CN110549258B - 一种抛光片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抛光片，包括基片和设置在所述基片表面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列。本发明提供的抛光片中，由磨料形成的工字型凸起花纹单元可以与硬脆材料的弧面全接触，使受力面压力稳定均匀，对抛光试件进行机械抛光后，能够使抛光试件表面的纹路更加细腻。根据实施例的记载，本发明提供的抛光片使被抛光试件的表面粗糙度最小能够达到38nm，邵氏硬度范围为10HD～60HD，本发明还提供了所述抛光片的制备方法，所述方法采用丝印制备得到，操作简单。

Description

一种抛光片及其制备方法
技术领域
本发明涉及抛光材料技术领域，尤其涉及一种抛光片及其制备方法。
背景技术
现有技术中，抛光主要分为机械抛光、化学抛光、电解抛光、超声波抛光、流体抛光和磁研磨抛光。其中，机械抛光是较为常用的一种抛光方法。机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法。机械抛光所采用的抛光材料一般为油石条、羊毛轮、砂纸等，但由于抛光料表面的磨料形状、分布不均匀导致弧面受力较小，抛光效率低，抛光效果差。利用机械抛光使被抛光试件的表面粗糙度最小仅仅能够达到0.08μm，是各种抛光方法中表面粗糙度最高的。
但采用机械抛光如何使被抛光试件的表面粗糙度降低，是目前亟需解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使抛光试件表面粗糙度小的抛光片及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种抛光片，包括基片和设置在所述基片单面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列。
优选的，所述凸起的高度为0.01～0.5mm。
优选的，所述第一横部和第二横部的长独立为2.0～2.8mm，宽独立为0.3～1.0mm；所述竖部的长为2.5～3.0mm，宽为0.3～1.0mm。
优选的，同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距为0.1～0.6mm。
优选的，相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距为1.2～2.0mm。
优选的，按重量份计，所述磨料包括以下组分：
基体磨料 15～60重量份
滑石粉 10～15重量份
UV树脂胶 20～60重量份。
优选的，所述基体磨料为金刚石、碳化硅和氧化铝中的一种或几种。
优选的，所述基体磨料的粒径为0.5～50μm，滑石粉的粒径为1～30μm。
本发明还提供了所述抛光片的制备方法，包括以下步骤：
将基体磨料、滑石粉和UV树脂胶混合，得到磨料；
将所述磨料丝印在基片的单面，得到抛光片前驱体；
将所述抛光片前驱体进行固化，在所述基片的单面形成凸起，形成抛光片。
优选的，所述固化在紫外光照射的条件下进行，所述紫外光的能量≥200mJ/cm2。
本发明提供了一种抛光片，包括基片和设置在所述基片单面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列。本发明提供的抛光片中，由磨料形成的工字型凸起花纹单元可以与硬脆材料的弧面全接触，使受力面压力稳定均匀，对抛光试件进行机械抛光后，能够使抛光试件表面的纹路更加细腻；而其他图形例如圆点、方形等，对试件抛光后表面会呈现杂乱无章的纹路，使后续工序时间加长。根据实施例的记载，本发明提供的抛光片使被抛光试件的表面粗糙度最小能够达到38nm，邵氏硬度范围为10HD～60HD。
附图说明
图1为抛光片的表面结构示意图；
图2为实施例1制备的抛光片的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种抛光片，包括基片和设置在所述基片单面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述凸起的高度优选为0.01～0.5mm，更优选为0.1～0.4mm，最优选为0.2～0.3mm。
在本发明中，所述第一横部和第二横部的长独立的优选为2.0～2.8mm，更优选为2.2～2.6mm；宽独立的优选为0.3～1.0mm，更优选为0.5～0.8mm；所述竖部的长优选为2.5～3.0mm，更优选为2.6～2.8mm；宽优选为0.3～1.0mm，更优选为0.5～0.8mm。
在本发明中，同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距优选为0.1～0.6mm，更优选为0.3～0.4mm。
在本发明中，相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距优选为1.2～2.0mm，更优选为1.5～1.6mm。
在本发明中，相邻两行凸起中所述凸起花纹单元优选呈交错结构，本发明对所述交错结构的交错程度没有任何特殊的限定，具体的可以优选为所述凸起单元的横部位于相邻行中凸起单元竖部的中间位置(如图1所示)。
在本发明中，所述基片优选为TPU基片。
在本发明中，按重量份计，所述磨料优选包括以下组分：
基体磨料 15～60重量份
滑石粉 10～15重量份
UV树脂胶 20～60重量份。
在本发明中，所述磨料优选包括15～60重量份的基体磨料，更优选为20～40重量份，最优选为25～35重量份。在本发明中，所述基体磨料的粒径优选为0.5～50μm，更优选为2～40μm，最优选为10～30μm；在本发明中，所述基体磨料为金刚石、碳化硅和氧化铝中的一种或几种；当所述基体磨料为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述具体物质的比例没有任何特殊的限定，按任意比例进行混合即可。
在本发明中，以所述基体磨料的质量为基准，制备所述磨料的原料优选包括10～15重量份的滑石粉，更优选为12～13重量份。在本发明中，所述滑石粉的粒径优选为1～30μm，更优选为5～20μm，最优选为10～15μm。
在本发明中，以所述基体磨料的质量为基准，制备所述磨料的原料优选包括20～60重量份的UV树脂胶，更优选为25～45重量份，最优选为30～40重量份。在本发明中，所述UV树脂胶优选包括光引发剂、聚氨酯丙烯酸脂预聚物和甲基丙烯酸羟乙酯；本发明对所述组分的含量没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含量即可。
在本发明中，所述抛光片优选还包括基底；所述基底优选设置在所述基片的单面，具体的，所述抛光片优选包括依次设置的基底、基片和凸起。在本发明中，所述基底的材质优选为海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种。本发明对所述基底的形状或尺寸大小没有特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的基底即可；在本发明的具体实施例中，所述基底的形状优选与抛光片前驱体的形状相同；所述基底的厚度优选为0.5～200mm，更优选为20～150mm。
本发明还提供了所述的抛光片的制备方法，包括以下步骤：
将基体磨料、滑石粉和UV树脂胶混合，得到磨料；
将所述磨料丝印在基片的单面，得到抛光片前驱体；
将所述抛光片前驱体进行固化在所述基片的单面形成凸起，形成抛光片。
本发明将基体磨料、滑石粉和UV树脂胶混合，得到磨料。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；本发明对所述搅拌没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的搅拌条件将物料混合均匀即可；
得到磨料后，本发明将所述磨料丝印在基片上，得到抛光片前驱体。在本发明中，所述丝印优选在丝印设备中进行。在本发明中，所述丝印设备中丝印网框中网格为工字型，与本发明所述抛光片的凸起花纹单元一致；所述网格优选为50～200目，更优选为80～160目，最优选为100～150目；所述丝印设备中丝印网框的网格厚度优选为5～100μm，更优选为20～80μm，最优选为30～50μm。本发明对于所述丝印的具体步骤和操作参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的丝印的技术方案即可。
得到抛光片前驱体后，本发明将所述抛光片前驱体进行固化，在所述基片的单面形成凸起，形成抛光片。在本发明中，所述固化优选在紫外光照射的条件下进行；所述紫外光的能量优选≥200mJ/cm2，更优选≥250mJ/cm2。在本发明中，所述固化优选在紫外光固化机中进行。
固化完成后，本发明优选将固化后的抛光片前驱体，进行热压；所述热压的温度优选为50～200℃，更优选为80～150℃，最优选为100～130℃；所述热压的时间优选为1～120s，更优选为20～100s，最优选为40～80s；所述热压的压力优选为20～50MPa，更优选为25～45MPa，最优选为30～40MPa。在本发明中，所述热压优选是将固化后的抛光片前驱体在基底上进行热压。
下面结合实施例对本发明提供的抛光片进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将30重量份的金刚石(粒径为0.5～50μm)；15重量份的滑石粉(粒径为1～30μm)；30重量份的UV树脂胶混合倒入搅拌机进行搅拌，得到磨料；
将胶体放入网框中网格为工字型花纹单元(第一横部和第二横部的长为2.4mm，宽为0.8mm；所述竖部的长为2.8mm，宽为0.8mm。同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距为0.4mm。相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距为1.8mm)的丝印设备中丝印在TPU基片上，得到抛光片前驱体；
采用紫外线光固化机将所述抛光片前驱体进行固化成型，其中，紫外光固化的能量为200mJ/cm2，在120℃、30MPa条件下，将固化后的抛光片前驱体在10mm厚的海绵上热压120s，得到抛光片。
实施例2
将15重量份的金刚石(粒径为0.5～50μm)和15重量份的碳化硅(粒径为0.5～50μm)；15重量份的滑石粉(粒径为1～30μm)；30重量份的UV树脂胶混合倒入搅拌机进行搅拌，得到磨料；
将胶体放入网框中网格为工字型花纹单元(网格尺寸第一横部和第二横部的长为2.4mm，宽为0.8mm；所述竖部的长为2.8mm，宽为0.8mm。同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距为0.4mm。相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距为1.8mm)的丝印设备中丝印在TPU基片上，得到抛光片前驱体；
采用紫外线光固化机将所述抛光片前驱体进行固化成型，其中，紫外光固化的能量为300mJ/cm2，在100℃、20MPa条件下，将固化后的抛光片前驱体在带不干胶的PET上100s，得到抛光片。
实施例3
将30重量份的氧化铝(粒径为0.5～50μm)；15重量份的滑石粉(粒径为1～30μm)；30重量份的UV树脂胶混合倒入搅拌机进行搅拌，得到胶体；
将胶体放入网框中网格为工字型花纹单元(第一横部和第二横部的长为2.4mm，宽为0.8mm；所述竖部的长为2.8mm，宽为0.8mm。同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距为0.4mm。相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距为1.8mm)的丝印设备中丝印在TPU基片上，得到抛光片前驱体；
采用紫外线光固化机将所述抛光片前驱体进行固化成型，其中，紫外光固化的能量为300mJ/cm2，在100℃、30MPa条件下，将固化后的抛光片前驱体在200mm厚的圆柱海绵体上100s，得到抛光片。
实施例4
1)将实施例1～2得到的抛光片或扫光毛刷盘抛光陶瓷片剪裁成圆片，并粘贴在圆盘夹具上，利用圆片平面对工件弧面进行磨抛，得到圆盘模具，将所述圆盘模具安装在直流永磁电机上；
将被加工的陶瓷片样品竖直地固定在夹具上，陶瓷片厚度为2mm，长125mm，宽60mm；
将电机沿x、y、z方向调整移动，使弹性固结磨料的外圆区域的盘面位于被加工的陶瓷片的侧边的正上方；
启动直流永磁电机，将电机转速调整为100rpm，使电机在小于额定力矩的条件下运转，将电机竖直向下移动，使弹性固结磨料与陶瓷边接触并使摩擦力逐渐增加，直至电机停止运转，记录此时z方向的高度位置(Z0)，关闭电机电源；
在Z0的高度位置上，先使弹性固结磨料沿着陶瓷片的侧边来回运动(y方向)，再启动电机，并使电机在额定转速(3000rpm)和额定功率(50w)下运行，运行过程中用循环水枪对准旋转的磨片边缘喷水，水流量为1L/min，研磨时间为10min；
2)将实施例3得到的抛光片用夹具与圆钢棒相连，用端面与工件弧面进行磨抛，得到圆钢棒；将实施例3得到的圆钢棒安装在直流永磁电机上，电机额定功率为50W，额定转速为3000rpm，将电机固定在一x、y、z三轴移动轴上；
将被加工的陶瓷片样品竖直地固定在夹具上，陶瓷片厚度为5mm，长125mm，宽60mm；
将电机沿x、y、z方向调整移动，使弹性固结磨料的外圆区域的盘面位于被加工的陶瓷片的侧边的正上方；
启动直流永磁电机，将电机转速调整为100rpm，使电机在小于额定力矩的条件下运转，将电机竖直向下移动，使弹性固结磨料与陶瓷边接触并使摩擦力逐渐增加，直至电机停止运转，记录此时z方向的高度位置(Z0)，关闭电机电源；
在Z0的高度位置上，先使弹性固结磨料沿着陶瓷片的侧边来回运动(y方向)，再启动电机，并使电机在额定转速(3000rpm)和额定功率(50w)下运行，运行过程中用循环水枪对准旋转的磨片边缘喷水，水流量为1L/min，研磨时间为10min；
陶瓷表面粗糙度测试：BRUKER(DektakXT)台阶仪
陶瓷表面纹路深度测试：BRUKER(DektakXT)台阶仪
表1利用实施例1～3所述抛光片和扫光毛刷盘抛光陶瓷片前后比较
Figure BDA0001682779690000071
Figure BDA0001682779690000081
用邵氏硬度计测试所述抛光片的邵氏硬度范围为10HD～60HD。
由以上实施例可知，本发明提供了一种抛光片，包括基片和设置在所述基片单面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列。本发明提供的抛光片中，由磨料形成的工字型凸起花纹单元可以与硬脆材料的弧面全接触，使受力面压力稳定均匀，对抛光试件进行机械抛光后，能够使抛光试件表面的纹路更加细腻；而其他图形例如圆点、方形等，对试件抛光后表面会呈现杂乱无章的纹路，使后续工序时间加长。根据实施例的记载，本发明提供的抛光片使被抛光试件的表面粗糙度最小能够达到38nm，邵氏硬度范围为10HD～60HD。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种抛光片，包括基片和设置在所述基片单面的若干行凸起，每行凸起由多个凸起花纹单元构成，所述凸起花纹单元由磨料形成，所述凸起花纹单元呈工字型，包括第一横部、第二横部和竖部；每行凸起在所述基片表面沿竖部方向成行排列；
所述凸起的高度为0.01～0.5mm；
所述第一横部和第二横部的长独立为2.0～2.8mm，宽独立为0.3～1.0mm；所述竖部的长为2.5～3.0mm，宽为0.3～1.0mm；
同一行凸起中相邻所述凸起花纹单元的间距为0.1～0.6mm；
相邻两行凸起中所述凸起花纹单元中竖部的间距为1.2～2.0mm。
2.如权利要求1所述的抛光片，其特征在于，按重量份计，所述磨料包括以下组分：
基体磨料 15～60重量份
滑石粉 10～15重量份
UV树脂胶 20～60重量份。
3.如权利要求2所述的抛光片，其特征在于，所述基体磨料为金刚石、碳化硅和氧化铝中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的抛光片，其特征在于，所述基体磨料的粒径为0.5～50μm，滑石粉的粒径为1～30μm。
5.权利要求1～4任一项所述的抛光片的制备方法，包括以下步骤：
将基体磨料、滑石粉和UV树脂胶混合，得到磨料；
将所述磨料丝印在基片的单面，得到抛光片前驱体；
将所述抛光片前驱体进行固化，在所述基片的单面形成凸起，形成抛光片。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固化在紫外光照射的条件下进行，所述紫外光的能量≥200mJ/cm2。
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