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.Articles abrasifs et leur procédé de fabrication.
La présente invention se rapporte à un nouveau moyen de liaison ou liant pouvant particulièrement mais non exolusi- vement être utilisé au cours de la fabrication de produits abrasifs susceptibles d'être employés à la fois pour le meulage et le polissage,
L'objet principal de l'invention réside dans la confection d'un nouveau liant pour des articles abrasifs tels que des roues, des disques, des blocs, des panneaux etc...
Un autre objet de l'invention réside dans la fabrication de produits abrasifs nouveaux liés de façon à pouvoir être employés pour le meulage et le polissage, ces produits étant caractérisée par le fait qu'ils se présentent sous forme de ¯ corps solides, tout en étant compressibles et capables d'épou-
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ser le contour de l'objet à meuler,
On emploie, d'une façon générale, deux classes d'ingré- dients pour le meulage, l'une de ces classes comprenant des articles abrasifs solides, rigides et liée, tels que des roues, des disques et analogues, la deuxième classe comprenant lea roues de polissage flexibles, dites roues de dressage, parmi lesquelles figurent lea roues en tissu revêtues de colle et d'abrasif, des tissus abrasifs préparés de forma annulaire,
montés sur des oorpa élastiques, tels que le caoutchouc, et des roues de polissage en feutre, portant du rouge à polir etc... Les articles abrasifs de cette dernière classe sont demandés sur le marché pour le polissage et pour le meulage de surfaces de formes irrégulières ; par suite de leurs propriétés, dues à un certain pouvoir de compression, ces articles aorasifa forment en effet un coussin pour l'objet à meuler, ce qui a pour résultat de fournir une surface très bien finie exempte des rugosités, du genre de celles qu'on obtient, lorsque l'on utilise une roue abrasive relativement inflexible, dure et solide.
Ces roues flexibles, dites roues de dressage ou de profilage étaient sujettes pendant des années à une objection sérieuse, due au fait qu'elles ne possédaient sur leur périphérie, qu'un faible nombre de couches, de particules ou de graina abrasifs, ce qui avait pour résultat de donner aux roues une très courte durée et nécessitait un renouvellement fréquent de la couche abrasive, entrainant comme conséquence une interruption de la production.
On a proposé divers procédés, et, afin de remplacer ces rouea de dressage, on a essayé de fabriquer des roues solides, de même que des couches ou des blocs d'un aorasif lié ayant une é- paiaaeur substantielle, et rapportée aur des éléments flexibles; mais pour une raison ou pour une autre aucun de ces
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profita n'a acquis de l'importance dans le commerce.
En mettant en oeuvre la présente invention, on obtient des roues abrasives solides, de même que des roues montées sur des noyaux rigides ou élastiques, dana lesquels les graina d'abrasif et le liant sont employés en un volume suffisamment important pour donner en fait un corps solide et non pas un reniement superficiel de particules abrasives liées.
CAROTHERS, WILLIAMS, OOLLINS, et KIRBY décrivent dans le "Journal of the Amerioan Chemioal Sooiety" du 5 Novembre 1931, pages 4203 et suivantes, un produit synthétique connu sous le nom de chloroprène. Le chloroprène est un dérivé halogéné de polymères de l'écétylène, plus spécialement le 2- ohloro-1,3 -butadène. Les dérivés du chloro-butadiène sont obtenus par la combinaison de l'acétylène monovinylique et de l'acide chlorhydrique, d'habitude en présence d'agents catalytiques appropriés, la polymérisation se poursuivant à partir de ce point et donnant divers polymères tels que le [alpha]- polychloroprène,
un'corps nettement mou et plastique, jusqu'au - polyohlororpène qui se présente sous forme d'une masse élastique, transparente et caoutcheu- teuae, Les polymères du chloroprène peuvent être obtenus maintenant dans le commerce sous le nom commercial de Duprène. Le ohloroprène peut être utilisé pour remplacer le caoutchouc, et lorsqu'il est employé dans ce but, il présente les avantages connus, à savoir d'être plus résistant à l'attaque par les solvants des huiles et du pétrole, d'avoir une résistance de cohéreur, etc... on a déjà proposé d'employer le chloroprène comme liant
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pour lea produits aprasifs.
Cependant, on a trouvé suivant l'invention, que le chloroprène, à lui seul, n'est pas pratique en tant que liant pour les particules abrasives, étant donné, que lorsqu'il est utilisé comme tel, il présente les inconvénients suivants : une extension ou un allongement une feiule résistance à la chaleur produite par le travail de meulage, et pratiquement pas d'adhésion aux particules ou grains abrasifs.
On sait fort bien, que les roues pour le polissage ou pour le meulage ont tendance à se dilater sous l'influence de la force centrifuge. De telles roues, lorsqu'elles sont liées avec du chloroprène, se transforment en ballons et se dilatent au coure d'une rotation à des -vitesses périphériques aussi lentes que 914 mètres par minute à la surface, ceci étant dû à la propriété du liant au chloroprène de s'étirer ou de s'allonger d'une façon exagéree. Etant donné qu'il n'y a que tout au plus une très faible adhésion entre ce liant et les particules ou grains abrasifs, une telle force centrifuge produit une diminution de la liaison.
Lorsque ceci a lieu, le corps de la roue dilatée se met à vibrer au cours de la rotation, les particules ou grains abrasifs relachés se détachent de leurs enveloppes de liaison et la roue ae rompt en définitive.
Suivant la présente invention, on a trouvé que la formation de ce que l'on suppose être des co-polymêres de l'une ou de plusieurs substances contenant du chloroprène, donne un nouveau liant pour produits abrasifs ayant les caractéristiques particulières suivantes :une augmentation énorme de la résistance à la chaleur, une adhésion plue forte aux par-
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ticules abrasives et la possibilité de contrôler son allongement et sa dureté jusqu'à tout degré voulu.
On a trouvé, suivant la présente invention, que les complexes crésol-aldéhyde formique-huile de tung (désignés ci-après comme complexes CFTO) forment des oo-polymères avec le chloroprène, Ces polymères OFTO sont solubles dans le ohloroprène en formant avec celui-ci des corps plastiques, pouvant être polymérisée encore davantage, jusou'à l'obtention de corps transparents, d'une texture s'étendant depuis celle des matériaux caoutchouteux flexibles, jusqu'à celle des produits résistants du type du ouir, mais encore pliables. Une roue de meulage ou de polissage formée avec un co-polymère du chloroprène et avec un complexe CFTO comme liant est caractérisée par les avantages suivants : Le liant présente les caractéristiques d'un cuir mais est très pliable ou flexible.
L'allongement ou l'extension du liant sont réduits juaqu'à 100% ai on le compare avec les 800% du chloroprène ordinaire. La résistance à la chaleur est augmentée à un point tel, que la roue n'est plus affectée par la chaleur produite au cours du meulage. Les qualités adhésives du liant sont telles, que la flexion continue au cours de l'opération de meulage ne libère pas prématurément les particules abrasives. Cependant, le liant est toujours capable de s'allonger pu de s'étendre quelque peu sous l'effet de la pression, au cours du polissage ou du meulage, de telle aorte que toutes les irrégularités de l'article traité sont abolies et polies en même temps.
Au surplus, le liant ae trouve dans un état physique tel, que la roue de meulage peut être actionnée à des vitesses de meulage normales, sana être dilatée, ce qui provoquerait un étirage et une rupture ultérieure due à la force centrifuge. bea roues assez minces
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de ce type ont été misée en rotation avec des vitesses pé- riphériques de 4.575 mètres par minute sans que la rupture se soit produite.
L'un des avantagea les plus importants qui ae manifesta, eat le fait qu'il devient possible de fabriquer des roues ou disques trèa dégagée pour le découpage à froid, et de conserver en même temps des effets de polissage et de bru- nissage égaux à ceux des rouea les meilleures, dites roues de dressage ou de finissage, sans entraîner les inconvé- niente sérieux inhérente à ce dernier type de roues.
Au cours du meulage ou du polissage de pièces en acier inoxydable, comme on le faisait jusqu'à présent, les lignes ou bourrelets de soudure sont tout d'abord égalisée ou polis au moyen d'une roue rigide, à gros grains, qui supprime l'excès de métal. La surface meulée se trouve être, après cette opération, rugueuse et profondément striée ou entail- lée. Afin de rendre à la surface son aspect d'origine fini et poli, il est nécessaire d'effectuer deux ou trois opéra- ;ions supplémentaires de polissage avec des abrasifs succes- sivement plus fins, en employant des roues de polissage dites roues de dressage ou de finissage. On a trouvé qu'avec des roues obtenues conformément à cette invention, le finissage par meulage et polissage pouvait être obtenu en une seule opé- ration, assurant ainsi une grande économie de temps et de tra- vail.
De plus, les nouvelles roues étant solides ou prati- quement solides, il n'est plus nécessaire de renouveller fré- quemment la surface abrasive ainsi qu'on le faisait jusqu'à présent.
Un exemple préféré d'un Complexe CFTO que l'on utilise suivant l'invention est le suivant : @
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100 parties en poids de crésol (point d'ébullition de
200 à 204 )
50 parties en poids d'aldéhyde formique (solution aqueuse
40% en volume)
1/2 partie en poids d'acide sulfurique,
Ces substances sont placées dans une chaudière appropriée à chemise ou manchon, comportant un condenseur à reflux.
On chauffe l'ensemble, et lea constituants sont portés à l'ébullition avec reflux pendant environ 30 minutes, après quoi il se forme dans la chaudière une couche distincte de résine et une couche d'eau. L'eau résiduelle est enlevée . par décantation ou distillation. La masse résineuse est alors chauffée jusqu'à environ 160 0, un échantillon de cet- te masse' devant, après refroidissement, être transparent et cassant, A oe moment on ajoute 100 parties d'huile de tung et on oontinue le chauffage juaqu'à l'obtention de la vis- cosité voulue, suivant la durée de chauffage, la masse ré- sineuse peut être visqueuse et collante ou former un corps solide cassant.
5 parties de hexamethylènetétramine sont alors mélangées à la masse avec agitation, si la masse con- serpe un état visqueux, ou avec désagrégation dans un broyeur à boules, ai l'on utilise la variété solide cassante de cette masse. Ce oomplexe OFTO peut alors être polymérisé davanta- ge par action de la chaleur jusqu'à l'ootention d'un produit très visqueux non fusible, ayant l'aspect de cuir.
Malgré que l'exemple ci-dessus indique l'emploi de cré- sol bouillant à 200-204 (en substance le Méta Para crésol) d'autres crésols donnent d'aussi bons résultats, sans toute- fois être aussi actifs. On peut utiliser des xylénola à hauts ou bas pointa d'ébullition, de l'acide aréaylique brut ou l'une de leurs combinaisons, La quantité d'huile de @
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tung peut varier à volonté, mais on préfère suivant l'invention, d'en employer 50 à 200 parties, suivant le degré de flexibilité que l'on désire donner au polymère du chlororè- ne.
D'autres substances peuvent également former des co-poly mères avec le chloroprène et peuvent être utilisées conformé-, ment à la présente invention, mais peut-être d'une façon moint avantageuse, comme par exemple des résines à base d'aldéhyde et de phénol, le styrène, lea résines dérivées de l'anhydri- que phthalique et des alcools polyhydriques ou des polyal- cools et même l'huile de tung à elle seule.
Comme exemple spécifique dans le cas d'une roue de meulage ou de polissage obtenue avec un ce-polymère du chloroprène et avec un complexe CFTO, on peut utiliser les matériaux suivants dans lea proportions ci-dessous :
10 parties en poids de Duprène (polymère du chloroprène fabriqué par la Sté. :Du Pont Corp.)
3 parties en poids d'un complexe CFTO
1/2 partie en poids d'oxyde de zinc
1/2 partie en poids d'oxyde de magnésium
1/2 partie en poids de résine
1/10 partie en poids de soufre 150 parties en poids de carbure artificiel d'aluminium ou de silicium de dimensions voulues.
Le Duprène et le complexe CFTO sont tout d'abord mélangés sur lea rouleaux d'un broyeur de caoutchouc jusqu'à ce que la chaleur produite par le malaxage dissolve le complexe CFTO dans le Duprène en formant un corps plastique transparent.
L'oxyde de zinc et l'oxyde de magnésium, la réaine et le soufre son-L ajoutée et laminés juaqu'à ce qu'ils soient répartis d'une façon homogène dans toute la masse. Les graine abrasifs sont alors ajoutés par de faibles portions jusqu'à ce qu'ils soient absorbés et distribués uniformément, en
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formant une feuille plastique. Des rôties ou des disques peuvent alors être découpés, poinçonnés ou otatenua d'une autre manière à partir de cette feuille.
Les articles obtenus sont ensuite chauffés pendant 1 à 5 heures à 310 F (155,5 C), afin de polymériser à nouveau les co-polymères, par exemple entre les platines d'une presse ou dans un fourapproprié,
L'emploi d'oxyde de zino, d'oxyde de magnésium, de réaine et de soufre comme agents activanta est bien connu de tous les hommes de l'art connaissant la façon de combiner le ohloroprène,
Il est bien évident, que la présente invention n'est pas limitée aux proportione indiquées, étant donné que l'on peut les faire varier toutes ou certaines d'entre elles, aana pour cette raison sortir du cadre de l'invention. On a trouvé cependant, que 10 à 50% du complexe CFTO en poids par rapport aux polymères du chloroprène sont les proportions les plus intéressantes.
Dans l'exemple mentionné ci-dessus, le liant entre pour 9% en poids dans les articles abrasifs,, Dans ces proportions, la résistance à la traction reste en substance constante et est de l'ordre de 155 à 176 kgs, par cm2, tandis que l'allongement diminue
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et la dureté augmente proportionnellement à la quantité emplpyée de complexe CFTO. Cette caractéristique permet une fabrication pratique de roues de polissage ayant un degré d'élasticité quelconque voulu.
L'invention n'estpasnon plus limitée au malaxage effectué par des rouleaux, car dans certains cas particuliers, il est avantageux d'effectuer le mélange par d'autres méthodes, afin d'éliminer l'action de broyage exercée par las rouleaux malaxeurs aur les graina abrasifs. On arrive à cela en dissolvant les ce-polymères dans un solvant par exemple, dana du xylol ou du benzol, en y introduisant les grains abrasifs avec agitation dans un malaxeur pétrisseur et en éliminant ensuite le solvant.
Comme variante on a obtenu des dispersions aqueuses des oo-polymeres en employant de l'argile de bentonite, de la caséine, de la colle etc....... comme cela est bien connu de tous les hommes de l'art, et en amenant' les particules abrasives avec agitation dans un malaxeur pétrisseur avec élimination ultérieu- re d'eau par séchage.