BRPI0920458B1

BRPI0920458B1 - Aglomerados de grão abrasivo, seu uso e seu método de fabricação

Info

Publication number: BRPI0920458B1
Application number: BRPI0920458-0A
Authority: BR
Inventors: Knuth Gebhardt
Original assignee: Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2019-07-02
Also published as: RU2468907C1; WO2010040472A2; US20110183142A1; CN102177000B; PL2174751T3; BRPI0920458A2; JP2012505085A; EP2174751B1; PT2174751E; CN102177000A; EP2174751A1; US9102858B2; WO2010040472A3; ES2509821T3

Abstract

"aglomerados de grão abrasivo, método para a fabricação dos mesmos e o uso dos mesmos para a fabricação de meios abrasivos". a presente invenção refere-se a aglomerados de grão abrasivo compostos de grãos abrasivos primários de partículas finas que são mantidos unidos por meio de um ligante à base de um aluminossilicato que apresenta uma razão molar de a 1203 em relação de si02 de 1 :2 a 1 :20. a vantagem espécies desses aglomerados abrasivos reside no fato de o ligan- te curar totalmente abaixo de 450°c, preferivelmente abaixo de 400°c, para formar aglomerados de grão abrasivo com uma resistência extraordinariamente elevada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

AGLOMERADOS DE GRÃO ABRASIVO, SEU USO E SEU MÉTODO DE FABRICAÇÃO.

[001] A presente invenção se refere a aglomerados de grão abrasivo à base de grãos abrasivos do grupo dos grãos abrasivos convencionais, como por exemplo corundo, corundo fundido, corundo sinterizado, corundo de zircônio, carbeto de silício e carbeto de boro assim como do grupo dos superabrasivos, como por exemplo, nitrito de boro cúbico e diamante, e/ou mistura destes, sendo que grãos abrasivos de partícula fina com auxílio de um ligante inorgânico são unidos formando aglomerados de grão abrasivo.

[002] A presente invenção se refere a um método para a fabricação de aglomerados de grão abrasivo desse tipo assim como ao seu uso em meios abrasivos.

[003] Aglomerados de grão abrasivo são conhecidos há muito tempo em muitas variações e são utilizados normalmente em meios abrasivos unidos, por exemplo, discos de lixar ou meios abrasivos em substratos, como por exemplo correias abrasivas. Aglomerados de grão abrasivo são estruturados em geral a partir de grãos abrasivos individuais, das partículas primárias, que são armazenadas por meio de um ligante formando um aglomerado de grão abrasivo. Para tanto, são utilizados como ligantes ou ligantes orgânicos ou inorgânicos, sendo que como ligantes orgânicos são empregados muitas vezes resinas fenólicas enquanto como ligantes inorgânicos são utilizados materiais de ligação vítreos ou cerâmicos.

[004] A grande vantagem de agloerados de grão abrasivo reside no fato de grãos abrasivos de partícula fina poderem ser utilizados como partículas primárias a partir das quais é formado um grão de aglomerado, que mostra em comparação com um grão individual em tamanho comparável um mecanismo abrasivo totalmente diferente

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2/18 durante o processo abrasivo.

[005] Enquanto um grão idividual é neutralizado ou destruído geralmente após condições de pressão durante o processo abrasivo, as condições abrasivas podem ser seletivamente selecionadas no caso de aglomerados de grão abrasivo de tal forma que grãos individuais (gastos) quebram do compósito formando novamente novas arestas de corte e o grão de aglomerado portanto por um lado apresenta uma vida útil elevada e por outro mostra um polimento frio e um aspecto homogêneo. Uma outra vantagem do aglomerado de grão abrasivo reside no fato de dessa forma grãos abrasivos mais finos poderem ser utilizados para processos abrasivos e ferramentas abrasivas, für para as quais eles não são adequados devido ao seu tamanho de grão pequeno.

[006] No documento DE 103 92 532 B4 são descritos aglomerados de grão abrasivo, que compreendem uma pluralidade de grãos abrasivos, que são presos com um material de união, sendo que o material de união apresenta uma temperatura de fusão entre 500°C e 1400°C. No documento DE 103 92 532 B4 também é de scrito um método para a fabricação de aglomerado de grão abrasivo desse tipo, sendo que os grãos abrasivos são misturados com um agente ligante e em seguida são submetidos em um forno rotativo em uma faixa de temperatura entre 145°C e 1300°C, a um tratamento t érmico. Os aglomerados de grão abrasico assim obtidos possuem uma porosidade total entre 35 % em volume e 80 -% em volume, sendo que pelo menos 30 -% em volume dos poros são unidos entre si.

[007] No caso desse processo de fabricação formam-se aglomerados longitudinalmente moldados, que mostram uma razão de comprimento em relação à seção transversal de pelo menos 5:1. Como agente ligante são utilizados materiais de ligação vítreos, materiais cerâmicos, ligantes inorgânicos e combinações destes. Os

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3/18 assim chamados aglomerados de grão abrasivo devem ser utilizados sobretudo em meios abrasivos unidos para controlar a porcentagem e as propriedades da porosidade no meio abrasivo e obter a porosidade na forma de uma pororisidade unidade entre si, contínua.

[008] No documento de patente DE 10 2005 007 661 AI são descritos corpos abrasivos, que são formados a partir de grãos abrasivos unidos entre si firmemente por meio de um ligante e apresentam pelo menos aproximadamente um contorno externo esférico, sendo que os corpos abrasivos devem apresentar uma porosidade de pelo menos 35 % em volume. Esses aglomerados de grão abrasivo são formados a partir de grãos abrasivos individuais cujo tamanho de partícula situa-se entre 0,05 pm e 10 pm, que são juntados formando aglomerados com um diâmetro externo na faixa entre 10 pm e 150 pm. Nas ferramentas abrasivas são utilizados esses aglomerados como granulações quase constantes, meticulosamente classificadas. Como ligantes são empregados preferivelmente ligantes orgânicos como por exemplo, resinas fenólicas, poliuretano, resina epóxi, resina de ureia e polivinil-butiral. Os grãos abrasivos e aglomerado são planejados especialmente para a aplicação em meios abrasivos em substratos, onde eles são empregados para um processamento de retífica de precisão de superfícies de peças de trabalho.

[009] A fabricação de aglomerados de grão abrasivo é a princípio relativamente descomplicada e se refere na maioria das vezes ao fato de grãos abrasivos individuais colocados junto com um ligante, serem moldados formando um aglomerado de grão abrasivo e em seguida serem tratados termicamente. Dependendo do tipo do igante utilizado, podem ser observadas neste caso condições de temperatura extremamemnte diferentes.

[0010] Enquando no caso dos ligantes inorgânicos são utilizados

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4/18 em geral temperaturas que se situam bem acima de δϋϋ'Ό, os aglomerados são curados com ligantes orgânicos na maioria das vezes no caso de temperaturas relativamente pequenas entre 200^0 e 300°C.

[ϋϋ11] Os sistemas de ligantes inorgânicos conhecidos apresentam a vantagem de com eles poderem ser geradas ligações extremamente sólidas o que exige sempre temnperaturas relativamente elevadas, por isso não podem ser utilizados sistemas de agente ligante inorgânicos para grãos abrasivos inorgânicos para grãos abrasivos sensíveis a temperatura como por exemplo corundo de zircônio eutético, nitrito de boro cúbico ou diamante.

[0012] Os agentes ligantes orgânicos em contrapartida apresentam por sua vez a desvantagem de a ligação ser menos sólida. Além disso, no caso da aplicação de ligantes orgânicos existe o problema se as misturas de ligantes e grãos abrasivos tenderem a colar nas bordas do equipamento. Isso provoca especialmente em caso de troca de produto uma despesa com limpeza elevada já que na fabricação de grãos abrasivos de aglomerados é preciso assegurar em geral que o aglomerado de grão abrasivo é estruturado de grãos abrasivos com uma distribuição granulométrica estreita. A impureza com grãos mais grossos causaria por exemplo em operações de lixar, nas quais o microusinagem de superfícies de peças de trabalho tem prioridade, por exemplo no processamento de camadas de laca decorativas, problemas significativos, já que através de impurezas desse tipo com grãos grossos formam-se arranhões que desvantajosamente só podem ser eliminados principalmente com elevados custos operacionais. No caso de ligantes orgânicos, além da impureza dos equipamentos devemos mencionar ainda a problemática em relação ao meio ambiente, já que o uso de solventes orgânicos ou ligantes está associado na maioria das vezes a um odor desagradável

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5/18 e riscos à saúde.

[0013] Existe ainda o problema de encontrar um sistema de ligante para aglomerados de grão abrasivo que não apresente as desvantagens do estado da técnica.

[0014] A tarefa é solucionada através de aglomerados de grão abrasivo com as características da reivindicação 1. Formas de concretização preferidas dos aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção são objetos das reivindicações dependentes correspondentes.

[0015] É também tarefa da invenção, dispor um método para a fabricação de aglomerados de grão abrasivo. Esta tarefa é solucionada através de um método com as características da reivindicação 16.

[0016] Já em 1976 na publicação J. Davidovits: „Solid phase synthesis of a mineral blockpolymer by low temperature polycondensation of aluminosilicate polymers. I.U.P.A.C. International Symposium on Macromolecules, Stockholm; setembro de 1976; Tópico III, „New polymers of high stability (1976) é descrito um novo tipo de de materiais cerâmicos, que foram conhecidos posteriormente sob o termo de geopolímeros. Como geopolímeros é chamado um grupo de materiais aluminossilicáticos, podem ser fabricados de forma selmelhante aos dos polímeros orgânicos através de um processo de policondensação, neste caso porém são de natureza puramente inorgânica, e portanto apresentam uma estabilidade térmica e química elevada. Os componentes básicos dos geopolímeros formam SiO4- e AlO4-Tetraedro, que congregam durante a geopolimerização formando redes tridimensionais.

[0017] No documento EP 0 518 962 Bl são descritos agentes ligantes a base de geopolímeros, que compreendem além dos grupos de silicato e aluminato pelo menos um fluoreto alcalino complexo, que

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6/18 reduz a velocidade de cura dos geopolímeros, controlando assim a policondensação.

[0018] Como ligante de aglomerados de grão abrasivo não foram utilizados até então geopolímeros ou utilizados, já que a formação de geopolímeros exige elevadas concentrações de matéria sólida, sendo que a concentração da susbtância seca deve situar-se acima de 60 % em peso, para que a policondensação seja bem sucedida. No caso da formação de aglomerados de grão abrasivo em contrapartida, utilizase normalmente ligantes diluídos com água, para obter uma molhagem homogênea da superfície do grãos abrasivos e possibilitar uma aglomeração dos grãos abrasivos sob formação de pontes d eunião, devendo-se evitar uma incorporação sólida dos grãos abrasivos em uma matriz. Normalmente, são utilizados vidros solúveis industriais diluídos ou ácidos silícicos coloidais, cujo teor de sólidos situa-se bem abaixo dos 60% em peso exigidos para geopolímeros. Surpreendentemente verificou-se que é possível com auxílio de um AI2O3 reativo e mistura de ligante contendo SiO2 (Aluminosilicato) e dilúida com água, obter aglomerados estáveis e extremamente sólidos com temperaturas abaixo de 450°C.

[0019] Foi ainda mais surpreendente, já que na razão de acordo com a invenção de AI2O3 em relação a SiO2, que situa-se em 1:2 a 1:20, não são normalmente formados geopolímeros sólidos e espessos, mas sim formam-se fases de silicato vicosas puras que não participam da rede tridimensional e em geral se incham durante o aquecimento e formam bolhas, de forma que com temperaturas acima de 300°C forma-se normalmente um corpo poroso do qu al não se esperaria uma formação sólida deste tipo.

[0020] Como material de partida para o aluminosilicato podem ser utilizados Metacaulim, cinzas volantes, escória siderúrgica, po de pedra, areia fina e argila ativada. Esses materiais possuem partículas

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7/18 extremamente finas e apresentam uma atividade suficiente, para formar por reações de policondensação dos grupos construtivos silicáticos e aluminossilicáticos géis aluminosilicáticos.

[0021] Além dessas matérias primas, que precipitam em grandes quantidades como produtos secundários e de refugo da geração de energia e da indústria básica, também podem ser utilizados outros materiais, que contém óxido de alumínio e óxido de silício em quantidade suficiente e na forma suficientemente reativa, para conduzir a reação de policondensação e formar redes tridimensionais feitas de SiO4- e AlO4-Tetraedros. Assim, verificou-se que ao invés de silicato de alumínio também podem ser utilizados óxidos de aluminio reativos ou hidróxidos de alumínio junto com vidros solúveis ricos em SiO2.

[0022] Além do silicato de alumínio, que é utilizado preferivelmente em uma razão quantitativa molar de A1203 para SiO2 de 1:2 a 1:20, o sistema de ligante contém vidro solúvel, água e em um arranjo preferido pelo menos um fluoreto alcalino complexo. Em uma outra forma de concretização preferida o sistema de ligante contém adicionalmente pelo menos um fosfato, sendo que neste caso a rede tridimensional além de SiO4- e Al04-Tetraedro tambem contém P04Tetraedro. Com relação às partículas primárias de grão abrasivo, são utilizados neste caso aproximadamente 1 % em peso a aproximadamente 15 % em peso de ligante, senod que o ligante é composto de aproximadamente 20 % em peso a aproximadamente 80% em peso de vidro solúvel, aproximadamente 20 % em peso a aproximadamente 60% em peso de água e aproximadamente 1 % em peso a aproximadamente 25 % em peso de aluminosilicato, com relação ao peso total do ligante.

[0023] fluoreto alcalino vantajosamente adicionalmente utilizado é selecionado do grupo Na3AlFe, K2NaAlFe, teSiFe, NaBF4 e KBF4. Neste

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8/18 caso, a porcentagem em peso do fluoreto alcalino complexo é vantajosamente de aproximadamente 1 % em peso a aproximadamente 15% em peso, com relação ao peso total do ligante. [0024] Adicionalmente, a mistura de ligante pode conter fosfatos inorgânicos, que são adicionados vantajosamente ao ligante também na faixa de 20% em peso e 60 % em peso com relação ao peso total do ligante. Neste caso, os ^A}anions de fosfato são incorporados como PÜ4-Tetraedro em rede de aluminosilicato tridimensional.

[0025] Além dos componentes acima relacionados o ligante também pode compreender cargas e/ou meios auxiliares abrasivos. Para tanto podem ser utilizadas todas as cargas conhecidas e meios auxiliares abrasivos do grupo do sulfeto, fosfato, carbonato e/ou haleto e/ou compostos complexos contendo sulfeto, fosfato, carbonato e/ou haleto do grupo dos elementos sódio, silício, potássio, magnésio, cálcio, aluminio, manganês, cobre, zinco, ferro, titânio, antimônio e/ou estanho.

[0026] A vantagem especial do ligante acima descrito reside no fato de ele poder ser curável a uma temperatura abaixo de 450°C e, portanto, apresentar uma resistência comparável aos ligantes inorgânicos conhecidos.

[0027] Os aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção possuem um diâmetro médio entre 0,05 mm e 3 mm, sendo que o tamanho médio de grão das partículas primárias situa-se entre 30pm e 200 pm.

[0028] A fabricação dos aglomerados de grão abrasivo é relativamente descomplicada, sendo que as partículas primárias de grão abrasivo com um tamanho de partícula médio entre 30pm e 200 pm são misturadas primeiramente com um ligante, sendo que as partículas primárias conglomeram sob mistura constante formando aglomerados de grão abrasivo. O tamanho de aglomerado pode ser

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9/18 influenciado através da variação do tamanho de grão abrasivo, da velocidade de mistura, da quantidade de ligante e do tempo de mistura em uma ampla faixa. Porém, podem ser colocados alternativamente os componentes individuais da mistura d eligante sucessivamente formando a granulação abrasiva de tal forma que por exemplo primeiramente o aluminossilicato é misturado com os grãos abrasivos e em seguida é adicionado vidro solúvel.

[0029] Os corpos verdes de aglomerado e grão abrasivo asism obtidos são em seguida secados a uma temperatura entre 100°C e 150°C e depois os aglomerados de grão abrasivo secados são curados a uma temperatura entre aproximadamente 200°C a aproximadamente 400°C.

[0030] Os aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção possuem uma porosidade de aproximadamente 10 % em volume a aproximadamente 50 % em volume. Neste caso, os aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção apresentam uma resistência extraordinariamente elevada à ruptura de grão, que, medida segundo Vollstàdt, situa-se normalmente entre 10 e 60 Newton.

[0031] A medição da resistência à ruptura foi feita com um aparelho de teste, que foi desenvolvido para testes de resistência de diamantes (Vollstàdt, Diatest SI). No caso desse método o grão abrasivo é esmagado em uma célula de pressão e anotada a força máxima (Compressive Fracture Force = CFF), na qual o grão estilhaça. O sensor de pressão é adaptado à faixa de medição de 0 a 200 Newton. Para a preparação das amostras uma fração foi filtrada na faixa entre 850 pm e 710 pm (= 20 mesh a 24 mesh), que foi em seguida submetida a triagem sobre uma mesa vibratória quanto à forma de grão. Das frações medidas neste caso obtidas foram realizadas respectivamente 150 a 200 medições individuais de forma a

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10/18 resultar em valores suficientemente estatisticamente assegurados para resistências médias de grão.

[0032] A seguir, a presente invenção é detalhadamente esclarecida com auxilio de exemplos.

EXEMPLO 1 (FABRICAÇÃO DE AMOSTRA) [0033] Foram misturados respectivamente 3 kg de grão abrasivo com 300 g de corundo fundido (microgrão d50 = 10 pm, 25 g de hexafluorsilicato de potássio (KsSiFe), 25 g de metacaulim (Opacilita ex Imerys) em um misturador intensivo (modelo R01, Eirich) durante cinco minutos no contrafluxo. Para a fabricação de granulado foi colocada em seguida uma parte da mistura em um prato peletizador giratório (modelo TR04, Eirich) e atomizado com solução de vidro solúvel diluída a 40%. Foi adicionado então mistura de grão sucessiva, enquanto os granulados neste caso formados puderam ser coletados devido à força de cisalhamento no lado do prato peletizador. No total foram adicionados 500 g de vidro solúvel potássico (42/43 Morsil H, Cognis). Dos granulados assim obtidos foi filtrada uma fração na faixa de entre 1180 pm e 850 pm e em seguida secada sob 100°C durante uma hora e depois calcinada em um forno rotatório sob 350°C. Como grão abrasivo foi utilizado corundo de zircônio (ZK40, agente abrasivo Treibacher) na granulação P120 (teste 1), como mistura de grão P100/P150 na razão 1:3 (teste 2), como mistura de grão P120/P180 na razão 1:2 (teste 3) e como mistura de grão P120/P220 na razão 1:2 (teste 4). Além disso, foi utilizado um corundo normal na granulação P320 (teste 5). As resistências a ruptura medidas segundo Vollstadt aparecem indicadas na tabela 1 a seguir.

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TABELA 1

Teste N^o	Grãos primários (tipo de grão/ granulações/razão de mistura	Tamanho médio de grão (pm)	Tamanho de aglomerado(pm)	Porosidad e (%)	CFF (N)
1	ZK40 P120	120	ca. 800	ca. 40	20. 4
2	ZK40 P100/P150 (1:3)	150/100	ca.800	ca. 30	25. 3
3	ZK40 P120/P180 (1:2)	120/80	ca. 800	ca. 20	30.7
4	ZK40 P120/P220 (1:2)	120/65	ca.800	ca. 20	36.9
5	FRPL P320	45	ca. 800	ca. 15	41.5

[0034] Dos valores CFF relacionados na tabela 1 podemos verificar que os aglomerados adquirem uma resistência à ruptura extraordinariamente elevada com uma porosidade preestabelecida na faixa entre aproximadamente 10 % em volume e aproximadamente 40 % em volume. Neste caso, a resistência dos aglomerados pode ser aumentada mediante utilização de granulações relativamente grossas pelo fato de não serem utilizadas granulações puras mas granulações mistas, sendo que através da adição de granulações finas a quantidade das pontes de ligação é aumentada e a coesão do aglomerado de grão abrasivo é compactada. Nos exemplos acima descritos são obtidas elevadas resistências à ruptura somente com uma distribuição granulométrica bimodal, já que grãos primários relativamente grossos são utilizados para um aglomerado de grão abrasivo com um diâmetro relativamente comparativamente pequeno, de forma que sja necessária uma fração fina adicional para formar de modo suficiente muitas pontes de ligação e consequentemente apurar no aglomerado uma resistência suficiente.

[0035] Neste caso, como fração fina não precisa ser necessariamente utilizado o mesmo tipo de grão abrasivo, que também é usado como grão primário, mas pode ser empregado qualquer um dos tipos de grão abrasivo viáveis omo grão primário do grupo corundo, corundo fundido, corundo sinterizado,carbeto de silício, carbeto de boro, nitreto de boro cúbico ou diamante, podendo-se

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12/18 utilizar principalmente quando do uso de grãos primários caros, por motivos econômicos, grãos abrasivos mais econômicos, como por exemplo, corundo ou corundo fundidocomo fração fina. O tamanho médio de grão da fração fina situa-se na faixa de aproximadamente 0,5 pm a aproximadamente 30 pm.

[0036] Isso certamente não poder ser generalizado, como mostra o exemplo No. 5, sendo qu foi utilizada uma distribuição granulométrica unimodal com um grão extremamente fino (P320). [0037] Em geral a resistência à ruptura dos aglomerados depende do diâmetro do aglomerado e do tamanho de grão das partículas de grão primário. Podemos dizer que ela depende sobretudo da finalidade de aplicação, quais tamanhos de grão e distribuições granulométricas são selecionadas para p grão primário. Assim, no caso do uso de granulações mais finas como grãos primários podem ser obtidas elevadas resistências à ruptura inclusive com distribuições granulométricas unimodais.

[0038] No caso dos exemplos acima descritos foram fabricados aglomerados relativamente grandes e medidos. Em, geral verifica-se que com tamanho de aglomerado que se torna menor aumenta a resistência à ruptura de grão, sendo necessário pressupor em caráter restritivo que isso somente se aplica se tamanhos de grão primário e tamanhos de aglomerado estiverem de acordo entre si.

EXEMPLO 2 (MODELO COM PORCENTAGEM DE FOSFATO) [0039] Foram misturados 3,6 kg de grão abrasivo (ZK40, grão abrasivo Treibacher, P120/P220, 1:2) com 400 g de corundo fundido (Microgrão d50 = 10 pm), 5 g de carbonato de cálcio, 5 g de carbonato de magnésio e 25 g de metacaulim (Opacilito, Imerys) em um misturador intensivo (modelo R01, Eirich) durante cinco minutos no contrafluxo. Para a fabricação de granulado foi colocada então uma parte da mistura em um prato peletizador rotatório (modelo TR04,

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Eirich) e atomizado alternadamente com uma mistura feita de solução de vidro solúvel diluída a 40% (42/43 Morsil H, Cognis) e uma solução de fosfato de alumínio (FFB 705, Budenheim) na razão de 1:1. Foi então adicionada mistura de grão sucessiva e mistura devidro solúvel e fosfato de alumínio, enquanto os granulados que se formam neste caso devido à força de cisalhamento no lado do prato peletizador puderam ser coletados. No total, dos granulados assim obtidos foi filtrada uma fração na faixa de entre 1180 pm e 850 pm e em seguida secada sob 100°C durante uma hora e então calcinada em um forno rotatório sob 350°C.

[0040] No caso do aglomerado de grão abrasivo assim obtido com um tamanho médio de aglomerado de aproximadamente 950 pm, foi medida sob uma porosidade de aproximadamente 20 % em volume uma resistência à ruptura de grão segundo Vollstàdt de 45,8 N. EXEMPLO 3 (TESTE DE ABRASÃO) [0041] Para o teste de abrasão rforam fabricados a partir de granulações de corundo normal e corundo de zircônio, com processamento análogo ao exemplo 1 em relação aos aglomerados de grão abrasivo, discos de fibra vulcânica com um diâmetro de 150 mm, sendo que os grãos de granulado foram dispersados sem cargas de ação abrasiva adicionais sobre o disco de fibra coberta com resina. Foram testados os discos de fibra em relação à barra circular feita de aço inox-cromoníquel (42 CrMoS4V) com um diâmetro de 20 mm, com um número de rotações de 3000 giros por minuto e uma força de pressão de 9,5 Newton por cm². Foi feito esmerilamento em intervalos de respectivamente 2 minutos. Para fins de comparação foi utilizado o corundo de zircônio (ZK40, meio abrasivo Treibacher 20) em uma granulação grossa (P36). Os resultados do teste de abrasão estão representados na tabela 2 assim como graficamente na Figura 3.

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TABELA 2

No teste	Tipo do grão abrasivo	Grãos primários / Razão de mistura	Tamanho de aglomerado (pm)	Desgaste (g)	Desempenho de abrasão (%)
6 (Disc34)	FRSK	F120/F220 (1:1)	ca. 500	7 .1	111
7 (Disc35)	ZK40	F120/F220 (1:1)	ca. 500	7.2	113
8 (Disc36)	ZK40	F36	ca. 500 (grão individual)	6.4	100
9 (Disc37)	FRPL	P120	ca. 500	4.6	72

[0042] Pode-se verificar a partir dos resultados na tabela 2 que os aglomerados de grão abrasivo mostram um desempenho de abrasão comparável a um grão abrasivo compacto, quando para a formação de aglomerado são utilizadas misturas de grão abrasivo. Ao utilizar uma granulação abrasiva pura, grossa para a produção de um aglomerado de grão abrasivo a estabilidade não é suficiente depois para mostrar durante um intervalo mais prolongado um desempenho de desbaste constante. Isso se torna evidente especialmente no caso da ilustração gráfica dos resultados de teste no contexto com as micrografias dos aglomerados sendo que por sua vez deve-se fazer referência ao fato de o caso não ser geral mas dependente de tamanho dos grãos primários e do tamanho dos aglomerados dali formados.

[0043] A invenção é adicionalmente esclarecida com auxílio de desenhos, onde:

[0044] A Figura1 mostra uma micrografia feita por microscopia eletrônica de varredura de um aglomerado ampliado 100 vezes, [0045] A Figura 2 mostra uma micrografia por microscopia eletrônica de varredura de um corte a partir de um grão de aglomerado em uma ampliação de 3.500 vezes e [0046] A Figura 3 mostra uma ilustração gráfica do teste de abrasão a partir do exemplo 2.

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15/18 [0047] A Figura 1 mostra uma micrografia feita por microscopia eletrônica de verradura de um grão de granulado de acordo com a invenção em uma ampiação de 100 vezes sendo que como grãos primários foram utilizados grãos abrasivos à base de corunod de zircônio nas granulações P120 e P220 na razão 1:2. Neste caso, os grãos abrasivos podem ser reconhecidos como áreas claras, as p ontes de união como áreas cinzas entre os grãos abrasivos claros e os poros como áreas escuras. O aglomerado de grão abrasivo possui uma elevada porosidade e os grãos abrasivos individuais são unidos entre si por pontes de união relativamente finas ou filetes de união, sendo que o aglomerado todo suscita uma imagem mais frouxa. Mais impressionante são os elevados valores de resistência de grão, que forma medidos nos aglomerados de grão abrasivo desse tipo e refletem a extraordinária força de união do ligante contendo aluminosilicato. O aglomerado de grão abrasivo propriamente dito apresenta no presente caso um diâmetro de aproximadamente 850 pm.

[0048] No caso dessa ilustração, torna-se evidente que em tamanho de grão selecionado das partículas primárias e do tamanho de aglomerado dai resultante deve ser vantajosa uma distribuição granulométrica bimodal pelo menos em relação à resistência à ruptura já que desse modo pode ser executado um aglomerado de grão abrasivo essencialmente mais compacto (vide Figura 1) como seria possível no caso do mesmo tamanho de aglomerado sob utilização de grãos primários exclusivamente grossos.

[0049] Na Figura 2 pode-se observar em uma micrografia por microscopia eletrônica de varredura um corte de uma seção polida de um grão de aglomerado em uma ampliação de 3.500 vezes. Neste caso, pode-se observar como área cinza uma ponte de união 2 entre duas áreas mais claras, que refletem os grãos abrasivos de corundo

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16/18 de zircônio 1. A ponte de união 2 propriamente dita pode apresentar uma estruturação, que é atribuída ao fato de a ponte de união 2 além do agente ligante apresentar também uma elevada porcentagem de grãos microabrasivos com um diâmetro médio de aproximadamente 10 pm como carga, sendo fixada toda a ponte de união 2.

[0050] A diferente estruturação dos grãos abrasivos 1 é atribuída ao fato de no caso do grão abrasivo de corundo de zircônio 1 na seção superior da Figura estar presente uma distribuição extraordinariamente homogênea de óxido de zircônio e óxido de alumínio, enquanto no caso do grão abrasivo de corundo de zircônio 1 pode-se verificar na seção inferior da Figura uma textura não homogênea com segregações A1203. À direita e à esquerda da ponte de união 2 podem-se observar respectivamente poros 3 como áreas escuras. [0051] A Figura 3 é uma reprodução gráfica do teste de abrasão a partir do exemplo 3. Neste caso, pode-se verificar claramente que os aglomerados de grão abrasivo mostram um desempenho de desbaste comparável a um grão abrasivo compacto, sendo que a resistência dos aglomerados de grão abrasivo porém depende essencialmente da composição de grão ou tamanho de grão. Assim sendo, o aglomerado de grão abrasivo a partir de um grão primário de corundo fundido relativamente grosso, puro P120 (N^o 9) mostra no início da operação de esmerilamento um elevado desempenho de esmerilamento, porém quebra com relativa rapidez após alguns ciclos de esmerilamento. Isso porém não deveria ser atribuído à falta de força de união propriamente dita, mas sim unicamente ao tamanho do grão abrasivo e ao arranjo estático asim desfavorável no aglomerado de grão abrasivo. Isso fica bem claro na abordagem da Figura 1, onde pode-se observar que somente através do uso de diferentes granulações e, sobretudo, pela adição de uma fração de grão fina adicional forma-se um grão de aglomerado relativamente compacto. Isso fica claro com base nos

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17/18 resultados do teste de abrasão da outra amostra com misturas de grão abrasivo, que mostram todo o desempenho de desbaste comparável a um grão abrasivo grosso.

[0052] No caso do teste de abrasão reproduzido no diagrama foram testados além de corundo de zircônio também corundo normal como aglomerado de grão abrasivo em comparação a um corundo de zircônio compacto.É especialmente interessante o fato de o aglomerado de grão abrasivo de corundo normal mostra pelo menos no primeiro ciclo de esmerilamento um desempenho de desbaste comparável ao grão comapcto de corundo de zircônio assim como ao aglomerado de grão abrasivo de corundo de zircônio ou até mesmo mais elevado ao deles. Por isso, é especialmente interessante já que normalmente um grão de corundo normal apresenta um desempenho de desbaste bem mais fraco do que um grão de corundo de zircônio, que devido ao seu mecanismo autoafiante sejam sempre geradas arestas de corte novas e, desse modo, um desempenho de desbaste correspondentemente elevado, enquanto um grão de corundo norma perde o fio oul quebra após algumas intervenções. Evidentemente, no caso do grão de aglomerado pode-se verificar então um mecanismos autoafiante, sendo que as uniões entre os grãos primários individuais são perfietamente suficientes para impedir um rompimento do aglomerado todo.

[0053] Nos exemplos e Figuras acima relacionados são reproduzidos em forma de extrato meramente algumas conFigurações e testes correspondentes dos aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção sem que haja ali qualquer caráter restritivo. Com auxílio desses exemplos, pode-se demonstrar a extraordinária resistência da ligação de acordo com a invenção vítrea sinterizada a temperaturas não comumente baixas e o desempenho de abrasão extraordinário resultante da ligação dos aglomerados de grão abrasivo

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18/18 fabriados com auxílio dessa ligação.

[0054] Além do desbaste de material comparável a um grão abrasivo compacto deve-se ressaltar no caso do aglomerado de grão abrasivo de acordo com a invenção a rugosidade de superfície mínima que se forma neste caso, que predispõe os aglomerados de grão abrasivo para operações de esmerilamento, nas quais são exigidos elevados desempenhos de desbaste e elevada qualidade de superfície em um ciclo de trabalho.

[0055] Em geral, os aglomerados de grão abrasivo de acordo com a invenção podem ser utilizados vantajjosamente para a fabricação de meios abrasivos sobre substrato, como por exemplo correias abrasivas ou papéis abrasivos, ou para a fabricação de meios abrasivos unidos, como por exemplo discos abrasivos porosos.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

Grão abrasivo (corundo de zircônio)

Pontes de união 5

Poros

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aglomerados de grão abrasivo, composto de uma pluralidade de grãos abrasivos, sendo que os grãos abrasivos são selecionados do grupo corundo, corundo fundido, corundo sinterizado, corundo de zircônio, carbeto de silício, carbeto de boro, nitreto de boro cúbico, diamante e/ou misturas destes, unidos entre si com um ligante inorgânico, os referido aglomerados sendo caracterizados pelo fato de que a base para o ligante compreende:

um aluminossilicato, vidro solúvel, e água, sendo que o ligante é composto de

20 a 80% em peso de vidro solúvel,

20 a 80% em peso de água, e

1 a 25% em peso de aluminossilicato, cada relativo ao peso total do ligante, sendo que a razão quantitativa molar de ALO3 em relação a

SiO2 no ligante, é de 1:2 a 1:20, e sendo que o ligante é curável a uma temperatua de <

450°C.
2. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o ligante compreende adicionalmente pelo menos um fluoreto alcalino complexo, selecionado do grupo consistindo em Na3AlFe, K2NaAlFe, Na2SiFe, teSiFe, NaBF4 e KBF4, sendo que a porcentagem em peso do fluoreto alcalino é de 1% em peso a 15 % em peso, com relação ao peso total do ligante.
3. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o ligante compreende adicionalmente um fosfato com uma porcentagem em peso de 20 %

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2/4 em peso a 60 % em peso, com relação ao peso total do ligante.
4. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindiações 1 a 3, caracterizados pelo fato de que a porcentagem do ligante é de 1 a 15 % em peso, com relação aos grãos abrasivos unidos entre si.
5. Aglomerados de grão abrasivo, de acoro com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ligante é curável a uma temperatuira entre 200°C e 400°C.
6. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçoes 1 a 5, caracterizados pelo fato de que o aluminosilicato é selecionado do grupo metacaulim, cinzas voláteis, escórias siderúrgicas, areia fina e argilas ativas.
7. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizados pelo fato de que o aluminosilicato é uma rede tridimensional de SiO4- e AlO4-tetraedros, formada através da policondensação de AI2O3 e SiO2 reativo.
8. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizados pelo fato de que a rede tridimensional apresenta adiconalmente PO4-tetraedro.
9. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizados pelo fato de que o ligante compreende adicionalmente cargas e /ou meios abrasivos selecionados do grupo do sulfeto, fosfato, carbonato e/ou haletos e/ou compostos complexos contendo sulfeto, fosfato, carbonato e/ou haleto, do grupo dos elementos Na, Li, K, Mg, Ca, AI, Mn, Cu, Sn, Fe, Ti, Sb e/ou Zn.
10. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, carcaterizados pelo fato de que o ligante apresenta uma porcentagem de 2 % em peso a 15 % em peso de grão fino selecionados do grupo corundo, corundo fundido, corundo

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3/4 sinterizado, corundo de zircônio, carbeto de silício, carbeto de boro, nitreto de boro cúbico,diamante e/ou misturas destes como carga, sendo que o grão fino apresenta um tamanho médio de grão entre 0,5 pm e 30 pm.
11. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizados pelo fato de que os grãos abrasivos primários apresentam uma distribuição granulométrica bimodal, sendo que a diferença porcentual entre os tamanhos médios de grão dos dois valores máximos de distribuição granulométrica está entre 30 % e 70 %.
12. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizados pelo fato de que o tamanho médio de grão das partículas primárias está entre 30 pm e 200 pm, e o diâmetro médio dos aglomerados de grão abrasivo está entre 0,05 mm a 3 mm.
13. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizados pelo fato de que a porosidade dos aglomerados de grão abrasivo é de 10 % em volume a 50 % em volume.
14. Aglomerados de grão abrasivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizados pelo fato de que os aglomerados de grão abrasivo apresentam uma resistência à ruptura de grão (CFF) segundo Vollstadt de pelo menos 10 N, preferivelmente, pelo menos de 40 N.
15. Método para fabricação de aglomerados de grão abrasivo, como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- mistura de grãos abrasivos com um ligante;

- secagem do corpo verde de aglomerado de grão abrasivo assim obtido a uma temperatura entre 100°C e 150°C; e

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- cura dos aglomerados de grão abrasivo secados a uma temperatura de 200Ό a 450Ό.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o ligante compreende adicionalmente um fluoreto alcalino complexo e/ou um fosfato.
17. Uso de aglomerados de grão abrasivo, como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que é para fabricação de meios abrasivos sobre substrato e meios abrasivos unidos.