CH708019B1 - Produits abrasifs de finition de surfaces. - Google Patents

Abstract

L’invention porte sur un produit abrasif à revêtement structuré ayant un motif de structures abrasives tridimensionnel formé par le gaufrage d’une formulation de bouillie abrasive qui a été revêtue, sur sa première surface, d’une poudre fonctionnelle, la bouillie abrasive comprenant des agrégats non cuits, verts et abrasifs ayant une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, les agrégats abrasifs étant formés à partir d’une composition comprenant des particules de grains abrasifs et un liant nanoparticulaire. Le produit abrasif à revêtement est apte à la finition et à la réparation de défauts dans des surfaces, y compris des surfaces à revêtement. L’invention concerne également un procédé de fabrication dudit produit abrasif à revêtement structuré.

Description

ARRIÈRE-PLAN

Domaine de l’invention

[0001] La présente invention concerne généralement des produits abrasifs structurés pour procédés se rapportant au polissage et à la finition de surfaces comprenant des substrats naturels et synthétiques, tels que le métal, la céramique, le bois, les matières polymères, le verre et la pierre.

Description de l’état de la technique apparenté

[0002] Les produits abrasifs, tels que les produits abrasifs à revêtement structuré, sont utilisés dans diverses industries pour abraser des pièces de travail, par exemple par rodage, meulage ou polissage. Le traitement de surface à l’aide d’abrasifs à revêtement structuré s’étend sur une large portée industrielle et commerciale allant des industries optiques aux industries de fabrication de métaux. Un polissage fin effectif et efficace de surfaces, en particulier de métal, de verre, de céramique, de pierre et de surfaces revêtues pose de nombreux défis.

[0003] Les caractéristiques de surface, telles que la rugosité de surface et l’uniformité de surface, peuvent influencer l’aspect, la performance et la longévité d’une pièce de travail. En particulier, les caractéristiques de surface, telles que la rugosité de surface, la brillance et le manque d’imperfections de surface, peuvent être mesurées pour déterminer une qualité de surface. Par exemple, des cylindres de laminoir et des composants de moteur dépendent de surfaces métalliques qui ont été polies avec précision pour obtenir des performance et efficacité appropriées.

[0004] Typiquement, tous défauts dans une surface sont retirés par une première abrasion par un abrasif à grains grossiers, en faisant suivre par une abrasion subséquente par des abrasifs à grains de plus en plus fins jusqu’à ce qu’un caractère lisse souhaité (c’est-à-dire une rugosité acceptable) soit obtenu. De ce fait, les propriétés du produit abrasif utilisé influenceront d’une manière générale la qualité de surface.

[0005] En addition aux caractéristiques de surface, les industries sont sensibles au coût associé aux opérations abrasives. Les facteurs influençant les coûts de fonctionnement comprennent la vitesse à laquelle une surface peut être préparée et le coût des matières utilisées pour préparer cette surface. Typiquement, l’industrie recherche des matières économiques ayant des vitesses élevées d’enlèvement de matière. Cependant, les abrasifs qui présentent des vitesses élevées d’enlèvement présentent souvent également une performance médiocre dans l’obtention de caractéristiques de surface souhaitables. A l’inverse, les abrasifs qui produisent des caractéristiques de surface souhaitables ont souvent de faibles vitesses d’enlèvement de matière. Pour cette raison, la préparation d’une surface est souvent un procédé multi-étapes utilisant diverses classes d’abrasifs. Typiquement, des défauts de surface (par exemple, rayures) introduits par une étape sont réparés (par exemple, retirés) à l’aide d’abrasifs à grains de plus en plus fins dans une ou plusieurs étapes subséquentes. Par conséquent, les abrasifs qui introduisent des rayures et des défauts de surface conduisent à un temps, un effort et des dépenses de matières accrus dans des étapes de traitement subséquentes et à une augmentation globale des coûts de traitement totaux.

[0006] Un facteur supplémentaire affectant la vitesse d’enlèvement de matière et la qualité de surface est le «chargement» de l’abrasif par des «copeaux», à savoir, la matière qui est abrasée à partir de la surface de la pièce de travail, qui tendent à s’accumuler sur la surface des, et entre les, particules abrasives. Le chargement est indésirable parce qu’il réduit typiquement l’efficacité du produit abrasif et peut également affecter de façon négative les caractéristiques de surface par augmentation de la probabilité de défauts de rayure.

[0007] Les caractéristiques de surface et la vitesse d’enlèvement de matière peuvent également être affectées par la durabilité du produit abrasif. Les produits abrasifs qui s’usent facilement ou perdent des grains abrasifs à la fois peuvent présenter une faible vitesse d’enlèvement de matière et peuvent provoquer des défauts de surface. Une usure rapide sur le produit abrasif peut conduire à une réduction de la vitesse d’enlèvement de matière, conduisant à une perte de temps pour le changement fréquent du produit abrasif et à des déchets accrus associés avec le produit abrasif mis au rebut.

[0008] Il continue à y avoir une demande pour des produits abrasifs, économiques, améliorés, des procédés et des systèmes qui favorisent une abrasion efficace et des caractéristiques de surface améliorées.

Brève description des dessins

[0009] La présente invention peut être mieux comprise, et ses nombreuses caractéristiques et avantages rendus apparents à l’homme du métier par référence aux dessins annexés. La Fig. 1 est un schéma de procédé d’un mode de réalisation d’un procédé de formation d’un produit abrasif structuré. La Fig. 2 est une photographie montrant une vue de dessus d’un mode de réalisation d’un produit abrasif structuré avec un motif gaufré «16 quad» qui a des agrégats non cuits, verts, appliqués à la surface du motif gaufré et qui sont également dispersés dans le polymère durci qui forme les troncs à base quadrilatère. La Fig. 3 est une photographie rapprochée du même mode de réalisation que la Fig. 2 , montrant la couche d’agrégats non cuits, verts, sur la surface des troncs à base quadrilatère. La Fig. 4 est une photographie montrant deux modes de réalisation différents d’abrasifs à revêtement structuré, celui de la gauche ayant un motif «16 quad» et celui de la droite ayant un motif «10 quad». La Fig. 5 est une illustration en coupe transversale d’un mode de réalisation d’un article abrasif à revêtement structuré ayant des agrégats non cuits, verts, dispersés dans une bouillie polymère. La Fig. 6 est une photomicrographie d’un microscope électronique à balayage montrant une section transversale d’un mode de réalisation d’une courroie abrasive selon la présente invention. La Fig. 7 est une photomicrographie d’un microscope électronique à balayage montrant une section transversale grossie d’un mode de réalisation d’une courroie abrasive selon la présente invention. La Fig. 8 est une photomicrographie d’un microscope électronique à balayage montrant une section transversale grossie d’un mode de réalisation d’un agrégat abrasif dispersé dans un polymère durci qui forme les troncs de l’abrasif à revêtement structuré selon la présente invention. La Fig. 9 est une photomicrographie d’un microscope électronique à balayage montrant une section transversale grossie d’un mode de réalisation d’un agrégat abrasif dispersé dans un polymère durci selon la présente invention. La Fig. 10 est une photomicrographie d’un microscope électronique à balayage montrant une vue de dessus grossie de la surface usée d’une courroie abrasive selon la présente invention. La Fig. 11 est un graphique présentant les résultats de tests comparatifs d’un mode de réalisation d’une courroie abrasive structurée inventive selon la présente invention et une courroie abrasive de liège classique.

[0010] L’utilisation des mêmes symboles de référence dans les différents dessins indique des articles similaires ou identiques.

Description détaillée du ou des modes de réalisation

[0011] La description suivante, en combinaison avec les figures, est fournie pour aider à la compréhension des enseignements divulgués ici. La discussion suivante se focalisera sur des mises en œuvre spécifiques et des modes de réalisation spécifiques des enseignements. Cette focalisation est fournie pour aider à décrire les enseignements et ne devrait pas être interprétée comme une limitation à la portée ou à l’applicabilité des enseignements.

[0012] Le terme «moyenne», lorsqu’il se réfère à une valeur, est entendu signifier une moyenne, une moyenne géométrique ou une valeur médiane.

[0013] Tels qu’ils sont utilisés ici, les termes «comprend», «comprenant», «inclut», «incluant», «a», «ayant», ou toute autre variante de ceux-ci, sont entendus couvrir une inclusion non exclusive. Par exemple, un procédé, une méthode, un article ou un appareil qui comprend une liste de caractéristiques n’est pas nécessairement limité seulement à ces caractéristiques, mais peut comprendre d’autres caractéristiques non expressément énumérées ou propres à un tel procédé, à une telle méthode, à un tel article ou à un tel appareil. De plus, sauf indication contraire expresse, «ou» se réfère à un «ou» inclusif et non à un «ou» exclusif. Par exemple, une condition A ou B est satisfaite par l’un quelconque de ce qui suit: A est vrai (ou présent) et B est faux (ou non présent), A est faux (ou non présent) et B est vrai (ou présent), et à la fois A et B sont vrais (ou présents).

[0014] L’utilisation de «un» ou «une» est employée pour décrire des éléments et des composants décrits ici. Ceci est fait simplement à des fins de commodité et pour donner un sens général de la portée de l’invention. Cette description devrait être lue comme incluant un ou au moins un et le singulier comprend également le pluriel, ou réciproquement, sauf s’il est clair qu’il est entendu autrement.

[0015] Sauf définition contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés ici ont la même signification que celle couramment comprise par l’homme du métier à laquelle cette invention appartient. Les matières, méthodes et exemples sont seulement illustratifs et non destinés être limitatifs. Dans la mesure où ils ne sont pas décrits ici, les nombreux détails concernant les matières spécifiques et les actes de traitement sont classiques et peuvent être trouvés dans des manuels et autres sources dans les techniques des abrasifs structurés.

[0016] La Fig. 1 présente un mode de réalisation particulier d’un procédé 100 de fabrication d’un produit abrasif de revêtement structuré. Le procédé est initialisé à l’activité 101 par l’obtention d’agrégats abrasifs non cuits, verts, ayant une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, les agrégats abrasifs étant formés à partir d’une composition comprenant des particules de grains abrasifs et un liant nanoparticulaire, le liant nanoparticulaire formant une phase de matrice continue dans laquelle les particules de grains abrasifs sont uniformément distribuées. Dans l’activité 103, le mélange ensemble d’une résine polymère, des agrégats abrasifs, d’un agent de réticulation et d’un catalyseur a lieu pour former une formulation de bouillie abrasive. Dans l’activité 105, l’application de la formulation de bouillie abrasive sur un support a lieu. Le traitement de la formulation de bouillie déposée pour rendre au moins la partie de surface de la formulation de bouillie plastique mais ne s’écoulant pas a lieu dans l’activité 107. Dans l’activité 109, un gaufrage d’un motif sur la formulation de bouillie a lieu. Un durcissement de la formulation de bouillie abrasive pour conserver le motif gaufré et former ainsi un abrasif structuré a lieu pendant l’activité 113. Facultativement, l’application de grains abrasifs supplémentaires, de poudres fonctionnelles ou autres traitements de surface peut avoir lieu pendant l’activité 111, après gaufrage du motif 109 mais avant le durcissement 113.

[0017] Tel qu’il est utilisé ici, le terme «agrégat» peut être utilisé pour se référer à une particule faite d’une pluralité de particules plus petites qui ont été combinées d’une manière telle qu’il est relativement difficile de séparer ou désintégrer la particule d’agrégat en des particules plus petites par l’application d’une pression ou d’une agitation. Ceci est en opposition avec le terme «agglomérat», qui est utilisé ici pour se référer à une particule composée d’une pluralité de particules plus petites qui ont été combinées d’une manière telle qu’il est relativement facile de séparer la particule d’agglomérat ou de désintégrer la particule d’agglomérat à nouveau en particules plus petites, par exemple par l’application de pression ou d’agitation manuelle.

Agrégats abrasifs

[0018] Conformément à un mode de réalisation, des agrégats abrasifs sont fournis qui sont particulièrement appropriés pour des opérations d’usinage, dans lesquelles l’abrasion est effectuée pour enlever de la matière et améliorer la qualité de surface. Les agrégats abrasifs peuvent être formés par un traitement à base de bouillie. Des modes de réalisation peuvent tirer avantage d’un séchage par pulvérisation, où une bouillie contenant les matières constitutives des agrégats et un support liquide, tel que l’eau, sont mélangés ensemble, nébulisés en gouttelettes, et séchés. Certains modes de réalisation combinent des grains abrasifs, un liant, un dispersant et un agent de réticulation.

[0019] Des agrégats abrasifs non cuits, verts, appropriés, comprennent, par exemple, ceux décrits dans le, et produits conformément aux procédés du, brevet américain N° 8 038 751 au nom de Starling. Les enseignements du brevet américain N° 8 038 751 au nom de Starling qui se rapportent à la fabrication d’agrégats abrasifs non cuits, verts, sont ici incorporés par référence à toutes fins. Des agrégats abrasifs appropriés sont également disponibles auprès de Saint-Gobain Abrasives, Inc. sous la marque Nanozyte<®>et sont des exemples d’agrégats abrasifs non cuits, verts. Selon certains modes de réalisation, le produit abrasif comprend des agrégats abrasifs non cuits, verts, ayant une structure composite, comprenant à la fois des grains abrasifs qui ont une dimension se situant dans la plage des microparticules, et un liant nanoparticulaire qui fournit la matrice de l’agrégat abrasif dans laquelle les grains abrasifs sont noyés ou contenus.

[0020] Typiquement, les agrégats abrasifs sont utilisés dans le produit abrasif sans traitement thermique notable de post-formation, tel qu’une calcination, un frittage ou une recristallisation qui modifierait la dimension de cristallite, la dimension de grain, la densité, la résistance à la traction, le module d’Young et similaires des agrégats abrasifs. De tels procédés de traitement thermique, bien que courants, et qui sont généralement effectués au-delà de 400 °C, généralement 500 °C et au-dessus, se situant aisément dans la plage de 800 °C à 1200 °C et au-dessus pour certaines espèces céramiques, ne sont pas utilisés ici.

[0021] Les agrégats abrasifs ont une morphologie notable, caractérisée par une distribution uniforme des grains abrasifs dans le liant nanoparticulaire. De plus, les agrégats abrasifs ont une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, les agrégats abrasifs étant formés à partir d’une composition comprenant des particules de grains abrasifs et un liant nanoparticulaire. Les agrégats peuvent être des sphères, sphéroïdes et toroïdes pleins. En variante, les agrégats peuvent être des sphères, sphéroïdes et toroïdes creux. Lorsqu’ils sont observés sous grossissement, comme représenté dans les micrographies électroniques à balayage de la Fig. 6 à la Fig. 10 , les agrégats abrasifs ont une forme généralement sphéroïdale, étant caractérisée comme arrondie ou sphérique. Dans certains cas, cependant, les agrégats abrasifs peuvent être observés avoir un vide près du centre de l’agrégat abrasif et ainsi présenter une forme davantage du type toroïde ou tore, également comme observé dans les micrographies électroniques à balayage des Fig. 6 à Fig. 10 . Les particules individuelles de la matière de grain abrasif peuvent être observées comme étant dispersées sur la surface des agrégats abrasifs et dans l’intérieur de ceux-ci. On note que la Fig. 6 à la Fig. 10 montrent des agrégats abrasifs individuels, dispersés, qui sont liés ensemble dans un système liant de résine.

[0022] La dimension et la plage de dimension des agrégats abrasifs peuvent être ajustées et peuvent dépendre de nombreux facteurs, comprenant la composition du mélange et, si un séchoir à pulvérisation est utilisé dans la formation des agrégats abrasifs, la vitesse d’alimentation du séchoir à pulvérisation. Par exemple, des agrégats abrasifs de dimensions comprenant celles d’approximativement 15 micromètres, 20 micromètres, 35 micromètres, 40 micromètres, 45 micromètres, 50 micromètres, 55 micromètres, 60 micromètres, 65 micromètres et 70 micromètres ont été obtenus avec succès à l’aide d’un séchoir à pulvérisation. Ces agrégats abrasifs peuvent comprendre des particules de grains abrasifs se situant dans la plage d’environ 5 à environ 15 micromètres. Dans des modes de réalisation particuliers, la dimension des agrégats abrasifs se situe dans la plage d’environ 20 micromètres à environ 70 micromètres, d’environ 30 micromètres à environ 65 micromètres ou d’environ 35 micromètres à environ 60 micromètres. Dans un autre mode de réalisation, la dimension moyenne des agrégats abrasifs se situe dans la plage d’environ 45 à environ 55 micromètres, ou d’environ 50 micromètres.

[0023] Une étude plus poussée des agrégats abrasifs a révélé que, dans certains modes de réalisation, les sphéroïdes sont creux, tandis que, dans d’autres modes de réalisation, les agrégats sont pleins, et dans encore d’autres modes de réalisation, les agrégats sont essentiellement remplis par le grain et/ou le liant nanoparticulaire. Les particules creuses peuvent être considérées comme analogues à des balles pour raquettes à enveloppes épaisses, ayant une épaisseur de paroi (tw) se situant dans une plage d’environ 0,08 à environ 0,4 fois la dimension moyenne de particule des agrégats abrasifs. Les paramètres de traitement et les paramètres de composition peuvent être modifiés pour réaliser différentes épaisseurs de paroi.

[0024] Une fois formés, les agrégats abrasifs peuvent, si souhaité, être classifiés et/ou séparés en diverses plages de dimension avant d’être appliqués à un support ou autrement utilisés dans une opération de polissage. La classification des agrégats abrasifs peut être accomplie par des techniques de tamisage, tri ou séparation gravimétrique. Dans un mode de réalisation, les agrégats abrasifs peuvent être classifiés en étant passés à travers un tamis d’ouverture de maille de dimension standard, tel que, par exemple, un tamis de 170 mesh d’ouverture de maille standard, qui permet le passage à travers de particules ayant une dimension de particule moyenne d’approximativement 90 µm.

Particules de grains abrasifs

[0025] Les particules de grains abrasifs qui forment des agrégats abrasifs ont généralement une dureté Mohs de plus d’environ 3, et de préférence d’environ 3 à environ 10, Pour des applications particulières, les particules de grains abrasifs ont une dureté Mohs d’au moins 5, 6, 7, 8, ou 9. Dans un mode de réalisation, les particules de grains abrasifs ont une dureté Mohs de 9. On pense généralement que les particules de grains abrasifs servent d’agent de meulage ou de polissage actif primaire dans les agrégats abrasifs. Des exemples de compositions abrasives appropriées comprennent des solides inorganiques, non métalliques, tels que les carbures, les oxydes, les nitrures et certaines matières carbonées. Les oxydes comprennent l’oxyde de silicium (tels que le quartz, la cristobalite et les formes vitreuses), l’oxyde de cérium, l’oxyde de zirconium, l’oxyde d’aluminium. Les carbures et les nitrures comprennent, mais sans y être limités, le carbure de silicium, le nitrure d’aluminium, de bore (comprenant le nitrure de bore cubique), le carbure de titane, le nitrure de titane, le nitrure de silicium. Les matières carbonées comprennent le diamant, qui comprend largement le diamant synthétique, le carbone sous forme de diamant et les matières carbonées apparentées telles que la fullerite et les nanotiges de diamant agrégé. Les matières peuvent également comprendre une large gamme de minéraux extraits d’origine naturelle, tels que le grenat, la cristobalite, le quartz, le corindon, le feldspath, à titre d’exemple. Certains modes de réalisation de la présente invention tirent avantage des matières de diamant, de carbure de silicium, d’oxyde d’aluminium et/ou d’oxyde de cérium, le carbure de silicium étant présenté comme étant efficace de façon notable. De plus, l’homme du métier comprendra que diverses autres compositions possédant les caractéristiques de dureté souhaitées peuvent être utilisées comme particules de grains abrasifs dans les agrégats abrasifs de la présente invention. De plus, dans certains modes de réalisation selon la présente invention, des mélanges d’au moins deux particules de grains abrasifs différentes peuvent être utilisés dans les mêmes agrégats abrasifs.

[0026] Comme cela devrait être entendu à la lecture de la description précédente, une large diversité de particules de grains abrasifs peut être utilisée dans des modes de réalisation. De ce qui précède, le nitrure de bore cubique et le diamant sont considérés comme des particules «superabrasives», et ont trouvé une utilisation industrielle largement répandue pour des opérations d’usinage spécialisées, comprenant des opérations de polissage hautement critiques. En outre, les particules de grains abrasifs peuvent être traitées de façon à former un revêtement métallurgique sur les particules individuelles avant l’incorporation dans les agrégats abrasifs. Les grains superabrasifs sont particulièrement appropriés pour le revêtement. Des revêtements métallurgiques typiques comprennent le nickel, le titane, le cuivre, l’argent et les alliages et mélanges de ceux-ci.

[0027] En général, la dimension des particules de grains abrasifs se situe dans la plage des microparticules. Tel qu’il est utilisé ici, le terme «microparticule» peut être utilisé pour se référer à une particule ayant une dimension moyenne de particule d’environ 0,1 µm à environ 50 µm, de préférence d’au moins environ 0,2 µm, environ 0,5 µm, ou environ 0,75 µm, et non supérieure à environ 30 µm, tel que non supérieure à environ 25 µm, non supérieure à environ 20 µm, ou non supérieure à environ 15 µm. Des modes de réalisation particuliers ont une dimension moyenne de particule d’environ 0,3 µm à environ 20 µm. La dimension des particules de grains abrasifs peut varier en fonction du type de particules de grains qui est utilisé. Par exemple, des particules de grains de diamant peuvent avoir une dimension d’environ 0,3 à environ 20 µm, les particules de grains de carbure de silicium peuvent avoir une dimension d’environ 0,3 à environ 20 µm, et les particules de grains d’oxyde d’aluminium peuvent avoir une dimension d’environ 0,3 à environ 20 µm.

[0028] Il devrait être noté que les particules de grains abrasifs peuvent être formées d’agrégats abrasifs de particules plus petites telles que des nanoparticules d’agrégat abrasif, bien que de façon plus courante les grains abrasifs soient formés de particules individuelles dans la plage des microparticules. Tel qu’il est utilisé ici, le terme «nanoparticule» peut être utilisé pour se référer à une particule ayant une dimension moyenne de particule d’environ 5 nm à environ 150 nm, typiquement inférieure à environ 100 nm, 80 nm, 60 nm, 50 nm, ou moins d’environ 50 nm. Par exemple, plusieurs particules de diamant de dimension nanométrique peuvent être agrégées ensemble pour former une microparticule de grain de diamant. La dimension des particules de grains abrasifs peut varier en fonction du type de particules de grains qui est utilisé.

[0029] Les particules de grains abrasifs peuvent, en général, représenter entre environ 0,1% et environ 85% des agrégats abrasifs. Les agrégats abrasifs comprennent de façon davantage préférée entre environ 10% et environ 50% en poids des particules de grains abrasifs.

[0030] Dans un mode de réalisation, les agrégats abrasifs peuvent être formés à l’aide d’une dimension unique de particule de grain abrasif, la dimension de la particule de grain et les agrégats résultants étant tous deux adaptés à l’application de polissage souhaité. Dans d’autres modes de réalisation, des mélanges d’au moins deux particules de grains abrasifs de dimensions différentes peuvent être utilisés en combinaison pour former des agrégats abrasifs ayant des caractéristiques avantageuses attribuables à chacune des dimensions de particule de grain.

Liant nanoparticulaire

[0031] Les agrégats abrasifs selon la présente invention comprennent également une matière de liant nanoparticulaire telle qu’indiquée ci-dessus. Le liant nanoparticulaire forme généralement une phase de matrice continue qui agit pour former et maintenir les particules de grains abrasifs ensemble dans les agrégats abrasifs dans la nature d’un liant. A cet égard, il devrait être noté que le liant nanoparticulaire, tout en formant une phase de matrice continue, est lui-même généralement fait de nanoparticules individuellement identifiables qui sont en contact intime, interbloquées et, dans une certaine mesure, liées de façon atomique les unes avec les autres. Cependant, en raison de l’état non cuit, vert, des agrégats abrasifs ainsi formés, les nanoparticules individuelles sont généralement non fusionnées ensemble pour former des grains, comme dans le cas d’une matière céramique frittée. Tel qu’utilisé ici, la description du liant nanoparticulaire s’étend à une ou plusieurs espèces de liants.

[0032] La matière de liant nanoparticulaire peut comprendre des particules de céramique et carbonées très fines, telles que du dioxyde de silicium de dimension nanométrique dans un colloïde ou une suspension liquide (connue comme silice colloïdale). Les matières de liant nanoparticulaire peuvent également comprendre, mais sans y être limitées, de l’alumine colloïdale, de l’oxyde de cérium de dimension nanométrique, du diamant de dimension nanométrique et leurs mélanges. La silice colloïdale est préférée en vue d’une utilisation comme liant nanoparticulaire dans certains modes de réalisation de la présente invention. Par exemple, des liants nanoparticulaires disponibles dans le commerce qui ont été utilisés avec succès comprennent les solutions de silice colloïdale BINDZEL 2040 BINDZIL 2040 (disponibles auprès d’Eka Chemicals Inc. de Marietta, Georgia) et NEXSIL 20 (disponible auprès de Nyacol Nano Technologies, Inc. d’Ashland, Massachusetts).

[0033] Avant que le mélange ne soit séché par pulvérisation pour former les agrégats, le mélange peut comprendre une quantité de matière de liant nanoparticulaire se situant dans la plage d’entre environ 0,1% et environ 80%, de préférence se situant dans la plage d’entre environ 10% et environ 30% sur une base humide. Dans les agrégats abrasifs formés, la matière de liant nanoparticulaire peut représenter entre environ 1% et environ 90% des agrégats, de préférence entre environ 20% et environ 80% des agrégats, et de la façon que l’on préfère le plus entre environ 50% et environ 75% des agrégats, le tout sur une base en poids sec.

Plastifiant

[0034] La bouillie pour former les agrégats abrasifs comprend également avantageusement une matière qui sert principalement de plastifiant, également connue comme dispersant, pour favoriser une dispersion du grain abrasif dans les agrégats ainsi formés.

[0035] Les plastifiants comprennent des matières à la fois organiques et inorganiques, comprenant des tensio-actifs et autres espèces de modification de la tension superficielle. Des modes de réalisation particuliers font l’usage d’espèces organiques, telles que les polymères et les monomères. Dans un mode de réalisation à titre d’exemple, le plastifiant est un polyol. Par exemple, le polyol peut être un polyol monomérique ou peut être un polyol polymérique. Un polyol monomérique à titre d’exemple comprend le 1,2-propanediol; le 1,4-propanediol; l’éthylène glycol; le glycérol; le pentaérythritol; les alcools de sucre tels que le maltitol, le sorbitol, l’isomalt, ou toute combinaison de ceux-ci; ou toute combinaison de ceux-ci. Un polyol polymérique à titre d’exemple comprend le polyéthylène glycol; le polypropylène glycol; le poly(tétraméthylèneéther)glycol; le poly(oxyde d’éthylène); le poly(oxyde de propylène); un produit de réaction de glycérol et d’oxyde de propylène, d’oxyde d’éthylène, ou une combinaison de ceux-ci; un produit de réaction d’un diol et d’un acide dicarboxylique ou son dérivé; un polyol huile naturelle; ou toute combinaison de ceux-ci. Dans un exemple, le polyol peut être un polyester polyol, tel qu’un produit de réaction d’un diol et d’un acide dicarboxylique ou son dérivé.

[0036] Dans un autre exemple, le polyol est un polyéther polyol, tel que le polyéthylène glycol, le polypropylène glycol, le poly(oxyde d’éthylène), le poly(oxyde de propylène), ou un produit de réaction de glycérol et d’oxyde de propylène ou d’oxyde d’éthylène. En particulier, le plastifiant comprend le polyéthylène glycol (PEG).

Charges

[0037] Le mélange de formation des agrégats abrasifs peut contenir une ou plusieurs charges. Des charges appropriées comprennent: les carbonates métalliques, tels que le carbonate de calcium et le carbonate de sodium; les silices, tels que le quartz, les billes de verre et les bulles de verre; les silicates, tels que le talc, les argiles, et le métasilicate de calcium; les sulfates métalliques, tels que le sulfate de baryum, le sulfate de calcium et le sulfate d’aluminium; les oxydes métalliques tels que l’oxyde de calcium, l’oxyde d’aluminium, comprenant la boehmite et/ou la pseudo-boehmite; les phosphates minéraux tels que l’apatite, comprenant l’hydroxylapatite, la fluorapatite, la chlorapatite et la bromapatite; et les hydrates minéraux, tels que le trihydrate d’aluminium.

Auxiliaires de meulage

[0038] La bouillie de formation d’agrégat abrasif peut également contenir un ou plusieurs auxiliaires de meulage. Des auxiliaires de meulage appropriés peuvent être à base inorganique, tels que les sels halogénures, par exemple la cryolite de sodium, le tétrafluoroborate de potassium, etc.; ou à base organique, tels que les cires chlorées, par exemple le poly(chlorure de vinyle).

Bouillie de revêtement abrasive et préparation

[0039] Dans un mode de réalisation, les agrégats abrasifs sont, de préférence, combinés avec une matière de résine durcissable, ou une formulation de mélange de résine durcissable, qui peut être utilisée pour coller les agrégats abrasifs sur une surface d’un support. Des procédés pour combiner les agrégats abrasifs avec la matière de liaison de résine comprennent une formation de bouillie abrasive, dans laquelle les agrégats abrasifs, la résine, et autres additifs sont combinés ensemble jusqu’à ce qu’ils soient intimement mélangés. La bouillie abrasive peut de plus comprendre d’autres ingrédients, tels que des agents thixotropes, des matières bifonctionnelles, des initiateurs, des agents de réticulation, des tensio-actifs, des agents de transfert de chaîne, des stabilisants, des dispersants, des agents de durcissement, des médiateurs de réaction, des pigments, des teintures, des colorants et des charges. Dans un mode de réalisation, la bouillie peut comprendre une résine polymère (monomères, oligomères et combinaisons et mélanges de ceux-ci), des agrégats abrasifs, un ou plusieurs photo-initiateurs et une ou plusieurs charges. Dans un autre mode de réalisation, la bouillie abrasive peut, facultativement, comprendre un ou plusieurs additifs, tels qu’un agent anti-mousse.

[0040] Tous les ingrédients de la bouillie sont intimement mélangés ensemble à l’aide, par exemple, d’un mélangeur à cisaillement élevé. Le mélange peut être effectué à l’aide de conditions de cisaillement élevé. Typiquement, le mélange a lieu jusqu’à ce que les ingrédients soient intimement mélangés. Il a été observé de façon surprenante que les agrégats abrasifs non cuits, verts, sont capables de supporter des conditions de mélange à cisaillement élevé associées à la préparation de la formulation de bouillie abrasive. Ceci est particulièrement remarquable en ce qui concerne la conservation à la fois des structures de sphère, sphéroïdes et toroïdes pleines et creuses des agrégats.

[0041] Pendant le mélange des ingrédients de bouillie abrasive, les ingrédients peuvent être ajoutés à la bouillie un par un, par lots, ou tous en une fois. Typiquement, les ingrédients sont ajoutés un par un à la bouillie abrasive. Si les ingrédients sont ajoutés un par un ou par lots, la bouillie peut être agitée pendant une période de temps jusqu’à ce que l’ingrédient ait été suffisamment incorporé par mélange dans la bouillie. Des temps d’agitation typiques se situent dans la plage d’environ 1 minute à environ 2 heures, en fonction de l’ingrédient ou des ingrédients qui sont ajoutés à la bouillie abrasive.

[0042] Dans un mode de réalisation, des monomères et/ou des composants oligomères sont d’abord mélangés ensemble dans des conditions à cisaillement élevé. Tous initiateurs, agents mouillants, agents anti-mousse, dispersants et similaires sont ensuite ajoutés dans le mélange tout en continuant le mélangeage. Puis on ajoute au mélange tous agents de mise en suspension, auxiliaires de meulage, charges et similaires tout en continuant le mélangeage. Les agrégats abrasifs non cuits, verts, sont ensuite ajoutés au mélange tout en continuant le mélangeage jusqu’à ce que tous les composants soient intimement mélangés pour achever la formation de la formulation de bouillie abrasive.

[0043] Dans un mode de réalisation, la formulation de bouillie abrasive a une composition qui peut comprendre: d’environ 20% en poids à environ 60% en poids de résine polymère totale (monomères, oligomères ou combinaisons de ceux-ci), d’environ 5,0% en poids à environ 40% en poids d’agrégats abrasifs totaux d’environ 5% en poids à environ 60% en poids de charge totale, et d’environ 0,2% en poids à environ 10% en poids d’initiateur total, où les pourcentages sont basés sur le poids total de la bouillie abrasive. Facultativement, d’environ 0,05% en poids à environ 5% en poids d’additifs totaux peuvent également être ajoutés à la bouillie abrasive. Les quantités des composants de bouillie abrasive, comprenant tous additifs facultatifs, sont ajustées de telle sorte que les quantités totales s’ajoutent jusqu’à 100% en poids.

[0044] Dans un mode de réalisation particulier, la formulation de bouillie abrasive a une composition qui peut comprendre: d’environ 10% en poids à environ 45% en poids de résine polymère totale (monomères, oligomères ou combinaisons de ceux-ci), d’environ 5,0% en poids à environ 20% en poids d’agrégats abrasifs totaux; d’environ 10% en poids à environ 40% en poids de charge totale; d’environ 0,2% en poids à environ 2,5% en poids d’initiateur total; et d’environ 0,1% en poids à environ 5,0% en poids d’additifs totaux où les pourcentages sont basés sur le poids total de la bouillie abrasive. Les quantités des composants de bouillie abrasive sont ajustées de telle sorte que les quantités totales s’ajoutent jusqu’à 100% en poids.

[0045] La viscosité de la formulation de bouillie abrasive peut être surveillée alors qu’elle est en train d’être préparée. Dans un mode de réalisation, la viscosité de la bouillie abrasive peut être maintenue dans une plage particulière avant l’addition des composants solides. Après l’addition des composants solides, la bouillie abrasive peut avoir une viscosité dans une plage particulière.

[0046] Dans un mode de réalisation, la bouillie abrasive peut avoir un rapport de résine polymère totale à agrégat abrasif non cuit, vert, total, dans une plage d’environ 4,0:1,0 à environ 0,8:1,0, tel que d’environ 3,5:1,0 à environ 1,0:1,0, ou d’environ 3,0:1,0 à environ 1,0:1,0. Dans un autre mode de réalisation, la bouillie abrasive peut avoir un rapport de résine polymère à charge se situant dans la plage d’environ 2,5:1,0 à environ 0,8:1,0, tel que d’environ 2,0:1,0 à environ 1,0:1,0.

Résines polymères

[0047] Des matières de résine polymère appropriées comprennent les résines durcissables choisies parmi les résines durcissables par rayonnement, telles que les résines durcissables à l’aide d’un faisceau électronique, d’un rayonnement UV ou d’une lumière visible, telles que les oligomères acrylés de résines époxy acrylées, les uréthanes acrylés et les polyester acrylates et monomères acrylés comprenant les monomères monoacrylés, multiacrylés, et les résines thermodurcissables telles que les résines phénoliques, les résines urée/formaldéhyde et les résines époxy, ainsi que les mélanges de telles résines. En effet, il est souvent commode d’avoir un composant durcissable par rayonnement présent dans la formulation qui peut être durci relativement rapidement après que la formulation a été déposée de façon à ajouter à la stabilité de la forme déposée. Dans le contexte de cette demande, il est entendu que l’expression «durcissable par rayonnement» englobe l’utilisation de lumière visible, de lumière ultraviolette (UV) et de rayonnement par faisceau électronique comme agent apportant le durcissement. Dans certains modes de réalisation, les fonctions de durcissement thermique et les fonctions de durcissement par rayonnement peuvent être fournies par différentes fonctionnalités dans la même molécule.

[0048] La formulation de liant de résine peut également comprendre une résine thermoplastique non réactive qui peut augmenter les caractéristiques d’auto-émouture des composites abrasifs déposés par amélioration de l’érodabilité. Des exemples de telles résines thermoplastiques comprennent le polypropylène glycol, le polyéthylène glycol et un copolymère à blocs polyoxypropylène-polyoxyéthylène, etc.

[0049] Dans un mode de réalisation, la résine polymère comprend un mélange de résines durcissables par rayonnement comprenant des oligomères acrylés de résines époxy acrylées, un oligomère acrylate acide, des monomères monoacrylés et des monomères multiacrylés. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité totale de la résine polymère dans la bouillie abrasive peut être d’au moins environ 5% en poids, d’au moins environ 10% en poids, d’au moins environ 15% en poids ou d’au moins environ 20% en poids. Dans un autre mode de réalisation, la quantité de résine polymère dans la bouillie abrasive peut être non supérieure à environ 75% en poids, non supérieure à environ 70% en poids, non supérieure à environ 65% en poids, ou non supérieure à environ 50% en poids. La quantité de résine polymère dans la bouillie abrasive peut se situer dans une plage comprenant toute paire des limites supérieure et inférieure précédentes. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité de résine polymère comprise dans la bouillie abrasive peut se situer dans la plage d’au moins environ 20% en poids à pas plus d’environ 70% en poids, telle que d’au moins environ 25% en poids à pas plus d’environ 65% en poids.

[0050] Agrégats – Comme précédemment discuté, des agrégats abrasifs appropriés sont ceux décrits et produits conformément aux procédés du brevet américain N° 8 038 751 au nom de Starling. On préfère les agrégats abrasifs disponibles auprès de Saint-Gobain Abrasives, Inc. sous la marque Nanozyte<®>. Dans un mode de réalisation particulier, les agrégats abrasifs peuvent contenir des grains abrasifs d’oxyde d’aluminium. Dans un mode de réalisation, la quantité d’agrégat abrasif dans la bouillie abrasive peut être d’au moins environ 0,5% en poids, d’au moins environ 1,0% en poids, d’au moins environ 3,0% en poids, ou d’au moins environ 5,0% en poids. Dans un autre mode de réalisation, la quantité d’agrégat abrasif dans la bouillie abrasive peut être de pas plus d’environ 40% en poids, de pas plus d’environ 35% en poids, de pas plus d’environ 30% en poids, de pas plus d’environ 25% en poids, ou de pas plus d’environ 20% en poids. La quantité d’agrégat abrasif dans la bouillie abrasive peut se situer dans une plage comprenant toute paire des limites supérieure et inférieure précédentes. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité d’agrégat abrasif compris dans la bouillie abrasive peut se situer dans la plage d’au moins environ 1,0% en poids à pas plus d’environ 40% en poids, telle qu’au moins environ 5,0% en poids à pas plus d’environ 25% en poids.

[0051] Charges – Des charges peuvent être incorporées dans la formulation de bouillie abrasive pour modifier la rhéologie de la formulation et la dureté et la ténacité des liants durcis. Des exemples de charges utiles comprennent: les carbonates métalliques tels que le carbonate de calcium, le carbonate de sodium; les silices telles que le quartz, les billes de verre, les bulles de verre; les silicates tels que le talc, les argiles, le métasilicate de calcium; un sulfate métallique tel que le sulfate de baryum, le sulfate de calcium, le sulfate d’aluminium; les oxydes métalliques tels que l’oxyde de calcium, l’oxyde d’aluminium; et le trihydrate d’aluminium. Dans un mode de réalisation, la quantité de charge dans la bouillie abrasive peut être d’au moins environ 10% en poids, d’au moins environ 15% en poids, d’au moins environ 20% en poids ou d’au moins environ 25% en poids. Dans un autre mode de réalisation, la quantité de charge dans la bouillie abrasive peut être de pas plus d’environ 60% en poids, de pas plus d’environ 55% en poids, de pas plus d’environ 50% en poids, de pas plus d’environ 45% en poids ou de pas plus d’environ 40% en poids. La quantité de charge dans la bouillie abrasive peut se situer dans une plage comprenant toute paire des limites supérieure et inférieure précédentes. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité de charge comprise dans la bouillie abrasive peut se situer dans la plage d’au moins environ 20% en poids à pas plus d’environ 60% en poids, telle qu’au moins environ 5,0% en poids à pas plus d’environ 25% en poids.

[0052] Auxiliaires de meulage – La formulation de bouillie abrasive peut comprendre un auxiliaire de meulage pour augmenter l’efficacité de meulage et la vitesse de coupe. Des auxiliaires de meulage utiles peuvent être à base inorganique, tels que les sels halogénures, par exemple la cryolite de sodium, le tétrafluoroborate de potassium, etc.; ou à base organique, tels que les cires chlorées, par exemple le poly(chlorure de vinyle). Dans certains modes de réalisation, les auxiliaires de meulage dans la formulation sont la cryolite et le tétrafluoroborate de potassium. Les auxiliaires de meulage ont typiquement une dimension de particule se situant dans la plage d’environ 1 à 80 µm, telle que d’environ 5 à 30 µm. Le pourcentage en poids de l’auxiliaire de meulage peut se situer dans la plage d’environ 0,0 à 50%, telle que d’environ 10 à 30%.

[0053] Initiateurs – Les initateurs de polymérisation appropriés, tels que des photoinitateurs, peuvent être compris dans la formulation de bouillie abrasive. Dans un mode de réalisation, l’initateur peut être un initateur de polymérisation radicalaire. Dans un mode de réalisation spécifique, l’initateur peut être un oxyde de bis-acyl-phosphine. Dans un autre mode de réalisation spécifique, l’initateur peut être une alpha hydroxy cétone. Plus d’un type d’initateur ou mélanges d’initateurs peut être utilisé dans le mélange de bouillie abrasive. Dans un mode de réalisation, la quantité d’initateur dans la bouillie abrasive peut être d’au moins environ 0,1% en poids, d’au moins environ 0,15% en poids ou d’au moins environ 0,2% en poids. Dans un autre mode de réalisation, la quantité d’initateur dans la bouillie abrasive peut être de pas plus d’environ 8,0% en poids, de pas plus d’environ 6,0% en poids, de pas plus d’environ 4,0% en poids ou de pas plus d’environ 3,0% en poids. La quantité d’initateur dans la bouillie abrasive peut se situer dans une plage comprenant toute paire des limites supérieure et inférieure précédentes. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité d’initateur comprise dans la bouillie abrasive peut se situer dans la plage d’au moins environ 0,1% en poids à pas plus d’environ 8,0% en poids, telle qu’au moins environ 0,2% en poids à pas plus d’environ 5,0% en poids.

[0054] Les formulations de bouillie abrasive peuvent comprendre en outre, facultativement, un ou plusieurs additifs, comprenant: des agents de couplage, tels que les agents de couplage de type silane, par exemple A-174 et A-1100 disponibles auprès de Osi Specialties, Inc., les organotitanates et les zircoaluminates; des agents antistatiques, tels que le graphite, le noir de carbone et similaires; des agents de mise en suspension, tels que la silice fumée, par exemple Cab-0-Sil MS, Aerosil 200; des agents antichargement, tels que le stéarate de zinc; des lubrifiants tels qu’une cire; des agents mouillants; des colorants; des charges; des agents de modification de la viscosité; des dispersants; et des agents anti-mousse. Les additifs peuvent être de même type ou de types différents, seuls ou en combinaison avec d’autres types d’additifs. Dans un mode de réalisation, la quantité d’additifs totaux dans la bouillie abrasive peut être d’au moins environ 0,1% en poids, d’au moins environ 1% en poids ou d’au moins environ 5% en poids. Dans un autre mode de réalisation, la quantité d’additifs totaux dans la bouillie abrasive peut être de pas plus d’environ 25% en poids, de pas plus d’environ 20% en poids, de pas plus d’environ 15% en poids ou de pas plus d’environ 12% en poids. La quantité d’additifs totaux dans la bouillie abrasive peut se situer dans une plage comprenant toute paire des limites supérieure et inférieure précédentes. Dans un mode de réalisation particulier, la quantité d’additifs totaux compris dans la bouillie abrasive peut se situer dans la plage d’au moins environ 0,1% en poids à pas plus d’environ 20% en poids, telle qu’au moins environ 0,1% en poids à pas plus d’environ 15% en poids.

Application de la bouillie abrasive sur le support

[0055] La bouillie abrasive contenant les grains d’agrégats abrasifs est de préférence appliquée sur le support à l’aide d’un étaleur à lame pour former un revêtement. En variante, le revêtement de bouillie peut être appliqué à l’aide de procédés de revêtement par filière plate, par cylindre lisse, par gravure ou par gravure inverse. Alors que le support est introduit sous l’étaleur à lame à une vitesse de revêtement souhaitée, la bouillie abrasive est appliquée sur le support dans l’épaisseur souhaitée.

[0056] Des matières de support comprennent toute bande flexible, telle qu’un film polymère, un papier, une étoffe (comprenant un tissu tissé, non tissé ou molletonné), un film métallique, une fibre vulcanisée, des substrats non-tissés, toutes combinaisons de ce qui précède et des versions traitées des matériaux précédents. Dans un mode de réalisation, le support comprend un film polymère, tel qu’un film de polyester, de polyuréthane, de polypropylène, de polyimides tels que KAPTON de DuPont. Dans un autre mode de réalisation, le support comprend un tissu de polyester. Les films peuvent être apprêtés pour favoriser l’adhésion des agrégats abrasifs sur le support. Le support peut être laminé sur un autre substrat pour une résistance, un support ou une stabilité dimensionnelle. La stratification peut être accomplie avant ou après que l’article abrasif est formé. L’article abrasif peut être sous la forme d’une courroie sans fin, d’un disque, d’une feuille ou d’un ruban flexible qui est dimensionné de façon à être apte à être amené en contact avec une pièce de travail.

[0057] Dans un mode de réalisation particulier, le dépôt de la formulation de bouillie abrasive sur le support peut être fait en au moins deux couches. Ainsi, par exemple, il est possible de déposer initialement une formulation de bouillie ayant un premier grain abrasif, puis de déposer sur le dessus une seconde couche ayant un grain abrasif différent. La teneur en grain de la couche supérieure peut alors être rendue supérieure, ou d’une qualité supérieure, au grain dans la couche inférieure. En variante, ou en outre, la couche supérieure peut être dotée d’un composant auxiliaire de meulage alors que la couche inférieure n’en a pas.

[0058] De telles approches et d’autres qui sont similaires qui peuvent être facilement conçues, permettent au produit abrasif à revêtement de meuler plus efficacement.

[0059] Il est également possible de prévoir, si la formulation est déposée en une pluralité de couches, que la couche supérieure soit elle-même d’une formulation plus visqueuse, peut-être en conséquence de l’addition de concentrations supérieures de grains abrasifs ou d’auxiliaire de meulage. Ceci peut assurer une partie ou toute l’opération dans laquelle la partie de surface de la formulation de bouillie est rendue plastique mais ne s’écoulant pas.

[0060] Rendre la surface de la bouillie abrasive plastique mais ne s’écoulant pas

[0061] Comme décrit dans le brevet américain N° 5 833 724 aux noms de Wei et al. et le brevet américain N° 5 863 306 aux noms de Wei et al., dont la totalité des divulgations est incluse ici à toutes fins, un abrasif structuré peut être formé en rendant au moins la partie de surface de la formulation de bouillie abrasive plastique mais ne s’écoulant pas. Par ceci, on entend que la surface est suffisamment plastique pour qu’elle puisse être gaufrée à l’aide d’un outil de gaufrage mais qu’elle maintiendra de façon substantielle la forme gaufrée pendant au moins 30 secondes après retrait de l’outil de gaufrage. Une forme est considérée avoir été «maintenue de façon substantielle» si la hauteur verticale de la forme gaufrée au-dessus du substrat ne diminue pas de plus de 10%.

[0062] Avant le gaufrage, la viscosité de la formulation liant/abrasif est modifiée de façon à limiter l’écoulement qui aurait tendance à avoir lieu aux viscosités inférieures auxquelles la formulation est classiquement déposée. Il est cependant non nécessaire que la viscosité de la totalité de la formulation soit ajustée au niveau supérieur. Il est souvent suffisant que la partie exposée externe atteigne rapidement la viscosité supérieure étant donné que celle-ci peut alors agir comme une peau de façon à maintenir la forme gaufrée même si la partie interne conserve une viscosité relativement inférieure pendant une période plus longue.

[0063] La modification de viscosité d’au moins les couches de surface peut être obtenue par exemple par incorporation dans la formulation d’un solvant volatil qui est rapidement perdu lorsque la formulation est déposée sur la matière de support, peut-être avec l’assistance d’une température ambiante accrue ou par un souffle localisé de gaz chaud.

[0064] Il va de soi que la température peut également affecter la viscosité. Il est donc important d’équilibrer ces effets concurrents pour assurer que le résultat est une viscosité qui augmente. Un facteur aidant dans cette direction serait une tendance pour une température accrue à provoquer un durcissement accéléré dans le cas de systèmes de résine thermodurcissable. Une autre option serait de diminuer la température de la structure de telle sorte que la viscosité est accrue. Ceci pourrait être fait par exemple par le passage du substrat avec la couche de formulation de bouillie abrasive déposée sur celui-ci sous un cylindre refroidi et/ou sous un écoulement de gaz froid.

[0065] En plus de l’ajustement par un changement de température ou un retrait de liquide, il est possible de changer la viscosité par augmentation de la charge en matières solides. En général, il est suffisant que la couche de surface de la bouillie abrasive atteigne la viscosité supérieure de façon à maintenir une forme ultérieurement gaufrée sur celle-ci. Ainsi, l’application d’une «poudre fonctionnelle» finement divisée sur la surface de la structure agira pour former une «peau» localisée de viscosité accrue sur la structure lui permettant de conserver une forme imposée jusqu’à ce que le durcissement rende la forme permanente.

[0066] Dans la présente demande, l’expression «poudre fonctionnelle» est utilisée pour se référer à une matière finement divisée (autrement dit, ayant une dimension de particule moyenne, D50, de moins de 250 micromètres), qui modifie les propriétés de la formulation. Ceci peut être aussi simple qu’une modification de viscosité ou qu’une propriété améliorée dans la formulation durcie telle que l’efficacité de meulage. La poudre fonctionnelle peut également agir pour servir d’agent anti-adhésif ou de barrière entre la formulation de résine et l’outil de gaufrage, réduisant les problèmes de collage et permettant une libération améliorée à partir de l’outil de gaufrage.

[0067] La poudre peut être appliquée dans la forme d’une couche unique sur la partie supérieure de la formulation de bouillie abrasive ou en plusieurs couches pour former un composite structuré ayant des propriétés de meulage uniques. Ceci est en fait un aspect avantageux et préféré des présents modes de réalisation.

[0068] La poudre elle-même peut être un grain abrasif, des agrégats abrasifs non cuits, verts, supplémentaires, une diversité de matières pulvérulentes, ou une combinaison de ce qui précède, conférant des propriétés avantageuses. Des grains abrasifs utilisables comme poudre fonctionnelle peuvent consister en tout type de grain abrasif et de dimension de grain, et peuvent être identiques au, ou différents du, grain utilisé dans la formulation de bouillie abrasive et peuvent conduire à des caractéristiques de meulage uniques. La poudre fonctionnelle peut également consister en n’importe lequel parmi la famille des auxiliaires de meulage, des additifs antistatiques, de toute classe de charges et des lubrifiants.

[0069] En fonction de l’application, dans des modes de réalisation particuliers, la poudre fonctionnelle déposée sur la surface de la bouillie peut conférer des caractéristiques de meulage uniques aux produits abrasifs. Des exemples de poudres fonctionnelles comprennent: 1) grains abrasifs – tous types et dimensions de grain; 2) charges – carbonate de calcium, argile, silice, wollastonite, trihydrate d’aluminium, etc.; 3) auxiliaires de meulage – KBF, cryolite, sel halogénure, hydrocarbures halogènes, etc.; 4) agents anti-chargement-stéarate de zinc, stéarate de calcium, etc., 5) agents antistatiques – noir de carbone, graphite, etc., 6) lubrifiants – cires, poudre de PTFE, polyéthylène glycol, polypropylène glycol, polysiloxanes, etc.

[0070] Le dépôt de la ou des couches de poudre fonctionnelle peut être fait à l’aide d’une diversité de procédés de dépôt classiques, comprenant un revêtement par gravité, un revêtement électrostatique, une pulvérisation, un revêtement vibratoire, etc. Le dépôt de diverses poudres fonctionnelles peut avoir lieu simultanément, ou d’une manière ordonnée, pour créer une structure composite avant le gaufrage.

Gaufrage d’un motif sur la surface de la bouillie abrasive

[0071] Après que l’augmentation de la viscosité a été obtenue, la couche est gaufrée pour imposer un motif. Ce motif peut comprendre des îlots isolés de formulation, ou un motif de crêtes séparées par des vallées. Les motifs sont généralement conçus pour doter un produit abrasif d’une pluralité de surfaces de meulage équidistantes du support avec la zone de surface de meulage augmentant avec l’érosion de la couche. Entre les surfaces de meulage, des canaux sont souvent prévus pour permettre une circulation de fluides de meulage et un enlèvement des copeaux générés par le meulage.

[0072] Le gaufrage peut être accompli par un outil de gaufrage tel qu’une plaque forcée en contact avec la couche de formulation ou, souvent plus simplement, l’outil peut comprendre un cylindre ayant le motif souhaité gravé sur sa surface qui, lorsqu’il rentre en contact avec la formulation de bouillie, impose l’inverse du motif gravé sur la surface. De plus, l’outil de gaufrage peut être chauffé ou refroidi de façon à contribuer à l’élévation de la viscosité pour rendre la surface de formulation plastique mais ne s’écoulant pas. Cependant, le chauffage ne devrait pas être à un niveau tel que le liant durcisse tout en étant en contact avec l’outillage. Par ajustement de la viscosité de la formulation de résine sur la couche de surface, le but ultime est qu’après le gaufrage, la forme imposée par l’outil de gaufrage soit substantiellement conservée pendant au moins 30 secondes et, de préférence, pendant une minute. De la façon que l’on préfère le plus, la forme est conservée jusqu’à ce qu’un durcissement ultérieur du composant de liant puisse être effectué.

[0073] Le motif gaufré peut être tout motif conduisant à créer ou améliorer une surface abrasive. Des motifs appropriés comprennent des protubérances, des dépressions, ou leurs combinaisons. Les protubérances et les dépressions peuvent être régulières ou irrégulières en forme, hauteur, profondeur, espacement latéral, orientation radiale et leurs combinaisons. Dans un mode de réalisation, les protubérances peuvent avoir une forme, telle qu’une crête, ou comme troncs géométriques réguliers ou irréguliers (également connus comme troncs pyramidaux), telle qu’une forme conique, une forme pyramidale, une forme de prisme, une forme cubique, une forme de quadrilatère ou toute combinaison de celles-ci. De telles protubérances mises en forme peuvent être ordonnées dans un arrangement étroit en des lignes avec un espacement d’environ 5 à environ 80 lignes par pouce. En variante, les protubérances mises en forme peuvent être uniformément ou aléatoirement distribuées avec un espacement d’environ 5 à environ 80 lignes par pouce. Dans un autre exemple, les protubérances peuvent comprendre des formes pyramidales qui sont dimensionnées et espacées à 10 à 60 pyramides par pouce. Dans des modes de réalisation particuliers, le motif peut être un ou une combinaison des motifs suivants: le motif «17 Hexagonal» constitué de cellules de 559 µm de profondeur ayant des côtés égaux de 1000 µm au sommet et de 100 µm au pied; un motif «25 Tri-hélicoïdal» constitué d’un canal continu coupé à 45 degrés par rapport à l’axe de cylindre qui a une profondeur de 508 µm et une largeur d’ouverture supérieure de 750 µm; un motif «40 Tri-hélicoïdal» constitué d’un canal continu coupé à 45 degrés par rapport à l’axe de cylindre qui a une profondeur de 335 µm et une largeur d’ouverture supérieure de 425 µm; un motif «45 Pyramidal» constitué de cellules en forme de pyramide inversée à base carrée, ayant une profondeur de 221 µm et une dimension latérale de 425 µm; un motif «10 Quad» constitué de troncs pyramidaux à base quadrilatère ayant une profondeur de 500 µm, une largeur d’ouverture supérieure de 2500 µm, et une largeur d’ouverture au pied de 1620 µm. D’autres modes de réalisation particuliers comprennent: 25 tri-hélicoïdal aléatoire, 35 tri-hélicoïdal aléatoire, 50 tri-hélicoïdal aléatoire, 25 tri-hélicoïdal, 40 tri-hélicoïdal, 50 tri-hélicoïdal, 75 tri-hélicoïdal, 45 pyramide, 10 quad, 16 quad, ou toute combinaison de ceux-ci. Des variations supplémentaires dans l’espacement et la profondeur des motifs pyramidaux, en quadrilatère («quad»), hexagonaux, et tri-hélicoïdaux ci-dessus sont envisagées et peuvent être utilisées conformément aux présents modes de réalisation.

[0074] Il est souvent préféré que la surface gaufrée soit relativement collante après le procédé de gaufrage de telle sorte qu’une poudre fonctionnelle peut être déposée sur celle-ci avant que le durcissement ne soit achevé de telle sorte que l’achèvement du durcissement amène la poudre fonctionnelle à coller à la surface externe de la forme gaufrée. Si la poudre fonctionnelle est un abrasif, ceci augmente grandement l’agressivité de la coupe initiale. De plus, si la poudre fonctionnelle est un auxiliaire de meulage ou un additif anti-chargement, elle est située dans la position optimale par rapport aux grains abrasifs dans les composites. En variante, il est possible d’appliquer sur la surface gaufrée, qu’elle soit durcie ou non durcie, une couche fine d’un adhésif et ensuite un autre revêtement de la poudre fonctionnelle des sortes discutées ci-dessus. L’adhésif peut être du même type ou d’un type différent de celui qui est présent dans la formulation de bouillie abrasive.

Durcissement de la bouillie abrasive

[0075] Durcissement – Le durcissement peut être accompli par utilisation de sources de rayonnement ou thermiques. Si le durcissement est thermique, des moyens appropriés peuvent comprendre des fours, des lampes chaudes, des dispositifs de chauffage et leurs combinaisons. Si le durcissement est activé par des photo-initiateurs, une source de rayonnement peut être fournie. Dans un mode de réalisation, un durcissement par rayonnement ultraviolet (UV) peut être employé. Dans un mode de réalisation particulier, de multiples sources UV peuvent être utilisées, telles que deux sources de 300 watts: une ampoule D et une ampoule H, où l’exposition est contrôlée par la vitesse à laquelle le substrat à motifs passe sous les sources UV. Dans un autre mode de réalisation, le durcissement UV peut être immédiatement suivi par un durcissement thermique.

[0076] Une fois que la résine est complètement durcie, l’abrasif à revêtement structuré est terminé et peut être utilisé pour une diversité d’applications d’enlèvement de matière, de finition et de polissage.

[0077] Les présents modes de réalisation font usage d’une résine polymère sans solvant ou eau (des impuretés sous forme de traces peuvent être présentes); par conséquent, le pourcentage en poids de la composition de la résine de polymère après durcissement (à savoir, la formulation de bouillie abrasive durcie, ou simplement la formulation abrasive durcie) est essentiellement le même que celui donné pour la bouillie abrasive non durcie avant le durcissement. Dans un mode de réalisation, la formulation abrasive durcie a une composition qui peut comprendre: d’environ 20% en poids à environ 60% en poids de résine polymère totale (monomères, oligomères ou combinaisons de ceux-ci), d’environ 5,0% en poids à environ 40% en poids d’agrégats abrasifs totaux d’environ 5% en poids à environ 60% en poids de charge totale, et d’environ 0,2% en poids à environ 10% en poids d’initiateur total, où les pourcentages sont basés sur le poids total de la formulation abrasive durcie. Facultativement, d’environ 0,05% en poids à environ 5% en poids d’additifs totaux peuvent également être présents dans la formulation abrasive durcie. Les quantités des composants de formulation abrasive, comprenant tous additifs facultatifs, sont ajustées de telle sorte que les quantités totales s’ajoutent jusqu’à 100% en poids.

[0078] Dans un mode de réalisation particulier, la formulation abrasive durcie a une composition qui peut comprendre: d’environ 10% en poids à environ 45% en poids de résine polymère totale (monomères, oligomères ou combinaisons de ceux-ci), d’environ 5,0% en poids à environ 20% en poids d’agrégats abrasifs totaux d’environ 10% en poids à environ 40% en poids de charge totale, d’environ 0,2% en poids à environ 2,5% en poids d’initiateur total, et d’environ 0,1% en poids à environ 5,0% en poids d’additifs totaux où les pourcentages sont à base du poids total de la bouillie abrasive. Les quantités des composants abrasifs durcis sont ajustées de telle sorte que les quantités totales s’ajoutent jusqu’à 100% en poids.

Abrasion de surfaces

[0079] Le produit abrasif peut être utilisé pour l’enlèvement de matière, la finition, et le polissage de surfaces, comprenant des surfaces non revêtues et revêtues. A l’aide du produit abrasif, le polissage des surfaces peut être effectué par des procédés manuels ou automatisés. Par exemple, des machines de polissage telles que celles disponibles auprès de Struers, Inc. de Westlake, Ohio, de la Grinding Equipment & Machinery Company, LLC. («GEM») (Youngstown, Ohio, USA), de Loeser-USA Inc. (Brighton, Michigan, USA), de la Supfina Machine Company, Inc. (North Kingstown, Rhode Island, USA) et de Dynabrade Inc. (Clarence, New York, USA), entre autres, peuvent être utilisées. De telles machines de polissage et de tels procédés de polissage sont connus dans la technique et tirent typiquement avantage de modes de réalisation du produit abrasif sous la forme de feuilles, de disques, de courroies sans fin, de rubans ou de films polymères.

[0080] Les procédés de finition classiques de l’état antérieur de la technique sont typiquement accomplis par un procédé par incréments, multi-étapes. La surface est d’abord polie avec une matière abrasive relativement grossière, puis polie à nouveau avec une matière abrasive à grains quelque peu plus fins. Ce procédé est habituellement répété plusieurs fois, chaque polissage successif étant effectué avec un abrasif à grains de plus en plus fins jusqu’à ce que la surface soit polie au degré de caractère lisse souhaité. Ce type de procédure de polissage multi-étapes était classiquement requis parce qu’il est généralement entendu que les grains d’un abrasif doivent être de la même échelle que la dimension du défaut (par exemple, rayures, queues de cochon, yeux de poisson, poussière) qui doit être retiré.

[0081] Cependant, contrairement au mode opératoire multi-étapes classique, il a été observé de façon tout à fait surprenante et inattendue que des surfaces revêtues peuvent être polies jusqu’à une rugosité de surface acceptable à l’aide d’un nombre réduit d’étapes de polissage, quelquefois même en seulement une étape unique, ainsi que à l’aide seulement d’un produit abrasif unique, plutôt que de multiples produits abrasifs différents. Ce résultat est tout à fait surprenant et hautement avantageux. Ceci conduit à une réduction considérable du temps nécessaire pour atteindre un degré souhaité de caractère lisse de polissage, ainsi qu’une réduction marquée des coûts en raison du temps économisé en n’ayant pas à changer des produits abrasifs différents successifs, ainsi qu’en n’ayant pas besoin d’utiliser les multiples produits abrasifs. Sans être lié par une théorie, on pense que l’avantage peut être issu, au moins en partie, de l’effet synergique des propriétés uniques des agrégats abrasifs non cuits, verts, en combinaison avec les structures abrasives tridimensionnelles qui proviennent du gaufrage de la composition de bouillie abrasive.

[0082] Divers paramètres de rugosité de surface sont connus dans la technique et utilisés pour décrire la qualité de surface d’une surface abrasée. La rugosité moyenne arithmétique («moyenne»), ou Ra, d’une surface est une mesure du degré de variations dans le profil de hauteur globale d’une surface sur une longueur standard donnée. La rugosité quadratique moyenne, Rq, également appelée Rrms, est une mesure de la moyenne quadratique de la rugosité sur une longueur standard donnée. Le pic maximal, ou hauteur maximale, Ry, mesure la distance maximale entre le pic le plus haut et la vallée la plus basse le long d’une longueur standard. La rugosité moyenne à dix points, Rz, est une mesure de la moyenne des cinq pics les plus hauts et des cinq vallées les plus basses. Des valeurs inférieures de Ra, Rq, Ry et Rz sont généralement indicatives d’une surface qui est plus lisse et a des variations plus petites dans sa hauteur globale entre différents endroits sur la surface (à savoir, elle a généralement un profil de surface généralement plus lisse).

[0083] En variante, il y a de nombreux paramètres de qualité de surface qui sont subjectifs et dépendent des observations d’opérateurs humains expérimentés pour l’évaluation de la qualité. Par exemple, l’évaluation visuelle, le toucher et même le son produit pendant le procédé d’abrasion peuvent être utilisés pour juger de la qualité de surface pendant un procédé d’abrasion.

[0084] Les propriétés et l’avantage de la présente invention sont illustrés plus en détail dans les exemples non limitatifs présents. Sauf indication contraire, les températures sont exprimées en degrés Celsius, la pression est la pression ambiante, et les concentrations sont exprimées en pourcentages en poids.

Liste de composants

[0085] Epoxy diacrylate de bisphénol A ayant 50% de triacrylate de triméthylol-propane (TMPTA) (Cytec Industries Inc., Woodland Park, New Jersey).

[0086] Oligomère acrylate acide (Cytec Industries Inc., Woodland Park, New Jersey) (Sartomer USA, LLC, Exton, Pennsylvanie)

[0087] BYK-A501 – agent anti-mousse (BYK USA Inc., Wallingford, Connecticut).

[0088] Photo-initiateur 2-Hydroxy-2-méthyl-1-phényl-propanone (Cytec Industries Inc., Woodland Park, New Jersey) (BASF Corporation, Florham Park, NJ).

[0089] Photo-initiateur 2,2-Diméthyl-1,2-diphényléthan-1-one (Cytec Industries Inc., Woodland Park, New Jersey) (BASF Corporation, Florham Park, NJ)

[0090] Photo-initiateur Oxyde de bis (2,4,6-triméthylbenzoyl)phényl-phosphine (BASF Corporation, Florham Park, NJ)

[0091] Charge – silicate de calcium (NYCO Minerals, Inc., Willsboro, New York)

[0092] Agrégat abrasif non cuit vert-Nanozyte 147, dimension de particule primaire médiane de 16 µm d’oxyde d’aluminium blanc WA 1000 (Saint Gobain Abrasives, Inc., Worcester, Massachusetts); dimension de particule primaire médiane de 11,5 µm d’oxyde d’aluminium blanc WA 1000 (Saint Gobain Abrasives, Inc., Worcester, Massachusetts),

Exemple 1 – Fabrication d’un produit abrasif à revêtement structuré

A. Préparation d’une bouillie abrasive

[0093] On a fabriqué une composition de bouillie abrasive en mélangeant ensemble les composants suivants énumérés dans le tableau ci-après.

[0094] Tableau 1. Composition(s) de bouillie abrasive

[0095] Un mélange d’époxy diacrylate de bisphénol A avec 50% de TMPTA a été ajouté dans un récipient de mélange. L’oligomère acrylate acide, BYK A501, et la 2-hydroxy-2-méthyl-1-phényl-propanone ont été ajoutés dans le mélange sous agitation. L’oxyde de bis(2,4,6-triméthylbenzoyl)phényl-phosphine a ensuite été ajouté et agité jusqu’à ce qu’il soit complètement dissous. Le silicate de calcium a été ajouté au mélange sous agitation. L’agrégat abrasif Nanozyte 147 a ensuite été ajouté au mélange et agité jusqu’à ce qu’il soit intimement mélangé.

B. Préparation d’une courroie abrasive

[0096] La composition de bouillie abrasive 1 a été appliquée à un support de textile polyester à l’aide d’une enduiseuse à lame. Ensuite les mêmes agrégats abrasifs de Nanozyte 147 ont été déposés sur la couche de bouillie pour rendre au moins la partie de surface de la formulation de bouillie abrasive plastique mais ne s’écoulant pas. Ensuite, un motif 10 Quad (10 cellules de troncs pyramidaux par ligne par pouce ayant une profondeur de 500 µm) tel que présenté dans la Fig. 2 et la Fig. 3 a été formé par le gaufrage de la surface de la formulation de bouillie abrasive. La surface gaufrée a ensuite été durcie par UV pour maintenir le motif de structures tridimensionnelles. Le durcissement a été suffisant pour assurer la stabilité dimensionnelle finale. L’article abrasif à revêtement structuré obtenu a ensuite été replié et transformé en une courroie abrasive à revêtement structuré de 6 pouces x 98 pouces.

Exemple 2 – Polissage de surfaces métalliques

[0097] La courroie abrasive à revêtement structuré a été installée sur une meuleuse sans centre Loeser RSP374 pour les tests conformément au protocole présenté dans le Tableau 2.

[0098] Tableau 2. Paramètres de test et de réglage machine de la meuleuse sans centre Loesser RSP374

[0099] Quarante pièces de travail en acier inoxydable prémeulées ont été passées à travers la machine de meulage sans centre. Le poids et le fini de surface des pièces ont été mesurés pour les pièces 1, 5, 10, 15, 20, et 40. Une échelle Mettler Toledo et un Perthomètre Mahr M2 ont été utilisés pour mesurer la quantité d’enlèvement de métal et le fini de surface, respectivement pour chaque pièce mesurée. Pendant le test de meulage, une courroie de liège de l’état de la technique (Norton W442 C600), couramment utilisée pour la finition «finale», a été utilisé comme point de référence.

[0100] Pour démontrer la capacité de finition des deux courroies, chacune a été testée sur des pièces ayant deux différents finis de surface entrants: test 1 – fini de surface entrant moyen Ra de 12-14, et test 2 – fini de surface entrant moyen de 22–25 µ-pouce. Les résultats de test comparant la rugosité de surface sortante moyenne (Ra) et l’enlèvement de matière (g/pièce) sont résumés dans le Tableau 3, et représentés graphiquement dans la Fig. 11 .

[0101] Tableau 3. Résumé de résultat de test de meulage sans centre

[0102] La courroie à titre d’exemple avait une vitesse d’enlèvement de matière supérieure à la courroie classique (plus de deux fois de matière enlevée), et a néanmoins produit de façon surprenante un fini de surface sortant supérieur (moins rugueux) sur la pièce de travail à la fois dans le test 1 et dans le test 2. De façon significative, dans le test 2, la courroie à titre d’exemple, apparemment en raison de sa vitesse d’enlèvement de matière supérieure, a été même apte à produire un fini de surface sortant supérieur par rapport à la courroie classique même si la pièce de travail avait un fini de surface entrant plus grossier.

[0103] Il est clairement démontré que la courroie abrasive structurée à titre d’exemple a produit un fini de surface fin et une performance abrasive supérieure par comparaison avec la courroie de liège classique.

Exemple 3 - Fabrication d’un produit abrasif à revêtement structuré

A. Préparation d’une bouillie abrasive

[0104] On a fabriqué une composition de bouillie abrasive en mélangeant ensemble les composants suivants énumérés dans le tableau ci-après.

[0105] Tableau 4. Composition de bouillie abrasive 2

[0106] Le mélange a été intimement mélangé à l’aide du mode opératoire précédemment décrit ci-dessus dans l’Exemple 1A pour former un mélange de bouillie abrasive (composition de bouillie abrasive 2).

B. Préparation d’une courroie abrasive

[0107] La composition de bouillie abrasive 2 a été utilisée pour construire un article abrasif à revêtement structuré à l’aide de la procédure précédemment décrite ci-dessus dans l’Exemple 1B. Un motif 35 RTH (35 tri-hélicoïdal aléatoire) a été gaufré sur la surface de la formulation de bouillie abrasive et durci comme précédemment décrit ci-dessus. L’article abrasif à revêtement structuré produit a ensuite été replié et transformé en une courroie abrasive à revêtement structuré de 3 pouces x 132 pouces.

Exemple 4 – Test de meulage

[0108] La courroie abrasive à revêtement structuré a été installée sur une meuleuse sans centre Loeser RSP374 pour des tests conformément au protocole présenté dans le Tableau 4.

[0109] Tableau 5. Paramètres de test et de réglage de machine de la meuleuse sans centre Loeser RSP374 Matière: INOXYDABLE 304 Vitesse de courroie: 7000 SFM Dimension: 1 ́ ́ x 3 ́ ́ x 9 3/4 ́ ́ Vitesse de test: 7 S FM Force: 10,5 LB Roue de contact: 40D lisse

[0110] La courroie a été installée sur une meuleuse à bande d’établi pour des tests conformément au protocole énuméré dans le tableau et conformément aux procédures suivantes. Une pièce de travail en acier inoxydable 304 ayant une intersection de 1 ́ ́ par 3 ́ ́ a été poussée contre la courroie pendant 30 secondes à une force et vitesse de réglage. Pendant le test de meulage, une courroie de l’état antérieur de la technique classique, préparée avec des particules abrasives lâches de grains plus fins (Norton NORAX<®>U243 X4), couramment utilisée pour la finition «finale», a été utilisée comme témoin. Chacune des courroies a été testée pendant un temps de meulage total de 15 minutes. Le poids des pièces a été pris après chaque meulage de 30 sec. Trois mesures de fini de surface ont été prises à 3, 6, 9, 12, et 15 minutes à différents points de la surface de travail. Une balance Mettler Toledo et un Perthomètre Mahr M2 ont été utilisés pour mesurer respectivement l’enlèvement de métal et le fini de surface.

[0111] Les résultats de test de meulage comparant la vitesse de coupe moyenne pendant un temps de meulage de 15 min. (g/pièce) et une rugosité de surface moyenne (Ra – micro pouces) sont résumés dans le Tableau 6.

[0112] Tableau 6. Résumé de résultat de test de meulage sans centre

[0113] La courroie à titre d’exemple avait une vitesse d’enlèvement de matière supérieure à celle de la courroie classique (plus de deux fois de matière enlevée), et a néammoins produit également de façon surprenante un fini de surface sortant supérieur (moins rugueux, plus lisse) sur la pièce de travail. De façon surprenante et significative, la courroie à titre d’exemple a été capable d’obtenir un fini de surface plus lisse que la courroie témoin même si la dimension médiane de particule primaire de la courroie à titre d’exemple était de plus du double de celle de la courroie témoin.

[0114] La description précédente des modes de réalisation préférés pour cette invention a été présentée à des fins d’illustration et de description. Elle n’est pas entendue être exhaustive ou limiter l’invention à la forme précise divulguée. Des modifications ou des variations évidentes sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Les modes de réalisation sont choisis et décrits dans un effort pour fournir les meilleures illustrations des principes de l’invention et de son application pratique, et pour permettre ainsi à l’homme du métier d’utiliser l’invention dans divers modes de réalisation et avec diverses modifications telles qu’elles sont appropriées pour l’utilisation particulière envisagée. Toutes ces modifications et variantes se situent dans la portée de l’invention telle que déterminée par les revendications indépendantes.

Claims (14)

1. Produit abrasif à revêtement structuré comprenant: un support; une composition de bouillie abrasive; et de la poudre fonctionnelle apte à modifier au moins une propriété de la bouillie abrasive, la composition de bouillie abrasive comprenant une résine polymère ; et des agrégats abrasifs dispersés dans la résine polymère, les agrégats abrasifs étant verts, c’est-à-dire non cuits, et ayant une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, et étant formés à partir d’une composition comprenant des particules de grains abrasifs dispersées dans un liant nanoparticulaire constitué de nanoparticules entre 5 nm et 150 nm, la bouillie abrasive étant disposée sur le support, la poudre fonctionnelle étant disposée sur la surface de la composition de bouillie abrasive, au moins la surface de la composition de bouillie abrasive étant plastique mais ne s’écoulant pas, et la surface de la composition de bouillie abrasive étant gaufrée avec un motif.

2. Produit abrasif à revêtement structuré comprenant: un support; une composition abrasive durcie; et de la poudre fonctionnelle apte à modifier au moins une propriété de la composition abrasive durcie, la composition abrasive durcie comprenant une résine polymère durcie; et des agrégats abrasifs dispersés dans la résine polymère durcie, les agrégats abrasifs étant verts, c’est-à-dire non cuits, et ayant une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, et étant formés à partir d’une composition comprenant des particules de grains abrasifs dispersées dans un liant nanoparticulaire constitué de nanoparticules entre 5 nm et 150 nm, la composition abrasive durcie étant disposée sur le support, la poudre fonctionnelle étant disposée sur la surface de la composition abrasive durcie, et la surface de la composition abrasive étant gaufrée avec un motif.

3. Procédé de fabrication d’un produit abrasif à revêtement structuré selon la revendication 2 comprenant: mélanger ensemble une résine polymère et des agrégats abrasifs pour former une composition de bouillie abrasive; appliquer la composition de bouillie abrasive sur un support; disposer une poudre fonctionnelle sur la surface de la composition de bouillie abrasive de telle sorte qu’au moins la surface de la composition de bouillie abrasive soit rendue plastique mais ne s’écoulant pas, gaufrer la surface de la composition de bouillie abrasive avec un motif; et faire durcir la composition de bouillie abrasive de telle sorte que le motif soit conservé; les agrégats abrasifs étant verts, c’est-à-dire non cuits, et ayant une forme généralement sphéroïdale ou toroïdale, et comprenant des particules de grains abrasifs dispersées dans un liant nanoparticulaire.

4. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la quantité totale de résine polymère se situe dans la plage de 20% en poids à 60% en poids, et dans lequel la quantité totale d’agrégat abrasif se situe dans la plage de 1% en poids à 40% en poids.

5. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant en outre au moins l’un parmi une charge, un amorceur ou un additif dispersé dans la résine polymère.

6. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant en outre une charge dispersée dans la résine polymère.

7. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant en outre un initiateur dispersé dans la résine polymère.

8. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant en outre un additif dispersé dans la résine polymère.

9. Produit abrasif à revêtement structuré selon les revendications 6, 7 et 8, dans lequel la quantité totale de résine polymère se situe dans la plage de 20% en poids à 60% en poids; dans lequel la quantité totale d’agrégat abrasif se situe dans la plage de 5,0% en poids à 40% en poids; dans lequel la quantité totale de charge se situe dans la plage de 5% en poids à 60% en poids; dans lequel la quantité totale d’initiateur se situe dans la plage de 0,2% en poids à 10% en poids; dans lequel la quantité totale d’additif se situe dans la plage de 0,05% en poids à 5% en poids.

10. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la quantité totale de résine polymère et la quantité totale d’agrégat abrasif sont présentes dans un rapport se situant dans la plage de 4,0:1,0 à 0,8:1,0.

11. Produit abrasif à revêtement structuré selon la revendication 6, dans lequel la quantité totale de résine polymère et la quantité totale de charge sont présentes dans un rapport se situant dans la plage de 2,5:1,0 à 1,0:1,0.

12. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la résine polymère est durcissable à l’aide d’un faisceau d’électrons, d’un rayonnement ultraviolet ou d’une lumière visible.

13. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’agrégat abrasif comprend des particules de grains abrasifs choisies dans le groupe consistant en carbures, oxydes, nitrures et matières carbonées.

14. Produit abrasif à revêtement structuré selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la poudre fonctionnelle est choisie dans le groupe consistant en agrégats abrasifs, grains abrasifs, charges, auxiliaires de meulage, agents anti-chargement, agents anti-statiques, lubrifiants et toute combinaison de ceux-ci.