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Il est connu d'utiliser des corps abrasifs élastiques aux fins les plus diverses, notamment pour améliorer ou anoblir la surface de métaux légers et de métaux associés diversement colorés, en particulier dans l'industrie de la bijouterie, dans les industries du travail des métaux notamment des métaux légers, dans l'industrie de l'impression, ainsi que pour le traitement de la surface de revêtement de laque de tous genres, etc... Les qualités exigées dans l'industrie pour de tels corps de polissage ou analogues, dont on a besoin sous forme de blocs, de bâtons ou de-disques, n'ont jusqu'a présent pas encore pu être obtenues dans la mesure voulue.
A cet égard , 1'* industrie a été amenée en partie à faire usage de papiers abrasifs appliqués sur des supports élastiques.
Un inconvénient de ce système réside dans le fait que les grains abrasifs sont incorporés, de manière relativement rigide, dans le liant prévu à la surface du papier abrasif. Ainsi, l'attaque des grains abrasifs est particulièrement forte au début du travail, c'est-à-dire lorsque la surface du papier abrasif n'a pas encore été utilisée. Lors,d'une utilisation prolongée, les grains s'usent, en sorte que l'attaque du paier abrasif devient sensiblement plus faible. Cette action non uniforme est indésirable dans l'industrie, carelle-ci requiert une attaque uniforme du corps de polissage ou analogue..
Les corps abrasifs durs habituels, que l'on connaît et dans lesquels la matière liante, est à base de caoutchouc dur, de résine synthétique ou d'une matière céramique, sont exclus d'avance pour les buts précisés plus haut.,.
Les matières liantes à base de caoutchouc mou, que l'on trouve dans le commerce et qui fournissent des corps abrasifs ou analogues élastiques en soi, présentent l'inconvénient de ne pas pouvour être suffisamment chargées de grains abrasifs. Lorsque les matières en question sont à base de caoutchouc naturel ou synthétique, elles ne peuvent pas être chargées, lors du traitement du mélange de départ rut sur des rouleaux ou dans un malaxeur, à l'aiL de de quantités suffisantes de grains abrasifs, pour pouvoir encore être travaillées davantage. Même lorsqu'on incorpore encore au mélange un plastifiant de type approprié, tel qu'une huile minérale, la quantité maximum de grains pouvant être incorporée à la matière liante n'est que de 50 % en poids environ.
A cela s'ajoute que de tels corps de polissage ou abrasifs doivent encore être vulcanisés pour pouvoir leur conférer leur forme finale, c'est-à-dire que leur état final de forme stable ne peut être obtenu, de manière connue, que par chauffage avec du soufre. Lors de l'utilisation de tels corps de polissage pour le traitement en surface de matières, telles que l'argent, le cuivre ou lés matières à base de cuivre, il risque toujours de se former, par suite de la présente de restes de matière liante, des sulfures de ces métaux, en sorte qu'il peut se produire très facilement un ternissement de la matière dont la surface a été traitée.
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On a déjà proposé de fabriquer des corps de polissage ou corps abrasifs élastiques, en utilisant comme matière liante un produit factice. En utilisant une telle manière liante, on a pu augmenter dans une -mesure appréciable la qualité de matière abrasive incorporée à la matière liante, cette quantité pouvant attein- dre jusqu'a 75% en poids environ de la matière. Comme matières liantes, on utilise des huiles grasses traitées par du chlorure de soufre. Ces corps abrasifs sont obtenus par moulage, en ce sens que l'on malaxe l'huile grasse avec le mélange de grains abrasifs, on
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ajoute ensuite le chlorure de soufre et, après mélange complet des constituants, on verse le mélange dans des moules appropriée.
Bien que la durée de prise soit relativement courte, il se peut cependant toujours que, par suite de la chaleur engendrée par la réaction,l'huile grasse diminue fortement de viscosité, en sorte que le dépôt de la matière abrasive est favorisé ? spécialement dans le cas de gros grains, le corps abrasif acquérant ainsi une structure hétérogène. Au surplus, il se forme souvent des occlusions d'air lors de la coulée, en sorte que le corps abrasif présente des cavités ou poches. Un autre inconvénient de ce mode de liaison réside dans le fait que, tout en présentant de bonnes propriétés abrasives, les corps abrasifs, dont la matière lian-
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te est constituée par un produit factice, sulièttttt une usure très for- te, car cette matière liante ne présente pas une résistance suffisante à l'abrasion.
Cette matière liante est, comme on le sait, utilisée dans l'industrie du caoutchouc pour les mélanges pour gommes à effacer l'en-
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cre, qui doivent présenter une abrasivité trés élevée. A cela s'ajoute que les:-produits factices sont très cassants et que les corps abrasifs comportant un$ Produit factice comme liant ont une trop faible résistance à la flexion, en série qu'ils se brisent trop facilement, sous l'effet
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de sol3icitationsà la flexion.
On a également déjà proposé d'utiliser, comme matières liantes pour disques de polissage ou analogues,des matières thermoplastiques, par exemple des matières thermoplastiques à base de chlorure de polyvi- nyle. Ces corps abrasifs peuvent également être chargés, dans une mesure relativement forte, à l'aide de matières abrasives et se laissent travailler relativement facilement. Il est, par exemple, possible de préparer
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un mélange de chlorure polyvinylique en coudre, deepla-stif tant et de grains d'émeri et de transformer ce mélange en un produit solide de forme stable par chauffage à la température de gélification, soit à environ 165 C. Ces
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produits ont cependant l'inconvénient d'être très sensibles'a, la tempéra- ture.
Si l'on utilise de.tels corps abrasifs à 20 , ils sont beaucoup
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plus durs que lorsque, en cours d'utilisation, ils so4it---amenés lentement, par réchauffage, à des températures plus élevées,. L'attaque de ces corps abrasifs ne reste pas uniforme. De plus, la forme de ces corps ne reste pas stable en raison de la thermoplasticité de la matière liante qui s'é-
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chauffe lors de 1'utillsation des corps abrasifs. Ces corps ne peuvent des lors, être utilisés que dans une me-sure limitée.
Enfin,6n>ll,déjà propopé d'utiliser, comme matières liantespour corps abrasifs,des produits de polymérisation ou de réticulation à base de diou tri- isocyanates et de polyesters comportant des groupes OH libres.
Ces polyesters se composent d'acides di-carboniques, tels que l'acide adipique, ainsi que d'alcools bivalents ou trivalents, tels que le glycol et la glycérine. Les acides carboniques et alcools utilisables 9. cette fin possèdent, en général, une très courte chaîne carbonée et donnent, lors de la réaction avec des diisocyanates, tels que le diisocyanate de toluylène, dans les proportions théoriques, des produits relativement durs, qui ne permettent, lors de leur utilisation comme liant pour disques abrasifs, que la fabrication de disques relativement durs et peu flexibles.
Si au lieu du diisocyanate en question, on fait usage d'un
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triisocyanate, tel que le triisocyanate de tétraphénlméthane,pr e pent également obtenir.que des produits eelativement doux.A cela x'ajoÉ6É que 'la fabrication des polyesters en question est relativement coûteuse. Leur ini.i.eBtajai -.t.. cpjMtnit, dès lors;à la formation d'agents* li- ants,qui ne peuvent pas soutenir la concurrence, au point de vue du prix,'avec
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les agents liants précités, qui ont été utilisés jusqu'a présent pour les corps abrasifs.
On a constaté à présent que l'on peut éviter tous ces in- convénients et obtenir des corps abrasifs élastiques à propriétés abrasives uniformes, lorsqu'on utilise comme agent liant pour les grains abrasifs employés, un mélange se polymérisant ou formant une structure réticulaire, ce mélange étant composé d'huile de ricin et de di- ou triisocyanates, tels que le diisocyanate de toluylène, la quantité de grains. abrasifs pouvant, dans ce cas, atteindre jusqu'à 90 % en poids du mélange total.
L'utilisation d'huile de ricin , qui constitue un produit Naturel, au lieu des polyesters à groupes OH libres obtenus par voie, de synthèse, est avantageuse, en ce sens que l'huile de ricin est sensiblement moins'coûteuse que les esters en question et en ce sens que les produits réticulés ou polymérisés obtenus avec des di- ou tri- isocyanates présentent une teinte sensiblement plus claire. Au surplus , les produits en question présentent la résistance à la flexion nécessaire pour les corps abrasifs élastiques, de même que les propriétés d'abrasion favorables également requises pour de tels corps. Enfin, l'huile de ricin présente,vis-à-vis des polyesters précités, une viscosité sensiblement moindre, ce qui est particulièrement avantageux pour le mélange avec des matières abrasives.
La fabrication de corps abrasifs par le procédé suivant l'invention peut se faire de diverses manières. Dans le cas le plus simple, toute la fabrication peut se faire à froid, en mélangeant les matières composantes, puis en les versant dans des moules appropriés et enfin en les laissant faire prise par elles-mêmes. La polymérisetion en formation d'une structure réticulaire s'opère déjà à température ambiante et est sensiblement terminée au bout de trois à huit jours.
Par ailleurs , on peut soumettre le mélange des matières composantes à une polymérisation préalable dans une mesure telle que le mélange puisse être transformé en plaques sur une calandre à cylindres froids. A température ambiante, une telle polymérisation dure environ 12 à 18 heures. Lorsqu'elle est exécutée à température élevée, cette polymérisation préalable peut être de durée sensiblement moindre. A 70 , cette plymérisation ne (nécessite, en général, que 2 à 3 heures. Les plaques à l'état plastique enlevées de la calandre peuvent alors être découpées, par exemple par estampage, à la forme voulue, les déchets obtenus lors de l'estampage pouvant être immédiatement ramenés à la calandre.
Par ailleurs, il est possible de mettre le produit pré-polymérisé dans des moules et d'achever le polymérisation ou formation de la structure réticulaire, en très peu de temps, dans une presse de vulcanisation normale, sans qu'une pression élevée soit nécessaire, à des températures supérieures à 100 , A cette fin, à une température de 130 C environ, 15 à 25 minutes seulement sont nécessaires pour obtenir le produit final. On peut aussi exécuter la polymérisation des pièces découpées ou placées dans des moules, à température ambiante Pour obtenir, dans ce cas, des corps abrasifs de forme stable, il faut environ 1 à 3 jours. Après 8 jours environ, la polymérisation est alors complète, en sorte que les corps abrasifs peuvent être uti- lisés.
Le procédé suivant l'invention peut être exécuté de la manière suivante : EXEMPLE 1
14 parties en poids d'huile de ricin,
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3 parties en poids de diisocyanate de toluylène, et 83 " " " de carbure de silicium (grosseurde grains : 150) sont taitées, en mélangeant d'abord l'huile de ricin et-le diisocyanate, puis en'ajoutant le carbure de silicium. Le tout est alors mélangé intimement.
En travaillant selon les modes opératoires indiqués plus haut, on obtient ainsi des corps abrasifs très élastiques, qui,par exemple sous forme de plaques d'une épaisseur de 4 mm, supportent une flexion sur un rayon de 10 mm, sans.se briser. Ces plaques sont, par ailleurs, tellement élastiques qu'après cet essai de flexion elles reprennent immédiatement leur forme .plane primitive. A cet égard, ces plaques se comportent exactement comme un mélange à base de caoutchouc; à cela près que dans le cas du caoutchouc naturel on ne peut charger ce dernier à raison de 83 % de grains abrasifs qu'en appliquant des mesures extraordinaires.
On peut incorporer des quantités encore plus importantes de grains abrasifs à un tel mélange d'huile de ricin et de diisocyanate, auquel cas, bien entendu, la dureté du corps abrasif augmente, tandis que sa flexibilité diminue dans une mesure correspondante.
Au.lieu du diisocyanate de toluylène susindiqué, on peut aussi utiliser d'autres tri- ou di-isocyanates, sans que les produits obtenus présentent des différences fondamentales ; il y a lieu de décider, suivant le cas, quel isocyanate est avantageux au point de vue prix et si le produit final convient au but poursuivi eu égard à sa dureté et à son élasticité.
On a également constaté que l'on peut également soumettre l'huile de ricin à une prè-polymérisation par sulfuration. A cet égard, il y a lieu de noter que l'huile de ricin sulfurée reste encore liquide. La fabrication d'un tel produit intermédiaire est exécutée de la même manière que lors de la fabrication d'un produit factice.
EXEMPLE 2.
On chauffe d'abord un mélange de 90 parties en poids d'huile de ricin et de 10 parties en poids de soufre à environ 130-145 C, en agitant vigoureusement et en poursuivant le chauffage jusqu'à ce que la totalité du soufre ait été absorbée par l'huile de ricin.
Le produit obtenu de cette manière présente une viscosité sensiblement accrue. Par rapport à un produit de polymérisation obtenu au départ d'huile de ricin non sulfurée et de diisocyanate de toluylè-- ne, l'huile de ricin sulfurée donne avec de même diisocyanate un
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produit n 1118' f'oÎlèé, ma.i}!' aéhsiblemênt µQù%<?dàY=èt'µlàù"réàiÀ6âùt.> Une telil Jlatière i3e:iéiatpourvor=-tsbrrsrfs peut,par exemple,présen-" 1.a:è'()msi.1;tÓn suirtnte v - ".>i'; :.:.v:c3.r peut, 5,. ;}:"\)'l ,e, présenter lu, éf..,4i}v;:;':' 1<:ii ;;;t4.i"{ll:fD -p.yF.UPLE 3.
13,5 parties en poids de l'huile de ricin sulfurée susmentionnée ; 3,5 " " de diisocyanate de toluylène
83 " " " d'électrocorindon (grosseur de grains : 250 ).
Le traitement de ce mélange s'opère de la même manière que dans les exemples 1 et 2. On obtient ainsi des corps abrasifs, qui possèdent vis-à-vis des produits indiqués dans les exemples 1 et 2,
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malgré une dureté moins grande, une ténacité sensiblement plus éle- vée,en sorte que ces produits possèdent la propriété d'abandonner beaucoup plus lentement les grains abrasifs,lors de leur utilisa- tion. Par ailleurs,la résistance à la flexion de ces produits est également sensiblement plus élevée.
On a également constaté que l'on peut également obtenir des corps abrasifs poreux par le procédé suivant l'invention, en incorporant au mélange des matières qui réagissent avec les diisocyanates, en libérant du CO2 Ceci peut, par exemple, se faire en ajoutant des acides organiquesou des acides gras ou encore en ajoutant de petites quantités d'eau. Pour obtenir un tel corps abrasif poreux, le mélange est avantageusement chauffé sous la presse dans des moules non remplis entièrement, de façon que, sous l'effet de la pression de gaz correspondante, la matière puisse remplir entièrement le moule. Pour que de tels corps abrasifs poreux présentent une élasticité suffisante, la quantité de matière abrasi- ve y incorporée ne doit pas être aussi élevée que dans les exemples donnés plus haut.
On peut, par exemple, fabriquer de bons corps abrasifs poreux à l'aide des matières de départ suivantes : EXEMPLE 4
30 parties en poids d'huile de ricin,
9 parties en poids de diisocyanate de toluylène,
1 partie en poids d'acide acétique anhydre,
60 parties en poids de carbure de silicium (grosseur de grains : 100)
On peut également utiliser, de la même manière, les matières suivantes : EXEMPLE 5
33 parties en poids d'huile de ricins
Il parties en poids de diisocyanate de toluylène,
1 partie en poids d'acide adipique,
55 parties en poids de carbure de silicium (grosseur de grains : 100) EXEMPLE 6
32 parties en poids d'huile de ricin,
12 parties en poids de diisocyanate de toluylène,
6 parties en poids d'acide ricinoléique,
50 parties en poids de carbure de silicium (grosseur de grains :
150)
L'utilisation des matières d'addition bi-fonctionnelles indiquées dans les exemples 5 et 6, à savoir l'acide ricinoléique ou l'acide adipique, est avantageuse, en ce sens que les produits obtenus après la séparation du CO2, se comportent dans le mélange de la même manière que des plastifiants et rendent ainsi la masse plus souple.
EXEMPLE 7
30,3 parties en poids d'huile de ricin,
9,4 parties en poids de diisocyanate de toluylène 0,3 partie en poids d'eau,
60 parties en poids d'électrocorindon (grosseur de grains : 150).
Dans ce cas, il est avantageux de n'ajouter l'eau qu'immédiatement avant le traitement du mélange, car la réaction de l'isocyanate avec l'eau se déroule très rapidement.
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Il est évidemment aussi possible d'utiliser,en plus des matières convenant, comme indiqué plus haut,pour la formation d'une structure réticulaire, des plastifiants qui n'interviennent pas en eux-mêmes dans la réaction, mais qui sont capables de pémétrer dans le liant et d'argumenter son volume ou d'influencer fàvorablement ses propriétés élastiques. Un plastifiant typique de ce genre, est, par exemple, le phosphate de tricrésyle, qui peut être ajouté, selon le résultat que l'on désire obtenir en quantités allant jusqu'à 20.,ou 30% de l'agent liant.
Un tele mélange peut, par exemple, présenter la composition suivante : EXEMPLE 8
12 parties en poids d'huile de ricin,
3 parties en poids de diisocyanate de toluyiène,
2 {parties en poids de phosphate de tricrésyle,
83 parties en poids de carbure de silicium (grosseur de grains : 150).
Dans le même sens, on peut aussi utiliser des produits de réaction de di- ou triisocyanates avec des alcools monovalents ou polyvalents, tels que le glycol ou la glycérine, ces derniers sous forme entièrement anhydre, de même qu'avec des alcools gras. Ces derniers peuvent, à condition qu'ils soient non saturés, être également soumis au préalable à une sulfuration, ces alcools gras sulfurés pouvant en quelque sorte être considérés comme des alcools bivalents reliés par un pont de soufre. Une matière de départ peut, par exemple, présenter la composition suivante : EXEMPLE 9-
12 parties en poids d'huile de ricin;
5 parties en poids de diisocyanate de toluylène,,
3 parties en poids d'alcool oléique avec 12 % de soufre,
80 parties en poids de carbure de silicium (grosseur de grains : 150).
Dans le cas où les alcools en question sont des alcools bivalents, ils se forment avec les diisocyanates des molécules à longue chaine, qui sont avantageuses pour la ténacité de l'agent liant. Dans le cas d'alcools trivalents, il se forme par contre des produits de polymérisation durs, notamment dans le cas de la glycérine, ces produits pouvant servir à influencer la dureté du produit,
Comme alcools monovalents ou polyvalents, on peut également utiliser des produits d'estérification d'alcools polyvalents avec des acides monocarboniques ou polycarboniques saturés ou non saturés, notamment des monoglycérides ou des diglcérides d'acides gras, des esters mono-,, di- ou tri- pentaerythrituiques d'acides gras ou analogues.
REVENDICATIONS le Procédé pour la préparation de corps abrasifs élastiques, caractérisé en ce que l'on utilise comme liant, pour les grains abrasifs des mélamges d'huile de ricin et de di- ou tri- isocyanates, notamment du diisocyanate de toluylène et en ce qu'on incropore à ce mélange des grains abrasifs en une quantité allant jusqu'à 90 % en poids du mélange total.