Оптичните компоненти са основни елементи на съвременните оптоелектронни системи като лазерни системи, оптични комуникационни мрежи и устройства за изображения. Тъй като оптичните системи продължават да се развиват към миниатюризация, интеграция и ултра-висока прецизност, изискванията за точност на обработката и качество на повърхността на усъвършенстваните оптични материали стават все по-строги. Технологията за полиране е изправена пред сериозни предизвикателства: полирането на свободни абразиви страда от ниска ефективност на обработка, значителни абразивни отпадъци, високи разходи за обработка на суспензия и замърсяване на околната среда, докато фиксираните абразивни инструменти не могат да се приспособят добре към извити повърхности. На този фон се появи нов инструмент за полиране, съчетаващ гъвкавостта на хлабавото абразивно полиране с ефективността на фиксираното абразивно полиране. Чрез уникалното действие на разтворимо свързващо вещество, той постига само-заточване на полиращата повърхност, като ефективно адресира болезнените точки на традиционните техники за полиране и показва широки перспективи за приложение в оптичното полиране. По-долу започваме от принципа на разтворимото само-полиращо фолио и ви водим през тази технология.
Принцип и характеристики на разтворимото само{0}}заточващо се полиращо фолио
Разтворимият само{0}}полиращ филм използва разтворим материал като свързващо вещество за абразивни зърна, разпределяйки абразивите с различни размери на частиците в специфичен модел върху еластичен филмов субстрат. Някои продукти разполагат и с дву-слойна структура с първичен абразивен слой и под-абразивен слой. По време на полиране, когато абразивите върху повърхността на филма станат 钝化 (пасивирани/матови) поради триене, водният разтворител в полиращата суспензия разтваря разтворимото свързващо вещество, заобикалящо пасивираните абразиви, намалявайки силата на задържане на свързващото вещество и позволявайки на пасивираните абразиви да се отделят и разпръснат в суспензията. Едновременно с това пресни абразиви, които не са участвали в полирането, се излагат отвътре във филма, постигайки автоматично обновяване на абразивите и осигурявайки непрекъснат, стабилен и ефективен процес на полиране.
В сравнение с традиционните инструменти за полиране, разтворимият само{0}}полиращ филм отговаря на свръх-изискванията за обработка с висока точност на оптичните компоненти и проявява уникални предимства при оптичното полиране:
Висока прецизност на полиране: Фолиото позволява прецизен контрол и само-подновяване на абразивите, избягвайки повърхностни драскотини, вдлъбнатини и други дефекти, причинени от произволното движение на свободни абразиви, осигурявайки последователност и надеждност на оптичните компоненти при групова обработка. Освен това могат да бъдат избрани меки абразиви, за да се намали до минимум дебелината на повредения слой върху повърхността на детайла, отговаряйки на строгите изисквания за качество на повърхността за лазерни системи и високо-прецизно оборудване за изображения.
Адаптивност към сложни повърхности: Фолиото има добра еластичност и гъвкавост, което му позволява да се приспособи плътно към оптични детайли с определени извивки. Това ефективно решава проблема, че традиционните фиксирани абразиви не могат да се адаптират към не-равнинни оптични компоненти, приспособявайки се към нуждите от обработка на миниатюризирани и интегрирани оптични системи.
Екологично и ефективно: По време на полирането разтворимото свързващо вещество се разтваря от не-токсични водни разтворители или етанол-водни разтвори, без да се образуват опасни отпадъци. В сравнение с разхлабеното абразивно полиране, то значително намалява разходите за обработка на абразивни отпадъци и суспензия, като постига екологично чиста обработка. Междувременно само-механизмът за самозаточване елиминира необходимостта от честа смяна на инструмента или обработка, което значително подобрява ефективността на обработката.
Приготвяне на разтворимо само{0}}заточващо се полиращо фолио
Ключът към разтворимото фиксирано меко{0}}абразивно полиращо фолио се крие в избора на абразиви и свързващи вещества. Подготовката се извършва на малка -машина за нанасяне на покритие, където смес от абразиви и свързващо вещество се нанася върху предварително обработен субстрат, който е грундиран, последвано от изсушаване за образуване на филма.
1. Избор на материал
(1) Свързващо вещество: За да се гарантира, че свързващото вещество се разтваря умерено в полиращата суспензия, като същевременно се избягва прекомерно разтваряне, което би компрометирало стабилността на полиране, свързващата система обикновено използва неразтворима смола (напр. епоксидна смола) като основно свързващо вещество, с добавяне на около 5% разтворими смоли като поливинил алкохол, полиетилен оксид, алкидна смола, урея-формалдехидна смола или естерифицирано нишесте. Те действат като агенти,-образуващи порите. Когато свързващото вещество влезе в контакт с водната суспензия за полиране, то бавно се разтваря, намалявайки силата на задържане на повърхностното свързващо вещество върху абразивите и позволявайки постепенно отделяне на абразивите.
(2) Избор на абразив: Меки материали като SiO₂ и CeO₂ обикновено се използват като абразиви при оптично полиране. За размера на частиците се предпочита бимодална стратегия със смесени-размери: малките частици не само участват в полирането, но и действат като пълнители за поддържане на големи частици, намалявайки съдържанието на свързващо вещество на смола във филма. Това ефективно избягва напукване и лющене на повърхността на филма, причинено от промени във физическите свойства (напр. свиване) на свързващото вещество от смола, които се появяват в конвенционалните полиращи филми.
(3) Избор и обработка на субстрат: Общите субстрати за разтворими фиксирани меки-абразивни полиращи филми включват PET филм и PC филм. Необработеното PET фолио се свива при определени работни температури; за да се избегне напукване, PET фолиото трябва да се затопли-. Освен това, поради високата симетрия на молекулярната структура на PET и способността му за кристална ориентация, повечето покрития не прилепват добре към повърхността му, което затруднява директното пръскане или покриване. За да се подобри повърхностната адхезия, филмът изисква плазмена повърхностна обработка и коронна обработка, последвано от нанасяне на праймер, съдържащ функционални групи като -COOH, -SO₃H, -POH, -NHC=O, -C=O, -NHR-, -OH или -Ш. Тези групи лесно реагират с полярни групи (напр. хидроксилни, естерни връзки) в PET молекули, подобрявайки значително здравината на междинната връзка.
2. Контрол на процеса
(1) Покритие: Силата на свързване и ефективността на полиране на слоя абразивно покритие се регулират основно чрез промяна на съотношението на твърдите вещества на абразивите към смесената смола. Като цяло по-високото съдържание на абразивни твърди вещества води до по-висока ефективност на полиране, но по-ниска якост на свързване. В допълнение, равномерността на покритието и контролът на дебелината са от решаващо значение, пряко засягащи стабилността и експлоатационния живот на покритието. Когато абразивите и смолата са неравномерно смесени или покритието е неравномерно, в покритието са склонни да се образуват мехурчета, пори и други слаби места. Тези петна стават потенциални места за образуване на пукнатини: при външен стрес се развиват макроскопични пукнатини, разпространяват се през слаби области и се отклоняват, като в крайна сметка причиняват счупване и отделяне на покритието. Контролът на дебелината на покритието също е критичен: колкото по-голяма е дебелината на покритието, толкова по-малък е коефициентът на дифузия и толкова повече остатъчен разтворител остава по време на желирането, удължавайки времето за втвърдяване. С увеличаване на времето за втвърдяване вътрешното напрежение в покритието нараства, което също лесно води до напукване. Следователно, за да се избегне напукване и счупване, трябва да се използват многократни преминавания на покритието по време на образуването на филма, за да се гарантира качеството на покритието.
(2) Изсушаване: По-високите температури на сушене ускоряват дифузията на разтворителя в покриващия разтвор, но също така ускоряват реакцията на втвърдяване, съкращавайки времето за желиране и насърчавайки напукването. За да се справи с това, може да се използва метод на градиентно нагряване, за да се намали скоростта на изпаряване на гела, като по този начин се смекчи повърхностното напрежение на повърхността твърдо-течно и се подобри ефективността на втвърдяване. Намаляването на количеството покритие за преминаване също е от полза.