砂紙是一種常用的磨削工具，它能夠將不平整的表面磨平，並為表面創造出光滑的質感。砂紙可被用來打磨、去除表面污垢、氧化物和凸起物等。它是一種簡單而且實用的工具，砂紙常被用於家庭裝修、手工藝、建設項目等領域中，都是一種不可或缺的表面處理工具也是一個常見的DIY工具。砂紙主要由砂粒、基材和黏合劑組成，其中砂粒是研磨和打磨的關鍵部分。砂粒各種不同的顆粒大小和等級，可用於不同的工作和表面材料。本文將探討砂紙的常見種類和特點。
砂紙常見的種類和特點
砂紙被廣泛應用於各種表面處理工藝中，它有多種不同的種類和規格，以滿足各種應用需求。本文將介紹砂紙的種類和規格，並通過表格和分類來進行詳細的解釋。
| 種類 | 特點 | 砂粒粗細度 | 基材 |
| 水磨砂紙 | 水磨紙是一種常用的砂紙種類，通常用於金屬和木材的磨削和抛光。它的名稱來自於它需要在水中使用。 | P60到P2000 | 紙、布或者塑料。 |
| 干磨砂紙 | 干磨紙通常用於金屬和木材的磨削和抛光。它不需要使用水，可以直接使用。 | P60到P2000 | 紙、布或者塑料。 |
| 光學砂紙 | 光學砂紙是一種用於玻璃和塑料的砂紙種類，通常用於製作光學元件和透鏡。 | P2000到P12000 | 紙或者塑料 |
砂紙的結構:基材+砂粒+結合劑+塗層
砂紙由基材、砂粒和結合劑三個部分構成。其中，基材是砂紙的支撐物，砂粒是用來進行表面處理的磨料，結合劑用來將砂粒固定在基材上，塗層則根據不同領域需求以提高耐磨性和潤滑性等性能。本文將介紹砂紙的基材、砂粒、結合劑和塗層，並提供相應的表格進行說明。
基材-常見類型和特性
砂紙的基材種類多種多樣，可以是紙、布、膠片等不同材質。不同的基材會影響砂紙的磨削效果和使用壽命，選擇適當的基材可以提高研磨效率和質量。下面是幾種常見的基材類型和和它們的特性：
1.紙基砂紙
紙張基材是砂紙的主要基材之一，它的特點是價格便宜，易於加工和使用。根據紙張的密度和厚度不同，砂紙的耐用度和磨粒量也會有所不同。緊密的紙張通常用於打磨，而寬鬆的紙張則用於粗糙表面處理。紙張基材的厚度通常從A至F等級，A級最薄，F級最厚。紙基砂紙的結合劑通常是天然樹脂或合成樹脂，因此其耐水性和耐磨損性都比較好，且通常用於木材、金屬和塑料等材料的研磨和拋光。
下面是不同材料基材的比較表格：
| 砂紙基材 | 特點特性 | 適用場景 |
| A | 薄，柔軟，不堅固 | 細微研磨 |
| C | 中等厚度，柔軟 | 適合用於手動研磨、磨光和打磨 |
| D | 比C厚，堅固，使用壽命長 | 粗糙表面處理 |
| F | 厚，堅固，長時間使用不易斷裂，適合機器操作 | 高速研磨和粗糙表面處理 |
2.布基砂紙
布基砂紙是一種磨料塗層於布基材上的砂紙，它由纖維布或纖維紡織物製成。砂粒通過特殊工藝處理後均勻分佈在布上，然後進行固化處理。它的優點是可以進行乾砂和濕砂磨削，並且由於布基材的柔軟性，它可以在曲面上使用。此外，布基材比紙基材更耐用，可以在高負載下使用。布基砂紙與紙基砂紙相比，布基砂紙更堅韌，更耐用，因此它非常適合用於研磨較硬的材料，如金屬和玻璃等。
3.膠布基砂紙
膠布基砂紙是一種將砂粒固定於膠布上的砂紙，它的表面涂有一層膠水，用於固定砂粒。由於膠布基砂紙具有較好的黏附性能，它的優點是在使用時不會出現砂粒脫落的情況，因此使用壽命比普通砂紙長。膠布基砂紙常用於電子產品加工、精密研磨和機械加工等領域。此外，膠布基砂紙還具有很好的耐水性能和耐磨性能，可以在潮濕的環境中長時間使用。
4.合成樹脂砂紙
合成樹脂砂紙是一種由合成纖維或塑料製成的砂紙，它比紙張和布料更堅韌和耐用。合成樹脂基材的種類很多，包括聚酯、尼龍和聚氨酯等，每種材料的特性不同，應用也有所區別。合成樹脂基材通常用於打磨和修整表面，尤其是對於要求高精度和平滑度的加工任務。
5.合成纖維基砂紙
合成纖維基砂紙以聚酯或尼龍等合成纖維為基材，砂粒通過特殊工藝處理後均勻分佈在基材上，然後進行固化處理。合成纖維基砂紙具有較好的耐磨損性和耐水性，同時還有良好的靈活性和彈性，可用於研磨曲面和不規則形狀的工件。
砂粒-常見類型和特性
砂粒是砂紙的主要研磨元素，一般由硬度高、耐磨損的礦物質組成。不同的礦物質會產生不同的研磨效果，因此砂粒的選擇非常重要。下面是幾種常見的砂粒和它們的特點：
1.剛玉
剛玉是一種非常硬的天然礦物，通常是透明的，並且是鋁酸鹽礦物。它的硬度高達9，僅次於鑽石。這種硬度使得剛玉砂粒成為一種非常有效的研磨工具。此外，剛玉砂粒還具有以下特點：
- 耐高溫：剛玉砂粒能夠在高溫下工作，這使得它們非常適合在金屬研磨中使用。
- 耐磨損：剛玉砂粒非常堅硬，使它們在使用過程中不會磨損過多，從而延長了砂紙的使用壽命。
- 優良的熱穩定性：剛玉砂粒的熱穩定性非常好，即使在高溫下也不會變形或融化。
2.碳化矽砂粒(SiC)
碳化矽砂粒是一種常用的砂紙砂粒，其硬度高、耐用性好，通常是黑色或深灰色的。被廣泛用於金屬、陶瓷、塑料、木材等材料的磨削加工。然而，碳化矽砂粒的成本相對較高，且容易在使用過程中產生靜電，因此需要注意安全使用。此外，碳化矽砂粒還具有以下特點：
- 高硬度：碳化矽砂粒硬度達到了2800~3300kg/mm2，比其他研磨材料如氧化鋁、氧化鋯等都要硬。
- 高強度：碳化矽砂粒的強度高，能夠承受高壓力和高溫。
- 高耐磨性：碳化矽砂粒在磨擦中不容易磨損，能夠長時間使用。
- 良好的化學穩定性：碳化矽砂粒對酸、鹼、水等化學藥品具有良好的穩定性。
3.氧化鋁砂粒(Al2O3)
氧化鋁砂粒是另一種常用的砂紙砂粒，它們通常是白色或褐色的，在高溫下進行煅燒可以增加它們的硬度。被廣泛應用於金屬、塑料、陶瓷和木材等材料的磨削加工中。相對於碳化矽砂粒，氧化鋁砂粒的成本較低，但其壽命較短，容易產生堆積和塵埃，影響使用效果。同時，氧化鋁砂粒也容易被製作成各種形狀和大小的磨削工具，例如砂輪和砂布等。此外，氧化鋁砂粒還具有以下特點：
- 高硬度：氧化鋁砂粒的硬度為9，僅次於鑽石和碳化矽砂粒。
- 耐磨性強：氧化鋁砂粒的耐磨性強，能夠長時間保持研磨效果。
- 熱穩定性好：氧化鋁砂粒能夠在高溫環境下保持穩定性。
- 化學穩定性好：氧化鋁砂粒具有良好的化學穩定性，不會與其他物質發生反應。
4.鑽石砂粒(Diamond)
鑽石砂粒是由人工合成的多種鑽石顆粒製成，這些顆粒通常是以石英砂作為基礎材料，經過高壓高溫處理後形成。在研磨應用中，鑽石砂粒可以有效地切割和研磨各種材料，包括金屬、石材、陶瓷、玻璃、塑料等。相較於其他砂粒，鑽石砂粒的磨削效果更好，且不容易產生堆積和塵埃。然而，其成本較高，鑽石砂粒通常被用於高端的應用中。此外，鑽石砂粒還具有以下特點：
- 高硬度：鑽石砂粒硬度排名最高，達到10級。能夠提供高效的切削和磨削性能。
- 高熱穩定性：鑽石砂粒的熱穩定性非常高，因此它可以在高溫下使用而不會失去其切削效能。
- 低磨損率：鑽石砂粒的磨損率非常低，這使得它可以長時間使用而不需要更換或修理。
- 優異的耐腐蝕性：鑽石砂粒不會腐蝕或生鏽，因此可以在多種環境中使用。
結合劑-常見類型和特性
結合劑是砂紙的重要組成部分，用於將砂粒黏貼在基材上。它可以增強砂紙的結合度和剛度，防止砂粒脫落或在使用過程中鬆動。同時，它還可以幫助砂粒保持清潔和分散，從而提高研磨效果和使用壽命。下面是幾種常見的結合劑和它們的特點：
一般來說，結合劑可以分為天然結合劑和合成結合劑兩大類。天然結合劑是從天然資源中提取的，如樹膠、動物膠、天然橡膠等。而合成結合劑是由人工合成的化學物質製成，如聚氨酯、聚酯、丙烯酸等。以下是一些常見的結合劑分類：
| 結合劑 | 特點 |
| 水性結合劑 | 水性結合劑是一種低污染的結合劑，因其環保性而被廣泛使用。水性結合劑的優點是易於清洗，不含有害物質，廣泛應用於紙張、木材、皮革、織物等產品的結合。 |
| 熱熔結合劑 | 熱熔結合劑是一種在高溫下熔化並塗在物體表面的結合劑。它可以快速乾燥並具有很高的強度，廣泛應用於包裝、建築、汽車、家具等領域。 |
| 壓敏結合劑 | 壓敏結合劑是一種可以在施加輕微壓力下立即黏附的結合劑。壓敏結合劑的特點是黏性強，不需要加熱或化學反應就能結合物體。它廣泛應用於膠帶、標籤、貼紙等產品中。 |
| 光敏結合劑 | 光敏結合劑是一種可以在光的作用下固化的結合劑。當光照射到光敏結合劑上時，它會快速硬化，形成非常強的結合力。光敏結合劑廣泛應用於電子產品、精密儀器等領域中。 |
塗層-常見類型和特性
塗層有很多種類，其中包括有機質覆層、無機塗層和金屬塗層。有機質覆層的目的是為了隔離陽極和陰極，而油漆 (paints) 則是一般最常見的有機質覆層，它是由有機媒質 (vehicle)、不溶性顏料 (pigment) 與其它物質等混合而成，媒質的成分可以是植物油的亞麻仁油或桐油，也可以是合成樹脂和揮發性稀釋劑 (thinner) 的混合物。以下是一些常見的塗層分類以及優缺點：
1.有機塗層
有機塗層是一種以鍍鋅板、鍍鋁板、鍍鋅鋁合金板、冷軋板等作為基體材料，表面塗上一層或兩層有機塗料（如環氧酯、聚酯、丙烯酸脂、塑膠溶膠等）或者覆上一層塑膠薄膜而得到的產品。有機塗料是以高分子化合物為主要成膜物質所組成的塗料，將其塗於物體表面，能形成一層附着堅牢的塗膜，適用於油漆、噴漆。
| 優點 | ✔️便宜 ✔️色澤亮度好 ✔️施工較簡便 |
| 缺點 | ❌油性類料具毒性不環保 (水性料已克服此問題) ❌耐候性 (有機色母不耐紫外線，會褪色是正常的) ❌耐水性通常不佳 (亦有等級較好的料) |
有機塗層通常按用於製作有機塗層的塗料分類，有硬脂酸鹽塗層、聚氯乙烯塗層、丙烯酸塗層、氟碳塗層、矽聚酷塗層等，下面將以表格進行說明。
| 常見有機塗層 | 特點 |
| 硬脂酸鹽塗層 | 硬脂酸鹽塗層通常用於金屬表面的防腐蝕和潤滑。硬脂酸鹽是由硬脂酸和一種金屬（如鋁、鈉、鋅等）形成的化合物。硬脂酸是一種飽和脂肪酸，通常從動物油脂中提取，也可以從植物油中提取。硬脂酸鹽塗層具有良好的耐磨性、耐熱性和耐化學性，並且可以在高溫下使用。 |
| 聚氯乙烯塗層 | 聚氯乙烯塗層簡稱PVC塗層。此種塗層防水效果較好，但遇嚴寒天氣會變脆發硬，使用時容易產生摺痕或者斷裂，所以只宜在溫度較高的季節使用。PVC塗層呈淡黃色半透明狀，含有聚氯乙烯的成分，有光澤並且化學性質穩定，不容易被腐蝕，耐熱能力強、防水阻燃、防寒防黴等優點。 |
| 丙烯酸塗層 | 丙烯酸塗層是由丙烯酸單體製成的。它可以用於各種材料，例如金屬、玻璃、陶瓷和塑料。丙烯酸塗層具有良好的耐候性、耐腐蝕性和耐磨損性，因此被廣泛應用於各種工業和商業應用中。 |
| 氟碳塗層 | 氟碳塗層是一種高耐候性的特殊塗料，廣泛的被使用在全球超高大樓的帷幕牆上，又稱氟碳烤漆、氟碳自乾漆、氟树脂塗料等。氟碳涂料主要成份是氟碳樹脂（70%）/壓克力樹脂（30%）、顏料、助劑。氟碳塗層具有極強的耐候性、耐化學腐蝕性和耐磨損性，因此被廣泛應用於各種工業和商業應用中。 |
| 矽聚酷塗層 | 矽聚酷塗層是一種防水、防油、防污的塗層，主要成分為矽氧樹脂，也稱聚矽氧烷，是介於有機與無機的聚合物。矽聚酷塗層具有優異的耐候性、耐化學性、耐高溫性和耐磨性，並且不易老化。它還可以提供良好的抗黏性和抗粘附性能，因此在工業和家庭用途中得到了廣泛應用。 |
2.無機塗層
無機塗層是一種以無機材料為主要成膜物質的塗料，是全無機礦物塗料的簡稱，因性能優質，廣泛用於建築、繪畫等日常生活領域。無機塗料本身硬度高，塗層乾燥過程中，收縮應力大，對基層膩子強度要求高，最好在有相當水泥含量的基層上使用，適用於琺瑯質塗層、水泥塗層。
| 優點 | ✔️抗溫性能特別好，不但在1200℃的高溫下不會燃燒，而且還阻燃 ✔️透氣性，同時具有鹼物質的過濾作用，可防止塗層起氣泡 ✔️耐久性好，不會褪色 ✔️防護功能型的無機塗料在製程中經奈米化，形成「剛性防水」的效能，即便遇到表面消磨也難被磨耗損壞。 |
| 缺點 | ❌貯存不變性差，易分層沉澱，施工會呈現流平性欠佳，裝飾後果不理想等 ❌對施工要求高，不適合厚塗，厚塗後易開裂 ❌開放時間短，重塗性不佳 |
無機塗層通常按用於製作無機塗層的塗料分類，有硅酸鋁塗層、硅酸鎂塗層、硅酸鋯塗層、氧化鋁塗層、氧化鋅塗層、鈦氧化物塗層等，下面將以表格進行說明。
| 常見無機塗層 | 特點 |
| 硅酸鋁塗層 | 硅酸鋁塗層是一種無機塗層，其主要成分是硅酸鋁，通常用於保護金屬表面免受腐蝕和高溫影響。另外也可以用於室內外水基乳膠漆以及各種溶劑型白色漆中。硅酸鋁在塗料中的作用有以下幾點：1、超細硅酸鋁替代部分鈦白粉，其幹膜遮蓋力不會改變，並能提高漆的白度。2、沉澱硅酸鋁是一種白色顏料鈦白的“增量劑“，由於它的光學隔離作用，在白色塗料中用以代替10～25%的鈦白粉時，白色漆膜的遮蓋粒力不下降，且白度有所提高。 |
| 硅酸鎂塗層 | 硅酸鎂塗層是一種塗層，由硅酸鎂和其他成分組成。硅酸鎂是一種無機物，化學式為MgSiO3，分子量為100.3887，白色至灰白色細粉末。硅酸鎂塗層可以用於防火、防腐、防水、保溫等方面。硅酸鎂塗層是一種防火、防腐、防水、防蝕的塗層，可以在建築物、船舶、橋樑等設施上使用。硅酸鎂塗層的主要成分是硅酸鎂，它可以形成一種堅硬的保護層，能夠抵抗高溫和化學腐蝕。硅酸鎂塗層還可以增強建築物的結構強度，提高其耐久性和安全性。 |
| 硅酸鋯塗層 | 硅酸鋯是一種無機化合物，為鋯的硅酸鹽。它在自然界中以鋯石的形式存在。硅酸鋯通常是無色的，但一些雜質會使其着色。它難溶於水、酸、鹼或王水。其莫氏硬度為7.5。硅酸鋯塗層的作用因應不同的應用而有所不同。例如，硅酸鋯塗層可以用於保護金屬表面，以防止腐蝕和磨損。此外，硅酸鋯塗層還可以用於陶瓷和玻璃的製造，以及在電子產品中作為絕緣材料。 |
| 氧化鋁塗層 | 氧化鋁塗層具有很高的熱穩定性、化學惰性以及良好的電解液相溶性，是一種很好的鋰電池陶瓷隔膜的塗層材料。此外，氧化鋁還可以作為改善鋁材料功能的塗層。氧化鋁塗層的主要作用表現為：1、 耐高溫，使得隔膜在180℃烘箱中放置還能保持隔膜的完整性;2、 氧化鋁能中和電解液中游離的HF，提升電池耐酸性，減少電池內部氣體;此外，氧化鋁還可以像液體一樣，在極短的時間內形成超薄的保護層（約2到3nm），防止金屬被進一步地氧化。 |
| 氧化鋅塗層 | 氧化鋅塗層通常用於防腐、防曬、防紫外線、防電磁波等方面。氧化鋅塗層可以作為一種阻燃增效劑，應用於電纜塗層中。氧化鋅是鋅的氧化物，是白色固體，故又稱鋅白。它能通過燃燒鋅或焙燒閃鋅礦（硫化鋅）取得。在自然中，氧化鋅是礦物紅鋅礦的主要成分。氧化鋅塗層可以作為一種阻燃增效劑，應用於電纜塗層中。此外，氧化鋅塗層還可以用於防鏽的底漆中及防止金屬表面腐蝕的磷酸鋅原料。 |
| 鈦氧化物塗層 | 鈦氧化物塗層是一種在鈦陽極金屬表面上塗上金屬氧化物的陽極，簡稱DSA。鈦陽極上的金屬氧化物塗層的作用是：電阻率低，具有良好的導電性，貴金屬塗層的化學組成穩定，晶體結構穩定，電極尺寸穩定，耐蝕性好，壽命長，具有良好的電催化性能，有利於降低析氧、析氯反應的過電位，節約電能。 |
2.金屬塗層
金屬塗層是一種對金屬表面進行防護處理的一種塗層。金屬表面耐磨塗層指對金屬表面進行防護處理的一種塗層，可以提高金屬表面的硬度和耐磨性，防止金屬表面被刮花或磨損。金屬塗料可以用於金屬表面的保護和裝飾，並且可以提高金屬表面的耐腐蝕性、耐磨性和耐熱性，適用於鍍、熱浸法。
| 優點 | ✔️不易脫落、粉化，具有潤滑性又具有良好的耐磨性，達到潤滑耐磨的作用 ✔️可以防止金屬腐蝕 |
| 缺點 | ❌容易受到機械刮傷，導致腐蝕 ❌長時間暴露在空氣中，會因為氧化而失去光澤 ❌長時間暴露在水中，會因為電化學反應而腐蝕 ❌塗層厚度不均勻，容易出現局部腐蝕 ❌塗層的質量不好，容易剝落 |
金屬塗層的種類很多，根據塗料的形態可分為水性塗料、溶劑性塗料、粉末塗料、高固體分塗料等。按施工方法可分為刷塗塗料、噴塗塗料、輥塗塗料、浸塗塗料、電泳塗料等。此外，還有一些特殊的金屬表面處理方式，例如陽極氧化、電鍍鋅、化學鍍鎳、鍍硬鉻等，下面將以表格進行說明。
| 區分 | 常見金屬塗層 | 特點 |
| 按塗料的形態 | 水性塗料 | 水性塗料是一種使用水作為溶劑或分散介質的塗料，水性塗料比油性塗料最大的優點為低VOC（揮發性有機溶劑），使用者於塗裝時，因不需加入溶劑來稀釋，所以也較無揮發性溶劑吸入而影響健康的問題產生；同時施工過程中無發生火災危險(溶劑易氣爆及著火)。 |
| 溶劑性塗料 | 溶劑性塗料是以有機溶劑為分散介質而製得的建築塗料。有機溶劑是一種可以溶解固體、液體或氣體溶質的液體，繼而成為溶液。2 這種塗料在使用時需要注意揮發性有機化合物的排放，因此在一些國家和地區已經被禁止使用。 | |
| 粉末塗料 | 粉末塗料是一種新型的、不含溶劑，100%固體粉末狀塗料，主要成份是樹脂，所用的樹脂決定了粉末塗料的性能。粉末塗料施工時不需要使用溶劑，不含揮發性有機化合物或溶劑，因此更加環保。粉末塗料的應用範圍很廣，包括汽車、家具、建築、電器等行業。 | |
| 按施工方法 | 刷塗塗料 | 刷塗塗料可以用不同的施工工藝塗覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定強度、連續的固態薄膜。這樣形成的膜通稱塗膜，又稱漆膜或塗層。塗料的種類與用途非常廣泛，包括水性漆、油性漆等等。 |
| 噴塗塗料 | 噴塗塗料是一種工業金屬表面的處理工藝，是將液態塗料（俗稱油漆）分散成漆霧微粒粘附在被塗物表面的一種方法，通常使用壓縮空氣來噴射。噴塗塗料的另一種類型是靜電粉末噴塗，它使用壓縮空氣將粉末塗料分散成粉霧顆粒，然後通過電場吸附在被塗物表面。 | |
| 輥塗塗料 | 輥塗塗料是一種以轉輥作為塗料載體的塗料，塗料在轉輥表面形成一定厚度的濕膜，然後藉助轉輥在轉動過程中與被塗物接觸，將塗料塗敷在被塗物的表面。輥塗適用於平面狀的被塗物，廣泛應用於金屬板、膠合板、布與紙的塗裝，特別適用於金屬卷材塗裝。 | |
| 浸塗塗料 | 浸塗塗料是一種用浸漬達到塗裝目的的施工方法。其操作是將被塗物全部浸沒在漆液中，再從槽中取出，並將多餘的塗液重新流回槽內。這種方法稱為浸塗法。浸塗的特點是生產效率高，操作簡單，塗料損失少，適用於小型的五金零件、鋼質管架、薄片以及結構比較複雜的器材或電氣絕緣體材料等。 | |
| 電泳塗料 | 電泳塗料是一種特殊的塗裝方法，將具有導電性的被塗物浸在裝滿水稀釋的濃度比較低的電泳塗料槽中作為陽極（或陰極），在槽中另設置與其對應的陰極（或陽極），在兩極間接通直流電一段時間後，在被塗物表面沉積出均勻細密、不被水溶解塗膜的一種特殊的塗裝方法。 |
參考資料
- https://www.istockphoto.com/hk/%E5%9C%96%E7%89%87/%E7%A0%82%E7%B4%99
- www.researchmfg.com
