CN106926115B - 一种研磨垫及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研磨垫及其制作方法，该研磨垫包括研磨层，所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％‑60％、立方氮化硼磨料10％‑50％、碳化硅10％‑30％、铝粉1％‑15％、石墨1％‑15％，所述研磨层中形成有均匀分布的气泡。采用该研磨垫，可解决使用传统研磨垫加工成本高、产品质量差、加工寿命短等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种研磨垫及其制作方法。
背景技术
由于先进陶瓷材质具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高耐腐蚀性等特性，故很难被机械加工。
针对先进陶瓷的研磨加工，目前行业内主要有金属研磨盘和金刚石研磨垫两种。金属研磨盘的缺点在于加工表面损伤层较深、粗糙度较大等。金刚石研磨垫的缺点在于研磨垫寿命低、且成本过高等。
由此可见，目前业内普通使用的研磨垫皆存在较大的不足。
因此，提供一种研磨加工高效率、高质量、低成本的研磨垫具有重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种研磨垫及其制作方法，采用该研磨垫，可解决现有研磨垫研磨加工的成本高、产品质量差、加工寿命短等问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种研磨垫，包括研磨层，所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％，所述研磨层中形成有均匀分布的气泡。
所述聚氨酯树脂包含按质量百分比计的异氰酸酯成分40％-80％、多元醇成分10％-50％、扩链剂0.1％-5％。
所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的表面改性剂0.5％-5％，优选地，所述表面改性剂为聚硅氧烷类表面活性剂。
优选地，所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的分散助剂0.5％-5％，所述分散助剂为焦磷酸盐分散助剂。
所述研磨层的上表层开设有由所述研磨层的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽；优选地，所述螺旋形槽的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm,径向的相邻槽间距为10-25mm。
所述研磨层为圆形，所述研磨层的上表层还开设有由所述研磨层的中心向外发散延伸的一组扇面分割槽，所述扇面分割槽将所述研磨层的上表层分割成多个涡轮扇面形，且使所述螺旋形槽由内自外径向贯通；优选地，所述扇面分割槽的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm；优选地，所述研磨层为中空的圆环形，所述螺旋形槽和所述扇面分割槽均自所述研磨层的内圆边延伸到所述研磨层的外圆边。
所述研磨层中，立方氮化硼的平均粒径为30-100μm，铝粉的平均粒径为10-30μm，石墨的平均粒径为20-50μm，碳化硅的平均粒径为40-60μm，气泡的平均粒径为10-100μm。
还包括无纺布缓冲层和基板层，所述无纺布缓冲层通过双面胶粘接在所述基板层上，所述研磨层粘结在所述无纺布缓冲层上，优选地，所述无纺布缓冲层为所述聚酯无纺布层，厚度为50-250μm，所述基板层为PC基板，厚度为250-1000μm，所述研磨层的厚度为200-1000μm，所述双面胶的厚度为200-280μm。
一种所述的研磨垫的制作方法，包括形成研磨层的步骤，用于形成所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％。
一种所述的研磨垫的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理：根据配方按比例将聚氨酯树脂的各成分混入容器中进行反应，然后添加表面改性剂，混合搅拌后加入氮气，使其形成微小气泡而分散，制成气泡分散液；
步骤二，混料：将研磨层的其它原料混合至另一容器进行搅拌，然后将步骤一所得的气泡分散液加入到该另一容器中，进行混合后制成发泡反应液；
步骤三，固化成型：将发泡反应液对注入到模具中，进行加热使其反应固化，同时对模具内部进行压力调节，直至发泡反应液不能流动并保持该状态；
步骤四，粘贴缓冲层：将固化成型后的研磨层下表面均匀地刷涂一层粘结剂，然后将无纺布缓冲层与研磨层粘结；
步骤五，热压固化成型：将步骤四所得的产品移至固化炉中进行热压固化；
步骤六，粘贴基板层：通过双面胶将缓冲层与基板层进行粘贴；
步骤七，开槽：在所述研磨层的上表层上加工出由所述研磨层的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽，以及加工出将所述研磨层的上表层分割成多个涡轮扇面形的扇面分割槽。
步骤一中，混合搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；步骤三中，发泡反应液填充到模具中的填充速度0.5-10L/min，搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；加热温度80-120℃，时间12h，模压机压力5-10bar；步骤五中，加热温度80-90℃，时间1-2h。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种高效率、高质量、低成本的研磨垫以及该研磨垫的制备工艺，使用该研磨垫能够有效解决传统的研磨垫研磨加工成本高、产品质量差、加工寿命短等问题。本发明改变研磨层的材质，包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％，并且在研磨层中形成有均匀分布的气泡，所形成的基于氮化硼磨料的研磨垫，机械强度高，研磨质量好，使用寿命长，相对于金刚石研磨垫成本更低。本发明的研磨垫作为固定式研磨垫，不需要像游离磨料式研磨垫那样使用价格高、寿命短的研磨液配合使用，从而降低了加工成本。
在优选的实施例中，本发明改变研磨层结构，将以往网络型开槽结构/方块凹凸结构改为螺旋型开槽结构，从而提高研磨垫的机械强度，有效延长其使用寿命，提升其加工质量。进一步地，螺旋式开槽结构加上扇面分割槽结构，相对以往的开槽结构不仅有效地提升了研磨垫的整体强度，使其加工寿命提到提升，其研磨层磨损更均匀，故加工后表面平整度高，而且，这种开槽孔隙结构有利于散热以及排屑，从而保证了磨削品质以及磨削效率，减少研磨液的使用。有效地降低了加工成本。
本发明的研磨垫制作方法操作简便、成本低廉，易实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明研磨垫一种实施例的剖面结构示意图；
图2为本发明研磨垫一种实施例中的研磨层的螺旋型开槽结构示意图；
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种研磨垫，包括研磨层，所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％，所述研磨层中形成有均匀分布的气泡。
在优选实施例中，所述聚氨酯树脂包含按质量百分比计的异氰酸酯成分40％-80％、多元醇成分10％-50％、扩链剂0.1％-5％。
在优选实施例中，所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的表面改性剂0.5％-5％。在一个较佳的实施例中，所述表面改性剂为聚硅氧烷类表面活性剂。
优选地，所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的分散助剂0.5％-5％，所述分散助剂为焦磷酸盐分散助剂。
如图1所示，在优选实施例中，所述研磨层1的上表层100开设有由所述研磨层1的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽101，形成螺旋型开槽结构；特别优选地，所述螺旋形槽101的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm,径向的相邻槽间距为10-25mm。
如图1所示，在更优选实施例中，所述研磨层1为圆形，所述研磨层1的上表层100还开设有由所述研磨层1的中心向外发散延伸的一组扇面分割槽102，所述扇面分割槽102将所述研磨层1的上表层100分割成多个涡轮扇面形，且使所述螺旋形槽101由内自外径向贯通；特别优选地，所述扇面分割槽102的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm。
如图1所示，在更优选实施例中，所述研磨层1为中空的圆环形，所述螺旋形槽101和所述扇面分割槽均自所述研磨层1的内圆边延伸到所述研磨层1的外圆边。
在特别优选实施例中，所述研磨层1中，立方氮化硼的平均粒径为30-100μm，铝粉的平均粒径为10-30μm，石墨的平均粒径为20-50μm，碳化硅的平均粒径为40-60μm，气泡的平均粒径为10-100μm。
如图2所示，在优选实施例中，研磨垫包括研磨层1、无纺布缓冲层2和基板层3，所述无纺布缓冲层通过双面胶4粘接在所述基板层上，所述研磨层1粘结在所述无纺布缓冲层上。更优选地，所述无纺布缓冲层为所述聚酯无纺布层，厚度为50-250μm，所述基板层为PC基板，厚度为250-1000μm，所述研磨层1的厚度为200-1000μm，所述双面胶的厚度为200-280μm。所述研磨层1可通过树脂粘结剂粘接在聚酯无纺布层上。
另外，基板层3的下表面也可以设置双面胶4，如图2所示，从而可通过双面胶粘接在研磨基座上，形成固定的研磨垫。
在一种实施例中，一种所述研磨垫的制作方法，包括形成研磨层的步骤，用于形成所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％。
在一种实施例中，一种所述研磨垫的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理：根据配方按比例将聚氨酯树脂的各成分混入容器中进行反应，然后添加表面改性剂，混合搅拌后加入氮气，使其形成微小气泡而分散，制成气泡分散液；
步骤二，混料：将研磨层的其它原料混合至另一容器进行搅拌，然后将步骤一所得的气泡分散液加入到该另一容器中，进行混合后制成发泡反应液；
步骤三，固化成型：将发泡反应液对注入到模具中，进行加热使其反应固化，同时对模具内部进行压力调节，直至发泡反应液不能流动并保持该状态；
步骤四，粘贴缓冲层：将固化成型后的研磨层下表面均匀地刷涂一层粘结剂，然后将无纺布缓冲层与研磨层粘结；
步骤五，热压固化成型：将步骤四所得的产品移至固化炉中进行热压固化；
步骤六，粘贴基板层：在研磨层的下表面通过双面胶粘接基板层；
步骤七，开槽：可通过机械切削加工,在所述研磨层的上表层上加工出由所述研磨层的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽，以及加工出将所述研磨层的上表层分割成多个涡轮扇面形的扇面分割槽。
优选的实施例还包括步骤八，裁剪成型：通过裁剪获得圆环形结构的研磨垫。
在特别优选的实施例中，步骤一中，混合搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；步骤三中，发泡反应液填充到模具中的填充速度0.5-10L/min，搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；加热温度80-120℃，时间12h，模压机压力5-10bar；步骤五中，加热温度80-90℃，时间1-2h。
实施例1
如图1和图2所示，一种可用于加工陶瓷、蓝宝石的研磨垫，包括由上而下依次层叠设置的研磨层1、缓冲层2、双面胶层4、基板层3。
研磨层的原料按质量百分比包括：聚氨酯树脂：40％，立方氮化硼：35％，碳化硅：10％，铝粉5％、石墨10％，聚硅氧烷类表面活性剂5％，焦磷酸盐分散助剂1.0％。
研磨垫的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，《预处理》：根据配方按比例将聚氨酯树脂中各成分混入容器A中进行反应，然后添加聚硅氧烷类表面活性剂，混合搅拌后加入氮气，使其形成微小气泡而分散，制成气泡分散液。搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；
步骤二，《混料》：将研磨层的其它原料混合至容器B进行搅拌，然后反步骤一所得的气泡分散液流入到容器B中，进行混合后制成发泡反应液。最后填充到模具中，进行模具的合模；填充速度0.5-10L/min，搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；
步骤三，《固化成型》：对注入到模具中的发泡反应液进行加热使其反应固化，同时对模具内部进行压缩或减压，直至发泡反应液不能流动并保持该状态。加热温度80-120℃，时间12H。模压机压力5-10bar；
步骤四，《粘贴缓冲层》：将固化成型后的研磨层下表面均匀地刷涂一层树脂粘结剂，然后将聚酯无纺布与研磨层进行粘结；
步骤五，《热压固化成型》：将上述所得混合层移至固化炉中进行热压固化。加热温度80-90℃，时间1-2H；
步骤六，《粘贴PC板》：将上述所得研磨垫的下底面贴上双面附胶的PC板，然后用滚筒进行压平处理；
步骤七，《开槽》：使用预定尺寸的车刀等工具进行机械切削加工；
步骤八，《裁剪成型》：通过裁剪获得圆环形结构的研磨垫；
表一为可用于加工氧化锆陶瓷的本发明实施例的研磨垫与金刚石研磨垫的对比数据；
从表一中可以看出，本发明实施例的研磨垫与金刚石研磨垫相比，产品平面度、研磨垫寿命皆得到了显著提升。
表一
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种研磨垫，包括研磨层，其特征在于,所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％，所述研磨层中形成有均匀分布的气泡，所述研磨层中，立方氮化硼的平均粒径为30-100μm，铝粉的平均粒径为10-30μm，石墨的平均粒径为20-50μm，碳化硅的平均粒径为40-60μm，气泡的平均粒径为10-100μm。
2.如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于,所述聚氨酯树脂包含按质量百分比计的异氰酸酯成分40％-80％、多元醇成分10％-50％、扩链剂0.1％-5％。
3.如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于, 所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的表面改性剂0.5％-5％，所述表面改性剂为聚硅氧烷类表面活性剂；所述研磨层的材料还包含按总质量百分比计的焦磷酸盐分散助剂0.5％-5％。
4.如权利要求1至3任一项所述的研磨垫，其特征在于,所述研磨层的上表层开设有由所述研磨层的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽；所述螺旋形槽的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm,径向的相邻槽间距为10-25mm。
5.如权利要求4所述的研磨垫，其特征在于,所述研磨层为圆形，所述研磨层的上表层还开设有由所述研磨层的中心向外发散延伸的一组扇面分割槽，所述扇面分割槽将所述研磨层的上表层分割成多个涡轮扇面形，且使所述螺旋形槽由内自外径向贯通；所述扇面分割槽的宽度为1.0-3.0mm,深度为0.5-1.5mm；所述研磨层为中空的圆环形，所述螺旋形槽和所述扇面分割槽均自所述研磨层的内圆边延伸到所述研磨层的外圆边。
6.如权利要求1至3任一项所述的研磨垫，其特征在于, 还包括无纺布缓冲层和基板层，所述无纺布缓冲层通过双面胶粘接在所述基板层上，所述研磨层粘结在所述无纺布缓冲层上，所述无纺布缓冲层为聚酯无纺布层，厚度为50-250μm，所述基板层为PC基板，厚度为250-1000μm，所述研磨层的厚度为200-1000μm，所述双面胶的厚度为200-280μm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的研磨垫的制作方法，其特征在于,包括形成研磨层的步骤，用于形成所述研磨层的材料包含按总质量百分比计的聚氨酯树脂30％-60％、立方氮化硼磨料10％-50％、碳化硅10％-30％、铝粉1％-15％、石墨1％-15％，所述研磨层中，立方氮化硼的平均粒径为30-100μm，铝粉的平均粒径为10-30μm，石墨的平均粒径为20-50μm，碳化硅的平均粒径为40-60μm，气泡的平均粒径为10-100μm。
8.一种如权利要求7所述的研磨垫的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一，预处理：根据配方按比例将聚氨酯树脂的各成分混入容器中进行反应，然后添加表面改性剂，混合搅拌后加入氮气，使其形成微小气泡而分散，制成气泡分散液；
步骤二，混料：将研磨层的其它原料混合至另一容器进行搅拌，然后将步骤一所得的气泡分散液加入到该另一容器中，进行混合后制成发泡反应液；
步骤三，固化成型：将发泡反应液注入到模具中，进行加热使其反应固化，同时对模具内部进行压力调节，直至发泡反应液不能流动并保持该状态；
步骤四，粘贴缓冲层：将固化成型后的研磨层下表面均匀地刷涂一层树脂粘结剂，然后将无纺布缓冲层与研磨层粘结；
步骤五，热压固化成型：将步骤四所得的产品移至固化炉中进行热压固化；
步骤六，粘贴基板层：通过双面胶将缓冲层与基板层进行粘贴；
步骤七，开槽：在所述研磨层的上表层上加工出由所述研磨层的中心向外螺旋式延伸的螺旋形槽，以及加工出将所述研磨层的上表层分割成多个涡轮扇面形的扇面分割槽。
9.如权利要求8所述的研磨垫的制作方法，其特征在于,步骤一中，混合搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；步骤三中，发泡反应液填充到模具中的填充速度0.5-10L/min，搅拌速率1000-5000rpm,搅拌时间5-15min；加热温度80-120℃，时间12h，模压机压力5-10bar；步骤五中，加热温度80-90℃，时间1-2h。
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