<Desc/Clms Page number 1>
ARTICLES ABRASIFS ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION
Cette invention se rapporte à des articles abrasifs ainsi qu'à leur procédé' de fabrication et plus particulièrement à la fabrication de meules et d'autres articles constitués de grains abrasifs assemblés au moyen d'un liant de caoutchouc.
On a découvert qu'on peut faire coaguler un latex de caoutchouc synthétique et particulièrement le latex Hycar OR ou latex de caoutchouc à base de butadiène et d'acrylo-nitrile, en présence de grains abrasifs, en flo- cons qui ne se réunissent pas en grandes masses ou en un coagulum continu, lorsqu-'on effectue la coagulation à. l'aide d'un sel ou d'un hydroxyde alcalin et particulièrement au moyen des sels et hydroxydes alcalins inorganiques et organiques, On préfère utiliser les composés sodiques et spécialement l'hy- droxyde de sodium. En coagulant le caoutchouc en présence des grains abrasifs, on forme par ce moyen, une masse que l'on peut rendre friable par séchage et qu'on peut broyer et tamiser facilement.
Les particules ou granules de caout- chouc obtenus, contiennent un ou plusieurs grains. On peut les manipuler com- me une matière sèche, dans la fabrication d'un article moulée On peut y com- biner d'autres types de liants comme une résine sèche ou liquide; selon des proportions variées, désirées. On peut mesurer exactement les ingrédients et les mélanger pour fabriquer un article abrasif de la composition désirée. On peut comprimer ces granules distinctes d'abrasif et de caoutchouc dans un mou- le, avec ou sans autres ingrédients liants, à un volume désiré de pores, de pliant et de grain et fabriquer ainsi une meule de structure contrôlée.
Il convient dutiliser suffisamment de réactif pour assurer la co- agulation complète du caoutchouc, mais on peut varier largement les propor- tions. La quantité de réactif utilisée dépend de la teneur en caoutchouc du latex, qui peut varier largement- Cependant, il est préférable que le latex contienne-au moins 30 % de substances solides et de préférence plus de 40 %.
Pour faire coaguler 25 CC de latex Hycar OR, contenant 30 % de caoutchouc, on peut employer 0,5 gramme de NaOH sous forme de solution à 10%. On peut égale- ment faire coaguler la même quantité de latex en utilisant 1 gramme de NaCl ou 1,3 gramme de KCl ou 1,8 gramme de Na2CO3 ou 2,4 gramme de K2CO3, les sels étant préalablement dissous dans 5 ce d'eau. Comme exemples de sels de métaux
<Desc/Clms Page number 2>
alcalins diacides organiques, on peut utiliser 0,8 gramme dacétate sodique ou 1,1 gramme de crotonate sodique pour faire coaguler 25 ce de latex Hycar OR contenant 40 % de caoutchouc. Les composés potassiques sont des réactifs plus faibles que les composés sodiques et donnent une pâte fluide. Les com- posés sodiques sont les réactifs les plus efficaces et agissent rapidement.
On peut par conséquent contrôler ou varier l'effet de l'agent sodique plus fort en utilisant en combinaison avec lui, l'agent potassique plus faible suivant une proportion désirée de façon à obtenir la rapidité et l'effet désirés dans le processus de coagulation. Ces agents agissent apparemment comme électrolyte constitué d'un composé d'un métal monovalent qui précipi- te une suspension ou une dispersion d'un milieu liquide. On a découvert que les composés bivalents comme l'hydroxyde calcique tendent à coaguler le la- tex trop rapidement et à produire un caoutchouc filamenteux ou un coagulum continu qu'il n'est pas facile de séparer en particules tamisableso Les com- posés des métaux alcalins possédant une seule charge électrique positive donne une vitesse convenable de coagulation du caoutchouc et produisent la
faible dimension de particules désirée. Les composés ammoniques ne convien- nent pas car ils stabilisent le latex.
Comme exemple illustrant un procédé préféré de fabrication d'une meule conformément à cette invention, on peut traiter les matières suivan- tes dans les proportions données, de la façon suivante ;On peut mélanger un grain abrasif de dimension de grain convenable comme de l'alumine cristal- lisée ou du carbure de silicium de la dimension de grain 100, dans une machi- ne appropriée, avec du soufre sec, dans la proportion de 2.000 grammes d'abra- sif et 79 grammes de soufre. On ajoute à ce mélange sec, 808 grammes de latex Hycar OR contenant 345 grammes de matière solide en suspension, en même temps que 300 ce d'une solution de NaOH à 10%. Par agitation de la masse, il se forme une pâte épaisse.
Finalement, on étale cette pâte sur une plaque de verre ou dans un récipient approprié et on la laisse sécher soit à la tempé- rature ordinaire soit bien en-dessous de 100 C, pour en éliminer l'eau. Lors- qu'il est sec, le mélange se montre être un gâteau friable qui se brise fa- cilement en petits granules qu'on peut facilement tamiser. On fait passer de préférence la matière à travers un tamis n 20, ou possédant 20 mailles par pouce linéaire. On continue alors à la sécher à 105 C. ou légèrement au-des- sus du point d'ébullition de l'eau.
On peut également comprimer la pâte coagulée de latex et d'abrasif dans un moule, ce qui provoque l'élimination de la plus grande partie de l'eau sous l'effet de la pression ; on peut omettre le séchage et le tamisage lorsque la structure ne doit pas être contrôlée. On vulcanise alors le caout- chouc pendant que la masse se trouve dans le moule.
Les particules de caoutchouc synthétiques n'adhèrent pas fortement les unes aux autres ni aux grains abrasifs et il est par conséquent judicieux d'employer un agent mouillant ou un plastifiant avec les particules sèches pour faire coller le caoutchouc aux grains et pour éviter la séparation des grains du caoutchouc et pour rendre ainsi plus facile le moulage d'une meule ou d'un autre article abrasif possédant une dispersion substantiellement uni- forme de l'abrasif dans toute la masse du liant. On peut employer divers agents dans ce but. Le furfural; le phosphate tricésylique, la bakélite, un produit de condensation du phénol et de la formaldéhyde dans la phase liqui- de A, où le bichlorure triglycolique sont des agents mouillants ou des plas- tifiants particulièrement utiles.
On mélange les granules de caoutchouc et d'abrasif et l'agent plastifiant dans des proportions désirées, comme 61 gram- mes de phosphate tricrésylique, pour former une masse granulaire tamisable, que l'on place alors dans un moule et qu'on comprime ou qu'on amène d'une au- tre manière à la forme désirée.
On peut ajouter au mélange des charges diverses, inorganiques ou organiques, inertes, comme l'argile, la cryoline ou des résines en poudre traitées, pour donner des résultats avantageux désirés.
Les charges augmentent l'étendue totale de la surface que le la- tex doit couvrir et favorisent la réduction de la dimension ultime des gra-
<Desc/Clms Page number 3>
nules agglomérés. On peut également employer diverses substances organiques,
EMI3.1
comme les résines pour ajouter à Inaction liante du caoutchouc En choisis- sant les résines désirées et en proportionnant convenablement les ingrédients on peut obtenir une très grande série de compositions de meules du degré dé- siré de dureté, de résistance et d'autres caractéristiques utiles. Comme liants
EMI3.2
supplémentaires appropriés, on peut utiliser les résines phéno1-formaldéhyqi- ques et les résines aniline-formaldéhydiques en phase, non transformée ou par- tiellement transformée.
On peut également utiliser le type de résine résorci-
EMI3.3
nol-formaldébydique "Penacolite". On peut employer diverses autres composi- tions de liant supplémentaire organique thermo-duroissables ou susceptibles d'être transformées en liant, dans des conditions de température convenant pour vulcaniser convenablement le caoutchouc, telles que les résines au mé- thacrylate de méthyle, ou des compositions contenant cette matière, telles
EMI3.4
qu'un mélange d-anhydride méthyle méthacrylique ou diacide méthacrylique.
Comme exemple de meule constituée d'un liant de caoutchouc et- de
EMI3.5
résine, on peut utiliser le mélange de granules de caoutchouc et d9abx asi± décrit ci-degsusg avec ou sans argileg cryolithe ou autres charges inertes ou désirées. Après avoir séché et tamisé la masse de latex coagulé, on
EMI3.6
peut y ajouter 61 grammes de phosphate trisrésyliqu@o On mélange cette mas- se soigneusement de façon que le caoutchouc et l'abrasif soient parfaitement mouillés par le phosphate 'tricrésyliquOo On ajoute alors 1% grammes d'une résine phéno=formaldéhydique du type "Bakélite" dans la phase Ba à l'état de poudre sèche!> en même temps que 7 grammes d9oxyde calciqUe,
ce dernier servant à absorber toute 19humidité libérée pendant le traitement de la matièreo On place alors ce mélange de grains abrasifs, de granules de latex de caoutchouc coagulée d'agent mouillant et de résine, avec ou sans charge inerte, en proportions requises dans un moule et on le comprime jusqu'à atteindre une structure ou un volume désirée dans une presse appropriéeo On peut alors soumettre cette masse à une température et à une pression requises pour la traiter complètement en soumettant par exemple la matiè- re à une température de 165 C pendant plusieurs heures.On a trouvé ce- pendant qu'il était désirable de traiter la matière à 165 C pendant un temps courte 15 minutes par exemple,
tandis qu'on la maintient sous pres- sion dans le moule pour restreindre la masse et lui conserver une forme et un volume désirés0 On sépare alors la masse partiellement traitée du moule et on la traite ensuite dans un four où elle est exposée à décou-
EMI3.7
vert. On peut fabriquer ainsi une meule contenant des grains d.!1abrasif as- semblés par une composition de caoutchouc et de résine dont le caoutchouc est complètement vulcanisé et dont la résine est portée dans un état subs- tantiellement insoluble et infusible.Lorsqu'on omet la résine, on vulca- nise le caoutchouc selon la pratique standard en utilisant à cette fin, le traitement spécifié ci-dessus.
Par ce procéder on a fourni une meule ou un autre type d'article ayant la structure, la dimension de grains et la com- position désirées. Le procédé ne nécessite pas le mécanisme coûteux et la
EMI3.8
perte de temps que comporte 1?ancien procédé d9.aorpo atin des grains abrasifs dans une feuille de caoutchouc fumé.La meule est meilleure de beaucoup de façon qu'une meule fabriquée par le procédé standard à partir d'une feuille de caoutchouc naturel coagulée On peut lui donner une composition qui assure une plus faible usure de la meule et une coupe plus franche et qui donne cependant à la surface usinée un fini égal à celui que produit une meule standard en caoutchouc naturel. En
utilisant le caoutchouc sous forme de granules séchés, on peut obtenir de nombreuses
EMI3.9
structures, compositions et qualités de meule différen:,es2 p. 9adt.n de charges et en contrôlant les proportions de caoutchouc, d)abrasif et de porosité de la meuleo
EMI3.10
En examinant la découverte ci-de6sus, on appréciera maintenant que l'on peut effectuer de nombreuses variations dans le procédé et par- ticulièrement dans la composition d'articles abrasifs fabriqués conformément à cette inventiono Ainsi on doit considérer que 1?exposé ci-dessus est une explication des principes sur lesquels se fonde cette invention et qu'il
<Desc/Clms Page number 4>
en expose les réalisations et non qu'il est une limitation des revendica- tions qui suivent.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication d'un article abrasif, caractérisé en ce qu'il'comprend les phases de coagulation d'un latex d'acrylo-nitrile et de butadiène copolymérisés en présence d'une matière abrasive granu- laire et d'un agent de vulvanisation, au moyen d'un composé d'un métal alcalin coagulant le latex, de formation d'une masse de flocons discon- tinus, susceptible de réduire en poudre, constitués de grains abrasifs revêtus du copolymère, de séchage de la masse et de formation de peti- tes particules de caoutchouc et d'abrasif associés;
d'incorporation à la masse d'une substance organique supplémentaire susceptible d'être transfor- mée en un liant dans les conditions de vulcanisations du caoutchouc, et de formation à partir de cette masse d'un article qu'on chauffe pour vulcaniser le caoutchouc et assembler les grains abrasifs.
2.- Procédé de fabrication d'un article abrasif caractérisé en ce qu'il comprend les phases de coagulation d'un latex d'acrylo-nitri- le et de butadiène copolymérisés au moyen d'un composé d'un métal alcalin coagulant le latex et en présence d'un agent de vulcanisation et d'une matière granulaire comprenant des grains abrasifs proportionnés pour for- mer une structure ayant la porosité requise, de séchage de la masse jus- qu'à ui état friable, de tamisage de --elle-ci, d'obtention de petits grains de matière granulaire revêtus de caoutchouc, d'addition d'un agent plas- tifiant, d'introduction d'une quantité prédéterminée de cette masse dans un moule,
de compression de cette masse jusqu'à un volume contrôlé et en- @uite de chauffage de cette masse et de vulcanisation du caoutchouc et ain- si de formation d'un article poreux.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
ABRASIVE ARTICLES AND THEIR MANUFACTURING PROCESS
This invention relates to abrasive articles and their method of manufacture and more particularly to the manufacture of grinding wheels and other articles made of abrasive grains assembled by means of a rubber binder.
It has been discovered that a synthetic rubber latex and particularly Hycar OR latex or rubber latex based on butadiene and acrylonitrile can be coagulated, in the presence of abrasive grains, in flakes which do not join together. in large masses or in a continuous coagulum, when the coagulation is carried out at. Using an alkali salt or hydroxide and particularly using inorganic and organic alkali salts and hydroxides, it is preferred to use sodium compounds and especially sodium hydroxide. By coagulating the rubber in the presence of the abrasive grains, by this means, a mass is formed which can be made friable by drying and which can be easily crushed and sieved.
The rubber particles or granules obtained contain one or more grains. They can be handled as a dry material, in the manufacture of a molded article. Other types of binders can be combined therewith such as a dry or liquid resin; in various, desired proportions. The ingredients can be accurately measured and mixed to make an abrasive article of the desired composition. These distinct abrasive and rubber granules can be compressed in a mold, with or without other binding ingredients, to a desired volume of pore, bend and grain and thereby produce a structure-controlled wheel.
Sufficient reagent should be used to ensure complete coagulation of the rubber, but the proportions can be varied widely. The amount of reagent used depends on the rubber content of the latex, which can vary widely. However, it is preferable that the latex contains at least 30% solids and preferably more than 40%.
To coagulate 25 cc of Hycar OR latex, containing 30% rubber, 0.5 gram of NaOH can be used as a 10% solution. The same amount of latex can also be coagulated using 1 gram of NaCl or 1.3 grams of KCl or 1.8 grams of Na2CO3 or 2.4 grams of K2CO3, the salts being previously dissolved in 5 cc of. water. As examples of metal salts
<Desc / Clms Page number 2>
With alkali organic diacids, 0.8 grams of sodium acetate or 1.1 grams of sodium crotonate can be used to coagulate 25 cc of Hycar OR latex containing 40% rubber. Potassium compounds are weaker reactants than sodium compounds and give a fluid paste. Sodium compounds are the most effective reagents and act quickly.
The effect of the stronger sodium agent can therefore be controlled or varied by using in combination with it the weaker potassium agent in a desired proportion so as to achieve the desired speed and effect in the coagulation process. . These agents apparently act as an electrolyte consisting of a compound of a monovalent metal which precipitates a suspension or dispersion of a liquid medium. It has been found that bivalent compounds like calcium hydroxide tend to coagulate the latex too quickly and produce a filamentous rubber or a continuous coagulum which is not easy to separate into siftable particles. alkalis possessing a single positive electric charge give a suitable rate of rubber coagulation and produce the
small particle size desired. Ammonia compounds are not suitable because they stabilize the latex.
As an example illustrating a preferred method of manufacturing a grinding wheel in accordance with this invention, the following materials can be processed in the proportions given as follows: An abrasive grain of suitable grain size can be mixed such as crystallized alumina or silicon carbide of the grain size 100, in a suitable machine, with dry sulfur, in the proportion of 2000 grams of abrasive and 79 grams of sulfur. To this dry mixture, 808 grams of Hycar OR latex containing 345 grams of solid material in suspension are added, together with 300 cc of a 10% NaOH solution. By stirring the mass, a thick paste is formed.
Finally, this paste is spread on a glass plate or in a suitable container and allowed to dry either at room temperature or well below 100 ° C., to remove the water therefrom. When dry, the mixture turns out to be a crumbly cake which easily breaks into small granules which can be easily sieved. The material is preferably passed through a No. 20 screen, or one having 20 meshes per linear inch. It is then continued to be dried at 105 ° C. or slightly above the boiling point of water.
The coagulated paste of latex and abrasive can also be compressed in a mold, which causes most of the water to be removed under the effect of pressure; drying and sieving can be omitted when the structure is not to be controlled. The rubber is then vulcanized while the mass is in the mold.
The synthetic rubber particles do not adhere strongly to each other or to the abrasive grains and it is therefore advisable to use a wetting agent or a plasticizer with the dry particles to make the rubber stick to the grains and to prevent separation of the particles. grains of the rubber and thereby to facilitate the molding of a wheel or other abrasive article having a substantially uniform dispersion of the abrasive throughout the mass of the binder. Various agents can be employed for this purpose. Furfuraldehyde; tricesyl phosphate, bakelite, a condensation product of phenol and formaldehyde in the liquid phase of A, where triglycolic dichloride are particularly useful wetting agents or plasticizers.
The rubber and abrasive granules and the plasticizer are mixed in desired proportions, such as 61 grams of tricresyl phosphate, to form a siftable granular mass, which is then placed in a mold and compressed. or brought in another way to the desired shape.
Various fillers, inorganic or organic, inert, such as clay, cryolin or treated powdered resins, can be added to the mixture to give desired advantageous results.
The loads increase the total extent of the surface that the latex must cover and promote the reduction of the ultimate dimension of the gra-
<Desc / Clms Page number 3>
agglomerated nules. You can also use various organic substances,
EMI3.1
such as resins to add to the binding action of rubber. By selecting the desired resins and suitably proportioning the ingredients, a very wide variety of wheel compositions of the desired degree of hardness, strength and other useful characteristics can be obtained. . As binders
EMI3.2
Further suitable, pheno-formaldehyde resins and phase, unconverted or partially converted aniline-formaldehyde resins can be used.
It is also possible to use the type of resorcing resin.
EMI3.3
nol-formaldebidic "Penacolite". A variety of other heat-hardening or binder convertible organic supplemental binder compositions can be employed under temperature conditions suitable to properly vulcanize rubber, such as methyl methacrylate resins, or compositions. containing this material, such
EMI3.4
than a mixture of methyl methacrylic anhydride or methacrylic acid.
As an example of a grinding wheel made of a rubber binder and
EMI3.5
resin, one can use the mixture of rubber granules and d9abx asi ± described above with or without cryolite clay or other inert or desired fillers. After having dried and sieved the mass of coagulated latex, one
EMI3.6
61 grams of trisresyl phosphate can be added thereto. This mass is mixed thoroughly so that the rubber and the abrasive are perfectly wetted by the tricresyl phosphate. 1% grams of a pheno = formaldehyde resin of the type " Bakelite "in the Ba phase in the form of a dry powder!> At the same time as 7 grams of calcic oxide,
the latter serving to absorb any moisture released during the treatment of the material o This mixture of abrasive grains, rubber latex granules coagulated with wetting agent and resin, with or without inert filler, in the required proportions, is then placed in a mold and it is compressed until it reaches a desired structure or volume in a suitable press. This mass can then be subjected to a temperature and pressure required to process it completely by, for example, subjecting the material to a temperature of 165 ° C. for several hours. It has been found, however, that it is desirable to treat the material at 165 C for a short time, e.g. 15 minutes.
while it is kept under pressure in the mold to restrict the mass and keep it a desired shape and volume. The partially treated mass is then separated from the mold and then treated in an oven where it is exposed to die cutting.
EMI3.7
green. A grinding wheel can thus be made containing abrasive grains assembled by a rubber resin composition, the rubber of which is completely vulcanized and the resin of which is brought to a substantially insoluble and infusible state. the resin, the rubber is vulcanized according to standard practice using the treatment specified above for this purpose.
By this process, a wheel or other type of article has been provided having the desired structure, grain size and composition. The method does not require the expensive mechanism and the
EMI3.8
waste of time in the old process of grinding abrasive grains in a smoked rubber sheet. The wheel is much better than a wheel made by the standard process from a coagulated sheet of natural rubber It can be given a composition which ensures lower grinding wheel wear and a smoother cut, yet which gives the machined surface a finish equal to that produced by a standard natural rubber grinding wheel. In
using the rubber in the form of dried granules, many
EMI3.9
structures, compositions and qualities of different grinding wheel:, es2 p. 9adt.n loads and controlling the proportions of rubber, d) abrasive and porosity of the grinding wheel
EMI3.10
In reviewing the above finding, it will now be appreciated that many variations can be made in the process and particularly in the composition of abrasive articles made in accordance with this invention. Thus it should be understood that the above set forth above is an explanation of the principles on which this invention is based and which
<Desc / Clms Page number 4>
sets out the embodiments thereof and not that it is a limitation of the following claims.
CLAIMS.
1.- A method of manufacturing an abrasive article, characterized in that it comprises the phases of coagulation of a latex of acrylonitrile and butadiene copolymerized in the presence of a granular abrasive material and of a vulvanizing agent, by means of a compound of an alkali metal coagulating the latex, for forming a mass of discontinuous flakes, capable of reducing to powder, consisting of abrasive grains coated with the copolymer, for drying the mass and formation of small particles of rubber and associated abrasive;
incorporating into the mass an additional organic substance capable of being converted into a binder under the conditions of vulcanization of rubber, and forming from this mass an article which is heated to vulcanize the rubber and assemble the abrasive grains.
2.- A method of manufacturing an abrasive article characterized in that it comprises the coagulation phases of a latex of acrylonitrile and butadiene copolymerized by means of a compound of an alkali metal coagulating the latex and in the presence of a vulcanizing agent and a granular material comprising abrasive grains proportioned to form a structure having the required porosity, drying the mass to a friable state, sieving - -this, obtaining small grains of granular material coated with rubber, adding a plasticizer, introducing a predetermined quantity of this mass into a mold,
compressing this mass to a controlled volume and then heating this mass and vulcanizing the rubber and thereby forming a porous article.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.