带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫

摘要

一种带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫，包括磨料层(1)、刚性层(4)和/或弹性层(5)，磨料层(1)位于刚性层(4)上，刚性层(4)位于弹性层(5)之上，其特征是在所述的磨料层(1)和刚性层(4)之间还设有过渡层(2)和粘接层(3)，磨料层(1)固结在过渡层(2)上，过渡层(2)通过粘接层(3)或直接与刚性层(4)或弹性层(5)相连。本发明有利于提高磨料层与刚性层和/或弹性层得粘接力，并有一定的韧性，本发明的研磨抛光垫的使用寿命与相同类型的不带过渡层和粘接层的研磨抛光垫提高60％以上，加工粗糙度可提高30-40％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种精加工工具，尤其是一种研磨抛光加工用抛光垫，具体地说是一种带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫。

背景技术

众所周知，LED照明应用涉及汽车室内灯、手机及LCD屏幕的背光源、交通信号灯甚至家用照明等领域，LED通常生长在蓝宝石衬底上。据预测，2012年，全球LED市场规模将高达120亿美元。由于TD-SCDMA等标准的推广、数字家电及网络市场的需求推动，中国的半导体市场在2008年将达到686亿美元的规模。手机、MP3、MP4及数码相机对显示屏的需求强劲增长。美国“国家点火计划”中，光学元件用量达到4万多件，我国也启动了类似的“神光计划”。光学元件还广泛应用于武器精确制导系统和空间遥感系统。互联网与移动通讯等高新技术的迅猛发展，对激光晶体(如红宝石、钛宝石、YVO₄晶体等)、非线性光学晶体(如KDP、KTP、BBO、LBO)、压电晶体(水晶、铌酸锂、钽酸锂晶体)、计算机硬盘基片等的需求量不断增加。某机构公布的调查显示，2006年全球硬盘销售量达到4亿多个，2009年将达到6亿个。上述材料及元件大都采用研磨抛光作为其终加工的唯一手段。在传统的游离磨料研磨抛光过程中，磨料利用率极低，加工效率低下，磨料随机分布，分布密度不均，造成工件研磨切削量不均，工件面形难以控制。采用固结磨料研磨抛光，有较高的加工效率和工件表面质量，减少研磨抛光废液的处理量，减轻了环境污染。美国专利6672951公开了一种固结磨料抛光垫，但其结构只有磨料层和非磨料层。中国专利101096080和101428404公布的固结磨料研磨抛光垫，有磨料层、刚性层和弹性共三层。韩国Jae Young Choi等人在a study onpolishing of molds using hydrophilic fixed abrasives pad(Int.J.Mach.Tool manufac.2004，(44)：1143)文章中提出一种固结磨料抛光垫，其结构也只有两层。这种结构的固结磨料研磨抛光垫在实际使用过程中存在以下问题：

1、由于磨料层与刚性层或弹性层是通过光固化粘接连接的，粘接强度弱，容易脱落；磨料粘接在非平面的模具上，容易挤碎或拉断；

2、研磨抛光时，受到摩擦力作用，边缘易脱落；被研磨材料边缘挤压抛光垫表面，容易使磨料层整块脱落。

发明内容

本发明的目的是针对现有的磨料层与刚性层或弹性层直接连接时强度弱，磨料易脱落的问题，设计一种强度高，磨料不易脱落的带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫。

本发明的技术方案是：

一种带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫，包括磨料层1、刚性层4和/或弹性层5，磨料层1位于刚性层4上，刚性层4位于弹性层5之上，其特征是在所述的磨料层1和刚性层4之间还设有过渡层2和粘接层3，磨料层1固结在过渡层2上，过渡层2通过粘接层3或直接与刚性层4或弹性层5相连；所述的磨料层1是亲水性树脂与磨料的均匀混合物，其厚度为0.2～2.0mm，所述磨料至少为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼或氧化锆中的一种；所述的过渡层2为与磨料层1相同或相似的不含磨料的亲水性树脂混合物，其厚度为0.01～1.0mm；所述的粘接层3为紫外光固化胶，其厚度为0～0.2mm；所述的刚性层4为有机玻璃PMMA板、聚氯乙烯PVC板、聚碳酸脂PC板或聚对苯二甲酸二乙酯PET板中的一种；所述的弹性层5为具有弹性的聚氨酯、聚烯烃、苯乙烯、聚酯、聚酰胺或黑阻尼布中的一种.

所述的亲水性树脂与磨料的质量比1∶0.01～0.65。

本发明的有益效果：

本发明有利于提高磨料层与刚性层和/或弹性层得粘接力，并有一定的韧性。

本发明的过渡层采用与磨料层相同或相似的亲水性树脂混合物，只是不含磨料，易与磨料层结合，提高结合力。粘接层为紫外光固化胶，与其他层一起通过紫外光固化，提高粘接力，由于这层较薄，有一定的韧性，在加工非平面时，不会被挤碎或拉断。

实验证明，本发明的抛光垫的使用寿命与相同类型的不带过渡层和粘接层的抛光垫提高60％以上，加工粗糙度可提高30-40％。

附图说明

图1是本发明的一个最佳结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。

一种带有过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫，包括磨料层1、刚性层4和弹性层5，磨料层1位于刚性层4上，刚性层4位于弹性层5之上，所述的在磨料层1和刚性层4还设有过渡层2和粘接层3，磨料层1固结在过渡层2上，过渡层2通过粘接层3与刚性层4相连，刚性层4与弹性层5相连；所述的磨料层1是亲水性树脂与磨料的均匀混合物，亲水性树脂与磨料的混合质量比1∶0.01～0.65，其厚度为0.2～2.0mm，所述磨料至少为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼或氧化锆中的一种；所述的过渡层2为与磨料层1相同或相似的不含磨料的亲水性树脂混合物，其厚度为0.01～1.0mm；所述的粘接层3为紫外光固化胶，其厚度为0～0.2mm(即粘接层3与过渡层及刚性层或弹性层完全溶合而不体现)；所述的刚性层4为有机玻璃PMMA板、聚氯乙烯PVC板、聚碳酸脂PC板或聚对苯二甲酸二乙酯PET板中的一种；所述的弹性层5为具有弹性的聚氨酯、聚烯烃、苯乙烯、聚酯、聚酰胺或黑阻尼布中的一种。具体实施时，根据被研磨抛光对象的不同，还可省去弹性层5或刚性层4，提高被研磨抛光材料的表面质量。

以下是一个具体的固结磨料研磨抛光垫的配方、制造方法及研磨抛光效果记录。

(1)设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；

(2)准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层和或一块弹性聚合物作为弹性层备用；

(3)将亲水性树脂与磨料按1∶0.01～0.65的质量比充分混合均匀；

(4)将亲水性树脂与磨料的混合物倒入上述模具一定厚度0.2～2.0mm，刷平整；再倒一定厚度的亲水性树脂作为过渡层，厚度控制在0.01～1.0mm，刷平整；

(5)将作为粘接剂的紫外光固化胶均匀的涂覆在作为刚性层的刚性聚合物或直接涂覆在作为弹性层的弹性聚合物基体上，并压入上述储有混合物的模具中；

(6)通过紫外光固化机，使上述混合物固化在作为刚性层的刚性聚合物基体或作为弹性层的弹性聚合物基体上，脱模；

(7)如果在第(6)步中仅仅使用了刚性层，则可在必要时再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层5。

相同加工工艺条件下，与同样磨料的无过渡层和粘接层的固结磨料研磨抛光垫相比。

  磨料层  亲水性树脂与磨料按质  量为1∶0.15，磨料为金  刚石 亲水性树脂与磨料按 质量为1∶0.2，磨料 为金刚石  亲水性树脂与磨料按质  量为1∶0.4，磨料为氧  化铈  过渡层  厚度为0.5mm 厚度为1.0mm  厚度为1.5mm  粘接层  厚度为0.1mm 厚度为0.15mm  厚度为0  刚性层  聚氯乙烯PVC板 聚氯乙烯PVC板  无  弹性层  聚氨酯 无  聚氨酯  被加工材料  硅片 K9玻璃  硅片  研磨抛光效果  抛光垫寿命提高100％；  表面粗糙度提高35％ 抛光垫寿命提高 200％；表面粗糙度提高 30％  抛光垫寿命提高70％；  表面粗糙度提高40％

由此可见，通过增加过渡层大大提高了抛光垫的使用寿命，同时由于粘接强度提高，抛光垫表面的各向磨削性能得到提高，尤其是边缘部分粘接强度的提高也间接地提高了抛光精度，使表面粗糙度得到一定程度的提高，因此，增设过渡层和粘接层对改进研磨抛光加工工艺具有十分重要的意义。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。