RO121099B1

RO121099B1 - Procedeu pentru fabricarea uneltelor microabrazive

Info

Publication number: RO121099B1
Application number: ROA200200050A
Authority: RO
Inventors: Kenneth E. Manwiller; Anne B. Hardy
Original assignee: Norton Company
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2006-12-29
Also published as: PL352710A1; CZ2002348A3; HUP0202174A2; PL191682B1; ES2312711T3; BR0012824A; MXPA02001037A; NO20020456L; JP2006224302A; DK1200231T3; EP1200231A1; ATE403524T1; AU5274500A; ATE258097T1; JP2003505262A; PT1200231E; NZ515974A; DE60039793D1; EP1393859A1; DE60007873D1

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru fabricarea unei unelte microabrazive, dintr-o pastă care este constituită dintr-un lichid, particule abrazive, un material de legare şi un polimer (22), de exemplu gumă gellan, pasta este turnată într-o formă şi polimerul este reticulat în mod ionic, reticularea polimerului fixând structura (24)materialului de legare şi a particulelor abrazive, în care particulele abrazive sunt dispersate, în principal, în mod uniform, în materialul de legare, structura reticulată, în mod ionic (24),a materialului de legare şi a particulelor abrazive fiind apoi arsă, pentru a rezulta o unealtămicroabrazivă.

Description

Invenția se referă la un procedeu de fabricare a unei unelte microabrazive și la un articol în stare brută, din care se formează unealta microabrazivă.

Superfinisarea este un proces utilizat pentru îndepărtarea cantităților mici de surplus de material de la o piesă de prelucrat. Superfinisarea este în general realizată după șlefuire, pentru atingerea următoarelor obiective: îndepărtarea unui strat de suprafață amorf, realizată prin șlefuire, îmbunătățirea formei geometrice și furnizarea unei suprafețe topografice dorite, îndepărtarea stratului amorf îmbunătățește rezistența la uzură a piesei de prelucrat. Rugozitatea scăzută a suprafeței mărește în plus capacitatea portantei piesei de prelucrat, iar modelul topografic caracteristic ajută la reținerea uleiului.

Superfinisarea este, în general, realizată utilizând o unealtă microabrazivă din material sticlos, formată din particule abrazive într-o matrice de legare. Uneltele microabrazive sunt, în general, definite ca unelte abrazive în care mărimea particulelor este de 63 pm sau μ (240 grit-unități de granulație) sau mai fine. Uneltele microabrazive sunt în general confecționate conform unuia dintre cele câteva procedee bine-cunoscute.

Conform unuia dintre procedee, particulele și materialul de legare sunt amestecate cu lianți cu ajutorul unei mici cantități de lichid, de exemplu mai puțin de 4% în greutate. De obicei lichidul este apa. Acest amestec semiuscat este apoi presat la rece pentru a i se da formă și a i se mări densitatea. în final, forma brută este arsă pentru a produce o unealtă microabrazivă.

Un alt procedeu de fabricare a produselor microabrazive este așa-numitul procedeu tip baie (puddle). Conform acestui procedeu, particulele abrazive și materialul de legare sunt amestecate cu suficientă apă pentru a rezulta o pastă care curge. în consecință, procedeul tip baie este considerat un procedeu umed. Pasta este turnată într-o formă și lăsată să se usuce. Amestecul uscat este apoi ars pentru a rezulta o unealtă microabrazivă.

Un avantaj al procedeului tip baie (puddle) este acela că prin amestecarea particulelor abrazive și a materialului de legare într-o pastă, se poate obține o distribuție mai bună a particulelor abrazive și a materialului de legare, adică o amestecare mai bună, comparativ cu ceea ce se obține în mod obișnuit prin amestecare uscată sau semiuscată.

Cu toate acestea, în ambele procedee de formare, sunt în general obținute produse abrazive în care particulele de material de legare și de abraziv sunt dispersate neuniform, în procedeul semiuscat, această dispersie neuniformă duce la o amestecare incompletă a materialului de legare și a particulelor abrazive. în procedeul umed, neuniformitatea conduce în general la decantarea materialului de legare și a particulelor abrazive relativ una față de alta.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție, constă în îmbunătățirea omogenității generale a produselor obținute prin procedeele convenționale de presare semiuscată și tip baie și o distribuție mai uniformă a componentelor.

Această problemă tehnică este rezolvată prin realizarea unui procedeu de fabricare a uneltelor abrazive care constă din turnarea unei paste constituită dintr-un lichid, particule abrazive, un amestec de legare, un polimer și cel puțin un agent de reticulare ionic, pentru a forma un articol turnat brut, urmată de o întărire a polimerului în formă, în care polimerul reticulat ionic fixează structura articolului turnat brut și o ardere a articolului turnat brut pentru a rezulta unealta abrazivă.

Pasta conform invenției este constituită dintr-un lichid, particule abrazive, un amestec de legare de sticlă, un polimer reticulabil în mod ionic și cel puțin un agent de reticulare ionic. Articolul turnat în stare brută, conform invenției, conține particule abrazive, un amestec de legare de sticlă și un polimer reticulat în mod ionic.

RO 121099 Β1

Procedeul conform invenției poate fi utilizat pentru fabricarea de unelte microabra- 1 zive, iar amestecarea particulelor abrazive și a amestecului de legare de sticlă într-o pastă aduce avantajul unei distribuiri mai uniforme a componentelor, față de cea care este obținută 3 în mod general prin procedeele umede cunoscute. Acest lucru se realizează fără dezavantajele tipice ale procedeelor convenționale. 5 în procedeul conform prezentei invenții, acțiunea de întărire rapidă a polimerului, fixează sau blochează, microstructura acestui sistem omogen, reducând sau eliminând 7 tendința de depunere neuniformă observată în procedeele umede. în consecință, articolul turnat are rezistență și densitate mult mai uniformă în comparație cu articolele fabricate în 9 concordanță cu procedeele cunoscute. Omogenitatea îmbunătățită a uneltei microabrazive conduce la o rezistență, grad de netezime și eficiență mai mare în performanțele uneltei 11 abrazive. în plus articole turnate de înaltă calitate pot fi produse în mod mai complet, fără lipsuri sau defecte, prin procedeul conform invenției și, în consecință, poate fi redusă rata 13 produselor refuzate. De asemenea, realizarea procedeului conform invenției nu necesită costuri mari. 15 în cele ce urmează, caracteristicile și alte detalii ale procedeului conform invenției vor fi descrise mai în amănunt, cu referire la fig. 1...3, anexate și subliniate în revendicări. 17 Aspectele particulare ale invenției sunt ilustrate și nu constituie o limitare a invenției.

Fig.1...3 reprezintă: 19

- fig. 1, o ilustrare a reticulării polimerului conform invenției;

- fig. 2A, o ilustrare micrografică SEM, la un grosisment de 250 de ori, a dispersiei 21 materialului abraziv (de culoare deschisă) în materialul de legare (de culoare închisă), într-o mostră microabrazivă presată; 23

- fig. 2B, o ilustrare micrografică SEM, la un grosisment de 250 de ori, a dispersiei materialului abraziv (de culoare deschisă) în materialul de legare (de culoare închisă), într-o 25 mostră microabrazivă reticulată a acestei invenții;

- fig. 3A, o ilustrare micrografică SEM, la un grosisment de 1000 de ori, a dispersiei 27 materialului abraziv (de culoare deschisă) în materialul de legare (de culoare închisă), într-o mostră microabrazivă presată; 29

- fig. 3B, o ilustrare micrografică SEM, la un grosisment de 1000 de ori, a dispersiei materialului abraziv (de culoare deschisă) în materialul de legare (de culoare închisă), într-o 31 mostră microabrazivă reticulată a acestei invenții.

Procedeul conform invenției constă în turnarea unei paste, care este constituită 33 dintr-un lichid, particule abrazive, un amestec de legare de sticlă, un polimer reticulabil 22 în mod ionic și un agent de reticulare ionic. Componentele pastei pot fi combinate în orice 35 ordine. Cu toate acestea, este de preferat ca polimerul să fie amestecat cu componentul lichid, urmat de adăugarea particulelor abrazive. După aceea, un material de legare 24 și, 37 în final, o sursă de cationi, sunt adăugate pentru a completa pasta.

Pasta este turnată într-o formă corespunzătoare și apoi este răcită pentru a deter- 39 mina reticularea polimerului 22 pentru formarea unui articol brut. Articolul turnat brut este uscat în cuptor și ulterior ars pentru vitrificarea materialului de legare 24 și îndepărtarea 41 polimerului reticulat în mod ionic.

Componentul lichid al pastei este utilizat pentru a face ca pasta să fie suficient de 43 fluidă pentru turnare. Exemple de lichide corespunzătoare includ apă și amestecuri ale apei cu cantități minore de alcool sau solvent(ți) organici, schimbător(i) de pH, schimbători reolo- 45 gici, dispersant(ți) și amestecuri ale acestora. De preferință, lichidul este apa deionizată (Dl).

RO 121099 Β1 într-un exemplu preferat în mod special, componentul lichid include un dispersant, care este utilizat pentru a contribui la dispersia și stabilizarea particulelor abrazive în pastă. Un dispersant preferat este o soluție de poliacrilat de amoniu (Darvan ® 21). Citratul de amoniu este un alt dispersant corespunzător care poate fi utilizat. In alte exemple, un agent activ de suprafață, cum ar fi condensatul de etilen oxid de octilfenol (TRITON X-100) poate servi ca dispersant. în mod obișnuit, dispersantul este prezent în componentul lichid într-un domeniu cuprins între aproximativ 0,01 și 10%, în volum, de preferință 1 la 6%. într-un exemplu preferat, cantitatea de dispersant este de aproximativ 2%, în volum, din componentul lichid.

Materialul abraziv este un material granular corespunzător pentru îndepărtarea de material de pe metal, materiale ceramice, compozite și alte piese de prelucrat. Pot fi folosite orice particule abrazive. Exemple de particule abrazive corespunzătoare, în mod special includ pe acelea formate din oxid de aluminiu, zirconiu-alumină, carbură de siliciu, diamant, azotat de bor cubic și amestecuri ale acestora. Particulele abrazive, în general, sunt prezente într-un domeniu cuprins între aproximativ 80 % în greutate și aproximativ 95% în greutate din solid, și de asemenea într-un domeniu cuprins între aproximativ 55% în greutate până la 70% în greutate din toată pasta. Exemple de densități ale particulelor abrazive corespunzătoare includ o densitate de aproximativ 3,21 g/cm³ pentru SiC, aproximativ 3,5 g/cm³pentru diamant și aproximativ 3,95 g/cm³ pentru AI₂O₃.

Pasta este menținută suficient de fluidă pentru a fi turnată și pentru a preveni sau îndepărta bulele de aer. De preferință, conținutul de solide al pastei nu este mai mare de aproximativ 45% în volum, pentru a preveni o viscozitate excesivă a pastei. în plus, viscozitatea pastei în general devine mai dependentă de încărcarea de solide, pe măsură ce mărimea particulei devine mai fină, deoarece particulele mai mici sunt, în general, mai greu de dispersat. De exemplu, viscozitatea unei paste având un conținut de solide de aproximativ 45% în volum, poate fi acceptabilă acolo unde mărimea particulelor este de, sau aproape de, aproximativ 320 unități de granulație (grit), în timp ce viscozitatea unei paste având un conținut de solide mai mare de aproximativ 43% în volum și o mărime particule de 1000 unități de granulație (grit) nu poate fi acceptată.

în general, diametrul particulelor abrazive este în domeniul cuprins între aproximativ 1 și aproximativ 29 microni (aproximativ 1800 unități de granulație -grit și aproximativ 320 unități de granulație-grit). Sunt preferate pentru a fi utilizate în procedeul din această invenție, produse având particule abrazive de aproximativ 30 μ sau mai puțin.

în timpul dintre turnarea pastei și gelificarea acesteia, particulele abrazive au posibilitate să se depună. Rata de depunere a particulelor care se depun depinde, în parte, de mărimea particulelor și de viscozitatea pastei. Fie cu o creștere a mărimii particulelor, fie cu o descreștere a viscozității pastei, rata la care particulele se depun va scădea. De exemplu, în timp ce o depunere minimală a fost observată cu particule abrazive care sunt de aproximativ 8μ (600 unități de granulație -grit) sau mai fine, particule abrazive de 29 pi (320 unități de granulație - grit) pot prezenta rate de depunere mai mari la o vâscozitate preferată a pastei.

Rata de depunere a pastei poate fi redusă prin creșterea viscozității acesteia. Viscozitatea poate fi mărită, de exemplu, prin adăugare de polimer solubil în apă, cum ar fi polimer acrilic sau aclool polivinilic. într-un aspect preferat, viscozitatea poate fi mărită prin adăugare la pastă de alcool polivinilic. în exemplele preferate în mod special, soluții de alcool polivinilic pot fi adăugate la pastă în cantitate de aproximativ 4% (Airvol ® 203) sau aproximativ 6 % (Airvol ® 205) în greutate față de componentele lichide ale pastei. Formarea de bule ca o consecință a adăugării de alcool polivinilic poate fi redusă sau eliminată prin adăugarea unui agent de spargere a spumei corespunzător, cum ar fi ulei.

RO 121099 Β1

Materialul de legare este un liant sticlos corespunzător, care este cunoscut din stadiul 1 tehnicii. Exemple de lianți sticloși corespunzători sunt descriși în brevetul US 5401284, la care se face referire în totalitate în invenția de față. 3 într-un exemplu preferat, materialul de legare include o sticlă pe bază de aluminosilicat (AI₂O₃SiO₂), dar poate de asemenea să includă și alți componenți, cum ar fi argilă, 5 feldspat și/sau cuarț. De obicei materialul de legare este sub formă de particule fine de sticlă sau amestecuri de legare de sticlă, corespunzătoare pentru a fi arse într-o matrice vitrificată, 7 în felul acesta fixând particulele abrazive sub forma unei structuri de sticlă compozită omogenă și dispersată. Particulele de frită de sticlă corespunzătoare au în general un 9 diametru cuprins între aproximativ 5μ și aproximativ 30μ. Un material de legare preferat în mod special pentru utilizare în această invenție este descris în exemplul 1 din brevetul 11 US 5401284. în general, materialul de legare reprezintă între aproximativ 7% în greutate din pastă. Densitatea materialului de legare este mai mică de 3,0 g/cm³ și, de obicei, variază 13 între aproximativ 2,1 g/cm³ și aproximativ 2,7 g/cm³. Un exemplu de densitate corespunzătoare în mod special a materialului de legare este aproximativ 2,4 g/cm³. Astfel, densitățile 15 particulelor șl materialului de legare sunt în mod semnificativ diferite și mărimea particulelor poate fi în mod semnificativ diferită. în mod corespunzător, polimerul de reticulare poate 17 sintetiza în mod special pentru a manipula aceste materiale diferite în combinație.

Polimerii corespunzători pentru a fi utilizați în această invenție au în general o visco- 19 zitate destul de mică pentru a îngloba solidele mai mari încărcate, sunt ușor de utilizat la fabricare și pot fi rapid reticulați. De preferință, polimerul este o polizaharidă solubilă în apă, 21 gumă gellan. Guma gellan (Kelcogel ® KA50) este o heteropolizaharoză de calitate alimentară obținută prin fermentare de către Pseudomonas elodea (ATCC 31461). Guma 23 gellan în mod obișnuit are o viscozitate de aproximativ 40-80 cP la concentrație de 0,1% și 1000-2000 cP la concentrație de 0,5% atunci când este măsurată la 25°C cu un viscozimetru 25 Brookfield LVF la 60 rpm. Guma gellan are de asemenea un punct de curgere ridicat, o soluție 1 % gumă având o valoare a punctului de lucru de 60 dyn/cm² ca definită prin efortul 27 de forfecare la un raport de forfecare de 0,01 s'¹. Chiar mai mult, viscozitatea gumei gellan în mod obișnuit nu este afectată de schimbările de pH în domeniul 3...11. Procedee de 29 preparare a gumei gellan sunt descrise în brevetele US 4326052 și US 4326053, fiecare dintre ele fiind inclusă aici ca referință în totalitate. Guma gellan în mod tradițional a fost 31 utilizată în industrie ca agent de gelifiere pentru produsele alimentare.

în timp ce guma gellan (Kelcogel ® KA50) este un polimer preferat pentru a fi utilizat 33 în această invenție, și alți polimeri pot fi utilizați. De exemplu, se poate utiliza alginatul de sodiu (Keltone ® LV). într-un exemplu preferat, alginatul de sodiu (Keltone ® LV) este 35 hidratat prin amestecarea sa într-o baie de apă la temperatură ridicată, cum ar fi o temperatură de aproximativ 80C. Polimeri acrilici corespunzători au caracteristici de viscozitate 37 în dispersii apoase similare cu acelea ale gumei gellan.

în general, cantitatea de polimer utilizat în procedeul conform invenției este mică 39 relativ la cantitatea de acrilamidă sau monomer acrilat, utilizată în mod obișnuit în tehnicile de gel-turnare a materialelor ceramice. De exemplu, ținând seama de faptul că un monomer 41 utilizat în gel-turnare în mod obișnuit formează aproximativ 15...25% procente în greutate din conținutul total de monomer/lichid, conținutul de polimer utilizat în această invenție de obicei 43 este în domeniul cuprins între aproximativ 0,2% și aproximativ 1,0% în greutate, din conținutul total de polimer/lichid. 45

Este utilizată o sursă separată de cationi drept agent de reticulare pentru a valida sau a facilita reticularea ionică a polimerului. Exemple de surse de cationi corespunzători includ 47 clorură de calciu (CaCI₂) și azotatul de ytriu (Y(NO₃)₃). Alți cationi corespunzători care pot fi utilizați includ ioni de sodiu, potasiu, magneziu, calciu, bariu, aluminiu și crom. 49

RO 121099 Β1

Reducând concentrația de agent de reticulare, se reduce viscozitatea pastei, îmbunătățindu-se astfel procesul de amestecare și turnare a pastei și crescând încărcarea cu materiale solide. O concentrație relativ scăzută de agent de reticulare poate reduce timpul de uscare necesar și costurile de energie pentru fabricație. Atunci când se utilizează CaCI₂.2H₂O, de exemplu, o concentrație de aproximativ 0,4 % CaCI₂.2H₂O în greutate de materiale lichide, poate fi suficientă pentru a forma o structură reticulată, rigidă, corespunzătoare pentru un domeniu relativ larg de mărimi ale particulelor, cum ar fi mărimi de la aproximativ 600 până la 1200 și cu diferite tipuri de legături. în pastele încărcate mai mult, concentrația agentului de reticulare poate fi redusă ușor pentru a îmbunătății fluiditatea pastei. Suplimentar, o creștere a concentrației agentului (ion) de reticulare mărește în general temperatura la care reticularea are loc.

Ingredientele pastei potfi amestecate într-un mixer corespunzător, cum ar fi un mixer cu acționare prin forfecare sau amestecare cu role cu o moară cu bile. De preferință, mai degrabă sunt folosite bile de cauciuc decât bile de ceramică, pentru a preveni contaminarea pastei. Utilizarea unei mori cu bile poate fi suplimentată cu amestecarea ulterioară într-un mixer cu forfecare înaltă. Polimerul poate fi adăugat la pastă după comutarea pe mixerul cu acționare prin forfecare și este lăsat să se hidrateze, după care se adaugă agentul de reticulare.

Pasta este turnată într-o formă corespunzătoare. Formele pentru părțile de turnare pot fi făcute din aproape orice recipient ermetic. Exemple de materiale corespunzătoare pentru recipiente includ plastic, metal, sticlă, rășini de politetrafluoretilenă (Teflon ®) și cauciuc siliconic.

Așa cum este utilizat în prezenta invenție termenul „turnare înseamnă a se da formă la, sau a se conforma. Polimerul este apoi reticulat pentru a forma un articol în care structura particulelor abrazice și a materialului de legare este fixă. Reticularea lanțurilor individuale de polimeri 22 pentru a forma o structură închisă (inter-blocată) 24 este ilustrată în fig. 1. Așa cum este utilizat în prezenta invenție, termenul „fix”, în general, înseamnă să se mărească integritatea structurii și să se restricționeze deplasarea fiecăreia dintre diferitele faze relativ una față de alta. Ambele temperaturi la care are loc reticularea și rigidizarea structurii fixe depinde de tipul de cationi și de concentrație.

Pasta turnată este răcită la o temperatură care determină reticularea ionică a componentului polimer. In mod obișnuit, temperatura la care are loc reticularea este mai mică de45°C. într-un mod preferat, utilizând gumă gellan, reticularea are loc în mod obișnuit până la răcire la, de exemplu, aproximativ 34°C. Raportul la care polimerul reticulează poate fi mărit prin scăderea temperaturii atmosferice. Ca un exemplu, pasta poate fi răcită într-un congelator la, de exemplu, -25°C. în mod alternativ, pasta poate fi răcită într-o baie de apă.

După ce lanțurile polimerice au reticulatîn mod ionic pentru a forma o matrice, în felul acesta fixând structura materialelor solide în pasta turnată, articolul este îndepărtat din formă și zvântat sau chiar uscat la temperatura camerei, sau la o temperatură de până la 100°C, de exemplu 60’C până la 80°C, pentru a forma un articol uscat în stare brută.

Articolul uscat este ars pentru vitrificarea materialului de legare și pentru arderea componentului polimer. în general, arderea este condusă la o temperatură în domeniul cuprins între aproximativ 800°C și aproximativ 1300°C. De preferință, arderea este condusă într-o atmosferă inertă atunci când articolul conține materiale superabrazive (de exemplu diamant sau azotat de bor cubic). Intr-un exemplu preferat în mod special, articolul uscat este încălzit la un raport de 40’C/h până la 980°C. în acest exemplu, articolul este menținut la 980°C timp de 4 h și apoi răcit înapoi la 25’C.

RO 121099 Β1

Acolo unde articolul ars este sub formă de unealtă microabrazivă, articolul ars va 1 avea în general o porozitate într-un domeniu cuprins între aproximativ 30 și aproximativ 70% în volum. De preferință, porozitatea va fi într-un domeniu cuprins între aproximativ 40 și 3 aproximativ 60% în volum. Mărimea medie a porilor în mod obișnuit este într-un domeniu cuprins între aproximativ 3 și aproximativ 10 μ și porii sunt în majoritate uniform dispersați 5 prin articol. Particulele abrazive, în același fel, sunt bine dispersate în structură.

Un produs microabraziv tipic poate lua formă, de exemplu, de roată, bară, piatră, 7 cilindru, cupă, disc sau con. Așa cum s-a menționat anterior, uneltele microabrazive fabricate prin procedeul conform invenției pot fi utilizate pentru superfinisarea diferitelor piese de 9 prelucrat. Superfinisarea implică în general o frecvență înaltă, amplitudinea oscilației materialului microabraziv scăzută contra unei piese de prelucrat care se rotește. Acest 11 proces în mod obișnuit este condus la temperaturi relativ reduse și la presiuni relativ scăzute (6,12 atm = mai puțin de 90 pounds /square inch). Cantitatea de depuneri (material 13 excedentar) îndepărtată de pe suprafața articolului în mod obișnuit este mai mică de 25 μ. Exemple de astfel de piese de prelucrat includ lagăre (rulmenți) cu bile, cu role, precum și 15 căi de rulare (la rulmenți), la care suprafețele sunt superfinisate pentru a înlătura o finisare scăzută a rugozității și pentru a îmbunătăți geometria piesei, cum ar fi rotunjimea. Alte 17 aplicații pentru produsele tip unelte abrazive din pulberi aglomerate din invenție includ, dar nu sunt limitate la, operații de honuire și lustruire. 19

Atunci când se utilizează un produs tip unealtă abrazivă din pulberi aglomerate, cum ar fi o bară microabrazivă, pentru superfinisarea unei piese de prelucrat, cum ar fi o cale de 21 rulare cu bile, particulele abrazive de la suprafața barei superfinisează piesa de prelucrat prin așchierea, rânduirea sau polizarea suprafeței piesei de prelucrat. Forțele mecanice produse 23 de aceste mecanisme rup legătura, care ține particulele abrazive într-o structură de bază. Drept rezultat, suprafața care superfinisează, a barei microabrazive, se macină, și particulele 25 abrazive noi (proaspete), din structura de bază, sunt în mod continuu expuse la așchierea suprafeței piesei de prelucrat. Porii din structură reprezintă mijloace de colectare și îndepăr- 27 tare a spânului (adică a așchiilor îndepărtate în timpul superfinisării) pentru a păstra o interfață curată între unealta sub formă de bară microabrazivă și piesa de prelucrat. Porii repre- 29 zintă, de asemenea, mijloace pentru curgerea agentului de răcire la interfața uneltei și piesei de prelucrat. 31

Deoarece uneltele pentru superfinisare sunt utilizate pentru finisarea fină a componentelor de precizie, mici iregularități în compoziția uneltei fac unealta necorespunzătoare. 33 Astfel, prin crearea unei structuri omogene uniforme, procedeul conform invenției conduce la unelte pentru superfinisare superioare. 35

Exemplul 1. Tabelele 1 și 2 de mai jos, prezintă masele preferate ale fiecăror componente diferite pentru o doză de 200 g pastă conform invenției. în compozițiile din tabelul 1, 37 masa materialului de legare (mb) este aproximativ 6% în greutate din masa materialului abraziv (ma). în compozițiile din tabelul 2, masa materialului de legare (mb) este aproximativ 39 10% în greutate din masa materialului abraziv (ma). Coloana „solide % în volum indică procentul în volum de pastă formată din materialul abraziv și de legare, combinate. Valorile 41 prezentate pe orizontală în fiecare tabel, variază de la aproximativ 30 până la aproximativ 45% în volum solide, deși pot fi de asemenea utilizate procente volumetrice mai mici sau mai 43 mari. De preferință, solidele sunt limitate la mai puțin de 60% în volum din pastă deoarece, la procente în solide mai mari de 60% în volum,viscozitatea pastei poate fi mai mare decât 45 aceea care este practicată pentru a fi utilizată în procedeul conform invenției. în tabelele 1 și 2, densitatea materialului abraziv este de 3,95 g/cm² și densitatea materialului de legare 47 este 2,4 g/cm².

RO 121099 Β1

Tabelul 1 (m_b = 0,06 mj

Solide % Volum	Solide % Greutate	Solide g	H₂O și Dispersant g	Gel Polimer	Particule (AI₂O₃)	Material de legare g	CaCI₂-2 H₂O	Dispersant g
30	62,33	124,65	73,35	0,440	117,60	7,05	0,293	1,467
31	63,43	126,85	71,15	0,427	119,67	7,18	0,285	1,423
32	64,49	128,99	69,01	0,414	121,69	7,30	0,276	1,380
33	65,53	131,06	66,94	0,402	123,65	7,42	0,268	1,339
34	66,54	133,08	64,92	0,390	125,55	7,53	0,260	1,298
35	67,52	135,03	62,97	0,378	127,39	7,64	0,260	1,298
36	68,47	136,93	61,07	0,366	129,18	7,75	0,244	1,221
37	69,39	138,78	59,22	0,355	130,93	7,85	0,237	1,184
38	70,29	140,58	57,42	0,345	132,62	7,96	0,230	1,148
39	71,16	142,33	55,67	0,334	134,27	8,05	0,223	1,113
40	72,01	144,03	53,97	0,324	135,88	8,15	0,216	1,079
41	72,84	145,69	52,31	0,314	137,44	8,24	0,209	1,046
42	73,65	147,30	50,70	0,304	138,97	8,34	0,203	1,014
43	74,44	148,87	49,13	0,295	140,45	8,42	0,197	0,983
44	75,20	150,41	47,59	0,286	141,90	8,51	0,190	0,952
45	75,95	151,90	46,10	0,277	143,31	8,60	0,184	0,922

Tabelul 2 (m_b = 0,10 mj

Solide % Volum	Solide % Greutate	Solide g	H₂O și Dispersant g	Gel Polimer	Particule (AI₂O₃)	Material de legare g	CaCI₂-2 H₂O	Dispersant g
30	62,02	124,04	73,96	0,444	112,66	11,27	0,296	1,479
31	63,12	126,25	71,75	0,431	114,77	11,48	0,287	1,435
32	64,20	128,39	69,61	0,418	116,72	11,67	0,278	1,392
33	65,24	130,47	67,53	0,405	118,61	11,86	0,270	1,351
34	66,25	132,49	65,51	0,393	120,45	12,04	0,262	1,310
35	67,23	134,46	63,54	0,381	122,24	12,22	0,254	1,271
36	68,18	136,37	61,63	0,370	123,97	12,40	0,247	1,233
37	69,11	138,23	59,77	0,359	125,66	12,56	0,239	1,195
38	70,02	140,03	57,97	0,348	127,30	12,73	0,232	1,159
39	70,90	141,79	56,21	0,337	128,90	12,89	0,225	1,124

RO 121099 Β1

Tabelul 2 (continuare) 1

Solide % Volum	Solide % Greutate	Solide 9	H₂O și Dispersant g	Gel Polimer	Particule (AI₂O₃)	Material de legare g	CaCI₂-2 H₂O	Dispersant g
40	71,75	143,50	54,50	0,327	130,46	13,04	0,218	1,090
41	72,52	145,17	52,83	0,317	131,97	13,20	0,211	1,057
42	73,40	146,79	51,21	0,307	133,45	13,34	0,205	1,024
43	74,19	148,38	49,62	0,298	134,89	13,49	0,198	0,992
44	74,96	149,92	48,08	0,288	136,29	13,63	0,192	0,962
45	75,71	151,42	46,58	0,279	137,66	13,76	0,186	0,932

Exemplul 2. O mostră de material microabraziv reticulat sub forma unui bloc cu dimensiunile 10,16 x 15,24 x 2,54 mm (4x6x1 inch), a fost formată dintr-un material 13 conținând 32,5% în volum (64,23% în greutate) materiale solide. Materialul conținea 104,29 g apă; 0,625 g gumă gellan (Kelcogek ® K50); 175,18 g particule abrazive de alumină 15

10-12 μ (600 unități de granulație -grit); 17,527 g amestec de legare de sticlă (amestec de legare VH așa cum este descris în US 5401284, exemplul 1); 0,417 g CaCI₂.2H₂O și 2,086 g 17 poliacrilat (Darvan ® 821A). Ingredientele au fost amestecate și încălzite la 80°C pentru a forma o pastă încălzită uniform. Pasta încălzită a fost apoi turnată într-o formă și lăsată să 19 se răcească într-un congelator până ce polimerul gumă gellan (Kelcogek ® K50) a format o structură reticulată. 21

Mostra a fost îndepărtată din congelator, uscată cu aer timp de aproximativ 2 h și apoi arsă într-un cuptor cu o creștere a temperaturii de 30’C/h până la 1000’C, temperatură 23 la care a fost menținută timp de 4 h. Căldura cuptorului a fost apoi întreruptă pentru a permite răcirea naturală a mostrei. 25

Pentru comparație, o altă mostră de material microabraziv a fost formată prin presarea la rece a unei compoziții conținând 600 unități de granulație -grit alumină, amestec 27 de particule abrazive și material de legare, conținând 84,7% în greutate particule și 15,3 în greutate material de legare. Această mostră a fost arsă în mod similar cu mostra de particule 29 microabrazive reticulată.

Mostra reticulată a avut o densitate de 1,59 g/cm², în timp ce mostra comparativă de 31 amestec comercial presat la rece a avut o densitate de 1,75 g/cm².

Variația durității în fiecare mostră microabrazivă a fost determinată prin efectuarea 33 a șase măsurători de duritate la suprafața mostrei (trei în partea de sus; trei în partea de jos). Din aceste măsurători, au fost calculate valoarea medie a durității și deviația standard. 35 Variația durității în procente (% Hv) a fost apoi calculată ca deviația standard împărțită la valoarea medie a durității și exprimată procentual, așa cum rezultă din formula: 37 %H ^QQ.deyiați^sțandard ^v duritate medie

Valorile durității (H pentru mostrele reticulate și presate), exprimate ca unități 43 Atlantic-Rockwell, sunt prezentate în tabelul 3 de mai jos, alături de deviația standard a acestor valori, precum și variația durității în procente. 45

RO 121099 Β1

Tabelul 3

	Duritate medie	Deviația standard	%Hv
Comparativ Bloc presat	119	12	9,7
Bloc din pastă tip gel Invenție	128	8	6,2

Fig. 2A și 2B reprezintă micrografice comparative de la un microscop electronic de baleiaj ale mostrelor presată și respectiv reticulată. Grosismentul, în ambele imagini, este de 250 de ori. Prin compararea imaginilor, se poate observa faptul că, particulele de alumină mai deschis colorate, sunt dispersate mai uniform prin materialul de legare de sticlă, colorat mai închis în mostra reticulată din fig. 2B, decât sunt ele în mostra presată din fig. 2A, pentru a da un produs omogen.

Imaginile din fig. 3A și 3B sunt imagini micrografice de grosisment mai mare, ale mostrelor presată, respectiv reticulată. Grosismentul acestor imagini este de 1000 de ori. Din nou, se poate observa faptul că particulele de alumină mai deschis colorate, sunt dispersate mai uniform prin materialul de legare de sticlă, colorat mai închis în mostra reticulată din fig. 3B, decât sunt ele în mostra presată din fig. 3A.

Claims

Revendicări

1. Procedeu de fabricare a unei unelte abrazive cuprinzând etapele:

a) turnarea unei paste constituită dintr-un lichid, particule abrazive, un amestec de legare de sticlă și un polimer într-o formă pentru a forma o structură de articol turnat brut;

b) întărirea polimerului în formă, în care polimerul întărit fixează structura articolului turnat brut și,

c) arderea articolului turnat brut pentru a rezulta unealta abrazivă caracterizat prin aceea că pasta cuprinde cel puțin un agent de reticulare ionic și polimerul este întărit prin reticulare ionică.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că agentul de reticulare ionic conține CaCI₂.
3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că agentul de reticulare ionic conține Y(NC₃)₃
4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că polimerul este o polizaharidă solubilă în apă.
5. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că polimerul este o gumă gellan de calitate alimentară.
6. Procedeu conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că, cantitatea de polimer este de aproximativ 0,2% până la aproximativ 1,0% în greutate de lichid și polimer combinate.
7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că articolul brut este ars la o temperatură de până la aproximativ 1300°C, după ce polimerul este reticulat.
8. Procedeu conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că, suplimentar, cuprinde etapa de îndepărtare a lichidului din articolul brut după reticularea polimerului și înainte de ardere.

RO 121099 Β1
9. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapele de turnare 1 și ardere sunt controlate astfel încât articolul ars conține 30% până la 70% în volum, porozitate uniform distribuită.3
10. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că lichidul conține apă deionizată.5
11. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că lichidul mai conține în plus un dispersant.7
12. Procedeu conform revendicării 1,caracterizat prin aceea că dispersantul include poliacrilat de amoniu.9
13. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că particulele abrazive sunt prezente în pastă într-o cantitate cuprinsă între aproximativ 55% în greutate și 70% în 11 greutate față de pastă.
14. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că amestecul de 13 legare de sticlă include o frită de sticlă pe bază de aluminosilicat.
15. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că particulele de frită 15 de sticlă au un diametru mediu cuprins între aproximativ 5 μ și 30 μ.
16. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că particulele de frită 17 de sticlă sunt prezente într-o cantitate cuprinsă între aproximativ 3,5% în greutate și aproximativ 7 % în greutate față de pastă.19
17. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că polizaharida solubilă în apă conține o heteropolizaharidă de calitate alimentară.21
18. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că, heteropolizaharidă de calitate alimentară include o gumă gellan.23
19. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că polimerul reticulat ionic conține alginat de sodiu.25
20. Procedeu conform revendicării 19, caracterizat prin aceea că polimerul reticulat ionic este prezent într-o cantitate cuprinsă între aproximativ 0,2% în greutate și 1% în 27 greutate față de greutatea de polimer și lichid, combinate.
21. Utilizarea procedeului conform revendicărilor 1 - 20, pentru fabricarea unui articol 29 brut ce cuprinde:

a) particule abrazive ce includ alumină, carbură de siliciu și au un diametru cuprins 31 între aproximativ 1 μ și 30 μ;

b) amestec de legare de sticlă ce conține sticlă pe bază de aluminosilicat; 33

c) un polimer reticulat ionic ce conține o polizaharidă solubilă în apă.