<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D' INVENTION PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION D'ARTICLES
ABRASIFS.
La présente invention est relative aux articles abra- sifs formés de granules d'alumine cristallisé.: reliés par une matière céramique 'vitrifiée
Les meules d'un emploi commercial courant sont formées de grains abrasifs reliés entre eux peur former une masse compacte, par l'emploi d'agglomérants divers, tels que :
caout- ohouo, gomme laque, résine synthétique, silicate de sodium et d' autres qui sont connus comme matières céramiques vitriliables, Nais la majeure partie appartient au dernier terme de la précéden- te liste, et se oompose d'un produit de liaison céramique vitri- fiable dont l'élément essentiel est l'argile, et qui se transfor- me en une masse vitrifiée ou porcelamique par un traitement ther- mique approprié.
Un tel produit de liaison céramique dépend de l'emploi d'argile pour rendre la masse susceptible d'être moulée à l'état cru et une grande quantité de données expérimenta- les, relatives à la faculté de moulage aussi bien qu'aux qualités de vitrification et de liant des mélanges céramiques employés d' une manière habituelle, ont été rassemblées par divers céramistes.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Les :1:,UX types principaux de meules fabriqués à l'heure otuell8 sont formés soit de carbure de sil'ioium, soit dalumin6 cristallisée comme matière abrasive granulée, et ces matières sont tellement différentes dans leurs propri- étés physiques etchimiques que les produits de liaison
EMI2.2
qui peuvsn-c $ti'o employés pour l'une ne sont ordinairement pas satisfaisante pour l'autre., Dans la pratique, le car- bure de silicium est habituellement aggloméré par des ma-
EMI2.3
tières poroelaniquas à point de' fusion élevé, tandis que l'alumine cristallisée est mieux agglomérée par des pro- duits de liaison céramiques,
contenant des fondants qui rendent le produit de liaison entièrement fluide à la tem- pérature de vitrification., C'est à dire que les produits de liaison employés pour l'alumine cristallisée sont or-
EMI2.4
dinairement composée d'argile compacte, d'argile glissan- te et de fel#spat en proportions variables et qi dépen- dent,. du genre do Rraule que l'on veut fabriquer.
Parmi ces matières, l'argile compacte fond seulement à une haute
EMI2.5
température mais à,île est néanmoins avantageuse en raison de ce qu'elle rand la mélange susceptible d'être moulé à, l'état O:,'Ll, o'cst-a-âire avant à'être soumis au feu, L'ar- gile glissante s,ct oomme fondant et elle est employée pour abaisser le pojnt.ds fusion du produit de liaison et rend celui-ci capable de donner'un verre complètement fondu à
EMI2.6
une température 3ppropriée<.
Le feldspath contribue par sas constituants chimiques tels que : soude, potassa, alumine et silice et leurs mélanges entre eux ainsi que leur dissolu-
EMI2.7
tion dans daui:. :s constituants qui sont présents durant le chauffage dans le four à la formation d'une matière vi- trifiée qui sert de produit de liaison.
Ge typede produit de liaison pour les grains d'
EMI2.8
alumine cristallisés po¯sèda diverses propriétés qui prêtent 'Ó\.".- -*": t-t..' -. . , "'. à des objections, 1=uré cle,. oèi.es=oi. tan( .à faoiiltô '
<Desc/Clms Page number 3>
avec laquelle il gonfle et oooasionne une m@dification dans la forme de l'article* Afin de contrarier les effets dom- mageables du gonflement il a, jusqu'alors été nécessaire de ménager de grands espaces poreux entre les grains abra- sifs, de manière que l'agglomérant puisse go@@ler durant le chauffage,
Ainsi xx'il n'est pas possible d'employer un -pourcentage aussi élevé d'agglomérant qu'il serait parfois nécessaire de le faire pour donner à la meule la résistan- oe désirée.. car on doit remarquer, que entre certaines li- mites, la résistance de la meule agglomérée est plus con- sidérable lorsqu'une grande quantité d'agglomérant est employée. Si le gonflement à l'intérieur dela meule se produit de manière à déplacer les crains abrasifs de leurs positions, la meule peut être absolument sans valeur pour le travail de meulage. Un autre problème a résoudre dans la fabrication des meules consiste à maintanie une couleur déterminée pour la pièce terminée.
Il est co@@u que bien que toutes les conditions de fabrication soient apparemment les mêmes, à certains moments, cependant, le produit obtenu est d'une couleur foncée et à un autre moment, il sera d' une couleur absolument différente, de sorte vue l'acheteur est susceptible de penser qu'il n'obtient pas la même qua- lité de meule dans les deux cas.
Le principal objet de la 'présente invention est donc de surmonter ces difficultés et de réaliser un article: abra- sif, avec agglomérant oéramique et formé de grains d'alumine cristallisée, lequel ne soit pas soumis à un gonflement dommageable pendant son passage à l'action du feu, qui con- tienne une proportion d'agglomérant plus grande, pour une quantité donnée de matière abrasive, qu'il n'a été possible de l'obtenir jusqu'alors, qui soit d'une couleur constante et possède les propriétés abrasives et autres qui sont dési- rables.
<Desc/Clms Page number 4>
Afin de réaliser cas objets et d'autres qui sont bien connus de ceux qui sont experts en la matière, l'inven-
EMI4.1
tion consiste v:.xls 1a composition indiquée ci-aprè s : Au cours de leurs essais,; lev demanderesse'la dé- couvert que, loisquîun3 meule est fabriquée avec des grains d'alumine cristallisée et un agglomérant de matières oérami- ques v:Ljr:.ï'iab:m:
.7t et qu'elle est chauffée à 1,2000 0 en - viron, diverses réactions importantes se produisent, et qu'il est remarquable qu'un gaz se dégage et tend à faire gonfler la pièce Les inventeurs ont trouvé que.ce gaz é- tait de l'oxygène et ils ont pensé qu'il devait être mis en liberté par la dissociation de l'oxyde ferrique en oxy-
EMI4.2
de !erro-ferriqu.e ou oxyde magnétique de fer et en gaz ozygéne> Cette réaction peut s'écrire xgax la forma sui- vante :
6 Fe2 {p3 = 4 Fe304+ 02
Le gaz oxygène libéré par cette réaction fait d' abord gonfler l'agglomérant an produisant des soufflures,
EMI4.3
mais, comma la "{j(:>il1pérature est maintenue dans le four pen- dant un temps considérable durant la période de ohauffage,
EMI4.4
Ici gaz finit pv 4T s'échapper de l'agglomérant en f usion3 et ce dernier se présenta finalement sous forme d'une masse vi- treuse compact:- qui contient Fe3 C4.
En raison de ce mouvement du gaz, il a été considé-
EMI4.5
ré OOlliill3 nëoessMiya jusqu'à présent que les meules vitrifiée de ce type soient fabriquées avec une composition d'une po- rosité et d'une perméabilité suffisantes poux que les gaz formés durant la période de gonflement puissent; s'échapper de la pièce sans causer aucun déplacement des grains abra- sifs.
Mais il a été constaté que, même si la composition a été ainsi établi'.' afin de produire une meule poreuse dans
EMI4.6
des conditions normales de fabxîomtion, des conditions im- prévues pondant le séj.our dans le four occasionnent souvent
<Desc/Clms Page number 5>
un gonflement de la meule qui est ainsi mise hors de service Par exemple, la tendance pour les grains à être déplacés dans la masse dépend fréquemment de la rapidité avec laquelle s'ef- feotue la dissociation de l'oxyde ferrique: ainsi un mouve- ment rapide de l'oxygène gazeux donne une pièce gonflée et qui ne peut être employée commercialement, tandis que, si la même quantité de gaz oxygène est mise en liberté plus lente- ment, la meule peut n'être pas gonflée.
Ces vairations dans les conditions de chauffage à l'intérieur du fuur surviennent accidentellement et ne peuvent être contrôléss a tout instant.
11 est hautement désirable, par conséquent, que l'agglomérant soit constitué de façon à éviter ces difficultés.
L'argile glissante ordinaire qui est +..,ployée pour la fabrication des meules est la source principale d'oxyda ferrique: la demanderesse a, en conséquence, cherché à employer un agglomérant ne oontenant pas d'argile glissan- te et qui ne contienne.-pas non plus une proportion appré- ciable d'oxyde ferrique* C'est une première particulairte de la présente invention, que d'employer,comme agglomérant pour des grains dalumine cristallisée, une matière aéra- mique vitrifiable, contenant une argile qui rend la masse susceptible d'être moulée à l'état cru,
qui possède une te- neur en alumine d'au moins 10% en poids du total de l'ag- glomérant, et qui soit sensiblement dépourvue de composés du fer, ou qui contienne moins de 1% d'oxyde de fer, de façon à éviter le gonflement nuisible qui se produi en rai- son de la présence d'oxyde de fer. Cet agglomérant, da plus possède une composition telle que, lorsque le mélange for- mé de grains d'alumine cristallisée et de l'agglomérant est soumis à l'action du feu dans des oonditions de chauffage qui soient équivalentes à la fusion du oône Orton N 13, o'u d'un numéro inférieur, l'agglomérant se transforme en un produit complètement vitrifié.
<Desc/Clms Page number 6>
Parmi les compositions variées qui peuvent être employées dans l'esprit de 1'invention,- la demanderesse utilise de préférence uns argile compacte. ou une autre argile qui rende 'la masse susceptible d'être moulée, lorsqu'elle est à l'état
EMI6.1
02'U Cette ar8:;
le, en même temps que d'autres matières conte- nant d6 l' aluJY15,::tJ±, telles que le feldspath qui peut être em- ployé, est utilisée dans une proportion telle que la teneur en alumine de l'agglomérant soit d'au moins 10%, et de préfé-
EMI6.2
xanoe plus él..YWe Afin de rendre fluide cet agglomérant aéxa-
EMI6.3
mique, due manière qu'il se transforme en une matière vitxau-- se réelle par un traitement au four selon le cône 13 ou un
EMI6.4
numéro au dessous, la demanderesse incorpore à l'argile plastique et susceptible d'être moulée un fondant ou des fon- dants qui réduisant la température de fusion, et transfor- ment l'ensembleen une matière susceptible d'être vitrifiée,
EMI6.5
Un fondant convenable pour obtenir ce résultat se rencontre dans des substances telles que la magnésie et la chaux, cette
EMI6.6
dernière pouvant 'îtxe incorporée dans la masse sous forme de blanc dfr:spagn=r ou'de carbonate de calcium. D'autres matières peuvent âtre ujOL'béss à '1 t agglomérant' afin de modifier les qualités plastiques et de moulage de l'agglomérant cru au degré désiré, ou de modifier la composition chimique de l'ag- glomérant vitrifia final afin de lui communiquer les proprié-
EMI6.7
tés qui peuvent '3'f;.re désirées. Par exemple$ les ingrédients non plastiques, sensiblement exempts de fer, tels que le feldspath et la silioe, peuvent être employés dans ce but.
Des matières telles que l'oxyde de plomba le borax, les oxy-
EMI6.8
des de sinua de. baryum) de ytrontium, eta..,, peuvent être également ajoute'.'.s. lorsqu'on désire communiquer des proprié- tés spéciales à la matière vitrifiée agglomérante.
Comme exemple spécifique d'une composition qui peut être satisfaisante pour cet emploie lademanderesse fait .usage des matières suivantes et dans les proportions ci- aprè s :
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
Argile compacte Kentuoky N 5 : 31{o 04 poids Feldspath du Maine 52 en poids Quartz ...................... :
8 en poids Blano dlEspagne 6# en poids Magnésie t................... ! 3.% en poids La composition chimique de l'agglomérant en ques-
EMI7.2
tion a été déterminée comme approximati-venumt la suiv.:ü1te en poids si 02 1Z 03 Fa 03 Mg @ Ca 0 Na2n K2 Ti wP 68,6 17,2 ce4 2,8 3,8 1,8 4,6 0,8 )1 Cet agglomérant acquiert la fluidité convenable pour agglo- mérer les grains d'alumine cristallisée dans un four cérami-
EMI7.3
que, au voisinage de la fusion du cône ûrton N 12, c'est - dire autour de 12500 à 13000 C.
Les consti1iJ.ants bruts de cet agglomérant sont tous St::lldiblt:;illt:1út i.a.solub10s dans l'eau, ce qui fait qu'il est possible de ,fabriquer avec succès une meu- le 'vitrifiée, par un procédé connu sous le nom de procédé
EMI7.4
de brassage, dans lequel les matières d'aggloméra'uion et abra- sives sont mélangées avec de l'eau, et sont ensuite moulées à la forme désirée, pendant qu'elles sont à l'état humide.
Une meule peut être fabriquée aveo cette composition en fai- sant usage de grains d'alumine cristallisée a la dimension du
EMI7.5
gravier 36 c'est-à-dire de ceux ds grains qui passent juste à travers un tamis ayant 36 trous pour 25 mm, de longueur en-
EMI7.6
viron, le mélange comportant en poids 89 àw grains d'alumine cristallisée et 11% d'agglomérant.
Le procédé détaillé pour la fabrication de la meule est le marna que celui de la pratique normale, bien connu de ceux qui sont experts en la matière.
EMI7.7
. .daan3eresse peut employer diverses matières agglomérantes dans le ohamp de Ilinventioai mais il est ce- pendant essentiel qu'une matière argileuse soit employée afin de rendre la massa susceptible d'être moulée, et qu'un
<Desc/Clms Page number 8>
fondant soit utilisé si l'argile fond à une température trop élevée, de sorte que l'agglomération puisse se pro- duire à une température inférieure à. celle de la fusion du cône Drton N 15.
l'argile glissante$ qui a été jusqu'alors un élément essentiel dans la fabrication des meules vitri- fiées, est une Matière qui a tendance à varier dans sa compo- sition chimique;: même lorsqu'elle provient de différentes couches du même dépôt, Cette partioularité a pour effet dtin- traduire des variations dans la composition chimique de 1' agglomérant vitririé fabriqué aveo cette argile, qui peuvent être causes que des propriétés indésirables se développent dans l'agglomérant.
Selon la présente invention, il est maintenant possible d'éviter l'emploi de l'argile glissante, et, en plus d'autres avantages obtenus -par ce procédé, comme dit il a été/précédemment, la oomposition chimique de l'agglomé- rant peutmaintenant être contrôlée plus exactement et dtune manière plus satisfaisante qu'auparavant.
Un avantage supplémentaire de l'emploi d'un agglo- mérant ayant une faible teneur en fer consiste dans le fait qu'une matière vitrifiée fabriquée selon l'invention est sensiblement transparente, et, par conséquent, permet de voir la couleur des grains abrasifs eux-mêmes, de sorte que si un abrasif de couleur blanche est employé, la meule obtenue sera blanche, Jusqu'alors, on avait trouvé que la couleur d'un ag- glomérant vitrifié contenant de l'argile glissante variait considérsblement de temps en temps, selon les traitements par la chaleur et la froid que subissait l'agglomérant,
aussi bien que par l'état de l'atmosphère à laquelle il se trouvait ex- posé lorsqu'il se trouvait à l'état de fusion; et les couleurs des meules précédemment fabriquées variaient toutes dans une gamme allant des jeunes blanchâtres au noir opaque en passant par les mélanges rouges'et rouges-bruns, Ceci était très lar- gement dû à la présence dioxyde de fer, introduit dans l'agglo-
<Desc/Clms Page number 9>
mérant par l'argile glissante. Une meule agglomérée, fabriquée selon la présente invention, ne change pas de couleur dune ma- niére semblable, en raison de l'absence de composé du fer pro- duoteur de couleur.
Bien qu'il ait été précédemment indique que la teneur en alumine de l'agglomérant devait être d'au moins 10%, la daman deresse préfère employer au moins la proportion indiquée dans l'exemple précédent et cela peut procurer un grand avantage, Elle préfère de plus, que, dans l'agglomérant habituel, les ratières fondantes constituent un pourcentage au moins aussi élevé que celui qui est indiqué précédemment par rapport à la masse totale, c'est-à-dire 13%, qui résultent de l'addition des pourcentages de oomposés de métaux alcalins et aloalino-ter- roux. Il doit être bien entendu, toutefois, qu'aille peut fai- re varier ces proportions largement tout en demeurant dans l'es prit de l'invention, telle qu'alle est définie ioi.
Il doit être également bien entendu qu'une grande at- tention doit être employée pour le choix des grains qui doivent servir avec oet agglomérant, afin qu'ils n'aient qu'une faible teneur en fer, Certaines espèces de grains abrasifs oontien- nent des constituants capables de produire dos gonflements, et ils peuvent annihiler les effets favorables obtenus avec l'agglomérant spécial. Lorsque les grains abrasifs ayant une teneur minimum en constituants capables de produire des gon- flements sont choisis, on a trouvé qu'une plus grande propor- tion d'agglomérant peut être employée sans produire de gonfle- ment, comme o'est le cas lorsque les agglomérants vitrifiables ordinaires selon les précédentes formules., étaient employés.
0*est à dire que des meules vitrifiées peuvent être fabriquées qui peuvent contenir le même volume pour cent de grains abra- si-fige mais un plus grand volume pour cent d'agglomérant sans qu'il se produise de gonflement. Il'est donc possible mainte- mant d'employer plus d'agglomérant qu'autrefois et d'obtenir ainsi une meule plus résistante*
<Desc/Clms Page number 10>
Il est bion entendu que'le terme " article abrasif"
EMI10.1
doit être interprêté largement pour désigner les articles 2éfraotairs : bxill;
âs plaques filtrantes, et tous autres 8.xtioles qui peuvent Stre fabriqués avec des grains d talu"" ruine cristallisée r6s au moyen d'une matière oéxa- irique vi trifia.ble, selon la précédente description, aussi bien que les compositions de matières dont on entend faire emploi dans la fabrication de ces articles, REVENDICATIONS.
EMI10.2
1,- Dans la fpbxication d'articles abrasifs formés de 8:canules ou grains dI91umine'oristallisée, agglomérés à l'ai- de d'un liant 'vitrifie du genre du -verre, l'cmploi; pour ce liant, d'un mélange rendu propre au moulage à l'état cru par
EMI10.3
$'jÉ>àj+;,zz( une matière argileuse qui est pratiquement exempte de fer en . ce q\11 elle aonitie;r1 moins .de 1% en poids de fer ou de oozpo- ses contenant du far calcules comme oxyde fabrique et passe,
EMI10.4
à lié> ait liquide visqueux à une temp.érature maximum de chauf- àge au-dessus d'une température rouge et en dessous de Gallo
EMI10.5
du.o6ne Orton ? 11