一种防堵研磨磨具及其制造方法与流程

本发明属于精密研磨抛光领域，具体涉及一种防堵研磨磨具及其制造方法。

背景技术：
随着液晶面板制造、光通信、汽车制造等技术的发展，对与之相关的研磨抛光领域的要求也越来越高。在TFT-LCD液晶面板制造领域，随着面板推向更高世代以及触摸屏技术的越来越广泛使用，面板使用的玻璃也越来越薄化，越来越高强度化。在液晶玻璃薄化方面，大尺寸超薄玻璃由于运输的高要求及昂贵代价，目前液晶面板企业均采用较厚玻璃，在企业内部经过薄化处理后再使用。而玻璃的薄化方式，传统的CMP抛光方式，由于其大量的研磨液消耗、废液处理以及作业环境液体飞溅污染严重，已经逐渐由之前的游离的研磨液抛光逐步走向用固结磨具磨料，这不仅能大大节省研磨耗材，而且对环境的污染也大为减少，车间也更加干净整洁，研磨效率也大大提高。而在液晶面板制程中Cell后段贴偏光片之前的面板清洁方面，目前正在广泛使用的清洁研磨布，由于其较低的寿命及不可避免的因为磨料磨屑堆积而导致面板造成的划伤，会较大程度的影响面板的弯曲强度。在光通讯领域，光无源连接器已经成为光纤通讯技术应用必不可少的零件，随着光纤到户的推广，光通讯产品将有较大的增长。但是制约其成本与质量的一个重要因素就是光纤的端面研磨，其研磨端面的好坏以及成本的高低，直接制约着这个产品的使用推广。目前所使用的涂附类研磨纸，较低的使用寿命以及磨屑堆积造成的研磨划伤大大的影响了光纤类产品的生产效率。在汽车制造领域，汽车的零部件包括各种轴、辊的研磨抛光，汽车车身的打磨抛光，漆面修复等，所使用的研磨耗材用量非常的大，传统的植砂产品在使用过程中由于其较低的使用寿命，研磨抛光的不一致性，给使用带来了较大的不便。以上种种无不说明，一种具有较高的磨削力，良好的磨削效果且能保持研磨效果的一致性，尤其是具有优异的排屑能力的研磨材料，将能大大的提高研磨抛光的效率与质量，促进这些行业更好的发展。公开号为CN101327577A的中国专利申请公开了一种带自修正功能的磨损均匀性好的固结磨料抛光垫，该抛光垫必须在有水为介质的条件下使用，否则不具备自锐性。公开号为CN101428404A的中国专利申请公开了一种固结磨料研磨抛光垫及其制备方法，该制备方法比较复杂，一是磨料必须经过改性，而且制造工艺是先转移再固化，很难保证磨料保持预先的形状。公开号为CN101096080A的中国专利申请公开了一种具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫及制备方法，该抛光垫添加了体交联密度调节剂来改善自锐性不足的问题，效果不够理想。

技术实现要素：
本发明提供了一种防堵研磨磨具及其制造方法，该防堵研磨磨具在使用过程中具有优异的排屑能力，可以有效地避免磨屑的积累与团聚，使磨具保持长久的切削力。一种防堵研磨磨具的制备方法，包括如下步骤：(1)将磨料粉体加入到胶黏剂中，充分分散后消除气泡得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料涂布于模板上形成浆料层，所述模板的表面均匀分布有多个模腔，用于在防堵研磨磨具的研磨层形成矩阵分布的凸起；(3)再将经过预处理的基材贴附压合于所述浆料层的表面，然后用紫外光进行固化后脱模，最后在80～90℃进行固化得到所述的防堵研磨磨具。本发明中，通过控制模具上的模腔的形状、大小和距离，会在研磨磨具的表面形成相应的凸起，这些凸起使研磨磨具的研磨层具有特殊的构造，使得产品具备优异的抗堵塞和排屑性能，而且具有较好的自锐性，保证了产品的持续高效研磨。步骤(1)中，所述的磨料粉体的粒径为1～60μm，作为优选，步骤(1)中，所述的磨料粉体的粒径为5～20μm。作为优选，步骤(1)中，所述的磨料粉体的材料为金刚石、白刚玉、锆刚玉、棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅或者立方氮化硼。作为优选，步骤(1)中，所述的磨料粉体使用前用表面活性剂进行改性。作为进一步的优选，所述的助剂为表面改性剂KH550，此时，能够使磨料粉体均匀分散于浆料中，得到的产品切削力均匀。步骤(1)中，所述的分散方法是指高速搅拌、超声震动、球磨、砂磨分散等方法中的一种或多种结合。步骤(1)中，所述的消除气泡的方法包括真空脱泡，添加消泡剂等。作为优选，步骤(1)中，所述的胶黏剂包括热固化树脂、UV光固化树脂以及可见光固化树脂中的至少一种和固化剂。作为进一步的优选，所述的磨料粉体为白刚玉；所述的胶黏剂由如下重量份的组分组成：此时，得到的产品的切削力始终保持稳定并且持续性好，可以有效地提高产品的使用寿命。作为优选，步骤(3)中，所述的基材的材料为聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸脂、布、纸、皮革或钢。作为优选，步骤(3)中，所述的基材的预处理方法为电晕、涂底胶、磨砂、喷砂处理、蚀刻和热处理中的一种或几种方法组合。本发明还提供了一种防堵研磨磨具，由所述的制造方法制造得到。作为优选，防堵研磨磨具的研磨层具有矩阵分布的凸起，所述的凸起为梯台型，其上表面尺寸为0.02～0.03mm*0.02～0.03mm，下表面尺寸为0.2～0.9mm*0.2～0.9mm，台高为0.2～0.9mm；矩阵行列间距相同且为0.2～0.18mm，列间距与行间距相等。该研磨磨具具有三维立体结构，有别于传统涂附类产品，在使用过程中具有优异的排屑能力，可以有效地避免磨屑的积累与团聚；该研磨磨具采用精细磨料并具有大粒度产品切削力高的特点，兼具磨削力和磨削效果；同时磨料能逐层使用逐层脱落，使该研磨磨具在使用过程中具有持续的研磨力和充分的磨料利用率。作为另外的优选，步骤(2)中，所述的凸起为立方体型，其上下表面尺寸都为0.2～0.9mm*0.2～0.9mm，高为0.2～0.9mm；所有凸起矩阵分布，行间距为0.2～0.18mm，列间距与行间距相等。同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：(1)相比于传统的涂附磨具，溶剂用量大大减少，环境友好。(2)采用光固化胶体系与热固化双重胶体系复配，兼具光热双重固化性能，大大提高了产品的自锐性，持久性，又有效地减少了胶体收缩带来的内应力。(3)特殊的基材处理技术应用于立体结构磨料的制备，很大程度的提高了磨料与基材的附着力，避免了在使用过程中复合磨料的脱落。附图说明图1为典型的立体结构研磨磨具俯视图；图2为经过底胶处理基材的立体结构研磨磨具的侧面剖视图；图3为经过磨砂处理基材的立体结构研磨磨具的侧面剖视图；图4为实施例1得到的磨具与普通砂纸的切削力对比图，图中，纵坐标的单位为grams，横坐标的单位为min；图5为实施例1和实施例2得到的磨具的切削力对比图，图中，纵坐标的单位为grams，横坐标的单位为min。图6为实施例1和实施例3得到的磨具的切削力对比图，图中，纵坐标的单位为grams，横坐标的单位为min。具体实施方式实施例1(1)磨料粉体的改性：取100g微粉(400#白刚玉)，5g表面改性剂KH550和100g纯水，在65℃条件搅拌下将微粉，改性剂、纯水添加到玻璃反应釜，添加10g醋酸，相同温度下缓慢搅拌反应6小时，反应完后过滤得到的固体用无水乙醇清洗两遍烘干待用；(2)将步骤(1)改性过的磨料粉体40g加入到胶黏剂，充分分散后消除气泡得到浆料；所用的胶黏剂的组分如表1所示：(3)将步骤(2)得到的浆料涂布于表面带有模腔的模板(模板上的模腔的形状：截去顶端的倒锥形结构，尺寸：上表面尺寸：0.03mm*0.03mm，下表面尺寸：0.45mm*0.45mm，塔高0.45mm，相邻两个凸起之间的间距0.45mm)上形成浆料层，再将经过预处理的基材贴附压合于所述浆料层的表面，然后用紫外光室温下进行固化24小时后脱模得到半成品；所用的基材为单面电晕处理后双向拉伸PET聚酯薄膜，厚度75微米，处理方式为涂底胶：采用添加1％固化剂R2015(瑞奇化工)的环氧树脂909(南亚环氧树脂)，底涂采用精密三辊涂布方法，控制好辊间隙后将涂层均匀、精密涂布于上述PET薄膜电晕处理面，厚度控制1～3微米，较好的方案为厚度1微米。(4)将步骤(3)得到的半成品在80～90℃条件下进行进一步的固化，固化时间为24小时，得到防堵砂纸。该防堵砂纸的研磨层上分布有梯台型的凸起，凸起的上表面为正方形，尺寸为0.03mm*0.03mm，凸起的下表面为正方形，尺寸为0.45mm*0.45mm，台高为0.45mmmm，所有凸起矩阵分布，相邻两个凸起之间的间距0.45mm。对比试验：使用相同的浆料，直接在处理后的基材上涂覆，得到普通砂纸。性能测试：测试条件如表2所示：表2磨具性能测试的参数按照表2的条件分别对所得到带有梯台型凸起的产品与普通砂纸的持续切削力进行测试，切削力随时间的变化关系如图4所示，由图4可以看出带有梯台型凸起的产品与普通砂纸相比，切削力始终保持稳定持续，可以有效提高产品的使用寿命。这是由于该防堵砂纸具备优异的抗堵塞、排屑且较好的自锐性，保证了产品的持续高效研磨。实施例2步骤(2)的胶黏剂所用的组分如表3所示：表3(3)将步骤(2)得到的浆料涂布于表面带有模腔的模板(模版尺寸：立方体结构，上表面尺寸：0.45mm*0.45mm，下表面尺寸：0.45mm*0.45mm，塔高0.45mm，间距0.45mm)上形成浆料层，再将经过预处理的基材贴附压合于所述浆料层的表面，然后用紫外光进行固化24小时后脱模得到半成品；其他操作与实施例1相同，得到带有长方体结构凸起的磨具。所得到长方体结构凸起的产品与实施例1梯台型的产品的持续切削力对比图如图5所示，由图5可以看出相同的配方下，产品的切削力略有差距，这与产品形状是有关系的，在初始研磨期，金字塔产品切削力略高，与它的尖锐的形状有一定的关系。实施例3步骤(2)的胶黏剂所用的组分如表4所示：表4其他操作与实施例1相同，得到的结果如图6所示，该结果表明由于组分的变化，导致了切削力的下降，同时持久性也有所降低。