BRPI0922599B1 - Partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada e artigo abrasivo revestido - Google Patents
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Abstract
partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada e artigo abrasivo revestido partículas abrasivas que compreendem partículas abrasivas com formato definido tendo, cada uma, uma parede lateral inclinada, sendo que cada uma das partículas abrasivas com formato definido compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura, t. as partículas abrasivas com formato definido compreendem adicionalmente: um ângulo de saída a entre a segunda face e a parede lateral inclinada, sendo que o ângulo de saída a é de cerca de 95 graus a cerca de 130 graus, ou a parede lateral inclinada tem um raio, r, entre a primeira face e a segunda face e o raio, r, é de cerca de 0,5 a cerca de duas vezes a espessura t.
Description
“PARTÍCULAS ABRASIVAS COM FORMATO DEFINIDO COM UMA PAREDE LATERAL INCLINADA E ARTIGO ABRASIVO REVESTIDO”
Antecedentes [001] As partículas abrasivas e os artigos abrasivos produzidos a partir das partículas abrasivas são úteis para abrasão, acabamento ou trituração de uma ampla variedade de materiais e superfícies na fabricação de mercadorias. Como tal, continua a existir uma necessidade para melhorar o custo, o desempenho ou a vida da partícula abrasiva e/ou do artigo abrasivo.
[002] As partículas abrasivas com formato triangular e os artigos abrasivos que usam as partículas abrasivas com formato triangular são apresentados nas patentes U.S. 5.201.916 de Berg, 5.366.523 de Rowenhorst, e 5.984.988 de Berg. Em uma modalidade, o formato das partículas abrasivas compreende um triângulo equilátero. As partículas abrasivas com formato triangular são úteis na fabricação de artigos abrasivos que têm altas taxas de corte.
Sumário [003] As partículas abrasivas com formato definido podem, em geral, ter um desempenho superior ao das partículas abrasivas aleatoriamente trituradas. Através do controle do formato da partícula abrasiva é possível controlar o desempenho resultante do artigo abrasivo. Os inventores descobriram que a produção de partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada tendo um ângulo de saída entre cerca de 95 graus a cerca de 130 graus tem vários benefícios inesperados.
[004] Primeiro, as partículas abrasivas com formato definido com a parede lateral inclinada tendem a descansar contra o revestimento primário (de ancoragem) de um artigo abrasivo revestido a um ângulo correspondente ao ângulo de saída da parede lateral. Acreditase que um ângulo de saída diferente de 90 graus resulta na inclinação das partículas abrasivas com formato definido, ao invés de terem uma orientação de 90 graus, em relação ao substrato em um artigo abrasivo revestido, uma vez que a parede lateral, onde a partícula abrasiva formatada no abrasivo revestido descansa, é inclinada devido ao ângulo de saída. Devido ao fato de que as partículas abrasivas com formato definido são em sua maioria inclinadas ou encostadas para um lado devido à parede lateral angular sobre a qual elas descansam, elas podem ter um ângulo de orientação menor que 90 graus em relação ao substrato, acentuando deste modo as taxas de corte.
[005] Em segundo lugar, diferentes lados das partículas abrasivas com formato definido com a parede lateral inclinada podem ter diferentes ângulos de saída. Por exemplo, um triângulo equilátero pode ter uma primeira parede lateral a um primeiro ângulo de saída, uma segunda parede lateral a um segundo ângulo de saída, e uma terceira parede lateral a um terceiro ângulo de saída, sendo que o primeiro, segundo e
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2/28 terceiro ângulos de saída são diferentes. Um artigo abrasivo revestido resultante produzido a partir de partículas abrasivas com formato definido com os três ângulos de parede lateral diferentes tenderá a ter uma distribuição equilibrada de partículas depositadas em cada uma das três paredes laterais. Deste modo, o artigo abrasivo revestido tenderá a ter partículas abrasivas com formato definido com três alturas distintas de pontas a partir do substrato. A parede lateral em contato com o revestimento primário com o maior ângulo de saída terá a altura de ponta menor, a parede lateral com o ângulo de saída intermediário terá uma altura de ponta intermediária, e a parede lateral com o menor ângulo de saída terá a altura de ponta maior. Como resultado, o artigo abrasivo revestido irá ter partículas abrasivas com formato definido tendo três ângulos de orientação distintos em relação ao substrato e três alturas de ponta distintas. Acredita-se que tal artigo abrasivo revestido irá ter um desempenho de corte mais uniforme à medida que o artigo abrasivo se desgasta devido ao fato de que as pontas mais curtas não usadas das partículas abrasivas com formato definido entram em contato com a peça de trabalho à medida que as pontas mais altas das partículas abrasivas com formato definido tendem a se desgastar.
[006] Portanto, em uma modalidade, a descrição consiste em partículas abrasivas que compreendem partículas abrasivas com formato definido tendo, cada uma, uma parede lateral inclinada, sendo que cada uma das partículas abrasivas com formato definido compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura, t. As partículas abrasivas com formato definido compreendem adicionalmente: um ângulo de saída α entre a segunda face e a parede lateral inclinada, sendo que o ângulo de saída α é de cerca de 95 graus a cerca de 130 graus, ou a parede lateral inclinada tem um raio, R, entre a primeira face e a segunda face e o raio, R, é de cerca de 0,5 a cerca de duas vezes a espessura t.
Breve descrição dos desenhos [007] Deve ser compreendido pelo versado na técnica que a presente discussão é uma descrição de modalidades exemplificadoras apenas, e não pretende limitar os aspectos mais amplos da presente descrição, cujos aspectos amplos são incorporados na construção exemplificadora.
[008] A figura 1A ilustra uma vista superior de uma modalidade de uma partícula abrasiva formatada.
[009] A figura 1B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva formatada da figura 1A.
[0010] A figura 1C ilustra uma vista lateral do artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido da figura 1A.
[0011] A figura 2 ilustra uma fotomicrografia das partículas abrasivas com formato definido.
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3/28 [0012] A figura 3 ilustra uma fotomicrografia da superfície de topo de um artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido da figura 2.
[0013] A figura 4A ilustra uma vista superior de outra modalidade de uma partícula abrasiva formatada.
[0014] A figura 4B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva formatada da figura 4A.
[0015] A figura 4C ilustra uma vista lateral do artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido da figura 4A.
[0016] A figura 5A ilustra uma vista superior de outra modalidade de uma partícula abrasiva formatada.
[0017] A figura 5B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva formatada da figura 5A.
[0018] A figura 5C ilustra uma vista lateral do artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido da figura 5A.
[0019] A figura 6 ilustra um gráfico de taxa de corte versus tempo das partículas abrasivas com formato definido com diferentes ângulos de saída.
[0020] A figura 7 ilustra um gráfico de corte total versus tempo para partículas abrasivas com formato definido com diferentes ângulos de saída.
[0021] A figura 8 ilustra uma fotomicrografia de uma técnica anterior de partículas abrasivas, produzidas de acordo com a patente U.S. n° 5.366.523.
[0022] A figura 9 ilustra uma fotomicrografia de uma seção transversal das partículas abrasivas da técnica anterior da figura 8.
[0023] A figura 10 ilustra uma fotomicrografia de uma seção transversal das partículas abrasivas da técnica anterior da figura 8.
[0024] A figura 11 ilustra uma fotomicrografia de uma seção transversal de uma partícula abrasiva formatada com uma parede lateral inclinada.
[0025] O uso repetido de caracteres de referência no relatório descritivo e nos desenhos destina-se a representar as características ou elementos iguais ou análogos da revelação.
Definições [0026] Para uso na presente invenção, as formas das palavras “compreender”, “ter” e “incluir” são legalmente equivalentes e não são limitadoras. Portanto, elementos, funções, etapas ou limitações adicionais não citados podem estar presentes em adição aos elementos, funções, etapas ou limitações citados.
[0027] Para uso na presente invenção, o termo “dispersão abrasiva” significa um precursor de alfa alumina que pode ser convertido em alfa alumina, que é introduzida em
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4/28 uma cavidade do molde. A composição é chamada de dispersão abrasiva até que componentes voláteis suficientes sejam removidos para causar a solidificação da dispersão abrasiva.
[0028] Para uso na presente invenção, o termo “partícula abrasiva formatada precursora” significa a partícula não-sinterizada produzida pela remoção de uma quantidade suficiente do componente volátil a partir da dispersão abrasiva, quando ela está na cavidade do molde, para formar um corpo solidificado que pode ser removido da cavidade do molde e substancialmente retém seu formato moldado em operações de processamento subsequentes.
[0029] Para uso na presente invenção, o termo “partícula abrasiva formatada” significa uma partícula abrasiva de cerâmica com pelo menos uma porção da partícula abrasiva tendo um formato predeterminado que é reproduzido a partir de uma cavidade do molde usada para formar a partícula abrasiva formatada precursora. Exceto no caso de fragmentos abrasivos (por exemplo, conforme descrito no pedido provisório U.S. 61/016965), a partícula abrasiva formatada irá, em geral, ter um formato geométrico predeterminado que substancialmente reproduz a cavidade do molde que foi usado para formar a partícula abrasiva formatada. A partícula abrasiva formatada, para uso na presente invenção, exclui partículas abrasivas obtidas por uma operação de esmagamento mecânico.
Descrição detalhada
Partícula Abrasiva Formatada com uma Parede Lateral Inclinada [0030] Com referência às figuras 1A, 1B e 1C, uma partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 é ilustrada. O material a partir do qual a partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 é feita compreende alfa alumina. As partículas de alfa alumina podem ser produzidas a partir de uma dispersão de monoidrato de óxido de alumínio que é gelificada, moldada até um formato, seca para reter o formato, calcinada, e, então, sinterizada, conforme discutido mais adiante neste documento. O formato da partícula abrasiva formatada é retido sem que seja necessário um aglutinante para formar um aglomerado que compreende as partículas abrasivas em um aglutinante, que são então formadas em uma estrutura formatada.
[0031] Em geral, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 compreendem corpos delgados tendo uma primeira face 24, e uma segunda face 26, e uma espessura t. A primeira face 24 e a segunda face 26 são conectadas uma à outra por pelo menos uma parede lateral inclinada 22. Em algumas modalidades, mais de uma parede lateral inclinada 22 pode estar presente e o coeficiente angular ou ângulo de cada parede lateral inclinada 22 pode ser igual, conforme mostrado na figura 1A, ou diferente, conforme mostrado na figura 4A.
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5/28 [0032] Em algumas modalidades, a primeira face 24 é substancialmente plana, a segunda face 26 é substancialmente plana, ou ambas as faces são substancialmente planas. Alternativamente, as faces podem ser côncavas ou convexas, conforme discutido em maiores detalhes no pedido de patente copendente U.S. número de série 12/336.961, intitulado “Dish-Shaped Abrasive Particles With A Recessed Surface”, depositado em 17 de dezembro de 2008, e que tem o número da súmula do advogado 64716US002. Adicionalmente, um orifício ou abertura através das faces deve estar presente, conforme discutido em maiores detalhes no pedido de patente copendente U.S. número de série 12/337.112, intitulado “Shaped Abrasive Particles With An Opening”, depositado em 17 de dezembro de 2008, e que tem o número da súmula do advogado 64765US002.
[0033] Em uma modalidade, a primeira face 24 e a segunda face 26 são substancialmente paralelas uma à outra. Em outras modalidades, a primeira face 24 e a segunda face 26 podem não ser paralelas, de modo que uma face é inclinada em relação à outra face, e linhas imaginárias tangentes a cada face iriam se cruzar em algum ponto. A parede lateral inclinada 22 da partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 pode variar, e ela genericamente forma o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26 é selecionado para ter um formato geométrico, e a primeira face 24 e a segunda face 26 são selecionadas para ter o mesmo formato geométrico, embora elas diferem em tamamho, com uma face sendo maior que a outra face. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e o perímetro 29 da segunda face 26 tinham um formato triangular que é ilustrado.
[0034] Com referência às figuras 1B e 1C, um ângulo de saída α entre a segunda face 26 e a parede lateral inclinada 22 da partícula abrasiva formatada 20 pode variar para alterar os tamanhos relativos de cada face. Em várias modalidades da invenção, o ângulo de saída α pode estar entre aproximadamente 95 graus e aproximadamente 130 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 125 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 120 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 115 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 110 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 105 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 100 graus. Conforme pode ser visto nos exemplos, descobriu-se que faixas específicas do ângulo de saída α produzem aumentos surpreendentes no desempenho de trituração dos artigos abrasivos revestidos produzidos a partir das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada [0035] Agora com referência à figura 1C, é mostrado um artigo abrasivo revestido 40 que tem uma primeira superfície principal 41 de um substrato 42 coberta por uma camada abrasiva. A camada abrasiva compreende um revestimento primário (de
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6/28 ancoragem) 44, e uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 fixadas ao substrato 42 pelo revestimento primário 44. Um revestimento intermediário 46 é aplicado para adicionalmente fixar ou aderir as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 ao substrato 42.
[0036] Conforme visto, a maior parte das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 é inclinada ou tombada para um lado. Como resultado, a maior parte das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 tem um ângulo de orientação β menor que 90 graus em relação à primeira superfície principal 41 do substrato 42. Este resultado é inesperado, uma vez que o método de revestimento eletrostático de aplicação das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada tende a orientar originalmente as partículas a um ângulo de orientação β de 90 graus quando elas são primeiro aplicadas ao substrato. O campo eletrostático tende a alinhar as partículas verticalmente quando elas são aplicadas ao substrato que está situado acima das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada. Adicionalmente, o campo eletrostático tende a acelerar e impelir as partículas para o revestimento primário na orientação de 90 graus. Em algum ponto depois que a manta é virada, antes ou depois que o revestimento intermediário 46 é aplicado, as partículas, sob a força da gravidade ou tensão superficial do revestimento primário e/ou do revestimento intermediário, tendem a se inclinar em direção a e se despositar na parede lateral inclinada 22. Acredita-se que no processo de produção do artigo abrasivo revestido as partículas abrasivas com formato definido têm um tempo suficiente para se inclinarem em direção ao e se fixarem no revestimento primário pela parede lateral inclinada 22 antes da cura e endurecimento do revestimento primário e do revestimento intermediário, evitando qualquer rotação adicional. Conforme visto, uma vez que as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas e deixadas para se inclinar, as próprias pontas 48 das partículas abrasivas com formato definido têm, em geral, a mesma altura h.
[0037] Para adicionalmente otimizar a orientação de inclinação, as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas ao substrato em uma camada abrasiva de revestimento aberto. Uma camada abrasiva de revestimento fechado é definida como o peso máximo de partículas abrasivas ou uma blenda de partículas abrasivas que pode ser aplicado em uma única passagem a um revestimento primário (de ancoragem) de um artigo abrasivo. Um revestimento aberto é uma quantidade de partículas abrasivas, ou uma blenda de partículas abrasivas, pesando menos que o peso máximo em gramas que pode ser aplicado, que é aplicada a um revestimento primário de um artigo abrasivo revestido. Uma camada abrasiva de revestimento aberto irá resultar em uma cobertura menor que 100%, isto é, menos do que
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100% do revestimento primário é coberto com as partículas abrasivas, deixando, deste modo, áreas abertas e uma camada de resina visível entre as partículas, conforme se pode observar melhor na figura 3. Em várias modalidades da invenção, a porcentagem de área aberta na camada abrasiva pode estar entre cerca de 10% e cerca de 90%, ou entre cerca de 30% e cerca de 80%.
[0038] Acredita-se que se muitas partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas ao substrato, espaços insuficientes entre as partículas estarão presentes para permitir que elas se inclinem ou tombem antes da cura do revestimento primário e do revestimento intermediário. Em várias modalidades da invenção, mais do que 50, 60, 70, 80, ou 90 por cento das partículas abrasivas com formato definido no artigo abrasivo revestido tendo uma camada abrasiva de revestimento aberto são inclinadas ou tombadas e têm um ângulo de orientação β menor que 90 graus.
[0039]Sem se ater à teoria, acredita-se que um ângulo de orientação β menor que 90 graus resulta em um desempenho de corte aprimorado das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada. Surpreendentemente, este resultado tende a ocorrer independentemente da orientação rotacional das partículas abrasivas com formato definido ao redor do eixo Z, dentro do artigo abrasivo revestido. Enquanto a figura 1C é idealizada para mostrar todas as partículas alinhadas na mesma direção, um disco abrasivo revestido real teria as partículas distribuídas e giradas de modo aleatório conforme se pode observar melhor na figura 3. Uma vez que o disco abrasivo está rodando e as partículas abrasivas com formato definido são distribuídas de modo aleatório, algumas partículas abrasivas com formato definido serão impelidas até a peça de trabalho a um ângulo de orientação β menor que 90 graus, com a peça de trabalho inicialmente acertando a segunda face 26, enquanto uma partícula abrasiva formatada próxima poderia ser girada exatamente 180 graus, com a peça de trabalho atingindo a parte posterior da partícula abrasiva formatada e da primeira face 24. Com uma distribuição aleatória das partículas e a rotação do disco, menos da metade das partículas abrasivas com formato definido poderiam ter a peça de trabalho inicialmente acertando a segunda face 26 ao invés da primeira face 24. Entretanto, para uma esteira abrasiva que tem uma direção de rotação definida e um ponto de contato definido com a peça de trabalho, pode ser possível alinhar na esteira as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada, para assegurar que cada partícula abrasiva formatada opere a um ângulo de orientação β menor que 90 graus e que a peça de trabalho seja acertada na segunda face 26 primeiro, conforme idealizado na figura 1C. Em várias modalidades da invenção, o ângulo de orientação β de pelo menos uma maioria das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada em uma camada abrasiva de um artigo abrasivo revestido pode estar entre cerca de 50 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 55 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 60 graus e cerca de 85 graus, ou entre
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8/28 cerca de 65 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 70 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 75 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 80 graus e cerca de 85 graus.
[0040] Agora com referência às figuras 2 e 3, fotomicrografias das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 são mostradas. Na figura 3, o ângulo de saída α é de aproximadamente 120 graus, e as partículas abrasivas com formato definido compreendem um triângulo equilátero. Os lados de cada triângulo medem aproximadamente 1,6 mm no perímetro da primeira face maior 24. As partículas abrasivas com formato definido têm uma espessura de aproximadamente 0,38 mm. A superfície do disco abrasivo revestido resultante produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido da figura 2 é mostrada na figura 3. Conforme visto, a maior parte das partículas abrasivas com formato definido estão descansando no revestimento primário em uma das paredes laterais inclinadas. O ângulo de orientação, β da maior parte das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada na camada abrasiva do artigo abrasivo revestido na figura 3, é de aproximadamente 60 graus.
[0041] Com referência às figuras 4A a C, uma segunda modalidade da partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 é ilustrada. O material a partir do qual a partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 é feita compreende alfa alumina. As partículas de alfa alumina podem ser produzidas a partir de uma dispersão de monoidrato de óxido de alumínio que é gelificada, moldada até um formato, seca para reter o formato, calcinada, e, então, sinterizada, conforme discutido mais adiante neste documento. O formato da partícula abrasiva formatada é retido sem a necessidade de um aglutinante para formar um aglomerado que compreende as partículas abrasivas em um aglutinante, que são então formadas em uma estrutura formatada.
[0042] Em geral, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 compreendem corpos delgados tendo uma primeira face 24, e uma segunda face 26, e tendo uma espessura t. A primeira face 24 e a segunda face 26 são conectadas uma à outra por pelo menos uma primeira parede lateral inclinada 50, que tem um primeiro ângulo de saída 52, e por uma segunda parede lateral inclinada 54, que tem um segundo ângulo de saída 56, que é selecionado para ter um tamanho diferente do tamanho do primeiro ângulo de saída. Na modalidade ilustrada, a primeira e segunda faces também são conectadas por uma terceira parede lateral inclinada 58 que tem um terceiro ângulo de saída 60, que tem um tamanho diferente dos outros dois ângulos de saída.
[0043]Na modalidade ilustrada, os valores do primeiro, segundo e terceiro ângulos de saída são diferentes entre si. Por exemplo, o primeiro ângulo de saída 52 poderia ter 120 graus, o segundo ângulo de saída 56 poderia ter 110 graus, e o terceiro ângulo de saída 60 poderia ter
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100 graus. O artigo abrasivo revestido resultante 40, conforme mostrado na figura 4C, produzido a partir das partículas abrasivas com formato definido com três ângulos de saída diferentes, tende a ter uma distribuição equilibrada das partículas abrasivas com formato definido depositadas em cada uma das três paredes laterais inclinadas diferentes. Deste modo, o artigo abrasivo revestido tenderá a ter partículas abrasivas com formato definido com três alturas distintas de pontas 48 a partir do substrato. A primeira parede lateral inclinada 50 em contato com o revestimento primário com o maior ângulo de saída terá a altura de ponta menor, h1, a segunda parede lateral inclinada 54 com o ângulo de saída intermediário terá uma altura de ponta intermediária, h2, e a terceira parede lateral inclinada, 58, com o menor ângulo de saída terá a altura de ponta maior, h3. Como resultado, o artigo abrasivo revestido irá ter partículas abrasivas com formato definido com três ângulos de orientação distintos β em relação ao substrato e três alturas de ponta distintas. Acredita-se que tal artigo abrasivo revestido irá ter um desempenho de corte mais uniforme à medida que o artigo abrasivo se desgasta devido ao fato de que as pontas mais curtas não-usadas das partículas abrasivas com formato definido entram em contato com a peça de trabalho à medida que as pontas mais altas das partículas abrasivas com formato definido tendem a se desgastar e embotar.
[0044] Em algumas modalidades, a primeira face 24 é substancialmente plana, a segunda face 26 é substancialmente plana, ou ambas as faces são substancialmente planas. Alternativamente, as faces podem ser côncavas ou convexas, conforme discutido em maiores detalhes no pedido de patente copendente U.S. número de série 12/336.961, intitulado “Dish-Shaped Abrasive Particles With A Recessed Surface”, depositado em 17 de dezembro de 2008, e que tem o número da súmula do advogado 64716US002. Adicionalmente, um orifício ou abertura através das faces deve estar presente, conforme discutido em maiores detalhes no pedido de patente copendente U.S. número de série 12/337.112, intitulado “Shaped Abrasive Particles With An Opening”, depositada em 17 de dezembro de 2008, e que tem o número da súmula do advogado 64765US002.
[0045] Em uma modalidade, a primeira face 24 e a segunda face 26 são substancialmente paralelas uma à outra. Em outras modalidades, a primeira face 24 e a segunda face 26 podem não ser paralelas, de modo que uma face é inclinada em relação à outra face, e linhas imaginárias tangentes a cada face iriam se cruzar em algum ponto. A primeira, segunda e terceira paredes laterais inclinadas da partícula abrasiva formatada 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem variar, e elas em geral formam o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26 é selecionado para ter um formato geométrico, e a primeira face 24 e a segunda face 26 são selecionadas para ter o mesmo formato geométrico, apesar do fato de que elas podem diferir quanto ao tamanho, com uma face
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10/28 sendo maior que a outra face. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e o perímetro 29 da segunda face 26 tinham um formato triangular que é ilustrado.
[0046] Com referência às figuras 4B e 4C, o primeiro, segundo e terceiro ângulos de saída entre a segunda face 26 e sua respectiva parede lateral inclinada da partícula abrasiva formatada 20 podem variar com pelo menos dois dos ângulos de saída tendo valores diferentes, e desejavelmente todos os três tendo valores diferentes. Em várias modalidades da invenção, o primeiro ângulo de saída, o segundo ângulo de saída, e o terceiro ângulo de saída podem ter entre cerca de 95 graus e cerca de 130 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 125 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 120 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 115 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 110 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 105 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 100 graus.
[0047] Agora com referência à figura 4C, é mostrado um artigo abrasivo revestido 40 que tem uma primeira superfície principal 41 de um substrato 42 coberta por uma camada abrasiva. A camada abrasiva compreende um revestimento primário 44 e uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20, com a primeira ou a segunda ou a terceira parede lateral inclinada fixada ao substrato 42 pelo revestimento primário 44. Um revestimento intermediário 46 é aplicado para adicionalmente fixar ou aderir as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 ao substrato 42.
[0048] Conforme visto, a maior parte das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 são inclinadas ou tombadas para um lado. Como resultado, a maior parte das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 têm um ângulo de orientação β menor que 90 graus em relação à primeira superfície principal 41 do substrato 42, conforme anteriormente discutido para a primeira modalidade.
[0049] Para adicionalmente otimizar a orientação de inclinação, as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas ao substrato em uma camada abrasiva de revestimento aberto. Uma camada abrasiva de revestimento aberto irá resultar em uma cobertura menor que 100% do revestimento primário com as partículas abrasivas deixando, deste modo, áreas abertas e uma camada de resina visível entre as partículas abrasivas, conforme se pode observar melhor na figura 3. Em várias modalidades da invenção, a porcentagem de área aberta na camada abrasiva pode estar entre cerca de 10% e cerca de 90%, ou entre cerca de 30% e cerca de 80%.
[0050] Acredita-se que se muitas partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas ao substrato, espaços insuficientes entre as
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11/28 partículas abrasivas com formato definido estarão presentes para permitir que elas se inclinem ou tombem antes da cura do revestimento primário e do revestimento intermediário. Em várias modalidades da invenção, mais do que 50, 60, 70, 80, ou 90 por cento das partículas abrasivas com formato definido no artigo abrasivo revestido tendo uma camada abrasiva de revestimento aberto são inclinadas ou tombadas e têm um ângulo de orientação β menor que 90 graus.
[0051] Sem se ater à teoria, acredita-se que um ângulo de orientação β menor que 90 graus resulta em um desempenho de corte aprimorado das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada, conforme anteriormente discutido. Em várias modalidades da invenção, o ângulo de orientação β de pelo menos uma maioria das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada em uma camada abrasiva de um artigo abrasivo revestido pode estar entre cerca de 50 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 55 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 60 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 65 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 70 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 75 graus e cerca de 85 graus, ou entre cerca de 80 graus e cerca de 85 graus.
[0052] Agora com referência às figuras 5A e B, uma terceira modalidade da invenção é mostrada. Nesta modalidade, a parede lateral inclinada 22 é definida por um raio, R, ao invés do ângulo de saída, α da modalidade mostrada nas figuras 1A a 1C. Uma parede lateral inclinada 22 definida por um raio, R, também resultou na inclinação das partículas abrasivas com formato definido 20 quando elas formam um artigo abrasivo revestido, conforme mostrado na figura 5C. Testes de trituração mostraram que as partículas abrasivas com formato definido que compreendem um triângulo equilátero com os lados de cada triângulo medindo aproximadamente 1,6 mm no perímetro da primeira face maior 24, e que têm uma espessura de aproximadamente 0,38 mm, têm o mesmo desempenho de corte com um ângulo de saída de 120 graus ou um raio, R, de 0,51 mm. Em várias modalidades da invenção, o raio, R, pode estar entre cerca de 0,5 e cerca de 2 vezes a espessura, t, da partícula abrasiva formatada.
[0053] Como na segunda modalidade, o raio, R, pode variar em cada lado das paredes laterais, para resultar em partículas abrasivas com formato definido inclinadas ou tombadas a vários graus no artigo abrasivo revestido.
[0054] Acredita-se que se muitas partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada são aplicadas ao substrato, espaços insuficientes entre as partículas abrasivas com formato definido estarão presentes para permitir que elas se inclinem ou tombem antes da cura do revestimento primário e do revestimento intermediário. Em várias modalidades da invenção, mais do que 50, 60, 70, 80, ou 90 por cento das partículas abrasivas com formato definido no artigo abrasivo revestido tendo uma camada
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12/28 abrasiva de revestimento aberto são inclinadas ou tombadas e têm um ângulo de orientação β menor que 90 graus.
[0055] Para a primeira modalidade, ou a segunda modalidade, ou a terceira modalidade, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem ter vários formatos tridimensionais. O formato geométrico do perímetro 29 pode ser triangular, retangular, circular, elíptico, em forma de estrela ou aquele de outros polígonos regulares ou irregulares. Em uma modalidade, um triângulo equilátero é usado e, em outra modalidade, um triângulo isósceles é usado. Para propósitos desta descrição, um formato substancialmente triangular inclui, também, polígonos de três lados, sendo que um ou mais dos lados podem ser arqueados e/ou as pontas do triângulo podem ser arqueadas.
[0056] Adicionalmente, as várias paredes laterais inclinadas das partículas abrasivas com formato definido podem ter o mesmo ângulo de saída ou diferentes ângulos de saída. Além disso, um ângulo de saída de 90 graus pode ser usado em uma ou mais paredes laterais, contanto que uma das paredes laterais seja uma parede lateral inclinada com ângulo de saída de cerca de 95 graus ou mais.
[0057] As partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada podem ter várias razões de aspecto volumétricas. A razão de aspecto volumétrica é definida como a razão entre a área em seção transversal máxima passando através do centróide de um volume e a área em seção transversal mínima passando através do centróide. Para alguns formatos, a área em seção transversal máxima ou mínima pode ser um plano tombado, angular, ou inclinado em relação à geometria externa do formato. Por exemplo, uma esfera teria uma razão de aspecto volumétrica de 1,000, enquanto um cubo teria uma razão de aspecto volumétrica de 1,414. Uma partícula abrasiva formatada sob a forma de um triângulo equilátero, que tem cada lado igual ao comprimento A e uma espessura uniforme igual a A, terá uma razão de aspecto volumétrica de 1,54, e se a espessura uniforme é reduzida para 0,25A, a razão de aspecto volumétrica aumenta para 2,64. Acredita-se que as partículas abrasivas com formato definido que têm uma razão de aspecto volumétrica maior têm um desempenho de corte aprimorado. Em várias modalidades da invenção, a razão de aspecto volumétrica das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada pode ser maior que cerca de 1,15, ou maior que cerca de 1,50, ou maior que cerca de 2,0, ou entre cerca de 1,15 e cerca de 10,0, ou entre cerca de 1,20 e cerca de 5,0, ou entre cerca de 1,30 a cerca de 3,0.
[0058]As partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada podem ter pontas ou cantos com um raio de curvatura muito menor. As partículas abrasivas em formato de triângulo equilátero apresentadas na patente U.S. n° 5.366.523, atribuída à Rowenhorst et al. e representadas na Figura 8, têm um raio de curvatura para as pontas do
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13/28 triângulo (medidas a partir de um lado ao redor da ponta até o próximo lado) de 103,6 mícrons para o raio de ponta médio. O raio de curvatura pode ser medido a partir de uma seção transversal polida da primeira ou segunda face, usando-se análise de imagens como um programa para análise de imagens Clemex que interage com um microscópio de luz invertida ou outro software para análise de imagens adequado. O raio de curvatura para cada ápice triangular pode ser estimado através da definição de três pontos em cada ápice, quando vistos em seção transversal a uma ampliação de 100X. Um ponto é colocado no começo da curva da ponta onde há uma transição da borda reta até o início de uma curva, no ápice da ponta, e na transição da ponta curva de volta para uma borda reta. O software para análise de imagens então desenha um arco definido por três pontos (começo, meio e fim da curva) e calcula um raio de curvatura. O raio de curvatura de pelo menos 30 ápices é medido e a média é calculada para determinar a média do raio da ponta. As partículas abrasivas com formato definido obtidas pelo método atual são produzidas com muito maior precisão, conforme melhor visto pela comparação da Figura 2 com a Figura 8. Consequentemente, a média do raio da ponta das partículas abrasivas com formato definido é muito menor. A média do raio da ponta das partículas abrasivas com formato definido produzidas de acordo com a presente descrição foi menor que 19,2 mícrons. Em várias modalidades da invenção, a média do raio da ponta pode ser menor que 75 mícrons, ou menor que 50 mícrons, ou menor que 25 mícrons. Acredita-se que uma ponta mais aguda promove um corte mais agressivo de uma fratura aprimorada das partículas abrasivas com formato definido durante o uso.
[0059] Além de ter uma ponta mais aguda, as partículas abrasivas com formato definido podem ter uma parede lateral muito mais precisamente definida. Agora com referência às figuras 9 e 10, são mostradas fotomicrografias das seções transversais polidas tomadas perpendicularmente através das faces das partículas abrasivas com formato definido de técnica anterior da Figura 8. Conforme visto, a parede lateral (superfície de topo) tende a ser côncava ou convexa, e não é uniformemente plana. Dependendo de onde se toma a seção transversal, a mesma parede lateral pode transitar de um formato para outro. Com referência à Figura 10, no primeiro plano a parede lateral é convexa, enquanto que no plano de fundo ela é côncava.
[0060] Com referência à Figura 11, é mostrada uma seção transversal polida tomada perpendicularmente através das faces de uma partícula abrasiva formatada com uma parede lateral inclinada tendo um ângulo de saída de 98 graus. A primeira face 24 (à direita da superfície vertical) é côncava, conforme apresentado no pedido de patente pendente de número da súmula do advogado 64716US002 mencionado acima. Sabe-se que uma superfície côncava similar a uma concha, colher, ou lâmina de cinzelar chanfrada oca melhora o desempenho de trituração através da remoção de mais material durante o uso. A segunda face 26 é substancialmente plana (à esquerda da superfície vertical).
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Finalmente, a parede lateral (superfície de topo) é uniformemente plana. Por uniformemente plana entende-se que a parede lateral não têm áreas que são convexas de uma face até a outra face, ou áreas que são côncavas de uma face até a outra face, e pelo menos 50%, ou pelo menos 75%, ou pelo menos 85% ou mais da superfície da parede lateral é plana. Conforme visto na seção transversal, quando a parede lateral é cortada a um ângulo de 90 graus e polida, uma borda substancialmente linear aparece (onde a superfície de topo da parede lateral encontra a superfície frontal cortada em seção transversal). A parede lateral uniformemente plana teria tipicamente esta borda substancialmente linear em substancialmente todos os planos em seção transversal ao longo do comprimento da parede lateral. A parede lateral uniformemente plana fornece bordas melhor definidas (mais agudas) onde a parede lateral se intersecta com a primeira face e a segunda face, e também sabe-se que isso melhora o desempenho de trituração.
[0061] As partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 produzidas de acordo com a presente descrição podem ser incorporadas a um artigo abrasivo, ou usadas de forma solta. As partículas abrasivas são, em geral, classificadas para uma dada distribuição de tamanho de partícula antes do uso. Tais distribuições têm tipicamente uma faixa de tamanhos de partícula, desde partículas ásperas a partículas finas. Na técnica abrasiva, essa faixa algumas vezes é chamada de frações “ásperas”, de “controle” e “finas”. As partículas abrasivas classificadas de acordo com os padrões de classificação aceitos pela indústria de abrasivos especificam a distribuição de tamanho da partícula para cada classificação nominal dentro de limites numéricos. Tais padrões de classificação aceitos pela indústria (isto é, classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos) incluem aqueles conhecidos como os padrões do American National Standards Institute, Inc. (ANSI), padrões da Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA) e padrões da Japanese Industrial Standard (JIS).
[0062] As designações de classificação da ANSI (isto é, classificações nominais especificadas) incluem: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 e ANSI 600. As designações de classificação da FEPA incluem P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, P180, P220, P320, P400, P500, P600, P800, P1000 e P1200. As designações de classificação da JIS incluem JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000 e JIS10.000.
[0063] Alternativamente, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem ser passadas por um grau de filtragem nominal
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15/28 usando-se peneiras de teste padrão americanas em conformidade com a ASTM E-11 “Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes”. A ASTM E-11 proscreve os requisitos para o design e construção de peneiras de realização de testes usando-se um meio de pano tecido com fios montado em uma estrutura para classificação de materiais de acordo com um tamanho de partícula designado. Uma designação típica pode ser representada como -18+20, o que significa que as partículas abrasivas com formato definido 20 passam através de uma peneira de teste que atende às especificações da E-11 para a peneira de número 18 e são retidas em uma peneira de teste que atende às especificações da ASTM E-11 para a peneira de número 20. Em uma modalidade, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 têm um tamanho de partícula tal que a maior parte da partículas passam através de uma peneira de rede de teste 18 e podem ser retidas em uma peneira de rede de teste 20, 25, 30, 35, 40, 45, ou 50. Em várias modalidades da invenção, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem ter um grau de filtragem nominal que compreende: -18+20, -20+25, -25+30, -30+35, -35+40, -40+45, -45+50, -50+60, -60+70, -70+80, -80+100, -100+120, -120+140, -140+170, -170+200, -200+230, -230+270, 270+325, -325+400, -400+450,-450+500, ou -500+635.
[0064] Em um aspecto, a presente descrição apresenta uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido que têm abrasivos de grau nominal ou de grau de filtragem nominal especificados industrialmente, sendo que pelo menos uma porção da pluralidade de partículas abrasivas são partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22. Em um outro aspecto, a descrição apresenta um método que compreende a classificação das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 produzidas de acordo com a presente descrição, para fornecer uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 que têm abrasivos de grau nominal ou de grau de filtragem nominal especificados industrialmente.
[0065] Caso seja desejado, as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 que têm abrasivos de grau nominal ou de grau de filtragem nominal especificados industrialmente podem ser misturadas com outros abrasivos ou partículas não-abrasivas conhecidos. Em algumas modalidades, pelo menos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, ou mesmo 100 por cento, em peso, da pluralidade de partículas abrasivas que têm abrasivos de grau nominal ou de grau de filtragem nominal especificados industrialmente são partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 produzidas de acordo com a presente descrição, com base no peso total da pluralidade de partículas abrasivas.
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16/28 [0066] Partículas adequadas para mistura com as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 incluem grãos abrasivos, grãos diluentes, ou aglomerados erosíveis convencionais, como aqueles descritos nas patentes U.S. n° 4.799.939 e 5.078.753. Exemplos representativos de grãos abrasivos convencionais incluem óxido de alumínio fundido, carbureto de silício, granada, zircônia alumina fundida, nitreto de boro cúbico, diamante e similares. Exemplos representativos de grãos diluentes incluem mármore, gesso natural e vidro. Mesclas de partículas abrasivas com formato definido 20 diferentemente com uma parede lateral inclinada 22 (triângulos e quadrados, por exemplo) ou blendas de partículas abrasivas com formato definido 20 com ângulos de saída diferentes (por exemplo, partículas que têm um ângulo de saída de 98 graus misturadas com partículas que têm um ângulo de saída de 120 graus) podem ser usadas nos artigos desta invenção.
[0067] As partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem também ter um revestimento superficial. Os revestimentos superficiais são conhecidos por otimizar a adesão entre grãos abrasivos e o aglutinante nos artigos abrasivos, ou podem ser usados para auxiliar na deposição eletrostática das partículas abrasivas com formato definido 20. Tais revestimentos de superfície são descritos nas patentes U.S. n° 5.213.591, 5.011.508, 1.910.444, 3.041.156, 5.009.675, 5.085.671, 4.997.461 e 5.042.991. Adicionalmente, o revestimento superficial pode evitar a soldagem ou aderência da partícula abrasiva formatada no topo do grão abrasivo (capping). “Capping” é o termo usado para descrever o fenômeno onde partículas de metal da peça de trabalho sendo desbastada são soldadas aos topos das partículas abrasivas com formato definido. Revestimentos de superfície que executam as funções acima são conhecidos dos versados na técnica.
Artigo Abrasivo que tem Partículas Abrasivas com Formato Definido com uma Parede Lateral Inclinada [0068] Com referência às figuras 1C, 4C e 5C, um artigo abrasivo revestido 40 compreende um substrato 42 que tem uma primeira camada de aglutinante, mais adiante neste documento chamada de revestimento primário 44, aplicada sobre a primeira superfície principal 41 do substrato 42. Fixadas ou parcialmente embutidas no revestimento primário 44 estão uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 formando uma camada abrasiva. Sobre as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 está uma segunda camada de aglutinante, mais adiante neste documento chamada de revestimento intermediário 46. O propósito do revestimento primário 44 é prender as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 ao substrato 42, e o propósito do revestimento intermediário 46 é reforçar as partículas
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17/28 abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22. A maior parte das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 estão orientadas de modo que a ponta 48 ou vértice aponta para fora a partir do substrato 42, e as partículas abrasivas com formato definido estão descansando na parede lateral inclinada 22 e inclinadas ou tombadas conforme mostrado.
[0069] O revestimento primário 44 e o revestimento intermediário 46 compreendem um adesivo resinoso. O adesivo resinoso do revestimento primário 44 pode ser igual ou diferente daquele do revestimento intermediário 46. Exemplos de adesivos resinosos que são adequados para esses revestimentos incluem resinas fenólicas, resinas epóxi, resinas de ureia-formaldeído, resinas de acrilato, resinas aminoplásticas, resinas de melamina, resinas epóxi acriladas, resinas de uretano e combinações das mesmas. Além do adesivo resinoso, o revestimento primário 44 ou o revestimento intermediário 46, ou ambos os revestimentos, podem compreender, ainda, aditivos que são conhecidos na técnica, como, por exemplo, cargas (fillers), auxiliares de trituração, agentes umectantes, tensoativos, corantes, pigmentos, agentes de ligação, promotores de adesão, e combinações dos mesmos. Exemplos de cargas incluem carbonato de cálcio, sílica, talco, argila, metassilicato de cálcio, dolomita, sulfato de alumínio e combinações dos mesmos.
[0070] Um auxiliar de trituração pode ser aplicado ao artigo abrasivo revestido. Um auxiliar de trituração é definido como material em partículas, a adição do qual tem um efeito significativo nos processos químicos e físicos da abrasão, resultando assim em um desempenho aprimorado. Os auxiliadores de trituração abrangem uma ampla variedade de materiais diferentes e podem ser inorgânicos ou orgânicos. Exemplos de grupos químicos de auxiliares de trituração incluem ceras, compostos de haleto orgânico, sais de haleto, e metais e suas ligas. Os compostos de haleto orgânico irão tipicamente se decompor durante a abrasão e liberar um composto de ácido halogenado ou um haleto gasoso. Exemplos destes materiais incluem ceras cloradas, como tetracloronaftaleno, pentacloronaftaleno e cloreto de polivinila. Exemplos de sais de haleto incluem cloreto de sódio, criolita de potássio, criolita de sódio, criolita de amônio, tetrafluoroborato de potássio, tetrafluoroborato de sódio, fluoretos de silício, cloreto de potássio, e cloreto de magnésio. Exemplos de metais incluem estanho, chumbo, bismuto, cobalto, antimônio, cádmio, ferro, e titânio. Outros auxiliares de trituração incluem enxofre, compostos de enxofre orgânico, grafite, e sulfetos metálicos. Também se encontra dentro do escopo desta invenção o uso de uma combinação de auxiliares de trituração diferentes; em alguns casos, isto pode produzir um efeito sinérgico. Em uma modalidade, o auxiliar de trituração era criolita ou tetrafluoroborato de potássio. A quantidade de tais aditivos pode ser ajustada em função das propriedades desejadas. Também está dentro do escopo desta invenção utilizar um revestimento superior. O revestimento superior contém, tipicamente, um ligante e um
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18/28 auxiliador de trituração. Os ligantes podem ser formados a partir de materiais como resinas fenólicas, resinas de acrilato, resinas epóxi, resinas de ureia-formaldeído, resinas de melamina, resinas de uretano e combinações das mesmas.
[0071]Também está dentro do escopo desta invenção que as partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 podem ser utilizados em um artigo abrasivo ligado, um artigo abrasivo não-tecidos, ou escovas abrasivas. Um abrasivo ligado pode compreender uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 ligadas umas as outras através de um aglutinante para formar uma massa formada. O aglutinante para um abrasivo ligado pode ser metálico, orgânico, ou vítreo. Um abrasivo não-tecido compreende uma pluralidade de partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 ligadas a uma manta fibrosa de não-tecido através de um aglutinante orgânico.
Método de Produção de Partículas Abrasivas com Formato Definido com uma Parede Lateral Inclinada [0072] A primeira etapa do processo envolve o fornecimento de uma dispersão abrasiva que pode ser espalhada ou não espalhada que pode ser convertida em alfa alumina. A composição precursora de alfa alumina frequentemente compreende um líquido que é um componente volátil. Em uma modalidade, o componente volátil é água. A dispersão abrasiva deve compreender uma quantidade suficiente de líquido para que a viscosidade da dispersão abrasiva seja suficientemente baixa, permitindo preencher as cavidades do molde e replicar as superfícies do molde, mas não tanto líquido que ocasione a remoção subsequente do líquido da cavidade do molde, tornando-se proibitivamente caro. Em uma modalidade, a dispersão abrasiva compreende de 2 por cento a 90 por cento em peso de partículas que podem ser convertidas em alfa alumina, como partículas de monoidrato de óxido de alumínio (boemita), e pelo menos 10 por cento, em peso, ou de 50 por cento a 70 por cento, ou de 50 por cento a 60 por cento, em peso, de um componente volátil como água. Adversamente, a dispersão abrasiva, em algumas modalidades, contém de 30 por cento a 50 por cento, ou de 40 por cento a 50 por cento, em peso, de sólidos.
[0073] Os hidratos de óxido de alumínio além da boemita podem também ser usados. A boemita pode ser preparada por técnicas conhecidas ou pode ser comercialmente obtida. Exemplos de boemita comercialmente disponíveis incluem produtos que têm as marcas registradas “DISPERAL” e “DISPAL”, ambas estão disponíveis junto à Sasol North America, Inc. ou “HiQ-40” disponível junto à BASF Corporation. Esses monoidratos de óxido de alumínio são relativamente puros, isto é, incluem relativamente poucas, se houver, fases de hidrato, além de monoidratos e têm uma alta área de superfície. As propriedades físicas
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19/28 das partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22 resultantes irão, em geral, depender do tipo de material usado na dispersão abrasiva.
[0074] Em uma modalidade, a dispersão abrasiva está em um estado de gel. Para uso na presente invenção, um “gel” é uma rede tridimensional de sólidos dispersos em um líquido. A dispersão abrasiva pode conter um aditivo de modificação ou precursor de um aditivo de modificação. O aditivo de modificação pode funcionar para melhorar alguma propriedade desejável das partículas abrasivas ou aumentar a eficácia da etapa de sinterização subsequente. Os aditivos de modificação ou precursores de aditivos de modificação podem estar na forma de sais solúveis, tipicamente sais solúveis em água. Eles consistem tipicamente em um composto contendo metal e podem ser um precursor de óxido de magnésio, zinco, ferro, silício, cobalto, níquel, zircônio, háfnio, cromo, ítrio, praseodímio, samário, itérbio, neodímio, lantano, gadolínio, cério, disprósio, érbio, titânio e misturas dos mesmos. As concentrações particulares desses aditivos que podem estar presentes na dispersão abrasiva podem ser variadas dependendo do versado na técnica. Tipicamente, a introdução de um aditivo de modificação ou precursor de um aditivo de modificação induzirá a dispersão abrasiva para gel. A dispersão abrasiva pode também ser induzida para gel através da aplicação de calor ao longo de um período de tempo.
[0075] A dispersão abrasiva pode também conter um agente de nucleação para acentuar a transformação de óxido de alumínio calcinado ou hidratado para alfa alumina. Agentes de nucleação adequados para essa descrição incluem partículas finas de alfa alumina, óxido férrico alfa ou seu precursor, óxidos de titânio e titanatos, óxidos de cromo ou qualquer outro material que irá nuclear a transformação. A quantidade de agente de nucleação, se usada, deve ser suficiente para efetuar a transformação de alfa alumina. A nucleação como dispersões abrasivas é apresentada na patente U.S. n° 4.744.802 de Schwabel.
[0076] Um agente de peptização pode ser adicionado à dispersão abrasiva para produzir uma dispersão abrasiva hidrossol ou coloidal mais estável. Agentes de peptização adequados são ácidos monopróticos ou compostos de ácidos como ácido acético, ácido clorídrico, ácido fórmico e ácido nítrico. Ácidos multipróticos também podem ser usados, mas eles podem rapidamente tornar a dispersão abrasiva em gel, fazendo com que seja difícil manusear ou introduzir componentes adicionais no mesmo. Algumas fontes comerciais de boemita contêm uma titulação ácida (como ácido fórmico ou ácido nítrico absorvidos) que auxiliará na formação de uma dispersão abrasiva estável.
[0077] A dispersão abrasiva pode ser formada por quaisquer meios adequados, como, por exemplo, simplesmente pela mistura de monoidrato de óxido de alumínio com água contendo um agente peptizante ou pela formação de uma pasta aquosa de
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20/28 monoidrato de óxido de alumínio a qual o agente peptizando é adicionado. Os eliminadores de espuma ou outros produtos químicos adequados podem ser adicionados para reduzir a tendência à formação de bolhas ou entrada de ar sob misturação. Produtos químicos adicionais como agentes umectantes, alcoóis ou agentes de ligação podem ser adicionados se for desejado. O grão abrasivo de alfa alumina pode conter óxido de ferro e sílica conforme apresentado na patente U.S. n° 5.645.619 concedia a Erickson et al. em 8 de julho de 1997. O grão abrasivo de alfa alumina pode conter zircônia conforme apresentado na patente U.S. n° 5.551.963 concedida a Larmie em 3 de setembro de 1996. Alternativamente, o grão abrasivo de alfa alumina tem uma microestrutura ou aditivos conforme apresentado na patente U.S. n° 6.277.161 concedida a Castro em 21 de agosto de 2001.
[0078]A segunda etapa do processo envolve o fornecimento de um molde que tem pelo menos uma cavidade do molde, e de preferência uma pluralidade de cavidades. O molde pode ter uma superfície inferior genericamente plana e uma pluralidade de cavidades de molde. A pluralidade de cavidades pode ser formada em uma ferramenta de produção. A ferramenta de produção pode ser uma correia, uma lâmina, uma manta contínua, um cilindro de revestimento como um cilindro de rotogravura, uma luva montada sobre um cilindro de revestimento ou matriz. A ferramenta de produção compreende material polimérico. Exemplos de materiais poliméricos adequados incluem termoplásticos como poliésteres, policarbonatos, poli(éter sulfona), poli(metacrilato de metila), poliuretanos, cloreto de polivinila, poliolefinas, poliestireno, polipropileno, polietileno ou combinações dos mesmos, ou materiais endurecidos por calor. Em uma modalidade, toda a ferramenta é feita de um material polimérico ou termoplástico. Em outra modalidade, as superfícies da ferramenta em contato com o sol-gel sob secagem, como as superfícies da pluralidade de cavidades, compreendem materiais poliméricos ou termoplásticos e outras porções da ferramenta podem ser produzidas a partir de outros materiais. Um revestimento polimérico adequado pode ser aplicado a uma ferramenta metálica para alterar suas propriedades de tensão de superfície a título de exemplo.
[0079] Uma ferramenta polimérica ou termoplástica pode ser copiada de uma ferramenta mestra de metal. A ferramenta mestra terá um padrão inverso ao desejado para a ferramenta de produção. A ferramenta mestra pode ser produzida da mesma maneira que a ferramenta de produção. Em uma modalidade, a ferramenta mestra é feita de metal, por exemplo níquel, e é torneada por diamante. O material de lâmina polimérica pode ser aquecido junto com a ferramenta mestra de modo que o material polimérico é gofrado com a ferramenta mestra padrão através do pressionamento de ambos. Um material polimérico ou termoplástico pode também ser extrudado ou moldado na ferramenta mestra e então prensado. O material termoplástico é resfriado para solidificar e produzir a ferramenta de produção. Se uma ferramenta de produção termoplástica for utilizada, deve-se então tomar cuidado de não gerar calor excessivo que possa distorcer a ferramenta de produção
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21/28 termoplástico, limitando sua vida. Maiores informações concernentes ao projeto e fabricação da ferramenta de produção ou ferramentas mestras podem ser encontradas nas patentes US n° 5.152.917 (Pieper et al.), 5.435.816 (Spurgeon et al.), 5.672.097 (Hoopman et al.), 5.946.991 (Hoopman et al.), 5.975.987 (Hoopman et al.), e 6.129.540 (Hoopman et al.).
[0080] O acesso às cavidades pode se dar sob a forma de uma abertura da superfície de topo ou na superfície inferior do molde. Em alguns casos, a cavidade pode se estender por toda a espessura do molde. Alternativamente, a cavidade pode se estender apenas por uma porção da espessura do molde. Em uma modalidade, a superfície de topo é substancialmente paralela à superfície inferior do molde, com as cavidades tendo uma profundidade substancialmente uniforme. Pelo menos um lado do molde, isto é, o lado em que a cavidade é formada, pode permanecer exposto à atmosfera circundante durante a etapa em que o componente volátil é removido.
[0081] A cavidade tem um formato tridimensional especificado. Em uma modalidade, o formato de uma cavidade pode ser descrito como sendo um triângulo, conforme pode ser visto a partir do topo, que tem uma parede lateral inclinada de tal modo que a superfície inferior da cavidade é levemente menor que a abertura na superfície de topo. Acredita-se que uma parede lateral inclinada melhora o desempenho de trituração e permite uma remoção mais fácil das partículas abrasivas precursoras a partir do molde. Em outra modalidade, o molde compreende uma pluralidade de cavidades triangulares. Cada uma dentre a pluralidade de cavidades triangulares compreende um triângulo equilátero.
[0082] Alternativamente, outros formatos de cavidade podem ser usados, como, círculos, retângulos, quadrados, hexágonos, estrelas ou combinações dos mesmos, todos tendo uma dimensão de profundidade substancialmente uniforme. A dimensão de profundidade é igual à distância perpendicular da superfície de topo até o ponto mais baixo na superfície inferior. A profundidade de uma dada cavidade pode ser uniforme ou pode variar ao longo de seu comprimento e/ou largura. As cavidades de um dado molde podem ser de um mesmo formato ou de formatos diferentes.
[0083] A terceira etapa do processo envolve preencher as cavidades no molde com a dispersão abrasiva através de qualquer técnica convencional. Em algumas modalidades, um dispositivo de aplicação de revestimento de cilindro de faca ou dispositivo de aplicação de revestimento por matriz com fenda a vácuo pode ser usado. Um liberador de molde pode ser usado para auxiliar na remover das partículas do molde, se desejado. Agentes de liberação de moldes típicos incluem óleos como óleo de amendoim ou óleo mineral, óleo de peixe, silicones, politetrafluoro etileno, estearato de zinco, e grafite. Em geral, entre cerca de 0,1% e cerca de 5%, em peso, do agente de liberação do molde, como óleo de amendoim, em um líquido, como água ou álcool, é aplicado às superfícies da ferramenta de produção em contato com o sol-gel, de tal modo
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22/28 que entre cerca de 0,016 mg/cm2 (0,1 mg/in2) e cerca de 0,465 mg/cm2 (3,0 mg/in2), ou entre cerca de 0,016 mg/cm2 (0,1 mg/in2) e cerca de 0,775 mg/cm2 (5,0 mg/in2) do agente de liberação de molde estão presentes por unidade de área do molde, quando a liberação do molde é desejada. Em uma modalidade, a superfície de topo do molde é revestida com a dispersão abrasiva. A dispersão abrasiva pode ser bombeada até a superfície de topo. Em seguida, um raspador ou barra niveladora pode ser usado para forçar a dispersão abrasiva totalmente para dentro da cavidade do molde. A porção restante de dispersão abrasiva que não entra na cavidade pode ser removida a partir da superfície de topo do molde e reciclada. Em algumas modalidades, uma pequena porção da dispersão abrasiva pode permanecer na superfície de topo e, em outras modalidades, a superfície de topo é substancialmente isenta de dispersão. A pressão aplicada pelo raspador ou pela barra niveladora é tipicamente menor que 689,5 kPa (100 psi), ou menor que 344,7 kPa (50 psi), ou menor que 68,9 kPa (10 psi). Em algumas modalidades, nenhuma superfície exposta da dispersão abrasiva se estende substancialmente além da superfície de topo para assegurar uniformidade na espessura das partículas abrasivas com formato definido 20 resultantes.
[0084]A quarta etapa do processo envolve remoção do componente volátil para secar a dispersão. Desejavelmente, o componente volátil é removido por taxas de evaporação rápidas. Em algumas modalidades, a remoção do componente volátil através de evaporação ocorre a temperaturas acima do ponto de ebulição do componente volátil. Um limite superior para a temperatura de secagem muitas vezes depende do material do qual o molde é feito. Para a ferramenta de polipropileno, a temperatura deve ser menor que o ponto de fusão do plástico.
[0085] Em uma modalidade, para uma dispersão em água de entre cerca de 40 a 50 por cento de sólidos e um molde de polipropileno, as temperaturas de secagem podem estar entre cerca de 90 graus C a cerca de 165 graus C ou entre cerca de 105 graus C a cerca de 150 graus C ou entre cerca de 105 graus C a cerca de 120 graus C. Temperaturas mais altas podem levar à formação de aberturas maiores, mas pode também levar à degradação da matriz de polipropileno, limitando sua vida útil como um molde.
[0086] Em uma modalidade, uma amostra de sol-gel boemita foi preparada usando-se a seguinte receita: um pó de monoidrato de óxido de alumínio (1.600 partes) que tem a designação comercial “DISPERAL” foi disperso através de misturação de alto cisalhamento de uma solução contendo água (2.400 partes) e 70% de ácido nítrico aquoso (72 partes) durante 11 minutos. O sol-gel resultante foi envelhecido durante pelo menos 1 hora antes do revestimento. O sol-gel foi introduzido dentro da ferramenta de produção tendo cavidades de molde triangulares de 0,71 mm (28 mils) de profundidade e 2,79 mm
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23/28 (110 mils) em cada lado, e uma parede lateral inclinada que tem um ângulo de saída predeterminado α entre a parede lateral e o fundo do molde.
[0087]O sol-gel foi introduzido nas cavidades com o auxílio de uma espátula, de modo que todas as aberturas da ferramenta de produção estavam completamente cheias. Um agente de liberação do molde, 1% de óleo de amendoim em metanol, foi usado para revestir a ferramenta de produção de modo que cerca de 0,078 mg/cm2 (0,5 mg/in2) do óleo de amendoim foi aplicado às superfícies do molde. O excesso de metanol foi removido colocando-se folhas da ferramenta de produção em um forno de convecção a ar durante 5 minutos a 45 C. A ferramenta de produção revestida com sol-gel foi colocada em um forno de convecção a ar a 45 C durante pelo menos 45 minutos para secar. As partículas abrasivas com formato definido precursoras foram removidas da ferramenta de produção passando-se a mesma sobre uma corneta ultrasônica. Estas partículas abrasivas com formato definido precursoras podem ser queimadas para se produzir partículas abrasivas com formato definido 20 com uma parede lateral inclinada 22.
[0088] A quinta etapa do processo envolve a remoção das partículas abrasivas com formato definido precursoras com uma parede lateral inclinada das cavidades do molde. As partículas abrasivas com formato definido precursoras com uma parede lateral inclinada podem ser removidas das cavidades através do uso dos seguintes processos, sozinhos ou em combinação, no molde: gravidade, vibração, vibração ultrasônica, vácuo, ou ar pressurizado para remover as partículas das cavidades do molde.
[0089] As partículas abrasivas precursoras com uma parede lateral inclinada podem ser adicionalmente secas fora do molde. Caso a dispersão abrasiva seja seca até o nível desejado no molde, essa etapa de secagem adicional não será necessária. Entretanto, em alguns casos, pode ser mais econômico empregar essa etapa de secagem adicional para minimizar o tempo que a dispersão abrasiva permanece no molde. Tipicamente, as partículas abrasivas com formato definido precursoras serão secas entre 10 a 480 minutos, ou entre 120 a 400 minutos, a uma temperatura de 50 graus C a 160 graus C, ou de 120 graus C a 150 graus C.
[0090] A sexta etapa do processo envolve calcinação das partículas abrasivas com formato definido precursoras com uma parede lateral inclinada 22. Durante a calcinação, essencialmente todo o material volátil é removido e os vários componentes que estão presentes na dispersão abrasiva são transformados em óxidos metálicos. As partículas abrasivas com formato definido precursoras são, em geral, aquecidas até uma temperatura de 400 graus C a 800 graus C, e mantidas dentro desta faixa de temperatura até que a água livre e mais de 90 por cento, em peso, de qualquer material volátil ligado sejam removidos. Em uma etapa adicional, pode ser desejável introduzir o aditivo de modificação através de um processo de impregnação. Um sal solúvel em água pode ser
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24/28 introduzido pela impregnação nos poros das poros das partículas abrasivas com formato definido precursoras calcinadas. Então, as partículas abrasivas com formato definido precursoras são pre-queimadas novamente. Essa opção é adicionalmente descrita no pedido de patente européia n° 293.163.
[0091] A sétima etapa do processo envolve sinterização das partículas abrasivas com formato definido precursoras calcinadas, para formar partículas de alfa alumina. Antes da sinterização, as partículas abrasivas com formato definido precursoras calcinadas não são completamente densificadas e, portanto, não contêm o teor de dureza desejado a ser usado como partículas abrasivas. Sinterização ocorre através do aquecimento das partículas abrasivas com formato definido precursoras calcinadas a uma temperatura de 1.000 graus C a 1.650 graus C e mantendo-se os mesmos dentro desta faixa de temperatura, até que substancialmente todo o monoidrato de alfa alumina (ou equivalente) é convertido em alfa alumina e a porosidade é reduzida para menos que 15%, por volume. A quantidade de tempo a qual as partículas abrasivas com formato definido precursoras calcinadas devem ser expostas à temperatura de sinterização para alcançar este nível de conversão depende de vários fatores, mas é geralmente de cinco segundos a 48 horas, tipicamente. Em outra modalidade, a duração para a etapa de sinterização situa-se na faixa de um minuto a 90 minutos. Após a sinterização, as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada podem ter um teor de dureza Vickers de 10 GPa, 16 GPa, 18 GPa, 20 GPa, ou mais.
[0092] Outras etapas podem ser usadas para modificar o processo descrito, como aquecer rapidamente o material a partir da temperatura de calcinação para a temperatura de sinterização, centrifugar a dispersão abrasiva para remover borra, resíduo, etc. Adicionalmente, o processo pode ser modificado através da combinação de duas ou mais etapas do processo, se for desejado. As etapas do processo convencional que podem ser usadas para modificar o processo dessa descrição são mais completamente descritas na patente U.S. n° 4.314.827 concedido a Leitheiser. Adicionalmente, as partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada podem ter sulcos em uma das faces, conforme descrito no pedido copendente U.S. n° de série 61/138.268, intitulado “Shaped Abrasive Particles With Grooves”, que tem o número da súmula do advogado 64792US002, e foi depositado em 17 de dezembro de 2008. Os sulcos são formados por uma pluralidade de cristas na superfície inferior da cavidade do molde que se mostraram como facilitadores na remoção das partículas abrasivas com formato definido precursoras a partir do molde. Mais informações a respeito dos métodos de produção das partículas abrasivas com formato definido são apresentadas no pedido de patente U.S. número de série 12/337.001, intitulado “Method Of Making Abrasive Shards, Shaped Abrasive Particles With An Opening, Or Dish-Shaped Abrasive Particles”,
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25/28 que tem o número da súmula do advogado 63512US002, e foi depositado em 17 de dezembro de 2008.
Exemplos [0093] Os objetivos e vantagens dessa descrição são adicionalmente ilustrados pelos exemplos não-limitadores a seguir. Os materiais específicos e quantidades dos mesmos recitados nesses exemplos bem como outras condições e detalhes, não devem ser interpretados como limitantes indevidos dessa descrição. Exceto onde especificado em contrário, todas as partes, porcentagens, razões, etc., nos exemplos e no restante do relatório descritivo são expressas em peso.
Preparação de Partículas Abrasivas com Formato Definido com uma Parede Lateral Inclinada Dopadas com REO [0094] Uma amostra de sol-gel de boemita foi feita usando-se a seguinte receita: um pó de monoidrato de óxido de alumínio (1.600 partes) que tem a designação comercial “DISPERAL” foi disperso através de misturação de alto cisalhamento a uma solução contendo água (2.400 partes) e 70% de ácido nítrico aquoso (72 partes) durante 11 minutos. O sol-gel resultante foi envelhecido durante pelo menos 1 hora antes do revestimento. O sol-gel foi forçado para dentro da ferramenta de produção tendo cavidades de molde em formato triangular de 0,71 mm (28 mils) de profundidade e 2,79 mm (110 mils) em cada lado. O ângulo de saída á entre a parede lateral e o fundo do molde foi diferente para cada ferramenta de produção. O ângulo de saída α era de 90 graus para a primeira ferramenta, 98 graus para a segunda ferramenta, 120 graus para a terceira ferramenta e 135 graus para a última ferramenta. A ferramenta de produção com um ângulo de saída de 98 graus foi fabricada para ter 50% das cavidades de molde com 8 cristas paralelas que se elevam a partir das superfícies inferiores das cavidades, que se cruzam com um lado do triângulo em um ângulo de 90 graus, e as cavidades restantes têm uma superfície inferior lisa. As cristas paralelas estavam espaçadas a cada 0,277 mm e a seção transversal das cristas tinha um formato triangular com uma altura de 0,0127 mm e um ângulo de 45 graus entre os lados de cada crista na ponta, conforme descrito no pedido de patente de número da súmula do advogado 64792US002 mencionado acima. O sol-gel foi forçado nas cavidades por uma espátula, de modo que todas as aberturas da ferramenta de produção estavam completamente cheias. Um agente de liberação do molde, 1% de óleo de amendoim em metanol, foi usado para revestir a ferramenta de produção com cerca de 0,078 mg/cm2 (0,5 mg/in2) de óleo de amendoim, aplicada à ferramenta de produção. O excesso de metanol foi removido colocando-se folhas da ferramenta de produção em um forno de convecção a ar durante 5 minutos a 45 graus C. A ferramenta de produção revestida com sol-gel foi colocada em um forno de convecção a ar a 45 graus C durante pelo menos 45 minutos para secar. As partículas
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26/28 abrasivas com formato definido precursoras foram removidas da ferramenta de produção passando-se a mesma sobre uma corneta ultra-sônica. As partículas abrasivas com formato definido precursoras foram calcinadas à aproximadamente 650 graus Celsius e, então, saturadas com uma solução de nitrato misturado com a seguinte concentração (relatada como óxidos): cada 1,8% de MgO, Y2O3, Nd2O3 e La2O3. A solução de nitrato em excesso foi removida e as partículas abrasivas com formato definido precursoras saturadas com aberturas foram deixadas para secar e depois disso foram novamente calcinadas a 650 graus Celsius e sinterizadas a aproximadamente 1.400 graus Celsius. Ambas, a calcinação e a sinterização, foram realizadas usando-se calcinação por tubo giratório.
[0095] Após a produção das partículas abrasivas com formato definido com paredes laterais inclinadas tendo os quatro ângulos de saída diferentes, discos abrasivos revestido foram feitos. As partículas abrasivas com formato definido com paredes laterais inclinadas foram revestidas eletrostaticamente a um disco de fibra de 17,8 cm (7 polegadas) de diâmetro, com um orifício central de 2,2 cm (7/8 de polegada) usando-se um revestimento primário fenólico e resinas de revestimento intermediário, conforme mostrado na tabela 1. A resina fenólica pode ser produzida a partir de resina fenol formaldeído resolica, um condensado de 1,5:1 para 2,1:1 (fenol: formaldeído) catalisado por 1 a 5% de hidróxido de potássio.
Tabela 1: Formulação dos Revestimentos primário e de intermediário
| Ingrediente | Revestimento primário | Revestimento intermediário |
| Resina fenólica | 49,15% | 29,42% |
| Água | 10,19% | 18,12% |
| Carbonato de cálcio | 40,56% | 0,0% |
| Criolita | 0,0% | 50,65% |
| Emulon A (BASF) | 0,10% | 1,81% |
| 100,0% | 100,0% |
[0096]O desempenho de trituração das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada foi avaliado pela trituração de um meio de aço carbono 1045, utilizando-se o procedimento a seguir. Para avaliação, discos abrasivos de 17,8 cm (7 polegadas) de diâmetro foram fixados a um moedor giratório fornecido com uma placa de face de bloco de disco dotado de nervuras de 17,8 cm (7 polegadas) (“0514 Extra Hard Red” obtida a partir de 3M Company, St. Paul, Minnesota, EUA). O moedor foi então ativado e movido contra uma face de extremidade de uma barra de aço de 1,9 x 1,9 cm (0,75 x 0,75 pol) prépesada 1045, sob uma carga de 5,4 kg (12 lb). A velocidade rotacional resultante do moedor sob essa carga e contra essa peça de trabalho foi de 5000 rpm. A peça de trabalho foi raspada sob estas condições por um total de cinquenta (50) intervalos de trituração de 10 segundos
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27/28 (passagens). Após cada intervalo de 10 segundos, a peça de trabalho foi deixada resfriar até a temperatura ambiente e pesada para determinar o corte da operação abrasiva. Os resultados dos testes foram registrados como o corte incremental para cada intervalo e o corte total removido. Se for desejado, a realização de testes pode ser automatizada com o uso de equipamento adequado.
[0097] Com referência às figuras 6 e 7, a taxa de corte versus tempo e o corte total versus tempo são plotados. Conforme visto, as partículas abrasivas com formato definido que têm uma parede lateral inclinada com um ângulo de saída maior que 90 graus superaram significativamente as partículas abrasivas com formato definido similares que têm um ângulo de saída de 90 graus. Conforme o ângulo de saída se aproxima dos 135 graus, o desempenho das partículas abrasivas com formato definido com uma parede lateral inclinada começa a se deteriorar rapidamente. Quando as partículas abrasivas com formato definido que têm um ângulo de saída de 135 graus são comparadas com as partículas abrasivas com formato definido que têm um ângulo de saída de 98 graus, a taxa de corte inicial foi similar, mas o corte total foi significativamente reduzido. As partículas abrasivas com formato definido que têm um ângulo de saída de 120 graus tinham, aproximadamente, um aprimoramento de 20% no corte inicial e aproximadamente o mesmo corte total de uma blenda de partículas abrasivas com formato definido que têm um ângulo de saída de 98 graus (com sulcos e sem sulcos), o que foi inesperado. Ainda mais surpreendentemente, as partículas abrasivas com formato definido que têm apenas uma mudança de 8 graus no ângulo de saída de 90 graus para 98 graus tiveram um grande salto no desempenho. A taxa de corte inicial foi quase duplicada e a taxa de corte permaneceu relativamente constante durante a duração de todo o teste. Acredita-se que a taxa de corte mais consistente é um resultado do uso de uma blenda de 50% de partículas abrasivas com formato definido com sulcos e 50% de partículas abrasivas com formato definido sem sulcos, conforme discutido no pedido de patente pendente de número da súmula do advogado 64792US002 mencionado acima.
[0098] Outras modificações e variações da descrição presente podem ser praticadas por aqueles versados na técnica sem que se desvie do espírito e escopo da presente descrição, que é mais particularmente apresentada nas reivindicações em anexo. Entende-se que os aspectos de várias modalidades podem ser intercambiados em sua totalidade ou em partes ou combinados com outros aspectos de várias modalidades. Todas as referências, patentes ou pedidos de patente citados no pedido acima para autorização de patente estão aqui incorporados, a título de referência em sua totalidade de uma maneira consistente. No caso de inconsistências ou contradições entre as porções das referências incorporadas a esse pedido, a informação na descrição precedente deverá controlá-las. A descrição precedente, dada com a finalidade de permitir àquele de habilidade comum na
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28/28 técnica praticar a descrição reivindicada, não deve ser interpretada como limitadora do escopo da descrição, que é definida pelas reivindicações e todos os equivalentes a elas.
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES1. Partículas abrasivas, CARACTERIZADAS por compreenderem:partículas abrasivas com formato definido tendo, cada uma, uma parede lateral inclinada, sendo que cada uma das partículas abrasivas com formato definido compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura, t, sendo que as partículas abrasivas com formato definido compreendem adicionalmente:um ângulo de saída α entre a segunda face e a parede lateral inclinada, sendo que o ângulo de saída α é entre 95 graus a 130 graus, ou a parede lateral inclinada tem um raio, R, entre a primeira face e a segunda face e o raio, R, é entre 0,5 a 2 vezes a espessura t.
- 2. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADAS pelo fato do perímetro da primeira face e da segunda face compreende um formato triangular.
- 3. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADAS pelo fato do ângulo de saída α ser entre 95 graus a 120 graus.
- 4. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADAS pelo fato do ângulo de saída α ser entre 95 graus a 110 graus.
- 5. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, CARACTERIZADAS pelo fato do formato triangular compreender um triângulo equilátero.
- 6. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADAS por compreenderem uma primeira parede lateral inclinada que tem um primeiro ângulo de saída e uma segunda parede lateral inclinada que tem um segundo ângulo de saída, sendo que o primeiro ângulo de saída tem um valor diferente em comparação ao segundo ângulo de saída.
- 7. Partículas abrasivas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADAS por compreenderem uma primeira parede lateral inclinada que tem um primeiro ângulo de saída, uma segunda parede lateral inclinada que tem um segundo ângulo de saída, e uma terceira parede lateral inclinada que tem um terceiro ângulo de saída, sendo que o primeiro ângulo de saída, o segundo ângulo de saída e o terceiro ângulo de saída são diferentes entre si.
- 8. Artigo abrasivo revestido CARACTERIZADO por compreender as partículas abrasivas conforme definidas na reivindicação 1 e um revestimento artificialmente produzido em uma primeira superfície principal de um substrato e a maioria das partículas abrasivas com formato definido coladas ao revestimento artificialmente produzido na parede lateral inclinada e tendo um ângulo de orientação β entre 50 graus a 85 graus, sendo que as partículas abrasivas com formato definido formam uma camada abrasiva, sendo que a camada abrasiva é revestida com um revestimento de tamanho adequado, e sendo que a camada abrasivaPetição 870190010280, de 31/01/2019, pág. 35/462/2 compreende pelo menos 5 por cento, em peso, das partículas abrasivas com formato definido.
- 9. Artigo abrasivo revestido, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato da camada abrasiva ser uma camada abrasiva aberta de revestimento e a porcentagem de área aberta na camada abrasiva é entre 10% a 90%.
- 10. Artigo abrasivo revestido, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato do ângulo de orientação β ser entre 60 graus a 85 graus.
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