許　傲

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州　凱里　556000）

光固化樹(shù)脂結(jié)合劑磨具的研究探討

許傲

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州凱里556000）

摘要：光固化樹(shù)脂是一種結(jié)合劑制造的全新的樹(shù)脂磨具，其誕生之后就迅速的成型了各項(xiàng)技術(shù)深入使用在磨具的制造過(guò)程中。文中從國(guó)內(nèi)外多角度全方位的對(duì)光固化樹(shù)脂磨具的各種不同存在類(lèi)型研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞：光固化；結(jié)合劑磨具；樹(shù)脂

0　引言

現(xiàn)代技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，現(xiàn)在制造業(yè)也有飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的制造工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。光固化成型技術(shù)以激光與紫外線的輻射能當(dāng)成固化能量，使用光固化樹(shù)脂，奠定了光固化樹(shù)脂的應(yīng)用有效性程度。

1　光固化樹(shù)脂結(jié)合劑磨具的研究理論

1.1光固化技術(shù)

光固化樹(shù)脂最少要求三種化學(xué)組成成分，分別是單體、活性預(yù)聚物以及光引發(fā)劑等。前面兩種中需要至少有一種存在兩個(gè)以上的不飽和鍵化合物。光固化樹(shù)脂的組成是基礎(chǔ)聚合物、活性稀釋劑以及光引發(fā)劑等各項(xiàng)內(nèi)容，一般光固化樹(shù)脂的波長(zhǎng)長(zhǎng)度在300納米至500納米的紫外光照射作用下，彼此會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而逐漸固化。其與熱固化樹(shù)脂的本質(zhì)區(qū)別還是因?yàn)楣袒^(guò)程其實(shí)是吸收適當(dāng)波長(zhǎng)的光而誘發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，其從液態(tài)形式轉(zhuǎn)變成固態(tài)形式其實(shí)是分子數(shù)量的增加所形成的，而并不是溶劑揮發(fā)所造成的[1]。另外就是其固化時(shí)間不長(zhǎng)，通常短短幾秒的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)完全的固化，所以光固化成型的優(yōu)點(diǎn)便是快速的固化速度，污染性小和消耗能源量小。

1.2磨具的磨損

砂輪中的磨料是一種不規(guī)則的菱形多面體，頂錐角的范圍通常在80°至145°之間，但是大部分情況下，其范圍在90°至120°之間。磨削過(guò)程中，基本上磨粒是用一種很大的負(fù)前角做削切工作。通常情況下，磨粒削切刀的刀刃有一定的弧度，刀刃的圓弧半一般在幾微米至幾十微米之間。另外磨粒磨損之后的負(fù)前角與圓弧的半徑都會(huì)相應(yīng)的變大。

磨粒是以隨機(jī)的方式分布在砂輪表面的，通常在磨削的情況下，只有約10%的磨粒會(huì)加入至切削的隊(duì)伍中，切削的深度一般排布在一定的范圍空間之內(nèi)，這樣也就造成各個(gè)不同磨粒之間有不同的承受力。

2　研究意義

半導(dǎo)體行業(yè)中使用的樹(shù)脂磨具沒(méi)有樹(shù)脂內(nèi)圓鋸片、樹(shù)脂研磨盤(pán)以及超薄樹(shù)脂切割鋸片等等在內(nèi)的多種樹(shù)脂磨具，一般選擇的是熱固化樹(shù)脂像是酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等當(dāng)成結(jié)合劑進(jìn)行制造使用。此種樹(shù)脂的結(jié)合劑磨具因?yàn)闊釅撼尚妥饔枚趯?zhuān)門(mén)的設(shè)備上操作完成，此項(xiàng)操作的制作工藝通常需要進(jìn)行預(yù)壓、熱壓等操作工藝。一般熱壓的壓力是2000N/cm2，熱壓之后的溫度一般是180℃至230℃上下。因?yàn)槠涔袒瘯r(shí)間長(zhǎng)，且耗能大，且生產(chǎn)過(guò)程中制造出的各種廢棄材料難以收回，會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大不良影響。但是光固化樹(shù)脂的固化過(guò)程優(yōu)勢(shì)明顯，不僅有快速的固化速率，而且耗能低且污染性小，一般室溫下便能夠快速固化。使用光固化樹(shù)脂當(dāng)成結(jié)合劑制造各種全新的樹(shù)脂磨具，不但是使用全新的光固化技術(shù)制造半導(dǎo)體的樹(shù)脂磨具，使其實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的磨具建設(shè)要求，同樣也從本質(zhì)上將熱固化的樹(shù)脂磨具制造工藝問(wèn)題進(jìn)行了解決，不但有效的縮短了制造時(shí)間，還降低了能耗的消耗，改善加工環(huán)境的同時(shí)大大降低了成本[2]。

3　光固化樹(shù)脂結(jié)合劑磨具的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外典型代表是以日本田中武司教授為首的研究小組所進(jìn)行的光固化樹(shù)脂磨具的制造研究，其研究制造了各種不同的光固化樹(shù)脂磨具。像是其使用分層疊加與固化的方式，制造了光固化杯型金剛石砂輪和金剛石拋光盤(pán)。其除了研究光固化樹(shù)脂磨具的類(lèi)型開(kāi)發(fā)，還展開(kāi)了光固化樹(shù)脂磨具性能的初步化研究。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)將兩種不同類(lèi)型的液態(tài)光固化樹(shù)脂混合，能夠切實(shí)提升磨具的抗彎性能，可是因?yàn)槟チ匣旌蠘?shù)脂其機(jī)械化性能、磨具加工性能還不甚清晰，未來(lái)還需進(jìn)一步深入研究彼此間的關(guān)系。

另外日本的本俊之開(kāi)研究開(kāi)發(fā)了紫外光固化樹(shù)脂固結(jié)磨粒線鋸，同時(shí)分析評(píng)判了其自身的物理性特點(diǎn)和切斷性特點(diǎn)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用紫外光進(jìn)行樹(shù)脂固化的過(guò)程中，因?yàn)槟チ雍托揪€的附著性功能不強(qiáng)，因而造成線鋸的耐磨性降低。而芯線與含磨粒樹(shù)脂層間加入一層純光化粘結(jié)劑層的雙層組成結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠有效的改善線鋸耐磨性特點(diǎn)。

3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)最早開(kāi)始光固化樹(shù)脂磨具研究的是在1999年，由浙江工業(yè)大學(xué)牽頭的，幾年研究下來(lái)，研究小組相繼開(kāi)發(fā)出了光固化樹(shù)脂結(jié)合劑光盤(pán)與光固化樹(shù)脂切割鋸片等等好幾種不同類(lèi)型的光固化樹(shù)脂磨具。其最先使用光固化樹(shù)脂當(dāng)成結(jié)合劑制造了超薄度的樹(shù)脂切割砂輪，后研究結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)SiO2微粒得到強(qiáng)化后，光固化劑能夠代替熱固化樹(shù)脂當(dāng)成超薄型切割的砂輪結(jié)合劑使用，微粒的具體加入量則是影響著超薄型切割砂輪的機(jī)械性能與切割精度的一項(xiàng)重要參照指標(biāo)[3]。除了研究光固化樹(shù)脂的不同類(lèi)型外，此研究小組的研究人員還研究了光固化樹(shù)脂磨具的具體工作性能，同時(shí)提出了優(yōu)化固化樹(shù)脂性能的具體操作方式。像是能夠?qū)夤袒瘶?shù)脂的薄片砂輪進(jìn)行研究顯示，選擇合適的制作方式與后續(xù)處理方法，能夠有效減小光固化樹(shù)脂砂輪在制造過(guò)程中出現(xiàn)的各種內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而有效的改善光固化樹(shù)脂砂輪的結(jié)合強(qiáng)度。除此之外，此研究小組還分析了SiO2微粉的具體分布情況和REV晶須的具體添加量等對(duì)光固化樹(shù)脂的超薄砂輪片的操作性能所造成的影響。

4　結(jié)語(yǔ)

新型磨具從其誕生至成熟要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的研究階段，未來(lái)必然會(huì)有更多的學(xué)者與企業(yè)單位加入進(jìn)光固化樹(shù)脂磨具的研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，光固化樹(shù)脂磨具在未來(lái)必然會(huì)得到更加全面更加具體的發(fā)展，會(huì)在樹(shù)脂磨具中占據(jù)越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭偉，高濤，姚春燕.光固化樹(shù)脂結(jié)合劑鋸片結(jié)合機(jī)理及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2006（20）：2148-2150.

[2]高濤，潘立.導(dǎo)電性光固化樹(shù)脂結(jié)合劑鋸片的研制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009（06）：206-210.

[3]張燕.酚醛樹(shù)脂固化性能及樹(shù)脂磨具耐老化性能的研究[D].河南工業(yè)大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：許傲（1978—），男，貴州畢節(jié)人，碩士，副教授，研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造。