CN104786138B - 一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法，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、粘结剂层、金刚石料层，所述金刚石料层包括以下质量百分比组分原料：树脂结合剂35～50％；金刚石5～15％；硅灰石30～50％；二硫化钼3～8％；气相二氧化硅0.5～2.5％。本发明提供一种性能稳定、切削力好、使用寿命长的树脂结合剂型金刚石研磨垫，该研磨垫能使光学镜片的粗、精加工合二为一，并且切削效率高、精确度高、加工产品表面品质提高，良率增加。

Description

一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学镜片粗、精研磨加工技术领域，特别地，涉及一种树脂结合剂型金刚石研磨垫及其制备方法。

背景技术

目前，国内大多数光学玻璃加工企业，采用传统的游离磨粉研磨工艺，即在切削液中加入磨粉，磨粉随着切削液流到研磨盘中(研磨盘上下盘均为铁盘)，达到研磨的作用；这种工艺切削力的稳定性差，导致切削效率低；加工产品的良率低，表面光洁度差；并且磨粉使用寿命短，无法分离回收，导致用量大，并且较难清理，容易污染环境。

而采用固结磨料研磨时，需要较高的加工效率和产品表面质量，使得加工产品切削力稳定，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研磨加工行业的热点，目前只有美国3M公司成功制备出了用于粗加工和精加工的固结研磨垫，并取得了较好的效果。但是3M的粗加工研磨垫加工产品的平整度差，研磨产品表面品质不好，而且制作成本高，价格昂贵，切削力差。国内目前还没有其他用于粗、精加工合二为一的金刚石研磨垫相关的报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，以解决同一组分的金刚石研磨垫不能同时用于粗、精加工的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，由下至上依次为双面附胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、粘结剂层、金刚石料层，所述金刚石料层包括以下质量百分比组分原料：

树脂结合剂 35～50％；

金刚石 5～15％；

硅灰石 30～50％；

二硫化钼 3～8％；

气相二氧化硅 0.5～2.5％；

所述树脂结合剂由环氧类树脂、酸酐类固化剂及促进剂组成。

优选的，所述树脂粘结剂组成为：环氧类树脂43～60％、酸酐类固化剂40～55％、、促进剂0.5～1％。

优选的，所述金刚石平均粒径为20～50μm；所述硅灰石平均粒径为15～40μm；所述二硫化钼平均粒径为1～10μm；所述气相二氧化硅的平均粒径为100～500nm。

优选的，所述双面附胶的PC板厚度为900～1300μm；所述PET膜层厚度为115～135μm；所述粘结剂层的厚度为130～150μm。

上述的树脂结合剂型金刚石研磨垫的制备方法，包括步骤：

A、模具浇注：将树脂结合剂、金刚石、硅灰石、二硫化钼、气相二氧化硅混合均匀后填充到模具中，将混合原料表面摊平后，进行真空除泡处理；

B、预固化成型：再一次摊平混合原料，并粘贴无纺布，随后进行预固化成型；

C、梯度升温热压固化：待预固化冷却后，在混合原料表面上均匀地刷涂一层树脂粘结剂，并粘贴PET膜，置于固化炉中进行梯度升温热压固化，冷却脱模；再粘贴双面附胶的PC板上，裁剪即得；

所述粘结剂的组成为：纳米氧化铝15～20％、环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂30～35％、促进剂0.5～1％。

优选的，所述预固化条件为70～90℃，保持1～2h。

优选的，所述真空除泡处理次数为2～5次，每次30～50min，真空值为-92～-99KPa，温度为50～65℃。

优选的，所述梯度升温热压固化的条件为：90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。

优选的，所述金刚石原料的混合是将各种粉体和液体按质量比一次性加入到料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6～12min，搅拌机转速为400rpm/2～4min，500rpm/2～4min，600rpm/2～4min。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种性能稳定、切削力好、使用寿命长的树脂结合剂型金刚石研磨垫，该研磨垫优选粒径范围合适的金刚石磨料，能使光学镜片的粗、精加工合二为一，并且切削效率高、精确度高、加工产品表面品质提高，良率增加，能降低产品的生产成本。

本发明经过研究磨料的晶型、韧性、强度、破碎机理，最终选择合适粒径范围的金刚石颗粒，增加了研磨垫的切削效率，提高了研磨产品的表面品质，延长了使用寿命。

本发明采用独特的预固化成型和梯度升温热压固化的工艺，使制得的研磨垫内部填充饱满、无空洞，大大增强了研磨垫的耐磨性能和切削效率，提高了产品的表面品质，有利于产品良率的提高。

本发明特殊的预固化工艺能够有效地排出固化过程中的气体、挥发性物质、游离酸等，消除因这些物质的挥发及固化时放热严重所导致的空洞问题；在预固化之前粘贴无纺布并轻轻滚压，使得无纺布充分渗透到料层当中，无纺布的多孔结构并不会影响挥发性气体的排出，并且能够提高料层与胶层的结合力，改善预固化导致的变形和脱模掉颗粒问题。

此外，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；本发明的制备工艺简单、操作简便、低成本，可以工业化生产。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的研磨垫局部结构剖面图；

其中，a、金刚石层(方形磨块)，b、金刚石层(表面平铺层)；c、无纺布层；d、粘结剂层；e、PET膜层；f、PC板层；g、双面胶层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，由下至上依次为双面附胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、粘结剂层、金刚石料层，其中，PET膜层和无纺布层起到承载和固定研磨方块的作用；粘结剂层主要是粘结PET膜层和金刚石料层；PC板层主要增强研磨垫的柔韧性，抗弯折性能；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进行加工产品。所述双面附胶的PC板厚度为900～1300μm；所述PET膜层厚度为115～135μm；所述粘结剂层的厚度为130～150μm。

所述金刚石料层包括以下质量百分比组分原料：

树脂结合剂 35～50％；

金刚石 5～15％；

硅灰石 30～50％；

二硫化钼 3～8％；

气相二氧化硅 0.5～2.5％。

其中，树脂结合剂由环氧类树脂、酸酐类固化剂及促进剂组成。树脂结合剂可包括环氧类树脂43～60％、酸酐类固化剂40～55％、促进剂0.5～1％。金刚石平均粒径为20～50μm；硅灰石平均粒径为15～40μm；二硫化钼平均粒径为1～10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100～500nm。

本发明的树脂结合剂型金刚石研磨垫的制备工艺，包括以下步骤：

1)混料：将金刚石层的各粉体原料干燥后，过筛，选择所需大小粒径的颗粒；按配比将筛选得到的各粉体原料及液体原料加入到料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6～12min，搅拌机转速为400rpm/2～4min，500rpm/2～4min，600rpm/2～4min。采用真空行星式搅拌机，搅拌功率大，转速高，可以边搅料边抽出搅拌过程中产生的气泡。

2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫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2～5次，每次30～50min，真空值为-92～-99KPa，温度为50～65℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；

3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，随后进行预固化成型，预固化条件为70～90℃，保持1～2h；，预固化的目的是为了消除或减少研磨垫内部因放热严重而产生的空洞；

4)贴PET膜：将3)预固化后的无纺布表面均匀地刷涂一层粘接剂，并粘贴PET膜；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h；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膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；

7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

以下为具体实施例。

实施例1

1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂35％，金刚石10％，硅灰石50％，二硫化钼3％，气相二氧化硅2％，其中E料需过筛，其中，金刚石平均粒径为30μm；硅灰石平均粒径30μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/2min，600rpm/2min。

树脂结合剂包括环氧类树脂59％、酸酐类固化剂40％、促进剂1％。

2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫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3次，每次30min，真空值为-96KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；

3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，随后进行预固化成型，预固化条件为80℃，保持2h；

4)贴PET膜：将3)预固化后的无纺布表面均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米氧化铝20％，环氧类树脂44％、酸酐类固化剂35％、促进剂1％；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，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5)得到的研磨垫PET膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；

7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

实施例2

1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂47％，金刚石15％，硅灰石34％，二硫化钼3％，气相二氧化硅1％，其中E料需过筛，其中，金刚石平均粒径为30μm；硅灰石平均粒径30μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/4min，500rpm/4min，600rpm/4min。

树脂结合剂包括环氧类树脂44％、酸酐类固化剂55％、促进剂1％。

2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫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3次，每次30min，真空值为-96KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；

3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，随后进行预固化成型，预固化条件为70℃，保持1h；

4)贴PET膜：将3)预固化后的无纺布表面均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米氧化铝19％，环氧类树脂50％、酸酐类固化剂30％、促进剂1％；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在90℃，保持0.3h；110℃，保持0.7h；140℃，保持3h；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膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；

7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

实施例3：

1)混料：按质量百分比称取各原料，树脂结合剂47％，金刚石5％，硅灰石39％，二硫化钼8％，气相二氧化硅1％，其中E料需过筛，其中，金刚石平均粒径为20μm；硅灰石平均粒径15μm；二硫化钼平均粒径为10μm；气相二氧化硅的平均粒径为100nm。将称取的各原料一次性倒入料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6min，搅拌机转速为400rpm/2min，500rpm/3min，600rpm/4min。

树脂结合剂包括环氧类树脂50％、酸酐类固化剂49％、促进剂1％。

2)浇注：将1)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫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3次，每次30min，真空值为-96KPa，温度为50℃，排除方形凹槽中及混料中的气泡，让混料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面摊平；

3)预固化成型：将2)表面摊平后的原料表面粘贴一层无纺布，保证无纺布和料层完全渗透，随后进行预固化成型，预固化条件为90℃，保持1.5h；

4)贴PET膜：将3)预固化后的无纺布表面均匀地刷涂一层粘结剂并粘贴PET膜，粘结剂组成为：纳米氧化铝15.5％，环氧类树脂50％、酸酐类固化剂34％、促进剂0.5％；

5)热压固化：在4)贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在105℃，保持0.7h；120℃，保持0.3h；125℃，保持1.5h；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膜层上贴上PC板，用滚筒压紧；

7)裁剪：使用吸塑模切机裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

上述实施例1-3制得的金刚石研磨垫与3M-9MIC及3M-4MIC研磨垫的各项性能对比可参见下表。

其中，去除量指产品减薄的厚度；磨削力指产品减薄相同的厚度，需要的加工时间；磨削力的稳定性指在10个小时内，研磨垫每次加工时间的变化；加工产品的表面粗糙度为加工产品的表面粗糙度Ra值；加工产品的厚度均匀性指同一片产品，测试四个点的厚度差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种树脂结合剂型金刚石研磨垫，由下至上依次为双面附胶的PC板层、PET膜层、粘结剂层、无纺布层、金刚石料层，其特征在于，所述金刚石料层包括以下质量百分比组分原料：

树脂结合剂35～50％；

金刚石15％；

硅灰石34～50％；

二硫化钼3～8％；

气相二氧化硅0.5～1％；

所述树脂结合剂组成为：环氧类树脂43～60％、酸酐类固化剂40～55％、促进剂0.5～1％；

金刚石料层包括方形磨块层和表面平铺层。

2.根据权利要求1所述的树脂结合剂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述金刚石平均粒径为20～50μm；所述硅灰石平均粒径为15～40μm；所述二硫化钼平均粒径为1～10μm；所述气相二氧化硅的平均粒径为100～500nm。

3.根据权利要求1所述的树脂结合剂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述双面附胶的PC板厚度为900～1300μm；所述PET膜层厚度为115～135μm；所述粘结剂层的厚度为130～150μm。

4.权利要求1至3任意一项所述的树脂结合剂型金刚石研磨垫的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、模具浇注：将树脂结合剂、金刚石、硅灰石、二硫化钼、气相二氧化硅混合均匀后填充到模具中，将混合原料表面摊平后，进行真空除泡处理；

B、预固化成型：再一次摊平混合原料，并粘贴无纺布，随后进行预固化成型；所述预固化条件为70～90℃，保持1～2h；

C、梯度升温热压固化：待预固化冷却后，在混合原料表面上均匀地刷涂一层树脂粘结剂，并粘贴PET膜，置于固化炉中进行梯度升温热压固化，冷却脱模；再粘贴双面附胶的PC板上，裁剪即得；

所述粘结剂的组成为：纳米氧化铝15～20％、环氧类树脂35～50％、酸酐类固化剂30～35％、促进剂0.5～1％。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述真空除泡处理次数为2～5次，每次30～50min，真空值为-92～-99KPa，温度为50～65℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述梯度升温热压固化的条件为：90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金刚石原料的混合是将各种粉体和液体按质量比一次性加入到料杯中，使用真空行星式搅拌机搅拌均匀，时间为6～12min，搅拌机转速为400rpm/2～4min，500rpm/2～4min，600rpm/2～4min。