Optické komponenty sú základnými prvkami moderných optoelektronických systémov, ako sú laserové systémy, optické komunikačné siete a zobrazovacie zariadenia. Ako sa optické systémy neustále vyvíjajú smerom k miniaturizácii, integrácii a ultra{1}}vysokej presnosti, požiadavky na presnosť spracovania a kvalitu povrchu pokročilých optických materiálov sú čoraz prísnejšie. Technológia leštenia čelí vážnym výzvam: sypké brúsne leštenie trpí nízkou účinnosťou spracovania, značným odpadom z brúsneho materiálu, vysokými nákladmi na úpravu kalu a znečistením životného prostredia, zatiaľ čo pevné brúsne nástroje sa nedokážu dobre prispôsobiť zakriveným povrchom. V tomto kontexte sa objavil nový leštiaci nástroj, ktorý kombinuje flexibilitu voľného brúsneho leštenia s účinnosťou fixného brúsneho leštenia. Jedinečným pôsobením rozpustného spojiva dosahuje samo-ostrenie leštiaceho povrchu, čím účinne rieši bolestivé miesta tradičných techník leštenia a ukazuje široké možnosti použitia v optickom leštení. Nižšie vychádzame z princípu rozpustného samoostriaceho-leštiaceho filmu a prevedieme vás touto technológiou.
Princíp a vlastnosti rozpustného samočinného{0}}brúsiaceho filmu
Rozpustný samobrúsiaci leštiaci film využíva rozpustný materiál ako spojivo pre brúsne zrná a rozdeľuje brúsne materiály rôznych veľkostí častíc v špecifickom vzore na elastický filmový substrát. Niektoré produkty majú tiež dvoj{2}}vrstvovú štruktúru s primárnou abrazívnou vrstvou a pod-brúsnou vrstvou. Počas leštenia, keď sa brúsivá na povrchu filmu stanú 钝化 (pasivované/matné) v dôsledku trenia, vodné rozpúšťadlo v leštiacom kaši rozpúšťa rozpustné spojivo obklopujúce pasivované brúsivá, čím sa znižuje prídržná sila spojiva a pasivované brúsivá sa môžu uvoľniť a rozptýliť do kaše. Súčasne sa zvnútra filmu exponujú čerstvé brúsivá, ktoré neboli zahrnuté do leštenia, čím sa dosiahne automatická obnova brúsiv a zaistí sa nepretržitý, stabilný a efektívny proces leštenia.
V porovnaní s tradičnými leštiacimi nástrojmi spĺňa rozpustná samoostriacia{0}}leštiaca fólia mimoriadne-požiadavky na spracovanie optických komponentov s vysokou presnosťou a vykazuje jedinečné výhody v oblasti optického leštenia:
Vysoká presnosť leštenia: Fólia umožňuje presnú kontrolu a samo{0}}obnovu brúsnych materiálov, pričom sa vyhýba povrchovým škrabancom, jamkám a iným defektom spôsobeným náhodným pohybom uvoľnených brúsnych materiálov, čím sa zaisťuje konzistentnosť a spoľahlivosť optických komponentov pri dávkovom spracovaní. Okrem toho je možné zvoliť mäkké abrazíva, aby sa minimalizovala hrúbka poškodenej vrstvy na povrchu obrobku, čím spĺňajú prísne požiadavky na kvalitu povrchu pre laserové systémy a vysoko presné zobrazovacie zariadenia.
Prispôsobivosť zložitým povrchom: Fólia má dobrú elasticitu a flexibilitu, čo jej umožňuje tesne sa prispôsobiť optickým obrobkom s určitým zakrivením. To efektívne rieši problém, že tradičné pevné brúsivá sa nedokážu prispôsobiť ne-planárnym optickým komponentom, čím sa prispôsobujú spracovateľským potrebám miniaturizovaných a integrovaných optických systémov.
Zelené a efektívne: Počas leštenia sa rozpustné spojivo rozpúšťa v ne-toxických vodných rozpúšťadlách alebo etanolových-vodných roztokoch, čím nevzniká žiadny nebezpečný odpad. V porovnaní so sypkým brúsnym leštením výrazne znižuje abrazívny odpad a náklady na úpravu kalu, čím sa dosahuje spracovanie šetrné k životnému prostrediu. Mechanizmus samoostrenia medzitým eliminuje potrebu častej výmeny nástroja alebo orovnávania, čím sa výrazne zvyšuje efektivita spracovania.
Príprava rozpustného samočinného-brúsiaceho filmu
Kľúč k rozpustnému fixovanému mäkkému-brúsnemu leštiacemu filmu spočíva vo výbere brúsiv a spojív. Príprava sa vykonáva na malom-natieracom stroji, kde sa zmes abrazív a spojiva nanáša na vopred upravený podklad, ktorý bol natretý základným náterom, po čom nasleduje sušenie, aby sa vytvoril film.
1. Výber materiálu
(1) Spojivo: Aby sa zabezpečilo, že sa spojivo mierne rozpustí v leštiacej suspenzii a zároveň sa vyhne nadmernému rozpúšťaniu, ktoré by ohrozilo stabilitu leštenia, spojivový systém zvyčajne používa ako základné spojivo nerozpustnú živicu (napr. epoxidovú živicu) s pridaním približne 5 % rozpustných živíc, ako je polyvinylalkohol, polyetylénoxid, alkydová živica, močovinová }-formaldehydová živica, esterová močovinová živica{4}. Pôsobia ako činidlá-tvoriace póry. Keď sa spojivo dostane do kontaktu s vodnou leštiacou kašou, pomaly sa rozpustí, čím sa zníži sila zadržiavania povrchového spojiva na brúsivách a umožní sa postupné odlepovanie brúsneho materiálu.
(2) Výber brusiva: Mäkké materiály ako SiO₂ a CeO₂ sa bežne používajú ako abrazíva pri optickom leštení. Pokiaľ ide o veľkosť častíc, uprednostňuje sa bimodálna stratégia zmiešanej veľkosti: malé častice sa nielen podieľajú na leštení, ale pôsobia aj ako plnivá na podporu veľkých častíc, čím sa znižuje obsah živicového spojiva vo filme. Tým sa účinne zabráni praskaniu a odlupovaniu povrchu filmu spôsobenému zmenami fyzikálnych vlastností (napr. zmršťovaním) živicového spojiva, ktoré sa vyskytujú v bežných leštiacich filmoch.
(3) Výber a úprava podkladu: Bežné podklady pre rozpustné fixované mäkké-brúsne leštiace filmy zahŕňajú PET film a PC film. Neošetrený PET film sa pri určitých prevádzkových teplotách zmršťuje; aby sa zabránilo praskaniu, PET film by mal byť tepelne-spevnený. Navyše v dôsledku vysokej symetrie molekulárnej štruktúry PET a jej schopnosti kryštalickej orientácie väčšina povlakov dobre nepriľne k jeho povrchu, čo sťažuje priame striekanie alebo poťahovanie. Na zvýšenie priľnavosti k povrchu si film vyžaduje plazmovú povrchovú úpravu a korónovú úpravu, po ktorej nasleduje aplikácia základného náteru obsahujúceho funkčné skupiny, ako sú -COOH, -SO₃H, -POH, -NHC=O, -C=O, -NHR, -NHR,-NHR,-NHR{101} -SH. Tieto skupiny ľahko reagujú s polárnymi skupinami (napr. hydroxylové, esterové väzby) v molekulách PET, čím sa výrazne zlepšuje pevnosť medzifázovej väzby.
2. Kontrola procesov
(1) Povlak: Pevnosť väzby a leštenie brúsnej povlakovej vrstvy sa primárne upravujú zmenou pomeru pevných látok abrazív k zmiešanej živici. Vo všeobecnosti vyšší obsah abrazívnych pevných látok vedie k vyššej účinnosti leštenia, ale nižšej pevnosti spoja. Okrem toho je rozhodujúca rovnomernosť a kontrola hrúbky povlaku, čo priamo ovplyvňuje stabilitu a životnosť povlaku. Keď sú abrazíva a živica nerovnomerne zmiešané alebo je povlak nerovnomerný, v povlaku sa môžu vytvárať bubliny, póry a iné slabé miesta. Tieto miesta sa stávajú potenciálnymi miestami iniciácie trhlín: pri vonkajšom namáhaní sa vytvárajú makroskopické trhliny, šíria sa cez slabé oblasti a odchyľujú sa, čo nakoniec spôsobí prasknutie a oddelenie povlaku. Riadenie hrúbky povlaku je tiež kritické: čím väčšia je hrúbka povlaku, tým menší je koeficient difúzie a tým viac zvyškového rozpúšťadla zostáva počas gélovatenia, čím sa predlžuje čas vytvrdzovania. Ako sa čas vytvrdzovania zvyšuje, vnútorné napätie v nátere stúpa, čo tiež ľahko vedie k praskaniu. Preto, aby sa predišlo praskaniu a lámaniu, počas tvorby filmu by sa malo použiť niekoľko prechodov povlaku, aby sa zabezpečila kvalita povlaku.
(2) Sušenie: Vyššie teploty sušenia urýchľujú difúziu rozpúšťadla v poťahovacom roztoku, ale tiež urýchľujú reakciu vytvrdzovania, skracujú čas gélovania a podporujú praskanie. Na vyriešenie tohto problému je možné použiť metódu gradientového zahrievania na zníženie rýchlosti vyparovania gélu, čím sa zmierni povrchové napätie na rozhraní tuhá látka-kvapalina a zlepší sa účinnosť vytvrdzovania. Zníženie množstva povlaku na jeden priechod je tiež prospešné.