一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫及其制备方法，该研磨垫由下到上依次为双面附胶的PC板、PET膜、无纺布和磨体坯块，制备方法是将改性环氧树脂、金刚石、硅灰石、滑石粉、碳化硅和偶联剂等原料通过模具成型、热压固化制备得到。该制备方法操作简便、成本低、效率高；制得的研磨垫结构简单、价格低廉、磨削效率高，用该研磨垫加工后的陶瓷产品具有较好的表面品质。
【专利说明】一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫及其制备方法，属于陶瓷加工器件研发领域。
【背景技术】
[0002]由于陶瓷本身材质具有强度高、硬度大、脆性大、耐磨损、抗剪切应力很高而抗拉伸应力极低等特性，使其加工起来比较困难，且加工成本高、效率低，同时加工质量也不理想。因而开发高效率、高质量以及低成本的陶瓷材料加工磨具已经成为近年来国内外研究的重点。机械加工是陶瓷材料的传统加工技术，也是应用范围最广的加工方法。机械加工主要是指对陶瓷材料进行车削、切削、磨削等，其工艺简单，加工效率高，但由于陶瓷材料的硬度大以及脆性高等特性，目前机械加工难以满足尺寸精度高、表面粗糙度低、可靠性高的陶瓷产品的需求。迄今为止，国内外尚未有使用效果较好的高效率、高质量以及低成本的陶瓷材料加工磨具的相关报导。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是在于提供一种结构简单、价格低廉、磨削效率高的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，用该研磨垫加工的陶瓷产品表面品质好。
[0004]本发明的另一个目的是在于提供一种操作简便、成本低、效率高的制备改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫的方法。
[0005]本发明提供了一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，由下到上依次为双面附胶的PC板、PET膜、无纺布和磨体坯块，所述的磨体坯块由以下质量百分比组分原料通过热压固化制成:改性环氧树脂35?45%，金刚石6?12%，硅灰石10?30%，滑石粉3?7%，碳化硅25?40%，偶联剂0.7?I % ;所述的改性环氧树脂为多苯环耐高温型环氧树脂，其环氧值为0.8?0.9mol/100g，25°C条件下的粘度为150?250mPa.S。
[0006]所述的改性环氧树脂购于常熟佳发化学责任有限公司，产品型号为JEH - 010。
[0007]优选的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫采用的粉体原料规格为:金刚石粒径为40?70 μ m,碳化娃粒径为10?40 μ m,娃灰石粒径为5?40 μ m,滑石粉粒径为5?20 μ m。
[0008]优选的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫中磨体坯块是外直径为0.8?1.6m,内直径为0.3?0.5m的环形圆盘，所述环形圆盘的一表面以相等的纵横间距排布有长为2.5?
3.0mm,宽为2.5?3.0mm,高为0.8?1.2mm的长方体磨块，其中，长和宽尺寸相等。所述环形圆盘的另一表面贴在无纺布上。
[0009]优选的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫中长方体磨块与长方体磨块之间的纵横间距为I?1.5mm。
[0010]优选的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫中无纺布厚度为40?60 μ m ；PET膜厚度为110?130 μ m ;两面附胶的PC板厚度为900?1200 μ m。
[0011]优选的偶联剂为钛酸酯类偶联剂和/或硅烷类偶联剂。
[0012]所述的PET膜起承载和固定研磨方块的作用。
[0013]所述的无纺布起着固定磨体坯块的作用。
[0014]所述的两面附胶PC板与附有磨体坯块的PET膜粘接后主要用于增强研磨垫整体的柔韧性以及抗弯折性，防止研磨垫折断，同时双面附胶的PC板可以粘接在加工陶瓷的研磨盘上，将研磨垫固定在研磨盘上加工产品。
[0015]本发明还提供了一种所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫的制备方法，该制备方法是将磨体坯块原料混合均匀后平整地填充到模具中，对填充在模具中的磨体坯块原料进行真空除泡处理后，将磨体坯块原料表面刮平整，在刮平整后的磨体坯块原料表面贴一层无纺布，再在所述无纺布表面贴PET膜；将贴了 PET膜的模具置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模，在PET膜粘贴两面附胶的PC板，即得。
[0016]本发明的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫的制备方法还包括以下优选方案:
[0017]优选的制备方法中热压固化采用阶梯式升温固化:80?100°C，固化0.3?0.6h ;105 ?120°C，固化 0.3 ?0.6h ；125 ?140°C，固化 I ?2h。
[0018]优选的制备方法中真空除泡分为两次，每次时间为30?60min。
[0019]优选的制备方法中将磨体坯块原料混合是通过重力行星式搅拌机搅拌实现；搅拌时速率呈阶梯式变化:1000?1200rpm,揽祥2?4min, 800?900rpm,揽祥2?4min, 600?700rpm,揽拌 2 ?4min。
[0020]所述的研磨垫通过吸塑模切机按所需切割成各种不同的形状，如本发明主要切割成环形圆盘。
[0021]所述的模具底部设有若干长为2.5?3.0mm,宽为2.5?3.0mm,深度为0.8?
1.2mm，且长和宽相等的方形凹槽。所述的方形凹槽以相等的纵横间距I?1.5mm有序排布在模具底部。
[0022]本发明的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫的制备方法，包括如下具体步骤:
[0023]步骤一、混料
[0024]将干燥过筛后的改性环氧树脂、金刚石、硅灰石、滑石粉、碳化硅和偶联剂按质量百分比例直接加至重力行星式搅拌机的搅拌罐中按以下搅拌方式进行搅拌:1000?1200rpm,揽拌 2 ?4min ；800 ?900rpm,揽拌 2 ?4min ；600 ?700rpm,揽拌 2 ?4min,其中，各组分的质量百分比例为:改性环氧树脂35?45% ;金刚石6?12% ;硅灰石10?30% ;滑石粉3?7% ;碳化硅25?40% ;偶联剂0.7?1% ;
[0025]步骤二、灌模
[0026]将步骤一混合均匀后的原料，填充到硅橡胶模具底部的小方形凹槽中，将其表面刮平整后,放入真空除泡机中进行第一次真空除泡:30?60min，排除方形凹槽中的气泡，使料尽可能的填充到方形凹槽中；第一次真空除泡结束后，重新将附在磨具表面的料表面刮平整，开始第二次真空除泡:30?60min ;待第二次真空除泡结束后，继续将附在磨具表面的料表面刮平整；
[0027]步骤三、贴无纺布以及PET膜
[0028]将步骤二处理好的混料表面贴无纺布，去除无纺布与混料之间的气泡后粘贴PET膜；使用橡胶滚筒将PET膜与无纺布、混料粘合紧密；
[0029]步骤四、热压固化
[0030]将步骤三贴好的PET膜上压一块玻璃板或者铝板后，移至固化炉中进行固化；热压固化采用阶梯式升温固化:80?100°C，固化0.3?0.6h ;105?120°C，固化0.3?0.6h ；125?140°C，后固化I?2h ;
[0031]步骤五、脱模
[0032]步骤四的热压固化完成后，将固化物自然冷却至室温，对其进行脱模处理；
[0033]步骤六、贴PC板
[0034]在步骤五脱模后，在得到的胚体磨块的PET膜上粘贴双面附胶的PC板；
[0035]步骤七、模切成型
[0036]使用吸塑模切机将步骤六得到的研磨垫依据需要切割成各种形状的产品。
[0037]本发明制备的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，适用于各种型号的陶瓷面板的粗、精加工。
[0038]本发明的有益效果:通过大量实验研究以及不断优化生产配方，发明了一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫。该研磨垫的实用效果从以下五个方面得到体现:
[0039]1、原料来源广、廉价，制备该研磨垫使用的粉体填料和改性环氧树脂均为常见原料，大大降低研磨垫成本。
[0040]2、金刚石磨料和辅助磨料之间的磨削能力协同作用明显加强，适用于陶瓷这种特殊材料的磨削。磨料和特殊的改性环氧树脂按一定比例复配，特殊的改性环氧树脂的通过交联固化作用将磨料原料之间有机地结合起来，形成结构稳定、磨料不易脱落，磨削能力强的研磨垫，有效防止在磨削过程中金刚石脱落导致产品划伤；进一步优选的方案中通过选择合适粒径大小的各种粉体原料，更有利于协同研磨能力加强的作用。
[0041]3、工艺简单、生产成本低，采用传统的磨具成型和热压固化工艺，大幅度地降低了生产成本。
[0042]4、磨块有序排列，且磨块与磨块之间留有适当的孔隙，磨块尺寸大小一致，制得的磨体坯块表面平整度高，保证了产品加工时的高精确性；磨块与磨块之间纵横距离相等，有利于散热以及排屑，保证磨削品质以及磨削效率。
[0043]5、使用该研磨垫来加工陶瓷产品时，磨削效率高、产品表面品质好,产品良率得到大幅度提升，大大降低了陶瓷产品的加工成本。
[0044]综上所述，本发明原料便宜易得，制作原理以及制备工艺简单，操作简便，完全满足工业化生产的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]【图1】为本发明的改性环氧树脂型陶瓷研磨垫局部结构剖面图:a为磨块；b为无纺布；c为PET膜；d为两面附胶的PC板。
[0046]【图2】为本发明的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫外观图。
【具体实施方式】
[0047]以下实施例旨在进一步说明本发明的保护范围，而不是限制本发明的保护范围。
[0048]以下实施例采用的改性环氧树脂为市售改性环氧树脂，可购于常熟佳发化学责任有限公司，产品型号为JEH - 010。是一种多苯环耐高温型环氧树脂，其环氧值为0.8?0.9mol/100g，25°C条件下的粘度为180mPa.s左右。
[0049]实施例1
[0050](I)混料
[0051]选取粒径合适的经干燥处理的粉体填料、金刚石磨料以及辅助磨料，按质量百分比称取各原料，改性环氧树脂:38%，金刚石磨料(平均粒径为50μπι):10%，硅灰石(平均粒径25 μ m):20%,滑石粉(平均粒径15 μ m):3%,碳化硅(平均粒径25 μ m):28%，钛酸酯偶联剂:1%。按配比将各原料加入到重力式行星式搅拌机的搅拌罐中，启动搅拌程序进行搅拌，其中搅拌时采用速率呈阶梯式变化的方式:1100rpm,搅拌3min ;900rpm,搅拌3min ;700rpm,揽拌 3min ；
[0052](2)灌模
[0053]将(I)所得的混合均匀的浆料，填充到硅橡胶模具的方形凹槽中，模具底部方形凹槽长为2.5mm,宽为2.5mm，深度为1mm。方形凹槽之间的纵横间距为1mm。待将表面刮平整后，放入真空除泡机中进行第一次真空除泡:40min，排除方形凹槽中的气泡，使料尽可能地填充到方形凹槽中。第一次真空除泡结束后，重新将附在磨具表面的料表面刮平整，开始第二次真空除泡:30min。待第二次真空除泡结束后，继续将附在磨具表面的料表面刮平整。
[0054](3)贴无纺布和PET膜
[0055]将(2)处理好的混料表面贴50 μ m厚度的无纺布，去除无纺布与混料之间的气泡后粘贴120 μ m厚度的PET膜。使用橡胶滚筒将PET膜与无纺布、混料粘合紧密。
[0056](4)热压固化
[0057]将(3)贴好的PET膜上压一块玻璃板或者铝板后，移至固化炉中进行固化。热压固化采用阶梯式升温固化:100°C，固化0.5h ;120°C，固化0.5h ; 130°C，后固化2h。
[0058](5)脱模
[0059]热压固化完成后，将固化物自然冷却至室温，对其进行脱模处理。
[0060](6)贴 PC 板
[0061]在(5)得到的磨体胚块的PET膜上粘贴双面附胶的PC板，其中PC板自身厚度为780 μ m,双面胶厚度为200 μ m。
[0062](7)模切成型
[0063]使用吸塑模切机将(6)得到的研磨垫切割成所需产品的空心圆盘外形。
[0064]实施例2
[0065](I)混料
[0066]选取粒径合适的经干燥处理的粉体填料、金刚石磨料以及辅助磨料，按质量百分比称取各原料，改性环氧树脂:42%，金刚石磨料(平均粒径为60μπι):10%，硅灰石(平均粒径15 μ m): 12%，滑石粉(平均粒径10 μ m):5%，碳化硅(平均粒径12 μ m):30%，钛酸酯偶联剂:1%。按配比将各原料加入到重力式行星式搅拌机的搅拌罐中，启动搅拌程序进行搅拌，其中搅拌时采用速率呈阶梯式变化的方式:1100rpm,搅拌3min ;900rpm,搅拌3min ;700rpm,揽拌 3min ；
[0067](2)灌模
[0068]将(I)所得的混合均匀的浆料，填充到硅橡胶模具的方形凹槽中，模具底部方形凹槽长为3mm，宽为3mm，深度为1.2mm ;方形凹槽之间的纵横间距为1mm。待将表面刮平整后，放入真空除泡机中进行第一次真空除泡:50min，排除方形凹槽中的气泡，使料尽可能地填充到方形凹槽中。第一次真空除泡结束后，重新将附在磨具表面的料表面刮平整，开始第二次真空除泡:40min。待第二次真空除泡结束后，继续将附在磨具表面的料表面刮平整。
[0069](3)贴无纺布和PET膜
[0070]将(2)处理好的混料表面贴50 μ m厚度的无纺布，去除无纺布与混料之间的气泡后粘贴120 μ m厚度的PET膜。使用橡胶滚筒将PET膜与无纺布、混料粘合紧密。
[0071](4)热压固化
[0072]将(3)贴好的PET膜上压一块玻璃板或者铝板后，移至固化炉中进行固化。热压固化采用阶梯式升温固化:100°C，固化0.5h ;120°C，固化0.5h ; 130°C，后固化2h。
[0073](5)脱模
[0074]热压固化完成后，将固化物自然冷却至室温，对其进行脱模处理。
[0075](6)贴 PC 板
[0076]在(5)得到的磨体块胚的PET膜上粘贴双面附胶的PC板，其中PC板自身厚度为780 μ m,双面胶厚度为200 μ m。
[0077](7)模切成型
[0078]使用吸塑模切机将(6)得到的研磨垫切割成所需产品的空心圆盘外形。
[0079]实施例3
[0080](I)混料
[0081]选取粒径合适的经干燥处理的粉体填料、金刚石磨料以及辅助磨料，按质量百分比称取各原料，改性环氧树脂:35%，金刚石磨料(平均粒径为40μπι):10%，硅灰石(平均粒径10 μ m): 15%，滑石粉(平均粒径10 μ m):6%，碳化硅(平均粒径25 μ m):33%，硅烷偶联剂:1%。按配比将各原料加入到重力式行星式搅拌机的搅拌罐中，启动搅拌程序进行搅拌，其中搅拌时采用速率呈阶梯式变化的方式:1000rpm,搅拌3min ;800rpm,搅拌3min ；600rpm,揽拌 3min ；
[0082](2)灌模
[0083]将(I)所得的混合均匀的浆料，填充到硅橡胶模具的方形凹槽中，模具底部方形凹槽长为2.5mm,宽为2.5mm，深度为1mm。方形凹槽之间的纵横间距为1mm。待将表面刮平整后，放入真空除泡机中进行第一次真空除泡:40min，排除方形凹槽中的气泡，使料尽可能地填充到方形凹槽中。第一次真空除泡结束后，重新将附在磨具表面的料表面刮平整，开始第二次真空除泡:30min。待第二次真空除泡结束后，继续将附在磨具表面的料表面刮平整。
[0084](3)贴无纺布和PET膜
[0085]将(2)处理好的混料表面贴50 μ m厚度的无纺布，去除无纺布与混料之间的气泡后粘贴120 μ m厚度的PET膜。使用橡胶滚筒将PET膜与无纺布、混料粘合紧密。
[0086](4)热压固化
[0087]将(3)贴好的PET膜上压一块玻璃板或者铝板后，移至固化炉中进行固化。热压固化采用阶梯式升温固化:100°c，固化0.5h ;110°C，固化0.5h ;130°C，后固化lh。
[0088](5)脱模
[0089]热压固化完成后，将固化物自然冷却至室温，对其进行脱模处理。
[0090](6)贴 PC 板
[0091]在(5)得到的磨体胚块的PET膜上粘贴双面附胶的PC板，其中PC板自身厚度为780 μ m,双面胶厚度为200 μ m。
[0092](7)模切成型
[0093]使用吸塑模切机将(6)得到的研磨垫切割成所需产品的空心圆盘外形。
[0094]实施例4
[0095]采用本发明实施例1制备的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫对具体陶瓷材料进行双面研磨加工，研磨垫的性能及加工产品的性能参数如表I。
[0096]表I采用实施例1的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫对具体陶瓷材料进行双面
[0097]研磨加工
[0098]
?；环氧树脂陶瓷专用研磨垫各项性能指标备注
去除率lS/5pm广品去除相应厚度所需要
加工的时间
切削力80S产品去除40μηι所需要的加
工时间切削力稳定性±5S每10个小时内，加工产品
的时间变化
[0099]
加工产品的厚度偏差 0.005μιη以内每片产品，检测四个点的厚
度差
加工产品的划伤程度无划伤/
加工产品 Sa约500nm使用3D轮廓扫描仪的表面粗(ZYGO)进行检测糙度Ra约500nm使用3D轮廓扫描仪
(ZYGO)进行检测使用寿命150H研磨垫平均使用时间
[0100]对比实施例1
[0101]I)混料:按质量百分比称取各原料，环氧树脂47%，金刚石10%，硅灰石25%，铝粉3%，石墨5%，碳化硅10%，分别过筛，其中，金刚石平均粒径为30 μ m ;碳化硅平均粒径为23 μ m ;硅灰石平均粒径14 μ m ;石墨平均粒径为18 μ m ;铝粉的平均粒径9 μ m。按配比将筛选得到的各原料颗粒倒入粉体混料机中搅拌40min ；
[0102]2)填料:将I)所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫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70min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm,宽为3mm,深度为Imm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；
[0103]3)贴PET膜:将2)处理好的刮平整的原料表面贴厚度为120 μ m的PET膜；
[0104]4)热压固化:在3)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°C，保持0.5h ;110°C，保持0.6h ;125°C，保持3h ;固化完成后，自然冷却至室温，脱模；
[0105]5)贴PC板:在4)得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800 μ m的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250 μ m ;
[0106]6)修整处理:将研磨垫用剪刀，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。
[0107]表2采用对比文件I制得的碾磨垫对对具体陶瓷材料进行双面研磨加工
[0108]
;实施例1中的金刚石研磨垫各项性能指标备注
去除率IS/ (2-3) μηι 广品去除相应厚度所需要
加工的时间
切削力不稳定，在120-600S产品去除40μιη所需要的加
之间工时间
加工产品的厚度偏差 0.005μπι以内每片产品，检测四个点的厚
度差
加工产品的划伤程度少量浅划伤/
加工产品 Sa约600nm使用3D轮廓扫描仪
的表面粗(ZYGO)进行检测糙度Ra约600nm使用3D轮廓扫描仪
(ZYGO)进行检测使用寿命IlOH研磨垫平均使用时间
【权利要求】
1.一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，由下到上依次为双面附胶的PC板、PET膜、无纺布和磨体坯块，其特征在于，所述的磨体坯块由以下质量百分比组分原料通过模具成型、热压固化制成: 改性环氧树脂35?45%; 金刚石6?12% ； 硅灰石 10?30% ； 滑石粉3?7%; 碳化硅25?40%; 偶联剂0.7?1%; 所述的改性环氧树脂为多苯环耐高温型环氧树脂，其环氧值为0.8?0.9mol/100g,25°C条件下的粘度为150?250mPa.S。
2.如权利要求1所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，其特征在于，所述的金刚石粒径为40?70 μ m ;所述的碳化娃粒径为10?40 μ m ;所述的娃灰石粒径为5?40 μ m ;所述的滑石粉粒径为5?20 μ m。
3.如权利要求1所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，其特征在于，所述的磨体坯块是外直径为0.8?1.6m,内直径为0.3?0.5m的环形圆盘,所述环形圆盘的一表面以相等的纵横间距排布有长为2.5?3.0mm,宽为2.5?3.0mm,高为0.8?1.2mm的长方体磨块，其中，长和宽尺寸相等。
4.如权利要求3所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，其特征在于，长方体磨块与长方体磨块之间的纵横间距为I?1.5mm。
5.如权利要求1所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，其特征在于，所述的无纺布厚度为40?60 μ m ;所述的PET膜厚度为110?130 μ m ;所述的两面附胶的PC板厚度为900 ?1200 μ m。
6.如权利要求1所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯类偶联剂和/或硅烷类偶联剂。
7.—种如权利要求1?6任一项所述的改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫的制备方法，其特征在于，将磨体坯块原料混合均匀后平整地填充到模具中，对填充在模具中的磨体坯块原料进行真空除泡处理后，将磨体坯块原料表面刮平整，在刮平整后的磨体坯块原料表面贴一层无纺布，再在所述无纺布表面贴PET膜；将贴了 PET膜的模具置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模，在PET膜粘贴两面附胶的PC板，即得。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的热压固化采用阶梯式升温固化:80 ?100°C，固化 0.3 ?0.6h ;105 ?120°C，固化 0.3 ?0.6h ;125 ?140°C，固化 I ?2h。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的真空除泡处理分为两次处理，每次时间为30?60min。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将磨体坯块原料混合是通过重力行星式搅拌机搅拌实现；搅拌时速率呈阶梯式变化:1000?1200rpm，搅拌2?4min，800?900rpm,揽拌 2 ?4min,600 ?700rpm,揽拌 2 ?4min。
【文档编号】B24B37/24GK104128880SQ201410347244
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】周群飞, 饶桥兵, 曾枧 申请人:蓝思科技股份有限公司