Procédé de fabrication d'un outil abrasif
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un outil abrasif, notamment d'une meule.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on soumet à un moulage centrifuge un mélange comprenant une composition d'une résine synthétique liquide durcissante, un matériel abrasif en granules et un matériel de remplissage finement divisé, dans des conditions telles que le matériel'abrasif en granules se concentre dans la région périphérique du corps mouilé, tandis que le matériel de remplissage est uniformément réparti dans ce corps, et en ce qu'on fait durcir la composition de la résine.
Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à titre d'exemple, à l'aide du dessin annexé. Sur le dessin :
La fig. 1 est une représentation schématique d'un moule centrifuge et illustre une des façons possibles d'y introduire un élastomère moussable, de composi- tion nouvelle indiquée, en vue d'obtenir une meule usante en forme de disque ;
la fig. 2 représente le mme moule et son con-tenu à l'achèvement de la centrifugation résultant de la rotation rapide du moule ;
la fig. 3 est une vue de côté de la meule ou article en forme de disque qu'en obtient par le procédé qu'illustrent les fig. 1 et 2 ;
la 6ig. 4 est une section diamétrale fragmentaire du mme'article représenté à plus grande échelle et queit- que peu schématiquement ;
la fig. 5 est une vue partielle à plus grande échelle d'un article, en partiouJier d'une meule usante, fabriqué conformément à l'invention et à l'état terminé, et
la fig. 6 est une vue semblable à la fig. 5, mais illustrant une variante obtenue en modifiant le mode opératoire.
Pour plus de commodité et parce que le présent procédé se prte tout spécialement à la fabrication d'articles à partir d'un polyuréthane mousse, on décrira d'abord ledit procédé dans son application à la fabrication d'objets ou articles à partir de cet élasto- mère particulier.
On obtient des mousses de polyuréthane en faisant réagir le d'iisocyanate de toluène avec une résine de polyéther ou de polyester choisie, ou avec des mé- langes de ces oomposés, lesquels comportent sun excé- dent de groupes hydroxyles réactifs et ce, dans des conditions appropriées, impliquant le plus souvent l'addition d'un catalyseur. La présence d'hydrogène actif dans les groupes hydroxyles provoque une poly- mérisation supplémentaire s'accompagnant incidentei- lement, d'un dégagement d'anhydride carbonique, ce qui, à l'origine, était considéré comme un résultat non désiré.
Une autre conséquence de la réaction est une gélification prompte,, ou prise rapide, du polyuréthane résultant, une tel'le gélification devant tre en corré- lation non seulement avec l'avancement de la réaction, mais aussi avec toute manipulation à laquelle le produit résultant est susceptible d'tre soumis.
Un des procédés de fabrication du polyuréthane mousse consiste à mélanger, dans des proportions prédéterminées, les divers ingrédients, à savoir les iso- cya, nates, les polyols, les catalyseurs, les agents d'émulsionnement, etc. Un autre procédé plus oommode que le précédent réside dans l'application du système dit du prépolymère)), selon lequel on fait réagir ensemble le dusocyana.
te de toluène et le polyol pour obtenir un prépolymère tiquide contenant un excès d'isocyanate de toluène libre, de sorte que, après l'addition d'eau et de oatailyseur, cet isocyanatc libre réagit et produit l'effet de motxssage alors désiré.
Des résultats satisfaisants ont été'obtenus avec un polyuréthane préparé à partir d'un polyester résultant de l'estérifbication d'un polyalcool et d'un acide di- carboxylique. Comme exemples d'acides appropriés, on citera les acides ou anhydrides adipique, phtalique, succinique, malonique et maléique. Comme exemples d'alcools appropriés, on citera les suivants : propane triol, éthylène-glyool, diéthylène-glyool, butylène-glycol et triméthylol propane.
Il est préférable que les polyesters ci-dessus aient un indice d'aide plus faible que 1 à 40 et que le rapport des groupes hydroxyles aux groupes carboxyles, dans les réactifs de la résine, sot compris entre 4 hydroxyles pour 1 carboxyle et 1 Va hydroxyle pour 1 carboxyle.
On fait dors réagir le polyester avec un diisocya- nate ou un polyisocyanate organique pour obtenir un polyuréthane. Parmi les diisocyanates appropriés, on citera le diisocyanate de métatoluène, le diisocyanate de para-phénylène, 1-5-diisocyanate de naphtalène et le diisocyanate de 4,4-diphénylméthyle, le diisocyanate de métatoluène cité plus haut étant toutefois préféré.
Comme exemples particuliers de compositions ap propriées à base de polyester, on citera les suivants : (1) Triméthylol propane 4 moles
acide adipique. 1 mole
anhydride phtalique 1/2 mole
acides dilmères i/2 mole (2) Glycérol 4 moles
acide adipique 1 mole
anhydride phtalique. 1/2 mole acides dimères.
Va mole (3) Triméthylol propane. 4 moles acide'adipique. 2 Va moles
anhydride phtalique. 1/2 mole
acides dimères 1/2 mole
On prépare un potyuréthane satisfaisant en mélangeant 50 parties en poids de la résine de l'un quelconque des trois exemples ci-dessus avec 25 à 75 par- ties en flpoids d'un diisocyanate de mótatoluène conte- nan, 1 à 25 g d'éthyl cellulose.
On peut améliorer la résistance à la chaleur des compositions formulées ci-dessus, en ajoutant auxdites compositions ou mélanges de réactifs des poly- méthyllal phényles en vue de'l'obtention de substan- ces cellulailres plastiques. On peut préparer un poly- uréthane cellulaire satisfaisant en ajoutant aux compositions ou mélanges de réaction de 0,05 à 5 /o d'eau (en poids) de manière à provoquer la formation de CO2 et le moussage.
On peut aussi ajouter aux compositions dont les formules ont été données plus haut, un savon métallique, tel que,de stéarate de zinc, par exemple, afin d'obtenir une cellule de structure plus uniforme.
Selon le caractère de l'opération particulière de polissage'ou de meulage d'ans laquelle'la meule est appelée à tre ulibilisée, on choisira un abrasif appro- prié, de la sorte et de la grosseur de grain désirées, parmi les nombreuses variétés qu'on trouve dans le commerce ; de mme, la proportion volumétrique de l'abrasif choisi, par rapport à la composition de résine moussable, pourra varier.
Par exemple, une matière destinée à la fabrication d'une meule de dimensions données pour usages ordinaires pourrait tre composuée de 330 g d'un abrasif consistant en grains réguliers d'alundum, du numéro 46, et Ide 300 g d'une résine moussable de po'lyu'réthane du type à prise rigide pré- cédemment décrit. Par contre, pour obtenir une meule usante de mmes dimensions, mais qui soit capable de fournir une ; surface plus fine sur l'objet meule, sans qu'elle soiit par ailleurs capable d'assurer généralement un enlèvement de matière aussi élevé dudit objet ou d'avoir une durée de service aussi longue, on pourra faire usage de 160g du mme abrasif, mélangés avec
150 g de la mme résine.
En tout cas, quel que soit l'abrasif partioullliner dont sont composés les grains usants, il importe que la gros seur et le poids de ces grains soient tels que, lorsque le mélange est soumis à l'action d'une force centrifuge de lia manière et dans les conditions qu'on décrira plus Mn, lesdits grains soient déplacés mdialement par ladite force et soient ainsi contraints à s'accumuler pour la plupart dans la portion péMphérique annulaire de la meule.
On incorpore au mélange un autre agent d'addition consistant en une matière qui, dans les conditions de moulage de la meule ou article similaire, n'est pas affectée à un degré sensible par la force centrifuge engendrée. En ce qui concerne ce facteur, ledit autre agent d'addition psut tre choisi parmi de nombreuses mlatières, mais il impolrte que la matière choisie soit une substance inerte, c'est-à-dire qu'eXe ne réagisse pas avec le polyuréthane (ou avec ses constituants) dans les conditions régnant soit au cours de la fabrication de la meule, soit au cours Ide son utilisation subséquente.
De plus, i importe que l'incorporation de ce second agent d'addition n'ait pas une influence nuisible sur'la façon dont se comporte la meule au cours de l'usage auquel elle est soumise, tel que le polissage ou le meulage d'un métal, par exemple. Il est finalement évident que le degré de finesse de la a matière (ordinairement celui d'une farine) soit tel que cette matière ne risque pas d'tre affectée par l'action de la force centrifuge engendrée par la rotation du moule au cours de da fabrication de'la meule.
Parmi les matières compatibles avec les conditions requises, on citera la terre de diatomées finement broyée, la pierre à chaux, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de magnésium, appliqués séparément ou en combinaison. La titulaire a par ailleurs découvert qu'une farine très fine à base de carbure de silicium, telle que celle couramment vendue par la < (Norton Company sous la marque de fabrique Crystalon, 4-FX , est très satisfaisante en vue de son emploi avec un tel agent d'addition, en ce sens qu'elle possède, en plus des propriétés avantageuses qui viennent d'tre mentionnées, d'autres caractéristiques désirables,
telles que le fait d'emprunter de la chaleur au polyuréthane ou autre composition de résine utilisée dans le mélange. Une formule typique d'un tel mélange à base d'une telle farine de carbure de silicium est la sui- vante :
Oxyde d'aluminjium à la température ambiante 450 g
Farine de carbure de silicium à la température
ambiante 15 g
Mélange de résine-plastique Nopco A-625 et
de diisocyanate, de toluène dans le rapport
de 54/46 215g
Bien que la façon de procéder pour effectuer le mélange des matières ci-dessus et le mouler ensuite puisse varier, on mentionnera le mode opératoire sui- vant, qui s'est avéré satisfaisant :
-malaxer mécaniquement lles constituants plasti
ques ; -ajouter l'oxyde d'aluminium et malaxer 15 se
condes ; ajouter la poudre de carbure de silicium et malaxer
15 secondes ; -décharger le mélange, dans un moule chauffé (54 71 C) ; après fermeture du moule, centrifuger 45 secondes
à 2000 tours par minute en commençant la centri-
fugation une minute et, demie après que le mélange
a été déchargé dans le malaxeur ; -après un intervalle de 4 minutes, refroidir le moule
dans de l'eau a 15,5 C en le maintenant dans le
bain jusqu'à l'expiration d'un temps d'une durée
totale de 10 minutes ; -cuire 2 heures à 100 C.
Des modifications peuvent tre apportées au mode opératoire décrit ci-dessus, en particulier le réglage de la température aux divers stades et le temps correspondant imparti à ces stades. C'est ainsi qu'on pourrait utili ! ser les moules à la température ambiante de 24-32,20 C, en réglant de façon correspondante le début de la centrifugation ainsi que sa durée. De mme, en utilisant un moule à une telle température ambiante, on pourrait remplacer le stade de refroidis sement par une période de repos et retarder dans une mesure correspondante la mise en place des moules à l'intérieur du four, par exemple de 10 minutes après la centrifugation, dans le but de favoriser la formation en gel et maintenir l'abrasif en suspension.
L'appareil représenté à la fig. 1 comprend essen- tellement un mouile annulaire 1 dont la base est fixée à l'aide de tout dispositif approprié, de préférence de façon détachable, à un support à table tournante T pouvant recevoir une rotation autour d'un axe vertical à l'ai'de d'une courroie, d'un engrenage à vis sans fin ou d'un autre mécanisme de commande approprié.
Le moule 1 est pourvu d'une plaque formant couvercle 2
(non représenté à la fig. 1) qui peut tre fixée en place (JE'g. 2) ladite plaque présentant une ouverture centrale 3 destinée à s'ajuster autour d'un goujon 4 fileté axiaiemont, un écrou 5 pouvant ainsi fixer fermement ledit axe au moule proprement dit.
Pour utiliser cet appareil de forme simple, on dépose dans ledit appa reil, après enlèvement du couvercle, une quantité mesurée F de la composition de résine moussable et gélifiable choisie et de la manière précédemment décrite on y dépose le second agent d'addition, soit sous forme d'une couche recouvrant le fond du moule, sont, si on le désire, à l'aide d'un réceptacle à bec ver seur approprié 6, au voisinage de l'axe 4, comme représenté àlafig. 1.
Si la matière à base de résine ou substance plastique est le pollyuréthane moussable, la mise en place du corps en question à l'intérieur du moule est effectuée de préférence juste avant de commencer le stade de formation de mousse, lequel, si les conditions de température et d'autres sont satisfaisantes, fait rapidement suite à la réunion des éléments de réaction. Après fermeture du moule, et dès que le contenu dudit moule a atteint'le stade de m'oussage sans tre encore à'l'état de gel, une rotation est communiquée au moule autour de son axe, de préférence à une vitesse relativement élevée, celle-ci pouvant, par exemple, atteinre 3000 tours par minute lorsque le rayon est de l'ordre de 15 à 17,5 cm.
Bien entendu, la vitesse sera modifiée de manière à assurer une force centrifuge comparable suivant que le rayon sera plus court ou plus long, de mme que dans la mesure où une telle modification peut tre'rendue nécessaire par le degré de fluidité de la matière, par la façon dont le gaz de formation de bulles est engendré et par le temps qu'exige la forma- tion en gel. Bien entendu, les facteurs dont il vilent d'tre question influeront aussi sur le temps nécessaire pour cette centrifugation, mais une période de quelques minutes suffira ordinairement pour obtenir le résultat désiré.
Il importe en tout cas que la quantité de matière placée dans le moufle sot't'inférieure à celle nécessaire pour le remplir avant que ladite matière ait été dilatée par la formation de bulles'de gaz dans cette matière.
L'effet initial de la force centrifuge est de projeter la masse de matière radialement vers l'extérieur jusqu'à une zone où elle s'accumule sous forme d'un anneau dont le mouvement supplémentaire dans la mme di rection, de marne que transversalemeNt à ladite direc- tion, est empché, ladite matière étant toutefois libre de se dilater dans une direction radiale vers l'extérieur à mesure que son volume se trouve accru par la formation de bulles de gaz. La rotation du moule est continuée jusqu'à ce que la matière ait été suffisam- ment gélifiée pour que la roue ou corps discoïde résul- tant A, représenté à la fig. 2, n'ait plus tendance à s'affaisser ou à subir quelqu'autre déformation sous l'influence de la pesanteur.
Ainsi qu'id a été indiqué précédemment, on peut, dans le but d'accélérer une telle formation en gel, soumettre le moule et son contenu à un refroidissement, au cours d'une période de temps succédant immédiatement au stade de revenu de moussage. Un minutage assez précis est nécessaire puisqu'un tel revenu de moussage doit tre terminé complètement et qu'une formation en gel suffisante doit néanmomis se produire peu de temps a ; près'le'revenu de moussage de manière à réduire au minimum la migration des grains d'abra sif individuels g.
Lorsqu'on procède de la manière précédemment indiquée, on constate que des résultats satisfaisants sont obtenus lorsqu'une période de re froidissement de 4 à 10 minutes est appliquée après que les constituants ont été déchargés de l'appareil de malaxage à condition que cette période de refroidissement soit appliquée de manière à ne pi, faire obstacle au revenu de moussage succédant à la centrifuga- tion et qu'elle assure ainsi le remplissage complot du moule.
Lorsqu'il sera fait usagesd'un polywréthane tel que celui décrit, ou d'une autre composition résineuse qui exige d'tre chauffée en vue de sa prise ou durcissement final, une cuisson classique devra, bien entendu, succéder aiu cycle de refroidissement, pour achever le durcissement de la meule. Si c'est le polyuréthane qui est appliqué à titre de résine, le moule (contenant en core la meule) devra tre placé dans un four à une température relativement élevée (atteignant 143"C) pendant une période d'environ une à deux heures, chaque fois qu'un produit relativement dur sera désiré.
Les diverses pièces dont est composé le moule seront pleines, ou non perforées, comme représenté, outre qu'elles devront, de préférence, tre maintenues étroitement fixées les unes aux autres autour du périmètre du moule pendant le stade de centrifugation, de manière à empcher d'échappement du gaz en excès susceptible d'avoir été engendré pendant la réaction qui intervent entre les constituants chimiques de la résine, on de d'agent d'addition générateur de gaz lorsqu'il est fait usage d'un tel agent. Il convient tou- tefois qu'un intervalle soit prévu à proximité ou le long de la tige ou goujon central 4, afin de permettre au gaz en excès de s'échapper de la portion intérieure de la meule, c'est-à-dire du lieu où un tel gaz tendrait à s'accumuler pendant le stade de revenu de moussage.
Par ce moyen, la formation de soufflures et d'au tres cavités indésirables dans la portion annulaire ex térieure de l'a meule sera à pou près complètement évi tée, outre que les faces latérales du corps de la meule seront'limitées par une mince couche, ou'un tégument, a3 (fig. 4), fait, d'une résine épaissie et essentiellement non cellulaire.
Le produit obtenu sera un corps discoïde cellu l, a, ire A (fig. 3), mais une section radiale'suivant 4-4 (fig. 3) indiquerait, comme représenté à lla fig. 4, que la multitude de minusoulles bulles de gaz a qui ont initialement été formées comme résultat du moussage de la matière, se sont fusionnées dans la portion exté- rieure dudit corps, en provoquant un accroissement correspondant de la grosseur des bulles ou cellules individuelles résultanbes al,
le caractère clos s-desdites cellules et leur distribution uniforme étant néanmoins maintenus dans toutes les parties de la portion envisagée et les membranes a2 séparant les bulles étant en mme temps contraintes à s'épaissir dans ladite portion envisagée.
L'article résultant, en forme de'disque ou meute, comprendra par conséquent une portion centrale dans laquelle les celtes a seront nombreuses et de petite dimension, et une tportion extérieure, ! oU bord périphé- rique (dont l'épaisseur ou étendue radiale pourra va rier suivant qu'on le désire),, dans laquelle les cellules résultantes at augmentent progressivement Ide vollume et sont pourvues de membranes intermédiaires a2 plus épaisses.
Cotte portion de bord, ou pémphérique, est en outre plus dense que la portion centrale, sa densité ou poids par centimètre cube pouvant par exemple tre le double ou le triple de celui de la portion centrale, lorsque la résine utilisée est le polyuréthane moussable. En'outre, comme résultat de la force cen trifuge engendrée par ta rotation du moule, les grains d'abrasif g, qui étaient mélangés avec le polyuréthane ou autre composition résineuse, se rassembleront dans ladite portion annulaire extérieure, où ils seront encastrés dans-ou portés par-les membranes a2, tout en étant maintenus espacés l'un de l'autre par les bulles ou cellules intermédiaires ai.
L'introduction de matières-granuleuses ou autres-dont les dimensions et le poids sont tels que leur centrifugation ne s'effectue pas dans le mme temps et au mme nombre de tours par minute que l'abrasif utilisé pour le broyage, permet l'obtention de propriétés physiques et de capacités de travail de la meule qui, jusqu'à ce jour, n'avaient pas été considé- rées comme possibles. Si un avantage important de l'utilisation d'une matière du type non centrifuge est d'améliorer l'anneau intérieur, il ne faut pas oublier que la mme matière contenue dans l'anneau usant joue un rôle équivalent sans déprécier la meule à aucun pooùnt de vue.
Parmi les autres avantages ré sultant de l'addition d'une telle matière, on mention- nera les suivants : 1) L'incorporation d'un tel agent d'addition à la ma
tière dont est fait l'anneau extérieur, lorsque ledit
agent est un abrasif en poudre fine, augmente
au lieu de diminuer-le nombre de points
d'usure par abrasion dont on dispose pour le
travail.
2) Un tel agent d'addition occupe une place qui serait
autrement occupée par la résine utilisée comme
plastique, de sorte qu'il diminue da quantité néces-
saire de matière plastique, relativement chère, tout
en diminuant aussi avantageusement la quantité
de plastique de parement, là où il peut entrer en
contact avec l'ouvrage et contribuer au dévelop-
pement de chaleur, par frottement.
3) La farine ou poudre de carbure de silicium ou
autre agent d'addition tend à se comporter à la
façon d'un agrégat qui confère au plastique une
résistance accrue semblable à celle résultant de
l'introduction du noir de carbone dans le caout
chouc.
4) Un tel agent d'addition (en particulier la poudre
de carbure'de silicium) paraît se comporter comme
un agent équilibreur pendant réchauffement des
meules, au cours de la cuisson ou vulcanisation, en
absorbant de la chaleur, par instants, et en libérant
les calories absorbées à d'autres instants, ce qui
évite les efforts tendant à tre créés pendant les
stades de chauffage ou de refroidissement entre
les deux anneaux.
5) L'incorporation d'un tel agent d'addition à la
masse écumante de plastique et d'abrasif diminue
sensiblement la tendance du mélange < plastique
abrasif) > à couler sous l'action de la pesanteur ou
d'autres forces, sans faire obstacle à la séparation
de l'abr. asiî qui se produit pendant la centrifuga
tion, après quoi, dès que la portion annulaire
usante a été formée, le revenu de moussage s'ef-
fectue sans qu'il soit accompagné du glissement
ou affaissement du pourtour ou bourrelet annu
laire plus lourd.
6) L'agent d'addition, en particulier la poudre de
carbure de silicium, est moins sensible à la forma
tion d'entailles.
7) En modifiamt la proportion de poudre de carbure
de silicium ou autre agent d'addition incorporé, il
devient possible de régler la force d'union des élé-
ments constitutifs de la meule, ce qui permet
d'élargir la gamme possible des degrés de dureté
ou de douceur de'la moule.
Comme précédemment expliqué, il importe que la matière supplémentaire incorporée par la titulaire aux éléments constitutifs de la meule soit une substance inerte, et qu'elle soit surtout toile qu'elle ne réagisse pas avec la résine plastique utilisée comme liant ; mais ceci ne veut pas dire qu'elle ne doit pas, en soi, jouer un rôle utile. En fait, la poudre ou farine de carbure de silicium mentionnée comme étant un tel agent d'addition peut non seulement conférer de la résistance à l'élément plastique, mais se comporter comme un agent de polissage supplémentaire lorsqu'elle est amenée au contact de la pièce ou ouvrage à meuler.
Des effets utiles semblables peuvent tre obtenus en faisant usage d'un agent d'addition à base de graphite sous forme de fines paillettes. Un autre agent d'addi- tion s'avérant comme particulièrement utile dans des conditions de travail spéciales est composé d'une pou dre métallique fine ou de fines paillettes métalliques, telles que l'a poudre ou les paillettes d'aluminium, par exemple.
En fait, pourvu que la caractéristique de (non- centrifugation) > soit observée, il existe une grande variété de matières parmi lesquelles le choix d'un additif satisfaisant peut tre effectué, un tel choix dépendant du rôle principal que l'additif est appelé à jouer, à savoir : -réduire la brûlure dans le cas d'une meule à
polir ou à rectifier les métaux ; -assurer le graissage ; -accroître la résistance ou simplement réduire la
quantité de matière plastique coûteuse utilisée
comme liant pour l'abrasif.
Il est aussi possible-et il peut dans certains cas tre avantageux-de faire usage de plusieurs sortes de l'abrasif choisi qui diffèrent en ce qui concerne leur finesse, l'une d'elles étant relativement grosse, de fa çon qu'elle réagisse de la manière précédemment décrite à Faction de la force centrifuge, et une autre étant comparable à la très fine poudre de carbure de silicium précédemment décrite qui ne réagit pas de cette manière mais reste distribuée en substance uniformément dans toutes les parties de'la meule mou lée. H est aussi possible, en faisant usage d'une sorte d'abrasif intermédiaire entre les sortes précédentes, d'obtenir une meule pourvue d'au moins trois anneaux distincts, à savoir l'anneau extérieur,
dans lequel est recueilli ou retenu l'abrasif granuleux le plus gros et/ou le plus lourd ; un anneau intermédiaire, dans lequel est retenu l'abrasif granuleux, c'est- à-dire le moins influencé par ila force centrifuge ; et un anneau intérieur, essentiellement libre de tout abrasif. Dans les trois zones en question, on trouvera par ailleurs, incorporée de façon uniformément distribuée, la portion très fine, semblable à une farine, qui n'est pas influencée par la force centrifuge et se comporte surtout à la façon d'une charge.
Le fait qu'un tel an neau intermédiaire est incorporé à la. meute influe de façon désirable sur la concentrioité de l'anneau extérieur, outre qu' ! il rend moins nette ou plus graduelle, la transition entre les diverses zones dont la moule est composée.
De plus, la matière additive, moins influencée par la force centrifuge, en particulier'lorsqu'elle est utili sée en liaison avec une résine de polyuréthane sujette à mousser et à se convertir en gel, peut tre choisie de manière qu'elle seconde et/ou gouverne la réaction qui s'effectue entre les éléments contribuant à la formation d'une telle résine. Le résultat est de rendre pos sible le développement ou l'extension Ide propriétés physiques nouvdlles et désirables dans le produit résul- tant.
Dans le cas d'une meule,, par exemple, un avantage très sensible peut tre obtenu qui consiste en une coupe plus libre et, d'une façon générale, en un meil- leur comportement, entre autres, une plus grande durée de service.
Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, les bul- les de gaz provoquant la formation d'écume dans une résine de polyuréthane peuvent résulter de la réaction entre les constituants donnant naissance à la résine et/ou d'une addition d'eau-effectuée à cette fin- au mélange de réaction.
L'introduction et la distribu- tion uniforme de la petite quantité d'eau requise cons tiltuent dres prolblèmles difficiles, mais la titulaire résout ces problèmes d'une manière très satisfaisante en faisant usage, à titre d'additif ou d'adjuvant de la noncentrifugation, d'une matière qui contient une quantité d'eau déterminable sous forme d'un hydrate ou qui i est adsorbée par la surface des particules qui doivent réagir pour former les bulles de gaz désirées. Une telle matière ayant donné des résultats très satisfaisants est le mica finement broyé, tel que le silicate hydraté natif, connu sous les appellations de isinglass) > ou < verre de Moscou) > .
D'autres matières, qui sont éga- lement satisfaisantes si elles oontiennent la quantité d'eau adsorbée requ,, se, sont le silicate d', aluminium -naturel ou calciné-, le silicate d'aérogel, le carbonate de calcium et l'attapulgite, ainsi qu'une ma tière artificielle telle que la < (ICellophane .
Il a été mentionné que la matière additive est finement broyée, mais ceci n'implique pas que cette matière doit nécessairement posséder la finesse d'une farine. La seule condition est que, lorsqu'une telle matière est utilisée conjointement avec des grains d'abrasif, sa grosseur de particule soit telle que son action soit différentielle lorsqu'elle est soumise à une force centrifuge, comme dans le moulage d'une meule usante de la manière précédemment décrite. De mme que la grosseur des partiowles Ide la matière ad, ditive, le poids de cebte maiicre sara bnen enbendu un facteur.
C'est ainsi qu'il s'est avéré possible de faire usage, pour fabriquer une telle meule, d'un abrasif en grains de 0,5 m'm, conjointement avec une matière additive choisie de grosseur comprise entre 0,177 et 0,149 mm et d'effectuer'le réglage dans le temps de l'opération de moulage centrifuge de manière que l'abrasif soit soumis à la centrifugation, alors que la matière additive reste sensiblement immobile.
Le cho'ix d'une telle matière additive contenant de l'eau adso ! rbóe permet l'introduction de petites quantités d'eau supplémenta'tres, non seulement d'une manière très dispersée, mais aussi suivant une succes sion particulière, de telle sorte qu'une réaction pro ductrice de gaz retardée soit t obtenue dans des zones locales.
En d'autres termes, la réaction entre des cons tituants donnant naissance à la résine de polyurétbane peut tre amorcée puis tre dirigée de façon qu'elle s'accomplisse d'une manière normale pour'une grosseur prédéterminée, après quoi la matière additive peut tre introduite rapidement, conjointement avec l'abrasif, et mé ; langée ou malaxée avec la résine, ce qui a pour effet que le taux d'activité chimique géné ratrice de gaz s'accroît et qu'il s'effectue un dégage- ment de gaz supplémentaire non seulement pendant l'opération de moulage centrifuge, mais mme après que cette opération est terminée.
Le revenu de moussage du mélange de résine dans le moule peut tre assuré de cette manière, outre que, par l'addition de ces petites quantités d'eau dispersées, la structure membraneuse a2 qui est obtenue dans la portion extérieure de la meule, comme représenté à la fig. 6, peut elle-mme tre rendue poreuse par la multitude de cellules ténues a résultant de l'action de l'eau supportée par les fines particules de matière additive présentes dans ladite structure.
Il a ainsi été constaté que le fait de réduire ainsi l'état solide et plus ou moins rigide d'une telle structure membraneuse dans une meule fabriquée de la manière précédemment décrite améliore à de nombreux points de vue le mode d'action de ladite meule sans que ceci ne diminue la solidité ou la résistance mécanique de la meule considé- rée dans son ensemble.
Lorsque, dans la fabrication de meules ou roues usantes par le présent procédé, N est fait usage d'un agent d'addition non centrifugeant du genre décrit, un examen poussé indique que l'espacement des grains de l'abrasif est celui désiré, soit approximativement du diamètre d'un grain ; et que les bulles de gaz contenues dans la substance plastique sont non seulement plus grosses, mais aussi distribuées plus uniformément.
En d'autres termes, il est possible par ce moyen d'obtenir une masse de substance plastique qui est plus tenace, mais dans laquelle les bulles emprisonnées sont plus grosses.
En réalité, indépendamment de sa fonction comme liant dans la moule'finie, la composition de'résine plastique provoque le Sottement des grains d'abrasif et des, particules de la charge ajoutée au moment où s'effectué la centrifugation et quelque temps après, et ceci maintient le mélange à un état tel que l'abrasif se prte à une mise en place et une distribution dési- rées. Les particules anguleuses, ou celles dont les faces sont rugueuses ou non glissantes, exigent une quantité suffisante de matière plastique, et un degré suffisant de liquidité de cette matière pour vaincre le frottement des particules entre eflles si l'on veut'obtenir une centrifugation satisfaisante.
La centrifugation sépare alors de la matière plastique les granulés usants et assure la formation de l'anneau extérieur désiré, ainsi que le rapport voulu entre l'abrasif et la matière plas- tique, en laissant l'excès de cette dernière former l'an neau inténleur,, dont lè rolessprinlcipal est de partilciper au montage de la meule sur un axe ou autre support.
L'incorporation d'un agent d'addition tel que celui in diqué plus haut a pour effet d'améliorer grandement le comportement de la résine plastique à tous les points de vue mentionnés.
Comme mentionné précédemment, des résines ou élastomères autres que le polyuréthane se prtent éga- lement à l'objet visé, et l'on citera comme exemple un mélange à base de résine époxy de la composition suivante : -Résine époxy (Shell Chemical Co
EPON 828)..
100 g -Tween 20 (monolaurate de pollyoxy-
éthylène sorbitan). 3 gouttes -Célogène (agent de moussage) 2g -DETA (diéthylène triamine) 6 g
Le Célogène est un hydrazide, de P, P1-oxy-bis benzène sulfonyle. Un autre agent de moussage appli- cable est le BL-353, qui est un N, N'-dinitroso-téré phtalam) ide de de N-diméthyle. Le mélange ci-dessus aurait une résistance à da compression de 7,7 kg par cm2, et la centmfugation assurerait une force compressive encore plus élevée.
Parmi d'autres résines qui exigent qu'un agent de moussage ou producteur de gaz leur soit ajouté pour qu'on soit assuré que le produit fini aura la structure cellulaire désirée, on citera les résines de phénol-form- aldéhyde. L'emploi de ces résines en vue de l'obten- tion du produit désiré est décrit dans le brevet délivré aux Etats-Unis d'Amérique sous le ? 2113185, en date du 5 avril 1938, au nom de Rudolf Thilenius.
Une matière plastique moussante se prtant au moulage par le présent procédé peut consister en l'une quelconque des diverses résines ou élastomères dans lesquels de l'air ou un autre gaz peut tre emprisonné sous forme de bulles, pendant leur malaxage, pourvu qu'un tel élastomère ou résine soit capable d'tre versé dans un moule et soumis à une action centrifuge, de la manière décrite, avant sa prise ou formation de gai.
Method of manufacturing an abrasive tool
The present invention relates to a method of manufacturing an abrasive tool, in particular a grinding wheel.
The method according to the invention is characterized in that a mixture comprising a composition of a hardening liquid synthetic resin, a granular abrasive material and a finely divided filling material, is subjected to centrifugal molding, under conditions such as The granular abrasive material is concentrated in the peripheral region of the wetted body, while the filler material is evenly distributed in this body, and the resin composition is hardened.
An embodiment of the invention will be described by way of example, with the aid of the accompanying drawing. On the drawing :
Fig. 1 is a schematic representation of a centrifugal mold and illustrates one of the possible ways of introducing therein a foamable elastomer, of the new composition indicated, in order to obtain a wearing wheel in the form of a disc;
fig. 2 shows the same mold and its content upon completion of the centrifugation resulting from the rapid rotation of the mold;
fig. 3 is a side view of the grinding wheel or disc-shaped article obtained by the method illustrated in FIGS. 1 and 2 ;
the 6ig. 4 is a fragmentary diametrical section of the same article represented on a larger scale and which is not very schematically;
fig. 5 is a partial view on a larger scale of an article, in particular of a wearing wheel, manufactured in accordance with the invention and in the finished state, and
fig. 6 is a view similar to FIG. 5, but illustrating a variant obtained by modifying the operating mode.
For convenience and because the present process is particularly suitable for the manufacture of articles from a foamed polyurethane, said process will first be described in its application to the manufacture of articles or articles from this. special elastomer.
Polyurethane foams are obtained by reacting toluene isocyanate with a selected polyether or polyester resin, or with mixtures of these compounds, which contain an excess of reactive hydroxyl groups in such compounds. appropriate conditions, most often involving the addition of a catalyst. The presence of active hydrogen in the hydroxyl groups causes further polymerization, incidentally accompanied by the evolution of carbon dioxide, which was originally thought to be an unwanted result.
Another consequence of the reaction is a prompt gelation, or rapid setting, of the resulting polyurethane, such gelation having to correlate not only with the progress of the reaction, but also with any handling to which the product. resulting is likely to be submitted.
One of the methods of manufacturing foamed polyurethane consists in mixing, in predetermined proportions, the various ingredients, namely isocyanates, polyols, catalysts, emulsifying agents, etc. Another process more convenient than the previous one lies in the application of the so-called prepolymer) system, according to which the dusocyana is made to react together.
of toluene and the polyol to obtain a liquid prepolymer containing an excess of free toluene isocyanate, so that, after the addition of water and oatailyser, this free isocyanate reacts and produces the so-desired silencing effect.
Satisfactory results have been obtained with a polyurethane prepared from a polyester resulting from the esterification of a polyalcohol and a dicarboxylic acid. Examples of suitable acids include adipic, phthalic, succinic, malonic and maleic acids or anhydrides. Examples of suitable alcohols are: propane triol, ethylene-glyool, diethylene-glyool, butylene glycol and trimethylol propane.
It is preferable that the above polyesters have an aid number lower than 1 to 40 and that the ratio of hydroxyl groups to carboxyl groups, in the reactants of the resin, is between 4 hydroxyls per 1 carboxyl and 1 Va hydroxyl for 1 carboxyl.
The polyester is then reacted with an organic diisocyanate or polyisocyanate to obtain a polyurethane. Among the suitable diisocyanates, there will be mentioned metatoluene diisocyanate, the aforementioned para-phenylene diisocyanate, 1-5-diisocyanate and 4,4-diphenylmethyl diisocyanate, the metatoluene diisocyanate mentioned above being however preferred.
As specific examples of suitable polyester-based compositions, the following will be mentioned: (1) Trimethylol propane 4 moles
adipic acid. 1 mole
1/2 mole phthalic anhydride
dilmer acids i / 2 mole (2) Glycerol 4 moles
adipic acid 1 mole
phthalic anhydride. 1/2 mole dimeric acids.
Va mole (3) Trimethylol propane. 4 moles of adipic acid. 2 Va moles
phthalic anhydride. 1/2 mole
1/2 mole dimeric acids
A satisfactory polyurethane is prepared by mixing 50 parts by weight of the resin of any one of the three examples above with 25 to 75 parts by weight of a metatoluene diisocyanate containing 1 to 25 g of. ethyl cellulose.
The heat resistance of the compositions formulated above can be improved by adding to said compositions or mixtures of reagents poly-methyllalphenyls to obtain plastic cellular substances. A satisfactory cellular polyurethane can be prepared by adding to the compositions or reaction mixtures from 0.05 to 5% water (by weight) so as to cause CO 2 formation and foaming.
It is also possible to add to the compositions whose formulas have been given above, a metallic soap, such as zinc stearate, for example, in order to obtain a cell of more uniform structure.
Depending on the character of the particular polishing or grinding operation in which the grinding wheel is to be used, an appropriate abrasive of the desired kind and grain size will be chosen from among the many varieties. that we find in commerce; likewise, the volumetric proportion of the abrasive chosen, relative to the foamable resin composition, may vary.
For example, a material intended for the manufacture of a wheel of given dimensions for ordinary uses could be composed of 330 g of an abrasive consisting of regular grains of alundum, number 46, and 300 g of a foamable resin. polyurethane of the rigid grip type previously described. On the other hand, to obtain a wearing wheel of the same dimensions, but which is capable of providing one; finer surface on the grinding wheel object, without it being otherwise capable of generally ensuring such a high removal of material from said object or of having such a long service life, 160 g of the same abrasive can be used, mixed with
150 g of the same resin.
In any case, whatever the particulate abrasive of which the wearing grains are composed, it is important that the coarseness and the weight of these grains be such that, when the mixture is subjected to the action of a centrifugal force of lia manner and under the conditions that will be described more Mn, said grains are displaced medially by said force and are thus forced to accumulate for the most part in the annular peripheral portion of the grinding wheel.
Another additive is incorporated into the mixture, consisting of a material which, under the conditions of molding of the wheel or the like, is not affected to any substantial degree by the centrifugal force generated. With regard to this factor, said other addition agent can be chosen from many materials, but it does not affect that the material chosen is an inert substance, i.e. that eXe does not react with the polyurethane ( or with its constituents) under the conditions prevailing either during the manufacture of the grinding wheel, or during Ide its subsequent use.
In addition, it is important that the incorporation of this second addition agent does not have a deleterious influence on the way in which the wheel behaves during the use to which it is subjected, such as polishing or grinding. of a metal, for example. It is finally evident that the degree of fineness of the material (usually that of a flour) is such that this material does not risk being affected by the action of the centrifugal force generated by the rotation of the mold during in the manufacture of the grinding wheel.
Among the materials compatible with the required conditions will be mentioned finely ground diatomaceous earth, limestone, aluminum oxide and magnesium oxide, applied separately or in combination. The licensee has further found that a very fine silicon carbide-based flour, such as that commonly sold by the <(Norton Company under the trademark Crystalon, 4-FX, is very satisfactory for use with such an addition agent, in that it has, in addition to the advantageous properties which have just been mentioned, other desirable characteristics,
such as borrowing heat from polyurethane or other resin composition used in the mixture. A typical formula of such a mixture based on such a silicon carbide flour is as follows:
Aluminum oxide at room temperature 450 g
Silicon Carbide Flour At Temperature
ambient 15 g
Nopco A-625 resin-plastic mixture and
of diisocyanate, toluene in the ratio
from 54/46 215g
Although the procedure for mixing the above materials and then molding it may vary, the following procedure will be mentioned, which has been found to be satisfactory:
-mechanically mix the plasti constituents
ques; -add the aluminum oxide and mix for 15 seconds
counts; add silicon carbide powder and knead
15 seconds; -dump the mixture into a heated mold (54 71 C); after closing the mold, centrifuge for 45 seconds
at 2000 revolutions per minute starting the centri-
fugation a minute and a half after the mixture
has been discharged into the mixer; -after an interval of 4 minutes, cool the mold
in water at 15.5 C by keeping it in the
bath until the expiration of a period of time
total of 10 minutes; -bake 2 hours at 100 C.
Modifications can be made to the operating mode described above, in particular the adjustment of the temperature at the various stages and the corresponding time allocated to these stages. This is how we could use! Set the molds at room temperature of 24-32.20 C, setting the start of centrifugation and its duration accordingly. Likewise, by using a mold at such an ambient temperature, the cooling stage could be replaced by a rest period and the placing of the molds inside the oven could be delayed to a corresponding extent, for example by 10 minutes. after centrifugation, in order to promote gel formation and keep the abrasive in suspension.
The apparatus shown in FIG. 1 essentially comprises an annular slack 1, the base of which is fixed by means of any suitable device, preferably in a detachable manner, to a turntable support T capable of receiving rotation about a vertical axis at the center. 'of a belt, worm gear or other suitable control mechanism.
The mold 1 is provided with a plate forming a cover 2
(not shown in fig. 1) which can be fixed in place (JE'g. 2) said plate having a central opening 3 intended to fit around a pin 4 threaded axially, a nut 5 thus being able to firmly fix said axis to the actual mold.
To use this device of simple form, is deposited in said device, after removal of the cover, a measured amount F of the foamable and gellable resin composition chosen and in the manner previously described the second addition agent is deposited therein, i.e. in the form of a layer covering the bottom of the mold, are, if desired, using an appropriate spout receptacle 6, in the vicinity of the axis 4, as shown àlafig. 1.
If the resin-based material or plastic substance is foamable polyurethane, the placing of the body in question inside the mold is preferably carried out just before starting the foaming stage, which, if the conditions of temperature and others are satisfactory, quickly follows the meeting of the reaction elements. After closing the mold, and as soon as the contents of said mold have reached the foaming stage without being yet in the gel state, a rotation is imparted to the mold about its axis, preferably at a relatively high speed. , it being able, for example, to reach 3000 revolutions per minute when the radius is of the order of 15 to 17.5 cm.
Of course, the speed will be modified so as to ensure a comparable centrifugal force depending on whether the radius is shorter or longer, as well as insofar as such a modification may be made necessary by the degree of fluidity of the material, by the way in which the bubble forming gas is generated and by the time required for gel formation. Of course, the factors to be discussed will also influence the time required for this centrifugation, but a period of a few minutes will usually suffice to achieve the desired result.
In any case, it is important that the quantity of material placed in the muffle is less than that necessary to fill it before said material has been expanded by the formation of gas bubbles in this material.
The initial effect of the centrifugal force is to project the mass of material radially outward to an area where it accumulates in the form of a ring whose additional movement in the same direction, marl as transversely. in said direction is prevented, said material however being free to expand in a radial outward direction as its volume is increased by the formation of gas bubbles. The rotation of the mold is continued until the material has been sufficiently gelled so that the resulting discoid wheel or body A, shown in FIG. 2, no longer tends to sag or to undergo any other deformation under the influence of gravity.
As has been indicated previously, in order to accelerate such gel formation, the mold and its contents can be subjected to cooling, during a period of time immediately following the foaming tempering stage. . Fairly precise timing is necessary since such a foaming tempering must be completed completely and sufficient gel formation must nevertheless occur for a short time; after foaming so as to minimize the migration of individual abrasive grains g.
When proceeding in the manner previously indicated, it is found that satisfactory results are obtained when a cooling period of 4 to 10 minutes is applied after the components have been discharged from the mixing apparatus provided that this period cooling is applied in such a way as not to obstruct the foaming tempering following centrifugation and thus ensures the complete filling of the mold.
When use is made of a polywrethane such as that described, or of another resinous composition which requires to be heated for its setting or final hardening, conventional cooking must, of course, be followed by the cooling cycle, to complete the hardening of the grinding wheel. If it is the polyurethane which is applied as resin, the mold (still containing the grinding wheel) must be placed in an oven at a relatively high temperature (reaching 143 "C) for a period of approximately one to two hours. , whenever a relatively hard product is desired.
The various parts of which the mold is made will be solid, or not perforated, as shown, in addition to preferably being kept tightly fixed to each other around the perimeter of the mold during the centrifugation stage, so as to prevent exhaust of the excess gas which may have been generated during the reaction which takes place between the chemical constituents of the resin, or of a gas-generating addition agent when such an agent is used. However, a gap should be provided near or along the central shank or stud 4, in order to allow excess gas to escape from the inner portion of the grinding wheel, i.e. of where such gas would tend to accumulate during the hardening stage of foaming.
By this means, the formation of blisters and other undesirable cavities in the outer annular portion of the wheel will be almost completely avoided, besides that the side faces of the wheel body will be limited by a thin layer, or integument, a3 (fig. 4), made of a thickened and essentially non-cellular resin.
The product obtained will be a discoid body cellu l, a, ire A (fig. 3), but a radial section following 4-4 (fig. 3) would indicate, as shown in fig. 4, that the multitude of mini-bubbles α gas bubbles which were initially formed as a result of the foaming of the material have coalesced in the outer portion of said body, causing a corresponding increase in the size of the resulting bubbles or individual cells. al,
the closed character s-of said cells and their uniform distribution being nevertheless maintained in all parts of the envisaged portion and the membranes a2 separating the bubbles being at the same time forced to thicken in said envisaged portion.
The resulting article, in the form of a disc or pack, will therefore include a central portion in which the Celts will be numerous and small, and an outer portion,! or peripheral edge (the thickness or radial extent of which may vary as desired), in which the resulting cells gradually increase in size and are provided with thicker intermediate membranes a2.
This edge portion, or peripheral, is moreover denser than the central portion, its density or weight per cubic centimeter possibly being for example double or triple that of the central portion, when the resin used is foamable polyurethane. In addition, as a result of the central trifugal force generated by your rotation of the mold, the grains of abrasive g, which were mixed with the polyurethane or other resinous composition, will gather in said outer annular portion, where they will be embedded in- or carried by the membranes a2, while being kept spaced from one another by the bubbles or intermediate cells a1.
The introduction of granular or other materials whose dimensions and weight are such that their centrifugation is not carried out at the same time and at the same number of revolutions per minute as the abrasive used for grinding, allows the obtaining physical properties and working capacities of the grinding wheel which, until now, had not been considered possible. While an important advantage of using a material of the non-centrifugal type is to improve the inner ring, it should not be forgotten that the same material contained in the wearing ring plays an equivalent role without depreciating the grinding wheel to any extent. point of view.
Among the other advantages resulting from the addition of such a material, the following will be mentioned: 1) The incorporation of such an addition agent into the compound.
part of which the outer ring is made, when said
agent is a fine powder abrasive, increases
instead of decreasing the number of points
abrasion wear available for the
job.
2) Such an addition agent occupies a place which would be
otherwise occupied by the resin used as
plastic, so that it decreases in the necessary quantity
plastic material, relatively expensive, all
while also advantageously reducing the quantity
of facing plastic, where it can come into
contact with the work and contribute to the development
heat, by friction.
3) Silicon carbide flour or powder or
other additive tends to behave at the
way of an aggregate that gives plastic a
increased resistance similar to that resulting from
the introduction of carbon black into the rubber
cabbage.
4) Such an addition agent (in particular the powder
of silicon carbide) appears to behave as
a balancing agent during heating of
grinding wheels, during curing or vulcanization, in
absorbing heat, at times, and releasing
calories absorbed at other times, which
avoids the forces tending to be created during
stages of heating or cooling between
the two rings.
5) The incorporation of such an addition agent into the
foaming plastic and abrasive mass decreases
noticeably the tendency of mixing <plastic
abrasive)> to flow under the action of gravity or
other forces, without hindering separation
from abr. asiî which occurs during the centrifuga
tion, after which, as soon as the annular portion
has been formed, the foaming income is
carried out without it being accompanied by sliding
or sagging of the perimeter or annulled bead
heavier air.
6) The additive, in particular the powder
silicon carbide, is less sensitive to forma
tion of notches.
7) By modifying the proportion of carbide powder
silicon or other incorporated addition agent, it
becomes possible to regulate the union strength of the
constituent elements of the grinding wheel, which
to expand the possible range of hardness degrees
or softness of the mold.
As previously explained, it is important that the additional material incorporated by the holder into the constituent elements of the grinding wheel is an inert substance, and that it is above all canvas that it does not react with the plastic resin used as a binder; but this does not mean that it should not, in itself, play a useful role. In fact, the silicon carbide powder or flour mentioned as such an additive can not only impart strength to the plastic member, but behave as an additional polishing agent when brought into contact with. the part or work to be ground.
Similar useful effects can be obtained by using an addition agent based on graphite in the form of fine flakes. Another additive found to be particularly useful under special working conditions is composed of fine metal powder or fine metal flakes, such as powder or aluminum flakes, for example. .
In fact, provided that the characteristic of (non-centrifugation)> is observed, there is a wide variety of materials from which the choice of a satisfactory additive can be made, such a choice depending on the main role that the additive is called. to play, namely: -reducing the burn in the case of a grinding wheel
polish or grind metals; - ensure lubrication; -increase resistance or simply reduce the
amount of expensive plastic used
as a binder for the abrasive.
It is also possible - and it may in certain cases be advantageous - to use several kinds of the chosen abrasive which differ as regards their fineness, one of them being relatively large, so that it reacts in the manner previously described to the action of centrifugal force, and another being comparable to the very fine powder of silicon carbide previously described which does not react in this way but remains substantially uniformly distributed in all parts of the grinding wheel slack. It is also possible, by making use of a sort of abrasive intermediate between the preceding kinds, to obtain a grinding wheel provided with at least three distinct rings, namely the outer ring,
in which the coarser and / or heaviest granular abrasive is collected or retained; an intermediate ring, in which is retained the granular abrasive, that is to say the least influenced by the centrifugal force; and an inner ring, essentially free of any abrasives. In the three zones in question, one will also find, incorporated in a uniformly distributed manner, the very fine portion, similar to a flour, which is not influenced by the centrifugal force and behaves above all like a load.
The fact that such an intermediate neau year is incorporated into the. pack desirably influences the concentrioity of the outer ring, besides! it makes the transition between the various zones of which the mussel is composed less clear or more gradual.
In addition, the additive material, less influenced by centrifugal force, in particular when it is used in conjunction with a polyurethane resin liable to foam and to be converted into a gel, can be chosen so that it supports and / or governs the reaction which takes place between the elements contributing to the formation of such a resin. The result is to make possible the development or extension of new and desirable physical properties in the resulting product.
In the case of a grinding wheel, for example, a very significant advantage can be obtained which consists in a freer cut and, in general, in a better behavior, among other things, a longer service life. .
As explained above, the gas bubbles causing the formation of foam in a polyurethane resin can result from the reaction between the constituents giving rise to the resin and / or from an addition of water. carried out for this purpose- to the reaction mixture.
The introduction and uniform distribution of the small amount of water required are difficult problems, but the incumbent solves these problems very satisfactorily by making use, as an additive or adjuvant of the product. noncentrifugation, of a material which contains a determinable amount of water as a hydrate or which is adsorbed to the surface of particles which are to react to form the desired gas bubbles. One such material which has given very satisfactory results is finely ground mica, such as native hydrated silicate, known under the names of isinglass)> or <Moscow glass)>.
Other materials which are also satisfactory if they contain the required amount of adsorbed water are aluminum silicate -natural or calcined-, airgel silicate, calcium carbonate and 'attapulgite, as well as an artificial material such as <(ICellophane.
It has been mentioned that the additive material is finely ground, but this does not imply that this material must necessarily have the fineness of a flour. The only condition is that when such a material is used in conjunction with abrasive grains, its particle size is such that its action is differential when subjected to centrifugal force, as in the casting of a grinding wheel. using in the manner previously described. As well as the size of the particles of the additive matter, the weight of this mayor sara has a factor.
Thus it has been found possible to make use, to manufacture such a grinding wheel, of an abrasive in grains of 0.5 m, together with an additive material chosen with a size of between 0.177 and 0.149 mm. and effecting the timing of the centrifugal molding operation so that the abrasive is subjected to centrifugation, while the additive material remains substantially stationary.
The choice of such an additive material containing adso water! rbóe allows the introduction of additional small amounts of water, not only in a very dispersed manner, but also in particular succession, so that a delayed gas-producing reaction is obtained in areas local.
In other words, the reaction between the constituents giving rise to the polyurethane resin can be initiated and then directed so that it takes place in a normal manner for a predetermined size, after which the additive material can be carried out. be introduced quickly, together with the abrasive, and m; dipped or kneaded with the resin, which has the effect that the rate of chemical gas-generating activity increases and that an additional gas evolution takes place not only during the centrifugal molding operation, but even after this operation is completed.
The foaming temper of the resin mixture in the mold can be ensured in this way, in addition to the fact that, by adding these small quantities of dispersed water, the membrane structure a2 which is obtained in the outer portion of the grinding wheel, such as shown in fig. 6, can itself be made porous by the multitude of fine cells α resulting from the action of the water supported by the fine particles of additive material present in said structure.
It has thus been observed that the fact of thus reducing the solid and more or less rigid state of such a membrane structure in a wheel manufactured in the manner previously described improves the mode of action of said wheel from many points of view. without this reducing the solidity or the mechanical resistance of the wheel considered as a whole.
When, in the manufacture of grinding wheels or wheels by the present process, use is made of a non-centrifugal additive of the kind described, careful examination indicates that the grain spacing of the abrasive is as desired, either approximately the diameter of a grain; and that the gas bubbles contained in the plastic substance are not only larger, but also distributed more evenly.
In other words, it is possible by this means to obtain a mass of plastic substance which is more tenacious, but in which the trapped bubbles are larger.
In reality, independently of its function as a binder in the finished mold, the composition of plastic resin causes the abrasive grains and the particles of the charge added at the time of the centrifugation and some time afterwards to rub off. and this maintains the mixture in a state such that the abrasive lends itself to desired placement and distribution. Angular particles, or those with rough or non-slippery faces, require a sufficient quantity of plastic material, and a sufficient degree of liquidity of this material to overcome the friction of the particles between them in order to obtain a satisfactory centrifugation. .
Centrifugation then separates the wearing granules from the plastic material and assures the formation of the desired outer ring, as well as the desired ratio of abrasive to plastic, allowing excess of the latter to form the year. neau inténleur ,, whose rolessprinlcipal is to partilciper in mounting the grinding wheel on a spindle or other support.
The incorporation of an addition agent such as that indicated above has the effect of greatly improving the behavior of the plastic resin from all the points of view mentioned.
As mentioned previously, resins or elastomers other than polyurethane are also suitable for the intended object, and an example will be mentioned an epoxy resin-based mixture of the following composition: -Epoxy resin (Shell Chemical Co.
EPON 828) ..
100 g -Tween 20 (pollyoxy monolaurate-
ethylene sorbitan). 3 drops -Celogen (foaming agent) 2g -DETA (diethylene triamine) 6 g
Celogen is a hydrazide, of P, P1-oxy-bisbenzene sulfonyl. Another applicable foaming agent is BL-353, which is an N, N'-dinitrosoterephthalamide of N-dimethyl. The above mixture would have a compressive strength of 7.7 kg per cm2, and the centrifugation would provide an even higher compressive force.
Other resins which require a foaming or gas-producing agent to be added to them in order to ensure that the finished product will have the desired cell structure include the phenol-formaldehyde resins. The use of these resins in obtaining the desired product is described in the patent issued in the United States of America under the? 2113185, dated April 5, 1938, in the name of Rudolf Thilenius.
A foaming plastic material suitable for molding by the present process can consist of any of various resins or elastomers in which air or other gas can be trapped in the form of bubbles, during their mixing, provided that a such elastomer or resin is capable of being poured into a mold and subjected to a centrifugal action, as described, before its setting or formation of gai.