CN104837593A - 研磨垫和用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的表面的研磨垫，所述研磨垫设置有：基底层；和研磨层，所述研磨层设置在所述基底层的第一表面侧上并且包含磨料，并且所述研磨层具有多个基体部分，所述基体部分相互分开地布置在所述基底层上；柱状或截头形末端部分，其相互分开地布置在所述基体部分上；以及一组凹槽，其包含设置在所述基体部分之间的多个凹槽部分，使得所述基底层被暴露，其中所述凹槽中的每一个凹槽相互交叉。

Description

研磨垫和用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法
背景技术
本发明属于研磨垫和用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法。
传统的研磨垫包括例如PCT专利申请2002-542057中描述的研磨部件。其研磨部件被构造为设置有背衬材料，所述背衬材料在一个表面上具有磨料。磨料的形状可例如是立方体、块形式、圆柱体、矩形等。此外，用在美国未经审查的专利申请公开US 2011/0053460的说明书中描述的研磨部件，在由磨料形成的研磨层的基体部分上形成锥形突起。该突起的目的是简化初始敷料(被执行以得到平坦研磨表面的操作)，以确定何时完成敷料(当研磨表面变得平坦时)。通过利用敷料剃刮掉突起以形成平坦度，可使用具有均匀磨料的基体部分来实现研磨。
当研磨嵌丝玻璃、耐热玻璃或用于工业用途的其它玻璃基板时，或者当研磨包含陶瓷或金属材料的大基板时，延长研磨垫的使用寿命是必要的。可想到的延长研磨垫的使用寿命的措施是增加研磨层的突起部分的高度以增大体积。然而，当仅增加突起部分的高度时，在一些情况下，突起部分可能容易地破裂。因此，还可想到将突起部分的根部分连接于磨料层。然而，也通过用该构造，必须用对策来应对由于当树脂轻度固化时的收缩而导致研磨层的平坦度减小和由于研磨层的一体化而导致柔韧性减小。
发明内容
本发明的一方面是一种用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的表面的研磨垫，所述研磨垫设置有：基底层；和研磨层，所述研磨层设置在所述基底层的第一表面侧上并且包含磨料，并且所述研磨层具有多个基体部分，所述基体部分相互分开地布置在所述基底层上；柱状或截头形末端部分，其相互分开地布置在所述基体部分上；一组凹槽，其包含设置在所述基体部分之间的多个凹槽部分，使得所述基底层被暴露在所述基底部分之间，其中所述凹槽中的每一个凹槽相互交叉。
此外，本发明的一方面是使用以上研磨垫来研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法。所述方法包括以下步骤：将所述基底层的所述第二表面侧固定在台板上，使所述研磨层和待研磨对象接触，然后在将磨削流体引入待研磨对象和研磨层之间的同时，用所述研磨垫和所述磨削流体相对地摩擦所述待研磨对象。
根据本发明，可实现增加的研磨垫使用寿命，并且可确保研磨层的平坦度和柔韧性。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的研磨垫的透视图。
图2是示出图1所示的研磨垫的主要部分的放大透视图。
图3是示出图1所示的研磨垫的主要部分的放大侧视图。
图4a和图4b是示出基体部分的变型的侧视图。
图5a至图5e是示出形成在基体部分之间的凹槽的组的示例的轮廓图。
图6是示出末端部分之间的凹槽部分的变型的侧视图。
图7a和图7b是示出用于使用图1所示的研磨垫来研磨待研磨对象的方法的侧视图。
图8a至图8c是示意性示出研磨垫的功能效果的例证。
图9a至图9e是示出根据实施例和比较例的研磨垫样品的形状的侧视图。
图10是用于确认益处的测试的结果的例证。
具体实施方式
以下，在参照附图的同时，详细地描述根据本发明的研磨垫和用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法的优选实施方式。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的研磨垫的透视图。此外，图2是示出图1所示的研磨垫的主要部分的放大透视图，并且图3是其放大侧视图。如图1至图3中所示，研磨垫1被构造为设置有用作研磨垫的支承构件的基底层11和包含磨料的研磨层12。研磨垫1是用于研磨嵌丝玻璃、耐热玻璃或其它有工业用途的玻璃基板或者用于研磨包含陶瓷或金属材料的大基板的研磨垫。研磨垫1例如形成直径是大约10mm至2500mm的盘形。
基底层11例如由厚度是大约1mm的聚合物膜、纸材、硫化纤维、经处理的非织造材料、经处理的纤维材料等构成，使得研磨垫1具有一定量的强度和柔韧性。在这些材料之中，使用聚合物膜是优选的。聚合物膜的例子包括聚乙烯对苯二甲酸膜、聚酯膜、共聚酯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜等。
研磨层12例如被构造成包括粘合剂、磨粒、填料并且形成在基底层11的一个表面上。另外，研磨层12还可包含诸如偶联剂、沉淀抑制剂、硬化剂(引发剂)和光敏剂的各种成分。
粘合剂是由粘合剂前体形成。粘合剂前体包含未固化或未聚合状态的树脂，并且当构造研磨层12时，粘合剂前体中的树脂被聚合或固化，从而形成粘合剂。粘合剂前体使用冷凝可固化树脂、加聚树脂、自由基可固化树脂或其组合。
例如，磨粒是菱形珠磨粒。例如，这里使用的菱形珠磨粒是包含直径为25微米或更小的菱形磨粒的按体积计约6％至65％的磨粒，并且被分散在按体积计约35％至94％的微孔、非熔融的连续金属氧化物基质中。金属氧化物基质具有约小于1000的努普硬度，并且包含选自包括氧化锆、氧化硅、氧化铝、氧化镁和氧化钛的组的至少一种金属氧化物。
包含在研磨层12中的菱形珠磨粒的量一般是约1重量％或更多，并且优选地为约2重量％或更多。此外，包含在研磨层12中的菱形珠磨粒的量更优选地为约5重量％或更多，并且最优选地为约7重量％或更多。包含在研磨层12中的菱形珠磨粒的量一般为约30重量％或更少，优选地为约25重量％或更少。此外，包含在研磨层12中的菱形珠磨粒的量更优选地为约15重量％或更少，最优选地为约13重量％或更少。
在形成研磨层12时，菱形磨粒与金属氧化物或氧化物前体的水溶胶混合，将已经被搅动的脱水液体(例如，2-乙基-1-己醇)中添加所得到的浆液。然后，从分散浆液中去除水，然后对其浆液进行过滤、干燥和煅烧，以获得研磨层12。研磨层12中的菱形珠磨粒一般是球形形状，并且与用于制造磨粒的原始菱形颗粒相比，尺寸为至少双倍的。
填料是用于控制研磨层12的腐蚀速度的材料。例如，填料是平均粒度为大体0.01μm至100μm并且典型地为0.1μm至40μm的颗粒材料。为了实现研磨速率和使用寿命之间的平衡，重要的是在研磨期间控制研磨层12的腐蚀速度。如果加载填料太多，则研磨层12可能腐蚀地太快，从而导致研磨操作不充分。相反地，如果加载填料太少，则研磨层12可能腐蚀地太慢，从而允许磨粒是钝的，从而导致研磨速率降低。
包含在研磨层12中的填料的量一般为约40重量％或更多，更优选地为约45重量％或更多，最优选地为50重量％或更多。此外，包含在研磨层12中的填料的量一般为约60重量％或更少。
填料的例子包括金属碳酸盐(诸如，碳酸钙(白垩、方解石、泥炭、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁等)、二氧化硅(诸如，晶体、玻璃珠、玻璃泡、玻璃纤维等)、硅酸盐(诸如，滑石粉、粘土(蒙脱石)长石、云母、碳酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾等)、金属硫酸盐(诸如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸钠铝、硫酸铝等)、石膏、蛭石、木粉末、三水合铝、炭黑、金属氧化物(诸如，氧化钙(石灰)、氧化铝、氧化锡(例如，氧化锡)、二氧化钛等)、和金属亚硫酸盐(亚硫酸钙等)、热塑性颗粒(聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙缩醛共聚物、聚氨酯、尼龙颗粒)、热固性颗粒(诸如，酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫颗粒等)等。
该填料还可以是盐，例如卤化物盐。卤化物盐的例子包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、四氟化硅、氯化钾和氯化镁。金属填料的例子包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它填料的例子包括硫、有机硫化合物、石墨、金属硫化物。
接下来，描述前述研磨层12的结构。
研磨层12的特征是类似图2和图3所示的那些片结构的片结构。更具体地，研磨层12的片结构具有相互分开地布置在基底层11上的多个基体部分13和相互分开地布置在基体部分13上的多个末端部分14。
例如，基体部分13在基底11上布置成矩阵形状，使得密度是每1cm20.01至80个基体部分13。各基体部分13具有平坦的、大致立方体形状，其厚度是例如0.5mm至2.0mm，从平面图看，具有大致方形形状。基体部分13是刚性主体，如果基体部分13的厚度太厚，则基体部分13有容易受收缩影响的风险。另一方面，如果基体部分13的厚度太薄，则粘合剂层12可能更容易断裂。以上的厚度范围是有利的，因为在该范围内，可确保基体部分13的强度，并且消除由收缩带来的影响。
例如，对于研磨3m×4m的长方形玻璃的情况，测量基体部分13的顶面30(形成末端部分14的表面)的表面积一般是30mm2或更高、优选地50mm2或更高、更优选地100mm2或更高。此外，基体部分13的顶面30的表面积一般是400mm2或更小、优选地300mm2或更小、更优选地200mm2或更小。当然，最佳范围根据待研磨的对象和加工压力(例如，一般研磨压力为约50至300g/cm2)而不同。
通过选择诸如这样的范围，足够量的末端部分14可布置在基体部分13上，并且可完全确保研磨区。此外，从与厚度情况类似的角度看，如果基体部分13的表面积太大，则担心的是，基底层11可能丧失柔韧性。另一方面，如果基体部分13的表面积太小，则研磨层12变窄，这样会导致研磨可加工性降低。因此，在以上的表面积范围内，可确保基底层11的研磨可加工性和柔韧性。
基体部分13的顶面30的平面形状可适当地选自诸如三角形、矩形、六边形等多边形、包括椭圆形状的圆形形状等。在选择这个平面形状的过程中，当实现研磨时，考虑研磨垫1和待研磨对象伴随着相互旋转移动或者仅其中一个的旋转移动的接触，并且优选的是能够执行各向同性研磨的形状。从这个角度来看，圆形、正方形或其它各向同性形状比作为基体部分13的顶面30的平面形状的长方形形状或其它各向同性形状更优选。此外，通过使基体部分13的顶面30的平面形状具有各向同性，可允许末端部分14的布置具有各向同性，并且末端部分14可以高密度布置在基体部分13上。
基体部分13的三维形状还可以是柱状主体或截头形状主体。具体地，截头形状的基体部分13是优选的，因为应力不易集中在成角度部分中，并且与基底层11的接触表面积增加。
这里，将针对作为例子的基体部分13布置成方格形状的情况，描述基体部分13的表面积的选择。为了简化描述，用一维宽度对大小关系的贡献来替代二维表面对大小关系的贡献并且进行说明。在选择基体部分13的宽度尺寸的过程中，必须考虑待研磨对象的表面的起伏程度、待研磨对象的材料强度的程度、待研磨对象的外部形状和尺寸、末端部分14的高度等。待研磨对象的表面起伏的节距对于小对象而言达到约1μm，并且对于大对象而言达到约1m。因此，例如，通过组合起伏节距的宽度和基体部分13的宽度，研磨表面可更紧密地接触待研磨对象的表面。此外，如果待研磨对象由不易变形的材料形成，则在进行研磨期间，表面的起伏不容易改变，因此，通过减小基体部分13的宽度，更容易使研磨表面紧密地接触待研磨对象的表面。另一方面，如果待研磨对象由易变形的材料形成，则在进行研磨期间，表面的起伏容易改变，因此，通过增大基体部分13的宽度，更容易使研磨表面紧密地接触待研磨对象的表面。
此外，待研磨小对象的直径是例如大约20mm，并且待研磨大对象的直径达到例如大约3m×3m，因此，优选地根据这些尺寸选择基体部分13的宽度。在与末端14的关系中，当末端14的长宽比是高的时，进行研磨时末端部分14上的扭矩(围绕基体部分13的根部的力的力矩)变大，因此，优选地完全确保基体部分13的宽度并且保持末端14。
通过以预定间隔设置在基底层11上的凹槽部分15来划分相邻的基体部分13。例如，如图3中所示，凹槽部分15的底部部分15是基底层11上半径为0.8mm的R形(圆形形状)，使得基底层11暴露于底部部分的顶点部分。注意的是，如本文提及的基底11的“暴露”意味着期望的是基本上没有妨碍基底层11的柔韧性的凹槽部分15的底部部分处的研磨材料的厚度，并且基底层11不一定必须完全暴露于凹槽部分15的底部部分。
通过形成这种类型的凹槽部分15，基体部分13的侧表面具有呈现渐缩形状的根部分。如果待被研磨垫1研磨的对象是大基底，则往往会向研磨垫1施加大负载，从而导致待研磨对象具有刚性。因此，在研磨层12中，需要关于基底层11的接合强度和减轻研磨期间添加的应力的构造。因此，通过采用渐缩形状用于基体部分13处的侧表面部分，可保持基底层11和基体部分13之间的接触表面积，并且可确保关于基底层11的接合强度。此外，因为基体部分13的根部分没有形成凹口，所以可减轻进行研磨期间在基体部分13的根部分中添加的应力。
除了图3所示的倒圆形状之外，基体部分13的渐缩形状还可例如具有像图4a所示的基体部分13A一样是完全倾斜表面的侧表面，并且可具有像图4b所示的基体部分13B一样其中只有侧表面的根部分是倾斜表面的表面形状(包括倒角表面形状)。另外，通过这些类型的形状，可完全保持基底层11和基体部分13之间的接触表面积，可确保基底层11和基体部分13之间的接合强度。此外，因为基体部分13的根部分没有形成凹口，所以可防止局部应力集中在基体部分13的根部分中。
凹槽部分15的宽度可合适地在例如大约0.5mm至3mm的范围内选择。如果凹槽部分15的宽度太窄，则担心基底层11的柔韧性会降低。此外，还可能想到，当研磨待研磨对象时产生的研磨废料可能容易堵塞凹槽部分15，从而导致研磨效率降低。另一方面，如果凹槽部分15的宽度太宽，则布置在基体部分13上的末端部分14的每单位面积的体积将变小，研磨垫1的使用寿命将减少。因此，通过在以上范围内创建凹槽部分15的宽度，可保持研磨垫1的研磨效率并且可确保其使用寿命。
这些凹槽部分15布置在相邻的基体部分13之间，并且在基底层11上构造一组凹槽。对于这组凹槽的形状的要求包括例如凹槽部分15本身相互连通，并且存在相互交叉的凹槽部分15。
图5a至图5e示出基体部分13和14之间的各组凹槽的形状的示例。在这个图中，为了方便描述，用线表示凹槽部分15。如图5a中所示，提供一组凹槽17A作为一组凹槽的构造的示例，其中，直线形状的凹槽部分15布置成格子形状。这组凹槽17A形成其中水平和垂直凹槽部分15正交的方格。这种构造是优异的，因为即使当实现研磨时有研磨垫1和待研磨对象的伴随相互旋转移动和其中仅一个的旋转移动时，也保持研磨各向同性。凹槽部分15的交叉角度可以为大约45°至135°，类似于图5b中示出的一组凹槽17B。另外，在这种情况下，可保持一定量的研磨各向同性。
此外，凹槽部分15的线不限于直线，如图5c所示，还可通过布置成方格的波形线形的凹槽部分15来形成一组凹槽17C。此外，如图5d所示，一组凹槽17D还可由通过居中成型线从中心径向延伸的线形成，一组凹槽17E还可由通过螺旋成型线从中心径向延伸的线形成。通过像上述凹槽一样形成一组凹槽17，进行研磨期间产生的研磨废料可平稳地在凹槽部分15中流动，可抑制由于研磨废料堵塞凹槽部分15而导致研磨效率降低。
例如，末端部分14布置在基体部分13上，使得密度变成每1cm20.05至300个末端部分。在该实施例中，例如，末端部分14形成距离基底层11的高度是大约3mm的大致四棱柱形状，并且在基体部分13上形成2×2矩阵形状。换句话讲，这种类型的构造意味着，通过多个末端部分14共享单个基体部分13来形成各个组。从平面图来看，末端部分14的顶面(研磨表面)形成例如测量3mm×3mm的大致方形。例如，末端14的侧表面还可以与基体部分13的渐缩形状相同的角度形成渐缩形状。
可在考虑到以下几点的情况下，合适地变化形成在基体部分13上的末端部分14的数量。当末端部分14的数量是低的时，由于待研磨对象的表面起伏，导致研磨表面和待研磨对象可容易地在一个点或多个点接触。因此，贴合待研磨对象的表面粗糙度往往是容易的。另一方面，如果末端部分14的数量是多个，则即使待研磨对象的表面中有起伏，由于基底层11的柔韧性，导致基体部分13和末端部分14跟踪待研磨对象的表面的形状，并且研磨表面和待研磨对象可容易地在多个点接触。因此，研磨的量和研磨速度增加，并且整理的程度往往会增加。
此外，通过凹槽部分16来划分相邻的末端部分14。如图2和图3所示，凹槽部分16的底部部分在基体部分13上形成半径为约0.8mm的倒圆形状，使得基体部分13暴露于底部部分的顶点部分。通过以此方式采用凹槽部分16的底部部分的倒圆形状，末端14的侧表面的基体部分具有渐缩形状。因此，确保了末端部分14和基体部分13之间的连接的表面区域，可更可靠地增加当末端部分14的高度增加时末端部分14的破裂强度。因为可通过增加末端部分14的高度完全确保研磨层12的体积，所以可进一步延长研磨垫1的使用寿命。
注意的是，末端部分14的形状可以是柱状主体或截头形状的主体，例如，可采取棱柱形状、圆柱形形状、椭圆柱体形状、截头圆锥体形状、圆锥体形状、圆锥台形状等。当末端部分14截头成型时，类似于基体部分13的情况，应力不易集中在成角度部分中，与基体部分13的接触表面积增加。因此，可更完全地保持破裂强度。
此外，凹槽部分16的底部部分的形状不限于倒圆形状。例如，类似于图6所示的凹槽部分16A，凹槽部分16的底部部分还可具有其中只有末端部分14的侧表面的根部分是倾斜表面的表面形状(包括倒角形状)。另外，在这种类型的构造中，末端14的侧表面的根部分具有渐缩形状。因此，即使末端部分14的高度增加，末端部分14的破裂强度也可以更可靠地增加。
此外，末端部分14中的每一个的长宽比变成0.2至10。在该范围内，目标可以是延长研磨垫1的使用寿命，可完全确保末端部分14的破裂强度。当长宽比减小时，研磨期间施加到末端部分14的扭曲减小，可更好地确保末端部分14的破裂强度。另一方面，当长宽比增大时，可完全确保末端部分14的体积，并且可进一步延长研磨垫1的使用寿命。此外，因为凹槽部分16的高度增加，所以磨削流体可平稳地在凹槽部分16中流动，并且可防止因研磨废料变成堆积在凹槽部分中而堵塞凹槽部分16。
例如，可使用转印方法作为像以上那样的形成研磨层12的方法。在转印方法中，例如，将已经施加以上片结构的模具设置在台板上，接下来，构造转印模具。然后，用固化型菱形浆液填充该转印模具，并且将变成基底层11的膜层合并且附接到浆液。接下来，通过光学照射固化浆液，当从转印模具中剥离膜时，得到在基底层11上形成有研磨层12的研磨垫1。研磨层12的形成不限于转印方法，并且可通过机加工、用辊进行压印等来实现。
图7a和图7b是示出使用研磨垫1的研磨方法的例证。图7a是在一个表面上进行研磨的例子，待研磨对象P1是例如嵌丝玻璃或陶瓷基板。在该例子中，研磨垫1被固定于研磨盘(台板)22的表面，使弹性主体层21插入其间，在待研磨对象P1和研磨垫1之间供应磨削流体的同时旋转研磨盘22，在施加负载时研磨待研磨对象P1的表面。保持待研磨对象P1的保持器23还可在与研磨盘22相同的方向上或在与其相反的方向上旋转。
此外，图7b是双重表面研磨的例子，作为研磨目标的待研磨对象P2是例如大玻璃基板或金属板。在该例子中，各个研磨垫1被固定于顶部和底部研磨盘24的表面，使具有柔韧性的层21插入各研磨垫1和研磨盘24之间，被保持器25保持的待研磨对象P2被设置在研磨盘24之间。在待研磨对象P2和研磨垫1之间供应磨削流体的同时旋转研磨盘24，在施加负载的同时研磨待研磨对象P2的两个表面。此时，研磨盘24在相互相反方向上的旋转是优选的。
在以上例子中，可使用例如压敏型粘合剂进行研磨垫1与研磨盘22和24的附接。这种类型的粘合剂的例子包括乳胶皱纱、松香、聚丙烯酸酯、丙烯酸类聚合物、聚丙烯酸丁酯、乙烯基醚(例如，聚丁基醚)、醇酸树脂粘合剂、橡胶粘合剂(例如，天然橡胶、合成橡胶和氯化橡胶)以及它们的混合物。
此外，可用作具有柔韧性的层21的材料的例子包括聚氨酯泡沫、橡胶、弹性体、橡胶泡沫等。通过插入这种类型的层21，可提高研磨垫1关于研磨盘22和24的形状跟踪能力。注意的是，在研磨垫1中的基底层11的第二表面侧(研磨层12的相对表面侧)还可预先设置具有柔韧性的层21。此外，不一定必须设置具有柔韧性的层21，研磨垫1可直接附接到研磨盘22和24。
磨削流体的例子包括含有以下一种或多种类型的水基溶液：胺、矿物油、煤油、溶剂油、可水溶的油乳液、聚氮丙啶、乙二醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙二醇、硼酸胺、硼酸、羧酸胺、松油、吲哚、硫胺盐、酰胺、六氢-1,3,5-三乙基三嗪、羧酸、2-巯基苯并噻唑钠、异丙醇胺、三亚乙基二胺四乙酸、丙二醇甲基醚、苯并三唑、2-吡啶硫醇-1-氧化钠和己二醇。磨削流体还可包含抗蚀剂、杀菌剂、稳定剂、表面活性剂、乳化剂等。
当研磨这种类型的待研磨对象P时，如上所述，用研磨垫1，研磨层12具有在基底层11上相互分开布置的基体部分13和在基体部分13上相互分开布置的大致棱柱形末端部分14。换句话讲，用这个研磨层12，通过多个大致棱柱形末端部分14共享单个基体部分13来形成各个组，并完全确保了末端部分14的破裂强度。此外，用这个研磨垫1，基体部分13通过凹槽部分15相互分开，并且在相邻组之间存在没有研磨材料的部分。因此，不同于所有末端部分14连接于基体部分13的情况，完全确保研磨垫1的柔韧性。
因此，用研磨垫1，如图8a中示意性示出的，当研磨待研磨对象P时，基底层11弯曲并且跟踪待研磨对象P的表面起伏，并以此方式，形成为各基体部分13上的各组的末端部分14的研磨表面与待研磨对象P紧密接触，可实现最佳研磨。此外，用研磨垫1，通过与基体部分13连接，确保了源自从基底层11剥离基底部分13的待破裂的末端部分14的破裂强度，可通过跟踪基底层11的形状，减小了施加到末端部分14的应力。因此，即使末端部分14的高度增加，也可抑制末端部分14的断裂和剥离。此外，因为可通过增加末端部分14的高度完全确保研磨层12的体积，所以研磨垫1的使用寿命可延长。
注意的是，还可通过用研磨垫1上的凹槽部分15分开基体部分13，抑制当研磨材料中的树脂被光固化时由于收缩导致的研磨层12的平坦度降低，可抑制末端部分14的高度(片高度)变化。此外，通过分开基体部分13，即使在向研磨层12施加弯曲或其它力的情况下，还可抑制由于因研磨层12中没有磨料的部分的弯曲造成研磨层12中形成裂缝导致末端部分14的破裂强度减小。
此外，在研磨垫1上，末端部分14之间的凹槽部分16的底部部分在基体部分13上形成倒圆形状，并且基体部分13之间的凹槽部分15的底部部分在基底层11上形成倒圆形状。通过这种类型的构造，在研磨垫1上，末端部分14的破裂强度进一步增加，可更可靠地抑制末端部分14的断裂和剥离。
相比之下，例如，如图8b中示意性示出的，用所有末端部分54连接在单个基体部分53上的传统研磨垫50，担心由于研磨层的一体化形式，导致基底层51的柔韧性会降低。当出现基底层51的柔韧性降低时，末端部分54的研磨表面没有跟踪待研磨对象P的表面起伏，施加到末端部分54的应力过量，并且担心末端部分54会出现断裂。此外，因基体部分53具有一体化形式，在弯曲力或其它力施加到研磨垫50的情况下，担心由于基体部分53中形成裂缝，导致末端部分54的破裂强度会降低。
此外，如图8c中示意性示出的，用没有被设置基体部分并且所有末端部分64直接形成在基体层61上的传统研磨垫60，虽然基底层61的柔韧性没有问题，但有可能当末端部分64的高度增加时无法充分确保破裂强度。在这种情况下，当进行研磨时施加到研磨垫60的应力集中在末端部分64的根部分，担心末端部分64会容易从基底层61剥离。因此，从延长研磨垫的使用寿命并且确保研磨层的平坦度和柔韧性的角度来看，如同研磨垫1，可用的是采用通过基体部分13将多个末端部分14分组的构造。
此外，在作为研磨目标的待研磨对象表面中的恒定存在起伏如上所述，但在研磨设备侧在研磨盘、传送器和其它部件中也存在恒定起伏。研磨盘一般是硬的，因此，难以改变起伏的形状。因此，赋予基底层11柔韧性，并适当地选择厚度和其它条件以提供允许变形的研磨垫1是有效的。还可通过为基底层11提供足够的柔韧性，确保容易将研磨垫1附接到磨料盘上。此外，特别是当仅因基底层11的柔韧性而无法抵消待研磨对象的表面起伏和研磨设备侧的起伏时，将具有柔韧性的层21安装在基底层11的第二表面侧是有效的。通过在研磨垫1和研磨盘之间插入柔性层21，可进一步提高研磨垫1侧的跟踪能力，可实现进一步最佳的研磨。
如以上说明的，如同随后功能益处的功能益处是根据本发明的一些方面来实现的。
本发明的一方面是一种研磨垫，该研磨垫用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的表面，该研磨垫设置有基底层和设置在基底层的第一表面侧上并且包含磨料的研磨层，并且研磨层具有相互分开地布置在基底层上的多个基体部分、相互分开地布置在基体部分上的柱状或截头形末端部分、包含设置在基体部分之间的多个凹槽部分的一组凹槽，使得基底层暴露在基体部分之间，其中所述凹槽中的每一个凹槽相互交叉。
用这个磨料垫，通过使末端部分共享单个基体部分，形成各个组，完全确保了末端部分的破裂强度。此外，用这个研磨垫，因为基体部分通过凹槽部分相互分开并且在相邻组之间存在没有研磨材料的部分，所以完全确保了研磨垫的柔韧性。因此，用这个研磨垫，当研磨待研磨对象时，基底层弯曲并且跟踪待研磨对象的表面起伏，从而能够执行最佳研磨。此外，用这个研磨垫，通过与基体部分连接，确保末端部分的破裂强度，可通过跟踪基底层的形状来减轻施加到末端部分的应力。因此，即使末端部分的高度增加，也可抑制末端部分的断裂和剥离。此外，因为可通过增加末端部分的高度来完全确保研磨层的体积，所以可延长研磨垫的使用寿命。
此外，在另一个方面，基体部分的顶面的表面积是30mm2至400mm2。通过选择诸如这样的范围，足够数量的末端部分可布置在基体部分上，可完全确保研磨区。如果基体部分的表面积太大，则担心会损失基底层的柔韧性。另一方面，如果基体部分的表面积太小，则担心研磨可加工性会出现降低。因此，在以上的表面积范围中，可同时确保基体部分的强度和基底层的柔韧性。
此外，在另一个方面，末端部分之间的凹槽部分的底部部分在基底部分上形成渐缩形状。通过这样，确保了末端部分和基体部分之间的连接的表面积，并且可进一步提高末端部分的破裂强度。
此外，在另一个方面，基体部分之间的凹槽部分的底部部分在基底层上形成渐缩形状。通过这种类型的构造，可完全保持基底层和基体部分之间的接触表面积，可确保关于基底层的接合强度。此外，因为基体部分的根部分没有形成凹口，所以可防止研磨期间基体部分的根部分中的局部应力集中。
此外，在另一个方面，基底层由具有柔韧性的材料形成。通过赋予基底层柔韧性以提供允许变形的研磨垫侧是有效的。以此方式，待研磨对象的表面起伏和附接研磨垫的台板的起伏等可被吸收，可实现最佳研磨。此外，如上所述，因为在基体部分之间存在没有磨料的部分，所以可避免由于研磨层导致基底层的柔韧性受妨碍。
此外，在另一个方面，在基底层的第二表面侧上设置具有柔韧性的层。在这种情况下，即使在待研磨对象的表面起伏和附接研磨垫的台板的起伏等无法仅通过基底层的柔韧性吸收，也可确保研磨垫侧的跟踪能力并且可通过具有柔韧性的层来实现最佳研磨。
此外，在另一个方面，末端的长宽比是0.2至10。在这个范围内，目标可以是延长研磨垫的使用寿命，可完全保持末端部分的破裂强度。当长宽比减小时，研磨期间施加到末端部分的扭矩减小，并可更好地确保末端部分的破裂强度。另一方面，当长宽比增大时，可完全确保末端部分的体积，并可进一步延长研磨垫1的使用寿命。此外，因为末端部分之间的凹槽部分的高度增加，所以磨削流体可平稳地在凹槽部分中流动，并可防止因研磨废料变成堆积在凹槽部分中而堵塞凹槽部分。
此外，本发明的一方面是使用以上研磨垫研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法。该方法包括以下步骤：将基底层的第二表面侧固定在台板上，使研磨层和待研磨对象接触，然后在将磨削流体引入待研磨对象和研磨层之间的同时，用所述研磨垫和所述磨削流体相对地摩擦所述待研磨对象。
用这种研磨方法，当使用上述研磨垫研磨待研磨对象时，基底层弯曲并且跟踪待研磨对象的表面起伏和台板的表面起伏，从而能够执行最佳研磨。在研磨垫侧上，通过与基体部分连接，确保末端部分的破裂强度，可通过跟踪基底层形状来减轻施加到末端部分的应力。因此，即使末端部分的高度增加，也可抑制末端部分的断裂和剥离，因为可完全确保研磨层的体积，所以还可延长研磨垫的使用寿命。
接下来，描述用于确认本发明的益处的测试。
在该测试中，分别制造具有形状不同的研磨层的研磨垫的样品，然后将各片的前沿插入螺栓和螺母之间，通过张力检验器测量当拉动下部时的破裂强度。
图9a至图9e是示出根据实施例和比较例的研磨垫样品的形状的侧视图。对于图9a中示出的比较例1的样品S1，没有设置基体部分，在基底层101上布置高度为0.8mm的大致棱柱形突起部分102，以形成研磨层103。此外，研磨表面的表面积是2.6mm×2.6mm。
对于图9b所示的比较例2的样品S2，没有设置基体部分，在基底层101上布置高度为5mm的大致棱柱形突起部分104，以形成研磨层105。此外，研磨表面的表面积是3mm×3mm。对于图9c所示的比较例3的样品S3，没有设置基体部分，在基底层101上布置高度为5mm的大致棱柱形突起部分106，确定研磨层108，使相邻的突起部分106之间的凹槽部分107的底部部分具有半径为0.8mm的倒圆形状。此外，研磨表面的表面积是3mm×3mm。
对于图9d所示的实施例1的样品S4，在基底层101上布置高度为1mm的基体部分109，在基体部分109上布置大致棱柱形末端部分110，使得相距基底层101的高度变成5mm，确定研磨层111。此外，末端部分110之间的凹槽部分112的底部部分和基体部分109之间的凹槽部分113的底部部分均被形成为半径为0.8mm的倒圆形状。研磨表面的表面积是3mm×3mm。对于图9e所示的实施例2的样品S5，研磨层115设置有与实施例1类似的结构，不同的是，基体部分114的高度是2mm。
图10是示出其测试结果的例证。如在附图中示出的，在突起部分的高度为低的比较例1中，破裂强度自然高，但其中末端部分通过基体部分被形成组的实施例1的破裂强度比没有基体部分的比较例2提高了大致四倍并且比比较例3提高了大致两倍。此外，具有厚基体部分的实施例2的破裂强度进一步比实施例1提高了1.3倍。

Claims (8)

1.一种用于研磨玻璃、陶瓷和金属材料的表面的研磨垫；所述研磨垫包括：
基底层；和
研磨层，其设置在所述基底层的第一表面侧上并且包含磨料；
并且所述研磨层包括：
多个基体部分，其相互分开地布置在所述基底层上；
柱状或截头形末端部分，其相互分开地布置在所述基体部分上；以及
一组凹槽，其包含设置在所述基体部分之间的多个凹槽部分，使得所述基底层被暴露，其中所述凹槽中的每一个凹槽相互交叉。
2.根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述基体部分的顶面的表面积为30mm2至400mm2。
3.根据权利要求1或2所述的研磨垫，其中所述末端部分之间的所述凹槽部分的底部部分在所述基体部分上形成渐缩形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨垫，其中所述基体部分之间的所述凹槽部分的底部部分在所述基底层上形成渐缩形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其中所述基底层由具有柔韧性的材料形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的研磨垫，其中具有柔韧性的层设置在所述基底层的第二表面侧上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的研磨垫，其中所述末端部分的长宽比是0.2至10。
8.一种使用根据权利要求1至7中的任一项所述的研磨垫来研磨玻璃、陶瓷和金属材料的方法；
所述研磨方法包括以下步骤：将所述基底层的所述第二表面侧固定在台板上，使所述研磨层和待研磨对象接触，然后在将磨削流体引入所述待研磨对象和所述研磨层之间的同时，用所述研磨垫和所述磨削流体相对地摩擦所述待研磨对象。
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