用于在玻璃上得到透明表面光洁面的磨料制品制造技术

提供了一种磨料制品，它包含一块背衬和粘合在所述背衬的一个表面上的至少一层三维磨料涂层，该涂层包含分散在粘合剂中的金刚石颗粒，所述粘合剂包括经固化的包含聚氨酯丙烯酸酯低聚物的粘合剂前体。使用ＲＰＰ试验方法表明，该磨料制品能够快速地切削玻璃，同时能够降低表示表面光洁度的Ｒａ值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及用于抛光玻璃的磨料制品以及使用该磨料制品的方法。已有技术的讨论玻璃制品在家居、办公室和工厂中随处可见，其形式有透镜、棱镜、镜子、CRT屏等。许多的这些玻璃表面被用于光学元件中，这就需要这些表面是光学透明且没有可见的缺陷和/或不完整。如果存在缺陷、不完整，即使是微小划痕，也会抑制玻璃制品的光学透明度。在一些例子中，这些缺陷、不完整和/或微小划痕可能抑制透过玻璃正确观察的能力。因此，需要玻璃表面基本上不含任何缺陷、不完整和/或划痕。许多玻璃元件是弧形或者含有与其相关的半径。这些半径和弧形通常是在玻璃成形工艺中产生的。然而，玻璃成形工艺可能使得在玻璃的外表面上存在缺陷(如模线、粗糙表面、小点和其它小缺陷)。这些缺陷和/或不完整无论怎么小都会影响玻璃的光学透明度。广泛地应用研磨方法以除去这些不完整和/或缺陷。这些研磨方法通常可分为三个主要类型研磨、精修(fining)和抛光。研磨步骤通过用磨具粗磨玻璃元件进一步完善了所需的弧形或半径，并除去了任何铸造缺陷。磨具通常含有超硬的磨粒(如金刚石、碳化钨或立方氮化硼)。所得玻璃表面通常具有大致所需的曲率。然而，这一粗磨工艺所用的磨具会在玻璃表面上留下粗划痕，致使所得玻璃表面既不足够精确也不足够光滑以直接抛光成光学透明的状态。第二个步骤称为精修。精修步骤的目的是对由粗磨工艺产生的粗划痕进行修整。这一精修步骤通常能去除粗磨造成的深划痕，得到虽未经抛光但基本上光滑的表面。精修工艺也应该能充分地除去粗划痕以使玻璃表面能够被抛光成光学透明的表面。如果该精修步骤不除去所有的粗划痕，那么要抛光步骤除去这些划痕得到光学透明的表面是非常困难的。精修步骤通常用松散的磨粉浆来进行。松散的磨粉浆包含分散在液态介质(如水)中的许多磨粒。用于松散磨粉浆的最普通的磨粒是浮石、碳化硅、氧化铝等。松散磨粉浆可任选地含有其它添加剂，如分散剂、润滑剂、消泡剂等。在大多数情况下，将松散磨粉浆泵压至玻璃工件和研磨垫之间，使得松散磨粉浆存在于这两者之间。研磨垫可以用任何材料制得，如橡胶、泡沫材料、聚合物材料、金属、钢等。一般来说，玻璃工件和研磨垫会相对转动。这一精修过程通常包括一个或多个步骤，每一个步骤会在玻璃工件上逐渐产生越来越细的表面光洁面(surfacefinish)。更精细的表面光洁面可以通过各种方法来得到，包括使用较柔软的磨粒、较小的磨粒、较柔软的研磨垫材料和/或不同的加工条件。光学元件在精修工艺后得到的表面光洁度通常约为0.06-0.13微米(Ra)和/或Rtm大于约0.30至0.90微米。表面的粗糙度通常是由划痕或划痕图案造成的，它们是肉眼可见或不可见的。划痕图案可以定义为表面上一系列的凸起和凹陷。Rtm和Ra是磨料工艺中常用的粗糙度的量度。然而，精确的度量方法会随评价表面粗糙度使用的仪器类型而变化。本文中所用的Rtm和Ra测量结果是以使用商品名为SURTRONIC 3的Rank Taylor Hobson(Leicester，England)表面光洁度仪进行的测量方法为基础的。Ra的定义是平均粗糙高度的数值，它是表面凹凸不平的轮廓与表面平均线之间偏差的算术平均值。在Rank Taylor Hobson仪器设定的评价长度范围内测量表面平均线以上和以下的多处位置。Ra和Rtm(定义如下)用表面光洁度仪探针进行测量，所述探针是半径为5微米的针尖为金刚石探针，测量结果以微米(m)为单位表示。总计这些偏差的测量结果，然后除以测量数，得到平均值。通常Ra值越小，光洁面越光滑。Rt的定义是凸起至凹陷间的最大高度值。Rtm是在相继的5个评价长度进行测量，将每一评价长度测得的凸起凹陷间最大高度值平均而得的值。一般来说，Rtm值越小，光洁面越光滑。在不同牌号的市售表面光洁度仪上进行对相同光洁度的玻璃表面的测量时，可能但不必然发生Ra和Rtm值的稍微变化。整个工艺的第三步是抛光步骤，它在玻璃制品上产生更光滑、光学透明的表面。在大多数情况下，这一抛光步骤用松散磨粉浆进行，因为松散磨粉浆通常能得到光学透明的表面，而基本上没有缺陷、不完整和/或微小划痕。松散磨粉浆通常包含分散在水中的二氧化铈磨粒。虽然松散磨粉浆广泛应用于精修和抛光步骤，在玻璃制品上提供光学透明的表面光洁面，但是松散磨粉浆仍有许多缺点。这些缺点包括处理所需的大量磨粉浆不方便，需要搅拌防止磨粒沉降和确保抛光界面上磨粒的均匀浓度，需要额外的设备来制备、加工和处理或回收和再循环松散磨粉浆。此外，对磨粉浆本身也必须定期分析以确保其质量和分散稳定性，这又需要额外耗费工时。而且，泵头、阀门、进料管、研磨垫以及磨粉浆供应设备中与松散磨粉浆接触的其它部件最终都会显示不希望有的磨损。此外，使用磨粉浆的步骤通常很不整洁，因为松散磨粉浆是粘性液体，容易溅散，难以盛装。可以理解，已经有人尝试用具有研磨涂层的抛光用磨料代替松散磨粉浆进行精修和抛光步骤，并取得了一些成功。具有研磨涂层的抛光用磨料通常包含一块背衬，背衬上粘合有磨料涂层。该磨料涂层包含分散在粘合剂中的许多磨粒。例如，美国专利Nos.4,255,164(Butzke等)、4,576,612(Shukla等)、4,733,502(Braun)和欧洲专利申请No.650,803揭示了多种磨料制品和抛光方法。描述具有研磨涂层的抛光用磨料制品的其它参考文献包括美国专利Nos.4,644,703(Kaczmarek等)、4,773,920(Chasman等)和5,014,468(Ravipati等)。然而，具有研磨涂层的抛光用磨料并没有全面地替代松散磨粉浆。在一些情况下，具有研磨涂层的抛光用磨料不能得到光学透明且基本上无缺陷、不完整和/或微小划痕的表面。在另一些情况下，具有研磨涂层的抛光用磨料需要较长时间对玻璃制品进行抛光，因此使用松散磨粉浆的成本有效性反而更高。同样在一些情况下，具有研磨涂层的抛光用磨料的寿命并没有长得足以证明它虽然成本高于松散磨粉浆却是物有所值的。因此在一些情况下，具有研磨涂层的抛光用磨料不如松散磨粉浆在经济上合乎要求。玻璃工艺上需要的磨料制品是没有与松散磨粉浆有关的缺点，但能够在合理时间内有效且经济地将玻璃表面抛光至光学透明的表面，以使其基本上没有不完整、缺陷和/或划痕。专利技术的概述本专利技术的一个方面是用于抛光玻璃工件的磨料制品。该磨料制品包含一块背衬和粘合在该背衬的一个表面上的至少一层三维磨料涂层，该涂层较好包含分散在粘合剂中的金刚石颗粒。至少一层三维磨料涂层较好包含许多复合磨料。许多复合磨料可以是有明确形状的复合磨料、形状不规则的复合磨料，或者是形状大致为有平顶的截棱锥的有明确形状的复合磨料。有明确形状的复合磨料较好的是底部所占表面积大于顶部至多60％，更好为至多40％，最好为至多20％。粘合剂较好的是由包含烯属不饱和树脂(如丙烯酸酯树脂)的粘合剂前体形成的。更好的是所述粘合剂前体包含聚氨酯丙烯酸酯低聚物(urethane acrylateoligomer)、烯属不饱和单体以及它们的共混物。烯属不饱和单体较好的是选自单官能的丙烯酸酯单体、双官能的丙烯酸酯单体、三官能的丙烯酸酯单体，以及它们的混合物。粘合剂前体较好包含约30-70重量份的聚氨酯丙烯酸酯单体和约70-30重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨料制品，它包含： 一块背衬；和 粘合在所述背衬的一个表面上的至少一层三维磨料涂层，该涂层包含分散在粘合剂中的金刚石颗粒，所述粘合剂包括经固化的包含聚氨酯丙烯酸酯低聚物的粘合剂前体，其中该磨料制品使用抛光时间约为２５秒的ＲＰＰ方法能够将玻璃试验坯上约０．０５微米或更大的初始Ｒａ值降低至约０．０５微米或更小的最终Ｒａ值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ克里斯蒂安松，DD恩古延，RG维瑟，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]