CH340727A - Article abrasif et procédé de fabrication de cet article - Google Patents

Description

  Article abrasif et procédé de fabrication de cet article    La présente invention a pour objet un article  abrasif et un procédé de fabrication de cet article.  Elle présente un intérêt tout particulier dans le do  maine des meules.  



  Dans la méthode usuelle de production des  meules, des grains abrasifs, constitués par exemple  de poussière de diamant, de carborundum, de car  bure de bore, de spinelle, sont liés ensemble avec  une résine     phénol-formaldéhyde.     



  Les meules de cette nature présentent plusieurs  inconvénients  1) par suite de la chaleur de friction produite  lors de l'emploi de la meule, la liaison due  à la résine phénolique est rompue et les  particules abrasives sont     libérées    et perdues ;  2) par suite de la nature rigide de la     liaison     par la résine, la résistance à l'usure lors du  meulage, spécialement à température élevée,  est faible.  



  On sait, en effet, que les résines     phénol-formal-          déhyde    se décomposent à des températures de 1750 C  et au-dessus, et en conséquence les articles abrasifs,  et particulièrement les meules, subissent pendant  l'emploi des dommages à leur surface si la tempé  rature atteint ou dépasse 1750 C, ce qui conduit, soit  à une vitrification et à la     perte    de la puissance abra  sive qui en     découle,    soit à une réelle usure et à une  perte de la matière abrasive.  



  On a trouvé maintenant que les chlorures     poly-          phosphonitriliques    et     certains    dérivés de ceux-ci  constituent un excellent liant des grains abrasifs.       L'article    abrasif selon l'invention est de ce fait carac  térisé en ce qu'il comprend des particules abrasives  et un liant pour celles-ci constitué au moins partiel-         lement    d'un chlorure     polyphosphonitrilique        fortement     polymérisé ou d'un dérivé de chlorure     polyphospho-          nitrilique,    ledit chlorure ou dérivé présentant la struc  ture  
EMI0001.0017     
    dans laquelle les X sont,

   soit des atomes de chlore,  soit, au moins en partie, des restes de composés       polyhydroxy-aromatiques.     



  Par suite de la bonne stabilité thermique du poly  mère, on évite les désavantages d'une décomposition  à de basses températures de l'ordre de 2000 C, qui  se rencontrent avec les résines     phénol-formaldéhyde     normales.  



  W.     Hückel,    donne dans   Structural     Chemistry    of       Inorganic        Compounds        v,    1951, volume     II,    ch.     IX,     part 2, section 6, un résumé de diverses recherches  relatives à la formation de     polyphosphochloronitrures          (PNC12),t    désignés ci-après, selon la terminologie  courante, sous le     terme    de chlorures     polyphospho-          nitriliques,    par réaction du chlorure d'ammonium  avec le     pentachlorure    de phosphore.

   Ces chlorures       polyphosphonitriliques    sont des produits     cristallisés,     des liquides ou des masses plastiques semblables au  caoutchouc ; ils sont insolubles dans l'eau et ne se  décomposent pas par pyrolyse jusqu'à 4500 C. Des  polymères peuvent être préparés en chauffant, par  exemple, 5,3 g de chlorure d'ammonium sec avec  20,8 g de     pentachlorure    de phosphore dans 100     cm3     de     tétrachlbroéthane    sous     reflux,    jusqu'à     ce    qu'il  ne se dégage plus d'acide chlorhydrique (environ  1 1/2 h). Le chlorure d'ammonium non transformé  est séparé par filtration et le solvant est distillé,      laissant le polymère.

   Une nouvelle cristallisation  dans le     dichloroéthane    donne des cristaux mous  de     (PNC12).    où n = 3 ou 4. En chauffant les  cristaux dans un récipient à     3600C,    on provoque  une nouvelle polymérisation qui, en 30 minutes en  viron, donne une matière caoutchouteuse après pas  sage par un stade huileux. Ce produit est insoluble  dans l'eau et résistant au feu.  



  La structure de ces polymères est la suivante  
EMI0002.0004     
    On obtient un mélange de chlorures     polyphospho-          nitriliques    en opérant selon la méthode de R.     Schenk     et G. Ramer     (Berichte,    vol. 57, p. 1343 (1924 .  Un chlorure     triphosphonitrilique    et un chlorure     tétra-          phosphonitrilique    peuvent être séparés par extraction  d'un mélange de chlorures     polyphosphonitriliques    pré  paré de cette manière avec de l'essence légère bouil  lant entre 40 et     60o    C.

   On filtre l'extrait dont le  solvant a été     éliminé    par évaporation. Le résidu  constitué de     chlorure        triphosphonitrilique    et de chlo  rure     tétraphosphonitrilique    cristallins et d'un peu  d'huile est soumis à une distillation fractionnée sous  une pression de 13 mm de Hg. On recueille le chlo  rure     triphosphonitrilique    constituant une fraction  bouillant à 1270 C, et le     chlorure        tétraphosphonitri-          lique    constituant une fraction bouillant à 188" C.

    Pour exécuter l'invention, on préfère utiliser les       chlorures        polyphosphonitriliques    de poids molécu  laires inférieurs, par exemple ceux pour lesquels le    n 5> de la formule générale peut prendre toute  valeur de 3 à 7, auxquels on fait subir une nouvelle  polymérisation in situ.  



  En plus des     chlorures        polyphosphonitriliques     simples de faibles poids moléculaires, on peut     utiliser     aussi les dérivés obtenus par réaction d'un     chlorure          polyphosphonitrilique,    de préférence de faible poids  moléculaire, avec des composés     polyhydroxy-aroma-          tiques,    tels que la résorcine,     l'hydroquinone    et les  esters     partiels    de l'acide borique, d'un acide phos  phorique inorganique ou d'un dérivé chloré     poly-          fonctionnel    de ces corps,

   ou du     trichlorure    de phos  phore, et d'un composé     polyhydroxy-aromatique,    la  molécule de l'ester     partiel    contenant des groupes       hydroxy-phénoliques        libres,    lesdits esters pouvant  être formés in situ. La formation des dérivés en  question peut avoir lieu in situ pendant la fabrica  tion de     l'article    lui-même, ou avant la fabrication  de     l'article.    Le dérivé est ensuite polymérisé plus  complètement pour former le     liant.     



  Les exemples suivants illustrent l'invention.  <I>Exemple 1</I>  On     utilise    comme liant un     chlorure        polyphospho-          nitrilique    huileux, de     formule    supposée     (PNC12)5,     mélangé avec des grains abrasifs de carborundum  dans un mélangeur à pâte puissant du type Bridge         Banbury,    jusqu'à obtention d'un mélange homogène.  Pendant le mélange, le polymère couvre les parti  cules solides de carborundum d'un revêtement pra  tiquement uniforme. Le mélange est ensuite placé  dans un moule et pressé à chaud sous une pression  de 170 kg/ce à une température de     360()    C pen  dant 1 heure.

      <I>Exemple 2</I>  Le liant est préparé avec les produits suivants  
EMI0002.0051     
  
    chlorure <SEP> polyphosphonitrilique <SEP> huileux <SEP> 8 <SEP> g
<tb>  agent <SEP> de <SEP> modifiant <SEP> résineux <SEP> <B>......</B> <SEP> 38 <SEP> g
<tb>  hexaméthylène-tétramine <SEP> 2 <SEP> g       L'agent modifiant résineux est préparé en chauf  fant ensemble 11 g     d'hyd'roquinone,    11 g de résorcine  et 18,6 g d'acide borique à une température finale  de 2800 C. La résine obtenue est une matière hydro  soluble, rouge foncé et dure. La résine est moulue  de manière à passer par un tamis de 40 mailles/cm  et on la mélange intimement avec     l'hexaméthylène-          tétramine    moulue à la même dimension.  



  Le mélange résineux est ensuite mélangé avec un  mélange préalablement préparé du     chlorure        poly-          phosphonitrilique    huileux et des grains abrasifs (qui  peuvent être du     carborundum    comme dans l'exem  ple 1 ou toute autre matière abrasive citée plus haut),  et le mélange global est alors formé par moulage à  chaud à la température de     175,,    C.

      <I>Exemple 3</I>  On utilise un dérivé de     chlorure        polyphospho-          nitrilique    formé en mélangeant un     chlorure        poly-          phosphonitrilique    huileux avec un poids égal     d'hydro-          quinone    et en chauffant ce mélange à une température  comprise entre 180 et     190     C pendant 50 minutes.  



  Le produit obtenu est caoutchouteux à chaud et  devient un solide dur par refroidissement.  



  Le dérivé de chlorure     polyphosphonitrilique    ainsi  préparé est ensuite mélangé intimement avec la quan  tité voulue de grains abrasifs et avec 10 % de son  poids     d'hexaméthylène-tétramine,    puis traité sous  pression dans un moule.

      <I>Exemple 4</I>  On prépare un liant avec les produits suivants  
EMI0002.0071     
  
    chlorure <SEP> polyphosphonitrilique <SEP> huileux <SEP> 40 <SEP> g
<tb>  agent <SEP> modifiant <SEP> résineux <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>---- <SEP> -- <SEP> 38 <SEP> g</B>
<tb>  hexaméthylène-tétramine <SEP> <B>... <SEP> ...</B> <SEP> 2 <SEP> g       L'agent modifiant résineux est obtenu par mé  lange de 12,5 g de phénol, 14,6 g     d'hydroquinone,     22 g d'acide borique et 11 g d'eau, le mélange réac  tionnel étant chauffé sous un condenseur à     reflux     permettant l'évacuation de l'eau et empêchant une  perte de substances phénoliques, la température du  mélange étant doucement élevée à     2000C    environ  au cours d'une heure.

   La résine obtenue ainsi est  ensuite mélangée avec le     chlorure        polyphosphonitri-          lique    huileux,     l'hexaméthylène-tétramine    et des grains      abrasifs de la manière décrite dans l'exemple 2, puis  le mélange est formé par moulage à chaud également  comme indiqué dans cet exemple.  



  Dans ce cas, le chlorure     polyphosphonitrilique     forme, au     moins    en partie, un dérivé par réaction  avec l'agent modifiant résineux.  



  <I>Exemple 5</I>  On prépare un liant avec les produits suivants  
EMI0003.0003     
  
    chlorure <SEP> polyphosphonitrilique <SEP> huileux <SEP> . <SEP> 40 <SEP> g
<tb>  agent <SEP> modifiant <SEP> résineux <SEP> <B>... <SEP> .....</B> <SEP> 38,5 <SEP> g
<tb>  hexaméthylène-tétramine <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.....</B> <SEP> 1,5 <SEP> g       L'agent modifiant résineux est préparé en chauf  fant ensemble<B>12,5</B> g de phénol, 7,3 g     d'hydroqui-          none,    7,3 g de résorcine, 22,9 g d'acide borique et  11 g d'eau sous un condensateur à reflux jusqu'à  une température de 2200 C pendant 6 à 7 heures.  



  Le chlorure     polyphosphonitrilique    huileux ayant  été préalablement mélangé à des grains abrasifs, la  résine et     l'hexaméthylène-tétramine    sont ajoutées au  mélange et l'ensemble est formé par moulage à  chaud comme décrit dans l'exemple 1.    <I>Exemple 6</I>  On utilise un dérivé de chlorure     polyphospho-          nitrilique    qui est préparé par chauffage de     parties     égales d'un polymère huileux et     d'hydroquinone    à  une température de 180 à     190ü        C    pendant 50 mi  nutes.

   Le dérivé de chlorure     polyphosphonitrilique     est alors mélangé en diverses     proportions    avec des  grains de carbure de silicium passant à travers un  tamis de 40 mailles/cm et retenus par un tamis de  60 mailles/cm.  



  Ces mélanges contiennent donc diverses propor  tions du dérivé et des grains de carbure, ces pro  portions étant de 1 : 2, 1 : 2,5, 1 : 3, 1 : 3,5 et 1 : 4  du polymère relativement aux grains abrasifs, en  poids.  



  Le dérivé de chlorure     polyphosphonitrilique    est  moulu en     particules    de petites dimensions et mélangé       avec        10        %        en        poids        d'hexaméthylène-tétramine,        et     le mélange de résine et d'abrasif est placé dans un  moule et chauffé à     200,1    C pendant 1 heure sous une  pression de 170     kg/cm-.    Le moule est placé ensuite  dans un four et chauffé pendant une nouvelle heure  à 2000 C.

   Les articles abrasifs produits donnent tous  satisfaction, mais ceux correspondant au rapport 1 : 4  sont quelque peu friables.    <I>Exemple 7</I>  On répète le processus décrit dans l'exemple 6,  sauf qu'avant de mélanger le dérivé et     l'hexaméthy-          lène-tétramine    avec les grains abrasifs, on humidifie       ces        derniers        avec    3     %        en        poids        environ        de        chlorure     de     polyphosphonitrilique    huileux.

   Les     articles    ob  tenus à     partir    des cinq moulages sont pratiquement  identiques aux produits correspondants de l'exem  ple 6.    <I>Exemple 8</I>  On mélange une poussière de diamant, dont les  particules passent par un tamis de 40     mailles/cm,     mais sont retenues par un     tamis    de 50 mailles/cm,

    avec le dérivé de chlorure     polyphosphonitrilique        dé-          crit        dans        l'exemple    6     (et        contenant        10%        en        poids          d'hexaméthylène-tétramine),    dans la     proportion    de       44,

  5        %        en        poids        de        poussière        de        diamant        et        de          55,5        %        en        poids        de        résine.     



  Le mélange est placé dans un moule et chauffé  pendant 2 heures à 200  C, à une pression de  170     kg/cm9.    La stabilité des articles moulés est très  satisfaisante.  



  Il est connu de produire des matières thermo  résistantes par action réciproque entre diverses subs  tances minérales, telles que des silicates naturels, et  les chlorures     polyphosphonitriliques.    Il faut noter  que     certaines    matières abrasives peuvent aussi réagir  avec les chlorures     polyphosphonitriliques,    de sorte  que les grains abrasifs peuvent réagir avec les chlo  rures     polyphosphonitriliques    de faibles poids molé  culaires envisagés ici, pendant le moulage des mé  langes destinés à former les     articles    abrasifs.  



  Il est entendu que si l'on introduit     certaines    ré  sines phénoliques dans l'agent de liaison, le traite  ment de cet agent doit être effectué à une tempé  rature appropriée pour ces résines. On peut envi  sager également un autre traitement, après celui au  four, à des températures de l'ordre de 300-3600 C  pour produire une nouvelle polymérisation des chlo  rures     polyphosphonitriliques,    ce traitement devant  être conduit de manière à éviter toute décomposition  des résines phénoliques.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Article abrasif, caractérisé en ce qu'il comprend des particules abrasives et un liant pour celles-ci constitué au moins partiellement d'un chlorure poly- phosphonitrilique fortement polymérisé ou d'un dé rivé de chlorure polyphosphonitrilique, ledit chlorure ou dérivé présentant la structure EMI0003.0085 dans laquelle les X sont, soit des atomes de chlore, soit, au moins en partie, des restes de composés polyhydroxy-aromatiques. REVENDICATION II:

   Procédé de fabrication de l'article abrasif selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on chauffe un mélange d'un chlorure polyphosphonitrilique ou du produit obtenu par la réaction d'un tel chlorure avec un composé polyhydroxy-aromatique, et de grains abrasifs, dans un moule à température élevée, pour effectuer une nouvelle polymérisation du poly mère et simultanément la liaison des grains abrasifs. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que ledit chlorure polyphosphonitrilique pré sente initialement un faible poids moléculaire. 2.

   Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que ledit mélange contient un polymère obtenu par réaction d'un chlorure polyphosphonitrilique avec un composé polyhydroxy-aromatique sous l'influence de la chaleur. 3.

   Procédé selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce que ledit composé polyhydroxy-aroma- tique est un ester partiel de l'acide borique, d'un acide phosphorique inorganique ou d'un dérivé chloré poly-fonctionnel de ces corps, ou du trichlorure de phosphore, et d'un composé polyhydroxy-aromatique, la molécule de l'ester partiel contenant des groupes hydroxyphénoliques libres. 4. Procédé selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce que la nouvelle polymérisation dudit polymère s'effectue, en outre, en présence d'un agent de durcissement pour les résines phénoliques. 5.

   Procédé selon la sous-revendication 4, carac térisé en ce que ledit agent est une aldéhyde. 6. Procédé selon la sous-revendication 5, carac térisé en ce que ladite aldéhyde est la formaldéhyde ou un corps susceptible de donner de la formal- déhyde. 7. Procédé selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce qu'on produit ledit polymère in situ dans le mélange soumis au chauffage. 8.

   Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que ledit mélange contient un chlorure poly- phosphonitrilique et le produit obtenu par réaction d'un tel chlorure avec un composé polyhydroxy-aro- matique.