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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 meu- les et d'autres articles constitués de grains abrasifs assemblés au moyen d'un liant de caoutchouc. ,
On a découvert qu'on peut faire précipiter un latex de caoutchou@ synthétique vendu sous le nom de Latex Hycar Os 20, ou un latex de caout- chouc de styrène et de butadiène copolymérisés, en présence de grains abra- sifs, en flocons qui ne se réunissent pas en grandes masses ou en un coagu- lum continu, lorsqu'on effectue la coagulation à l'aide d'un sel ou d'un hy- droxyde d'un métal alcalin et particulièrement de sels et d'hydroxydes alca- lins inorganiques et organiques. On préfère utiliser les composés sodiques et spécialement l'hydroxyde sodique.
En précipitant le caoutchouc en présen- ce des grains abrasifs, on forme ainsi une masse que l'on peut rendre fria- ble par séchage et que l'on peut broyer et tamiser facilement, On a.trouvé qu'après tamisage, les particules obtenues ou granules de caoutchouc contien- nent habituellement un seul grain abrasif et qu'on peut les manipuler comme une matière sèche dans la fabrication d'un article moulé. On peut y combiner d'autres types de liants, comme une résine sèche ou liquide dans des propor- tions variées et désirées et on peut mesurer exactement les ingrédients et les mélanger pour former un article abrasif de composition désirée.
On peut comprimer ces granules distincts d'abrasifs et de caoutchouc dans un moule, avec ou sans autres ingrédients liant, à un volume désiré de pores,de liant et de grain et fabriquer ainsi une meule de structure contrôlée.
Il faut utiliser suffisamment de réactif, pour assurer une préci- pitation complète du caoutchouc ,mais on peut varier largement les propor- tions. La quantité de réactif employée dépend de la teneur en caoutchouc du latex, qui peut varier largement. Cependant il est préférable que le la- tex contienne au moins 30% de matières solides et de préférence plus de 40%.
Pour coaguler 25 cc de latex Hycar Os contenant 40% de caoutchouc, on peut employer environ 0,9 gramme de NaOH, ou 1,8 gramme de NaCl; ou 2,3 grammes de KCL ou 3,2 grammes de Na2CO3 ou 4,3 grammes de K2CO3, chacun des sels étant utilisés sous forme d'une solution aqueuse à 10%.
Comme exemples des réactifs organiques, on peut utiliser 1,4 gram-
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me d'acétate sodique ou 2 grammes de crotonate sodique pour précipiter 25 ce de latex Hycar OS 20 contenant 40% de caoutchouc,
Les composés potassiques sont des réactifs plus faibles que les composés sodiques et donnent une pâte fluide. Les composés sodiques sont les réactifs les plus efficaces et agissent rapidement. En conséquence, on peut contrôler ou modifier l'effet de l'agent sodique plus fort en utilisant en combinaison avec lui l'agent potassique plus faible dans une proportion voulue de façon à obtenir une vitesse et un effet voulus dans le processus de coagulation.
Ces agents agissent apparemment comme un électrolyte constitué d'un composé d'un métal monovalent qui précipite une suspension ou une dispersion d'un milieu liquide. On a trouvé que les composés bivalents comme l'hydro- xyde calcique, tendent à coaguler trop rapidement le latex et à produire un caoutchouc filamenteux ou un coagulum continu que l'on ne peut pas séparer facilement en particules tamisables. Les composés de métaux alcalins possé- dant une seule charge électrique positive donnent une vitesse de coagulation convenable du caoutchouc et produisent la faible dimension de particules dé- sirée.
On peut obtenir le latex sur le marché ou le fabriquer par une m é- thode standard ou un procédé approprié quelconque, par exemple en faisant passer le butadiène sous forme de monomère gazeux dans du styrène sous for- me de monomère émulsifié dans une solution aqueuse de savon et en provoquant la copolymérisation des deux substances avec formation résultante du latex sous forme de suspension- du co-polymère. On peut faire varier les propor- tions relatives de styrène et de butadiène comme on le désire.
Comme exemple illustrant une méthode préférée de fabrication d'u- ne meule conformément à cette invention, on peut traiter les matières suivan- tes dans les proportions données, de la façon suivante - on. peut mélanger dans un appareil convenable un grain abrasif de dimension de grain appropriée, comme de l'alumine cristallisée ou du carbure de silicium de dimension de grain 80, avec du soufre sec et de l'argile dans les proportions de 1280 grammes d'abrasif et 145 grammes d'argile de balle de Kentucky et 55 grammes de soufre.
A ce mélange sec, on ajoute 273 gram- mes de latex Hycar OS 20 contenant 40% de matières solides en suspension, en même temps que 95 ce d'une solution de NaOH à la,,, En mélangeant la mas- seon former une pâte épaisse. On étale finalement cette pâte sur une pla- que de verre ou dans un récipient approprié et on la laisse sécher à la tem- pérature ordinaire ou à une température bien inférieure à 100 C pour en éli- miner l'eau.. Le mélange sec se montre être un gâteau friable qui se brise facilement en petits granules et que l'on peut facilement tamiser.
On fait passer de préférence la matière à travers un tamis possédant 60 mailles par pouce linéaire, et on continue le séchage à 105 C. ou légèrement au-dessus du point d'ébullition de l'eau.
Après séchage et tamisage, on peut, si on le désire, laver à l'eau le mélange en poudre pour éliminer tous sels solubles, après quoi on peut sécher la masse à nouveau. Ceci améliore la résistance à 1','eau de la meule.
On peut également comprimer la pâte de latex coagulé et d'abrasif dans un -moule,ce qui cause l'élimination de la plus grande partie de l'eau sous 1 f- fet de la pression; et on peut omettre l'opération de séchage et le tamisage.
On vulcanise alors le caoutchouc pendant que la masse se trouve dans le moule.
Après la précipitation du caoutchouc du latex et l'élimination de l'eau, on découvre que le caoutchouc recouvre les grains d'abrasifs. On observe habituellement que l'argile ou les autres particules solides, lors- qu'on les utilise, se répartissent dans la couche de caoutchouc sur les grains abrasifs, La cohésion du caoutchouc est faible, c'est-à-dire que le caout- chouc ne tient pas suffisamment ensemble pour empêcher que la masse sèche se désagrège et que les grains isolés d'abrasif se séparent les uns des au- tres. Chaque grain.d'abrasif porte une mince couche de caoutchouc, comme l'indique le fait que le grain de dimension de grain *80 avec sa couche de caoutchouc passe à travers un tamis de 60 mailles.
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On peut ajouter ou non au mélange diverses charges inorganiques ou diverses charges organiques'inertes, comme de l'argile, de la cryolithe ou des résines traitées en perdre pour donner des résultats avantageux vou- lus. Les. charger, augmentent l'étendue totale de la surface que doit couvrir le latex et modifie les propriétés de meulage de la composition,
On peut également employer-diverses substances organiques comme les résines . pour ajouter à Inaction de liant du caoutchouc. En choisissant
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les résines désirées et en proportionnant convenablement les ingrédientsq on peut obtenir une très grande série de compositions de meule du degré vou- lu de dureté, de résistance et d'autres caractéristiques utiles.
Comme liants supplémentaires appropriés à ce but, on peut utiliser les résines phénol-for- maldéhydiques et les résines aniline - formaldéhydiques dans la phase non transformée ou partiellement transformée, On peut également utiliser le ty-
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pe de résine résorcinol-formaldéhydique "Penacolîte".
On peut employer di- verses autres compositions de liant organique supplémentaire thermo-durcis- sables ou susceptibles d'étre transformées en liant dans des conditions de température qui conviennent pour vulcaniser convenablement le caoutchouc,
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comme les- résines de métacrylate de méthyle ou des compositions contenant cette matière, telle-.- qu'un mélange de métaorylate de méthyle et d'anhydri- de métacrylique ou d'acide mp¯"tacL7lique,
On peut employer divers plastifiants ou d'autres agents pour mo- difier les propriétés du liant., Le furfural, le phosphate tricrésylique IL
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Bakélite, produit, de condensation phénol=.formaldéhydique dans la phase li- quide-A. ou le-bichlornre diglyecliques sont particulièrement utiles.
On peut mélanger'la quantité spécifiée ci-dessus de granules séchés de caout- ehoncret d'abrasif avec lhagent modifiant dans les proportions désirées;, tel- les que 30 grammes de phosphate triGrésylique-Q On place alors la masse dans un moule et on la comprime ou on l'amène d'une autre manière à la for- me désirée,
Comme exemple de meule constituée d'un liant de caoutchouc et de résine, on peut utiliser le mélange granulaire de caoutchouc et d'abrasif
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décrit i=de8us avec ou sans argile, cryolîte ou autres charges inertes dé- sîrées, Après avoir séché- et tamisé la'masse de latex coagulée on peut ajouter 100 grammes dU11e résine phénol=formaldéhyde du type "Bakélite" a lé- tat de poudre sèche,
en même temp que 4 grammes d'oxyda calcique ce der- nier servant à absorber toute humidité libérée pendant le traitement de la matière On place alors ce mélange de grains abrasifs, de latex de caout=. chôme coagulé et-de résine avec ou sans charges inertes, en proportions re- quises dans un moule et on le comprime dans une presse- appropriée jusqu'à atteindre la structure- ou le volume désirée On peut alors traiter- cette mas- se dans le moule à une température et une pression requises pour la traiter complètement en soumettant la matière à une température de 165 C.
pendant plusieurs heures par exemple, On a cependant trouvé-désirable de traiter la matière à 165 C pendant une- courte durée, de 15 minutes par exemple-, tan- dis qu'on la maintient sous pression dans le moule pour restreindre la mas- se et lui conserver un volume et une forme voulue On démoule alors la mas- se partiellement traitée et on la traite ensuite dans un four, exposée à dé- couvert, On peut fabriquer ainsi une meule possédant des grains abrasifs assemblés par une composition de caoutchouc et de résine dans laquelle le caoutchouc, a été complètement vulcanisé et la résine portée dans un état sub- stantiellement insoluble et infusible. Si on omet la résine,on vulcanise le liant de caoutchouc- conformément à la pratique standard.
On se servira à cette fin du traitement spécifié ci=.dessus.
On peut emmagasiner cette masse de particules sèches de caoutchouc et d'abrasif et l'utiliser selon les besoins. La méthode de fabrication d'un article abrasif est ainsi matériellemeht simplifiée. Un premier avantage- réside dans-le fait que la masse de caoutchouc précipité et d'abrasif est
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très friable et pÊnit- être- brisée pendant le tamisage ou avant, pour former des particules ne-.contenant ordinairement chacune qu'un grain abrasif,, Par conséquente les particules sont de faille et de composition entièrement uni- formes et lorsqu'elles sont placées dans le moule les grains d'abrasifs sont distribués uniformément. Ceci produit une meule de structure uniforme.
Si
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une particule de caoutchouc contenait plusieurs grains, la masse ne s'étant pas brisée facilement pendant le tamisage, ces aggrégats provoqueraient une distribution irrégulière du grain et du caoutchouc à la fois et la meule au- rait une structure moins uniforme. La pellicule de caoutchouc de styrène et de butadiène sur chaque grain est telle que la -distribution du liant est régulière aussi bien qu'abondante pour unir les grains. Par conséquent, on peut introduire ainsi dans le moule des quantités exactes à la fois de grain et de caoutchouc; et on peut faire varier facilement la porosité ou la struc- ture de la meule en comprimant la masse pour donner le volume de pores dési- ré.
Par ce procédé on a fourni une meule ou un autre type d'article de structure, dimension de grain et composition désirées. Le procédé ne néces- site pas l'appareillage coûteux et la perte de temps que comporte l'ancien procédé d'incorporation des grains abrasifs dans une feuille de caoutchouc fumé.
La meule est meilleurede plusieurs façons, qu'une meule fabriquée par la méthode standard à partir d'une feuille de caoutchouc naturel coa- gulé. On peut lui donner une- composition qui assure une plus faible usure de la meule et une coupe plus franche tout en donnant à la surface usinée un fini qui est au moins égal à celui que produit une meule standard au caoutchouc naturel, En utilisant le caoutchouc à l'état granulaire seo, on peut obtenir de nombreuses structures, compositions et qualités de meule différentes, en ajoutant des charges ou en contrôlant les proportions de ca- outchouc, d'abrasif et de porosité de la meule.
En considérant la découverte ci-dessus on appréciera maintenant que l'on peut effectuer de nombreuses variations ,dans le processus et par- ticulièrement dans la composition des articles abrasifs fabriqués conformé- ment a cette invention. Ainsi, il faut considérer que l'exposé ci-dessus est une expliçation des principes de base de cette invention et qu'il en pro- pose les réalisations et non qu'il constitue une limitation des-revendications qui suivent.. -,
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication d'un article abrasif aggloméré carac- térisé en ce qu'il comprend les phases de précipitation d'un latex de styrè- ne et de butadiène co-polymérisés en présence d'une matière abrasive granu- laire et d'un agent de vulcanisation au moyen d'un composé d'un métal alca- lin choisi dans le groupe des hydroxydes et des sels dudit métal, de sécha- ge de la masse, de broyage de cette masse en particules constituées de grains abrasifs revêtus de caoutchouc,dont la plupart contiennent chacune un seul grain abrasif et de formation à partir de cette masse d'un article qu'on chauf- fe pour vulcaniser le caoutchouc.
2. - Procédé de fabrication d'un article abrasif caractérisé en ce qu'il comprend les phases de mélange de grains abrasifs avec une charge granulaire,d'addition à cette masse d'un latex de styrène et de butadiène co-polymérisés, de précipitation du latex en présence de ces grains et de. cette charge en même temps que d'un agent vulcanisant au moyen d'un compo=- sé d'un métal alcalin précipitant le latex en proportion suffisante pour pré- cipiter substantiellement tout le caoutchouc-, de séchage de la massede ta- misage de cette masse pour fournir des grains abrasifs revêtus de caoutchouc contenant la charge,, et ensuite de formation d'un article contenant ces grains enrobés et de chauffage de cet article pour vulcaniser le caoutchouc.
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