相等。

4.如权利要求3所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，其特征在于，方形磨块与方形磨块之间的纵横间距为1～2mm。

5.如权利要求1所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫，其特征在于，所述的PET膜层厚度为115～135μm；所述的双面贴胶的PC板层厚度为900～1200μm；所述的无纺布层厚度为50um～100μm。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的光学玻璃双面精加工专用研磨垫的制备方法，其特征在于，将磨体坯块层原料混合均匀后平整地填充到模具中，对填充在模具中的磨体坯块原料进行真空除泡处理后，将磨体坯块原料表面刮平整，在刮平整后的磨体坯块原料表面贴一层无纺布，再在所述无纺布表面贴PET膜；将贴了PET膜的模具置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模，在PET膜表面粘贴两面附胶的PC板，即得。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的热压固化采用阶梯式升温固化：在90～105℃，保持0.3～0.7h；115～125℃，保持0.3～0.7h；130～138℃，保持1～3h。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的模具底部设有若干长为2.0～3.0mm，宽为2.0～3.0mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的真空除泡处理时间为30～60min。