一种弹性橡胶磨具及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于抛光领域，具体涉及一种弹性橡胶磨具及其制备方法和应用。

背景技术

目前，亚光砖或柔光砖通常都是采用纤维磨块进行表面加工。纤维磨块是由整体的纤维丝和树脂液料辊压而成。纤维磨块是一个整体，在加工时，纤维层与整个加工件接触，不具有柔性加工能力，并且由于纤维磨块整体与加工件表面接触，加工后的釉砖的表面光度不均匀，并且形成暗影，且表面容易产生磨痕、磨花，得到的工件加工表面比较粗糙，加工效果不理想，无法满足未来对亚光砖或柔光砖的使用需求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种弹性橡胶磨具。

本发明的目的之二在于提供一种弹性橡胶磨具的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种弹性橡胶磨具在工件抛光领域中的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面提供了一种弹性橡胶磨具，包括安装卡座、弹性胶垫和橡胶磨块，所述安装卡座上设有弹性胶垫；所述弹性胶垫上设有一体成型的橡胶磨块；所述橡胶磨块包括固定座、磨柱A和磨柱B；固定座设置在弹性胶垫上；磨柱A和磨柱B交替阵列设置在固定座上；所述磨柱A的直径大于磨柱B的直径。

在本发明中，安装卡座的作用是用来固定弹性胶垫和橡胶磨块。在橡胶磨块与工件接触磨削时，若工件表面存在凸凹不平或者形状的改变时，橡胶磨块受力后会使橡胶胶垫变形，使橡胶磨块与工件柔性接触，避免橡胶磨块在工件表面产生磨痕、磨花现象。此外，磨柱A和磨柱B采用交替阵列设置在固定座上，形成刷形的磨具，与工件接触时更加柔性、细密，抛光效果更好，抛光后的工件表面更加细腻、光泽度更均匀。

优选地，所述安装卡座上设有安装槽，安装槽内设有橡胶胶垫。

优选地，所述安装槽的深度小于橡胶胶垫的高度。

优选地，所述安装卡座上设有安装卡口。安装卡口的设置是为了将本发明中的弹性橡胶磨具安装在抛光设备上。

优选地，所述交替阵列设置具体为：磨柱A和磨柱B采用ABAB的方式进行排列，在磨柱A的上下左右四个相邻位置设置磨柱B，在磨柱B的上下左右四个相邻位置设置磨柱A。采用该设置，可以对凸凹不平的工件表面进行抛光，弹性橡胶磨具与工件点接触，可以将工件上凹陷位置也同步进行抛光，且采用不同直径的磨柱交替设置，可以将工件中不同尺寸的凹陷部位均进行抛光，避免工件表面产生暗影。而现有的磨具与工件面接触，工件上存在的凹陷位置均无法进行打磨，从而使工件表面存在暗影，工件表面光泽度相差较大，打磨效果不理想。

优选地，所述弹性胶垫和固定座均具有凸起的弧形表面。

优选地，所述弹性胶垫和固定座均具有半径为130～160mm的弧形表面；进一步优选地，所述弹性胶垫和固定座均具有半径为135～160mm的弧形表面。两者的弧度相同，可以更好的贴合在一起，从而使抛光过程中，两者可以同时变形，实现柔性抛光，避免工件表面出现磨痕、磨花等现象，且可以实现根据工件形状和工件凸凹不平的表面微调磨削面，使弹性橡胶模具与工件之间贴合更紧密，磨削效果更均匀。

优选地，所述磨柱A的形状为梯形圆柱。

优选地，所述磨柱A的直径为3～6mm。

优选地，所述磨柱B的形状为梯形圆柱。

优选地，所述磨柱B的直径为6～10mm。

优选地，所述磨柱A和磨柱B之间的夹角α为2～30℃；进一步优选地，所述磨柱A和磨柱B之间的夹角α为3～30℃；再进一步优选地，所述磨柱A和磨柱B之间的夹角α为3～10℃。采用梯形圆柱结构，可以增强磨柱A和磨柱B的强度，避免抛光时变形。

优选地，所述橡胶磨块包括以下重量份的组分：粘合剂30～70份，磨料10～40份，填料5～15份，固化剂10～20份、催化剂0～15份。

优选地，所述橡胶磨块包括以下重量份的组分：金刚石磨料3～20份，辅助磨料7～20份，粘合剂30～70份，填料5～15份，催化剂0～15份，固化剂10～20份。

优选地，所述橡胶磨块包括以下重量份的组分：金刚石磨料8～15份，辅助磨料15～20份，粘合剂30～50份，填料10～15份，催化剂0～5份，固化剂10～15份。

优选地，所述粘合剂选自聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种。

优选地，所述固化剂选自聚脂肪酸、聚脂肪胺，多元醇、邻苯二甲酸酐中的至少一种。

优选地，所述多元醇包括聚醚二元醇。

优选地，所述催化剂选自N,N-二甲基环己胺、二甲基乙二醇胺、三亚乙基二胺中的至少一种。

优选地，所述磨料选自金刚石、立方氮化硼中的至少一种。

优选地，所述辅助磨料选自碳化硅、白刚玉、石榴石中的至少一种。

优选地，所述填料选自氧化铬绿、抛光粉、碳酸钙、氧化锌、冰晶石、无机金属盐中的至少一种。

本发明的第二个方面提供了本发明第一个方面提供的弹性橡胶磨具的制备方法，包括以下步骤：

S1将橡胶磨块的各物料混合，然后注入模具中热压成型，脱模后固化，得到橡胶磨块；

S2：将橡胶磨块、弹性胶垫、安装卡座装配得到所述弹性橡胶磨具。

优选地，所述制备方法还包括在步骤S2之后进行步骤S3的步骤，步骤S3为：在所述弹性橡胶磨具上喷上金刚石的粒度。

优选地，所述热压步骤中，热压温度为100～135℃。

优选地，所述热压步骤中，热压时间为10～60min；进一步优选地，热压时间为30～60min。

优选地，所述热压步骤中，热压压力为100～500kN。

优选地，所述固化步骤中，固化温度为100～135℃。

优选地，所述固化步骤中，固化时间为2～10h。

本发明的第三个方面提供了本发明第一个方面提供的弹性橡胶磨具在工件抛光领域中的应用。

本发明的有益效果是：本发明中的弹性橡胶磨具主要用于亚光砖或柔光砖的表面抛光，具有减低砖面的光泽度，使抛光后砖面表面的光泽度稳定均匀，表面非常细腻，光泽非常柔和，形成天然般丝绸状光泽和亚光效果。此外，本发明中的弹性橡胶磨具有良好的仿形性能，分成若干磨削面，并且搭配弹性胶垫，磨削面能够随着釉面陶瓷砖表面的起伏而发生相应的变化，可对具有凹凸不平表面的工件进行均匀加工，且由于磨削面材质柔软，在加工过程中不会产生暗影、磨痕、磨花等现象。

附图说明

图1为实施例1中的弹性橡胶磨具的剖视图。

图2为实施例1中的弹性橡胶磨具的俯视图。

图3为实施例1中的弹性橡胶磨具的实物图。

图4为分别采用纤维磨块和实施例1中的弹性橡胶磨具抛光后的釉面砖的实物图。

附图标记：

磨柱A1；固定座2；弹性胶垫3；安装卡座4；磨柱B5，安装卡口6。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。需要指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买得到的常规产品。

现有技术中使用的磨具均为由整体的纤维丝和树脂料液辊压而成的纤维磨块，采用该纤维磨块进行抛光，很容易在工件表面产生磨痕、磨花现象。因此，本发明人尝试了制备弹性橡胶模具，但遇到了很多问题，例如：在将橡胶磨块的混合料浆注入磨具中时，用于制备磨柱A1和磨柱B5的模腔内很难注入完整，从而使制备出的弹性橡胶模具中部分磨柱A1和磨柱B5不完整，此外，即使模腔内注入了磨柱A1和磨柱B5，在进行固化成型时由于模腔内存在气泡，从而使制得的磨柱A1和磨柱B5表面或内部存在空腔缺陷，影响磨柱A1和磨柱B5的性能。为了解决该问题，本发明人尝试了很多办法，例如：振动、脱气等操作，但结果并不理想，本发明人经过多次尝试后选择了热压固化的方法解决了上述问题，采用热压温度为100～135℃，热压时间为10～60min，热压压力为100～500kN的条件进行初步热压固化，在缓慢热压过程中，用于制备磨柱A1和磨柱B5的模腔内的气体在热压下缓慢逸出且在热压下料浆会完全充填模腔。此外，在研发过程中，还遇到了脱模困难的问题，在脱模过程中，磨柱A1和磨柱B5很容易断裂，本发明人经过多次尝试，采用了优化后的配方和制作工艺解决了该问题，即通过热压步骤实现了橡胶磨块的固化，配合橡胶磨块的配方，可以实现热压固化后的强度可以满足完整脱模的要求。另外，在研发过程中还遇到了橡胶磨块的硬度不够，磨料出刃、磨削锋利度不够的问题，本发明人经过多次对配方进行优化和尝试，最终采用了本发明中的橡胶磨块的配方，制备出了硬度较高、磨料不会出刃、磨削锋利度恰当的橡胶磨块，相对于现有的纤维磨块而言，无论是抛光效果还是使用寿命均有了显著的提高。

实施例1

参照图1和图2，本例中的弹性橡胶磨具包括安装卡座4、弹性胶垫3和橡胶磨块，安装卡座4其中一面设有安装卡口6，安装卡座4上与安装卡口6相对的一个面上设有安装槽，安装槽内设有弹性胶垫3，弹性胶垫3的厚度大于安装槽的深度，弹性胶垫3上设有一体成型的橡胶磨块；橡胶磨块包括固定座2、磨柱A1和磨柱B5；固定座2设置在弹性胶垫3上，磨柱A1和磨柱B5交替阵列设置在固定座2上，磨柱A1和磨柱B5采用ABAB……的方式交替设置在固定座2上，在阵列时，靠近磨柱A1的上下左右四个位置处可以设置磨柱B5，靠近磨柱B5的上下左右四个位置上可以设置磨柱A1，磨柱A1和磨柱B5均为梯形圆柱体，磨柱A1和磨柱B5之间的夹角为α,α为5.5°，磨柱A1的直径大于磨柱B5的直径，磨柱A1的最小直径为7mm，磨柱B5的最小直径为5mm，磨柱A1上与工件接触的部位的面积小于磨柱A1上与固定座2接触部位的面积；磨柱B5上与工件接触的部位的面积小于磨柱B5上与固定座2接触部位的面积；固定座2和弹性胶垫3均具有弧形表面，且两者的弧形表面的弧度相同，弧形表面的半径为156mm。弹性橡胶磨具的实物图如图3所示。

本例中的橡胶磨块的制备原料包括以下重量份的组分：金刚石(JR1 170/20)10份，320#碳化硅20份，聚氨酯44份，氧化铬绿5份，聚醚二元醇10份，二甲基乙二醇胺1份，冰晶石10份。

本例中的弹性橡胶磨具采用以下制备方法制得，具体包括以下步骤：

(1)称取配方量的橡胶磨块的各组分材料并混合均匀，制得混合浆料；

(2)将混合浆料注入模芯，模芯里面每个用以制作磨柱A1和磨柱B5的腔体内都填满料浆，并刮料均匀，随后将该模芯放入树脂砂轮热压机中热压固化，热压温度为125℃，热压时间为30min，热压压力为250kN，固化成型脱模后再放入120℃烘箱固化8h，得到本例中的橡胶磨块；

(3)将上述的橡胶磨块与弹性胶垫3、安装卡座4粘接，然后喷上金刚石的粒度，得到本例中的弹性橡胶磨具。

性能测试：

分别采用实施例1中的弹性橡胶磨具和市售的纤维磨块(由整体的纤维丝和树脂液料辊压而成)对釉面砖进行抛光，抛光时间相同，采用实施例1中的弹性橡胶磨具抛光后的釉面砖的实物图如图4(a)所示，采用市售的纤维磨块抛光后的釉面砖的实物图如图4(b)所示，然后测试釉面砖上不同部位的光泽度，光泽度的测试方法：取抛光后工件晾干，再用酒精和毛巾擦拭干净砖面，采用WGG60光泽度计，标准版校准光度计，在擦拭干净后的砖面上测试5×5＝25个点，并记录下来，测试结果分别如图4和表1所示。

分别测试采用实施例1中的弹性橡胶磨具和市售的纤维磨块对1000件釉面砖进行抛光后的优等工件(即工件满足光泽度合格、无暗影、无磨痕、无磨花)的数量，并计算工件优等率，具体计算结果如表1所示。

分别测试实施例1中的弹性橡胶磨具和市售的纤维磨块的使用寿命，测试结果如表1所示。

表1弹性橡胶磨具和纤维磨块的性能测试结果

由图4和表1可知，采用本发明中的弹性橡胶磨具抛光后的釉面砖的抛光效果好，砖面细腻柔和，光泽度均匀，具体光泽度值为21～26°，光泽度差值为5°，而采用纤维磨块抛光后的釉面砖的抛光效果一般，砖面细腻和柔和度一般，光泽度不均匀，光泽度波动大，具体光泽度值为19～33°，光泽度差值为14°，显著高于采用弹性橡胶磨具抛光后的釉面砖的表面光泽度差值，进一步表明采用本发明中的弹性橡胶磨具进行抛光，抛光后的工件表面的光泽度更加均匀，不存在暗影、磨痕等缺陷。此外，采用本发明中的弹性橡胶磨具进行抛光可以显著提高工件的优等率和工件寿命，其中使用寿命提高了5～8.3倍。

综上所述，本发明中的弹性橡胶磨具主要用于亚光砖或柔光砖的表面抛光，具有减低砖面的光泽度，使抛光后砖面表面的光泽度稳定均匀，表面非常细腻，光泽非常柔和，形成天然般丝绸状光泽和亚光效果。此外，本发明中的弹性橡胶磨具有良好的仿形性能，分成若干磨削面，并且搭配弹性胶垫，磨削面能够随着釉面陶瓷砖表面的起伏而发生相应的变化，可对具有凹凸不平表面的工件进行均匀加工，且由于磨削面材质柔软，在加工过程中不会产生暗影、磨痕、磨花等现象。

上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。