BE1015426A4 - Abrasifs revetus ameliores. - Google Patents

Abstract

De nouveaux abrasifs revêtus comprenant des grains agglomérés abrasifs revêtus comprenant des grains agglomérés abrasifs caractérisés par une porosité élevée et un faible rapport du volume des solides au volume théorique offrant des caractéristiques de meulage à moyenne à basse pression exceptionnellement utiles.

Description

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   Abrasifs revêtus améliorés. 



  Arrière-plan de l'invention. 



   La présente invention concerne des abrasifs revêtus et, plus particulièrement, des produits abrasifs qui sont à même d'opérer de manière améliorée lorsqu'ils sont utilisés dans des conditions de meulage à pression modérée à faible. 



   Dans la production d'abrasifs revêtus, un matériau de support, qui peut être traité pour en modifier les propriétés d'absorption, est pourvu d'une couche de fabrication comprenant une résine liante durcissable et des grains abrasifs sont déposés sur la couche de fabrication avant que le liant ne soit au moins partiellement durci. Ensuite, une couche d'apprêtage comprenant une résine liante durcissable est déposée par-dessus les grains abrasifs pour s'assurer que les grains sont solidement ancrés sur le support. 



   Lorsque l'abrasif revêtu est utilisé pour abraser une pièce, les pointes des grains abrasifs se trouvant dans le plan de la surface viennent en contact avec la pièce et commencent le travail d'abrasion. Les grains venant ainsi en contact avec la pièce sont soumis à de fortes contraintes et, si le grain n'est pas maintenu de manière adéquate par la couche d'apprêtage, il peut être arraché de la surface avant d'avoir terminé l'abrasion. La liaison doit donc maintenir les grains solidement. Au fur et à mesure que l'abrasion continue, le grain peut se polir, auquel cas une quantité de chaleur importante est générée par frottement et il se produit peu de retrait de matériau de la pièce. En 

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 outre, les contraintes s'accumulent encore et, ensuite, le grain est complètement arraché ou se rompt si bien qu'une grande partie en est perdue.

   Cependant, cela génère de nouvelles arêtes aiguës si bien que l'abrasion peut continuer. Idéalement, le mode de fracture sera aussi faible que possible de sorte que chaque grain dure une longue période. Ce résultat est obtenu en utilisant des grains abrasifs de sol-gel d'alumine qui comprennent chacun des cristallites de taille micrométrique ou moins qui, dans les conditions de meulage, peuvent se rompre pour révéler de nouvelles arêtes coupantes. Cependant, cela se produit sous pression de meulage modérée à forte et seul un degré réduit d'auto-affûtage se produit dans des conditions de meulage à moindre pression. Il existe donc un besoin d'une particule abrasive très efficace qui opère de manière très efficiente dans des conditions de meulage sous pression modérée à faible. 



   Une option qui a été explorée est l'utilisation de grains abrasifs agglomérés, dans laquelle des particules abrasives constituées d'un certain nombre de particules abrasives plus fines sont maintenues conjointement par un matériau de liaison qui peut être de nature organique ou vitreuse. Du fait que la liaison est en général plus friable que les particules abrasives, la liaison se fracture dans des conditions de meulage qui mèneraient autrement à un polissage ou à une fracture globale des grains abrasifs. 



   Un grain abrasif aggloméré permet généralement l'utilisation de tailles (calibres) de particules plus petites pour obtenir la même efficacité de meulage qu'avec une taille de particule abrasive plus grande. On 

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 a également rapporté que des grains abrasifs agglomérés amélioraient l'efficacité de meulage. 



   Le brevet U.S. n  A-2 194 472 délivré à Jackson divulgue des outils abrasifs revêtus fabriqués avec des agglomérats d'une pluralité de grains abrasifs relativement fins et d'une quelconque des liaisons normalement utilisées dans des outils abrasifs revêtus ou liés. Des liaisons organiques sont utilisées pour faire adhérer les agglomérats au support des abrasifs revêtus. Les agglomérats offrent une face de couche ouverte aux abrasifs revêtus fabriqués avec des grains relativement fins. Les abrasifs revêtus fabriqués avec les agglomérats en lieu et place de grains abrasifs individuels sont caractérisés en ce qu'ils témoignent d'une coupe relativement rapide et d'une longue durée d'utilisation et conviennent à la préparation d'une fine qualité de finition de surface dans la pièce. 



   Le brevet U.S. n  A-2 216 728 délivré à Benner divulgue des agglomérats de grains abrasifs liés fabriqués à partir de n'importe quel type de liaison. 



  L'objet des agglomérats est d'offrir aux meules des structures très denses pour retenir le diamant ou le grain CBN au cours des opérations de meulage. Si les agglomérats sont fabriqués avec une structure poreuse,   c'est   dans le but de permettre aux matériaux de liaison situés entre les agglomérats de s'écouler dans les pores des agglomérats et de densifier complètement la structure au cours de la calcination. Les agglomérats permettent l'utilisation de fines de grains abrasifs autrement perdues dans la production. 

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   Le brevet U.S. n  A-3 048 482 délivré à Hurst divulgue des micro-segments abrasifs moulés de grains abrasifs agglomérés et de matériaux de liaison organiques sous la forme de pyramides ou d'autres formes coniques. Les micro-segments abrasifs moulés sont collés à un support fibreux et utilisés pour fabriquer des abrasifs revêtus et pour garnir la surface de meules minces. L'invention est caractérisée en ce qu'elle donne une plus longue durée de coupe, une flexibilité contrôlée de l'outil, une résistance et une sécurité de vitesse élevées, une action élastique et une action de coupe très efficace par rapport à des outils fabriqués sans micro-segments de grains abrasifs agglomérés. 



   Le brevet U.S. n  A-3 982 359 délivré à Elbel enseigne la formation d'agglomérats de liant de résine et de grains abrasifs ayant une dureté supérieure à celle du liant de résine utilisée pour lier les agglomérats dans un outil abrasif. Des vitesses de meulage plus rapides et une plus longue durée d'utilisation de l'outil sont obtenues dans des meules liées de caoutchouc contenant les agglomérats. 



   Le brevet U.S. n  A-4355 489 délivré à Heyer divulgue un article abrasif (meule, disque, courroie, feuille, bloc, etc. ) constitué d'une matrice de filaments ondulés liés ensemble en des points de contact manuels et des agglomérats abrasifs ayant un volume de vide d'environ 70% à 97%. Les agglomérats peuvent être fabriqués avec des liaisons vitrifiées ou résineuses et n'importe quels grains abrasifs. 



   Le brevet U.S. n  A-4 364 746 délivré à Bitzer divulgue des outils abrasifs comprenant différents 

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 agglomérats abrasifs ayant différentes résistances. Les agglomérats sont constitués d'un grain abrasif et de liants résineux et peuvent contenir d'autres matériaux, telles que des fibres discontinues, pour ajouter à la résistance ou à la dureté. 



   Le brevet U.S. n  A-4 393 021 délivré à Eisenberg et coll. divulgue un procédé pour fabriquer des agglomérats abrasifs à partir de grains abrasifs et d'un liant résineux en utilisant une bande de tamis et en appliquant une pâte des grains et du liant à travers la bande pour obtenir des extrusions en forme de vers. 



  Les extrusions sont durcies par chauffage, puis broyées pour former des agglomérats. 



   Le brevet U.S. n  A-4 799 939 délivré à Bloecher enseigne des agglomérats usables de grains abrasifs, de corps creux et de liant organique et l'utilisation de ces agglomérats dans des abrasifs revêtus et des abrasifs liés. Un retrait de matériau plus grand, une durée de vie prolongée et une plus grande utilité dans des conditions de meulage humide sont revendiquées pour les articles abrasifs comprenant les agglomérats. Les agglomérats ont de préférence une dimension maximale de 150 à 3000 micromètres. Pour fabriquer les agglomérats, les corps creux, les grains, le liant et l'eau sont mélangés sous forme de suspension, la suspension est solidifiée par action de la chaleur ou d'un rayonnement pour éliminer l'eau et le mélange solide est broyé dans un broyeur à mors ou à rouleaux et tamisé. 



   Le brevet U.S. n  A-5 129 189 délivré à Wetscher divulgue des outils abrasifs ayant une matrice 

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 de liant résineux contenant des conglomérats de grains abrasifs, de résine et de matériau de charge, telle que la cryolite. 



   Le brevet U.S. n  A-5 651 729 délivré à Benguerel enseigne une meule ayant un noyau et un rebord abrasif constitué d'une liaison de résine et d'agglomérats broyés de diamant ou d'un grain abrasif CBN avec une liaison métallique ou céramique. Les avantages précités des meules construites avec les agglomérats comprennent des espacements élevés entre les éclats, une résistance élevée à l'usure, des caractéristiques d'auto-affûtage, une résistance mécanique élevée de la meule et la capacité de lier directement le rebord abrasif au noyau de la meule. Dans une forme de réalisation, les rebords de meulage liés au diamant ou au CBN utilisés sont broyés à une taille de 0,2 à 3 mm pour former les agglomérats. 



   Le brevet U.S. n  A-4 311 489 délivré à Kressner divulgue des agglomérats de fins grains abrasifs ( < 200 micromètres) et de cryolite, éventuellement avec un liant silicaté, et leur utilisation dans la fabrication d'outils abrasifs revêtus. 



   Le brevet U.S. n  A-4 541 842 délivré à Rostoker divulgue des abrasifs revêtus et des meules constitués d'agglomérats de grains abrasifs et d'une mousse constituée d'un mélange de matériaux de liaison vitrifiés avec d'autres matériaux bruts, tels que du noir de carbone ou des carbonates, convenant à la formation d'une mousse au cours de la calcination des agglomérats. Les "pastilles" d'agglomérat contiennent un 

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 plus grand pourcentage de liant que de grain sur la base d'un pourcentage en volume. Les pastilles utilisées pour fabriquer les meules abrasives sont frittées à 900 C (jusqu'à une masse volumique de 1,134 g/cm3 ou 70 livres/pied cube) et la liaison vitrifiée utilisée pour fabriquer la meule est soumise à une calcination à 880 C.

   Les meules fabriquées avec 16% en volume de pastilles se comportent lors du meulage avec une efficacité similaire à celle de meules comparatives fabriquées avec   46%   en volume de grains abrasifs. Les pastilles contiennent des cellules ouvertes dans la matrice de liaison vitrifiée, les grains abrasifs relativement plus petits se regroupant autour du périmètre des cellules ouvertes. Un four rotatif est mentionné pour calciner les agglomérats de mousse verts. 



   Le brevet U.S. n  5 975 988 enseigne des agglomérats abrasifs classiques comprenant des particules abrasives dispersées dans une matrice de liant, mais sous la forme de grains moulés déposés dans un ordre précis sur un support et liés à celui-ci. 



   Le brevet U.S. n  6 319 108 décrit un support rigide avec, collés à celui-ci par un revêtement métallique, une pluralité de composites abrasifs comprenant une pluralité de particules abrasives dispersées dans une matrice céramique poreuse. 



   Aucun de ces développements de la technique antérieure ne suggère la fabrication d'abrasifs revêtus en utilisant des grains abrasifs agglomérés poreux, comme le terme est utilisé ici, et une liaison. Aucun d'entre eux ne suggère la production d'un produit ayant des particules abrasives maintenues ensemble par une 

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 quantité relativement faible de liant de sorte que la phase de liant particulaire soit discontinue. Les procédés et les outils de l'invention donnent de nouvelles structures et de nouveaux avantageux à partir de l'utilisation de ces grains abrasifs agglomérés, mais sont assez sophistiqués pour permettre la conception et la fabrication contrôlées de larges plages de structures d'articles abrasifs ayant des pores interconnectés caractéristiques bénéfiques.

   Ces pores interconnectés améliorent les performances des outils abrasifs dans des opérations de meulage de précision sur grande surface de contact et, en général, dans des applications de meulage à pression relativement moyenne à faible. 



  Résumé de l'invention. 



   L'invention vise un article abrasif revêtu comprenant un matériau de support et, collés à celui-ci par un matériau liant, des grains agglomérés abrasifs, caractérisé en ce que les grains utilisés dans la production de l'abrasif revêtu comprennent une pluralité de particules abrasives collées l'une à l'autre dans une structure tridimensionnelle, dans laquelle chaque particule est jointe à au moins une particule adjacente par un matériau liant particulaire qui est présent dans l'agglomérat sous forme discontinue avec les grains d'agglomérat et est situé essentiellement complètement sous la forme de piliers de liaison liant des particules adjacentes de sorte que l'agglomérat ait un volume en vrac qui soit au moins 2% inférieur à celui des particules abrasives à l'état individuel. 



   Dans la demande, le terme "grains" sera réservé aux agglomérats d'une pluralité de "particules" 

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 abrasives. Les grains auront donc les caractéristiques de porosité identifiées ci-dessus, tandis que les particules n'auront essentiellement pas de porosité. Par ailleurs, le liant maintenant les particules ensemble est identifié par "liant particulaire" qui peut être identique (ou plus fréquemment différent) au liant par lequel les grains sont fixés au matériau de support. 



   Le liant particulaire des grains agglomérés se trouve essentiellement complètement sous la forme de piliers de liaison et cela signifie qu'on utilise au moins 70% du liant, de préférence plus de 80%, pour former des piliers de liaison liant des particules adjacentes. Un pilier de liaison est formé dans des conditions de formation d'agglomérats lorsque le liant particulaire est à l'état fluide et a tendance tout d'abord à revêtir les particules, puis à s'écouler vers les points de contact ou de positions très rapprochées de particules adjacentes pour fusionner avec le liant associé à ces particules adjacentes. Lorsque la température est abaissée et que le liant se solidifie, le liant forme entre les particules un contact solide qui est connu sous le nom de "pilier de liaison". 



  Naturellement, chaque pilier de liaison est également fixé à la surface des particules qu'il raccorde, mais ce liant est considéré comme faisant partie du pilier de liaison aux fins de la description. Cela n'exclut pas la possibilité qu'une quantité relativement faible soit présente en tant que revêtement sur au moins une partie de la surface des particules qui n'est pas associée à un pilier de liaison. On est censé, cependant, exclure la situation dans laquelle les particules sont noyées dans 

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 une matrice de liant, comme cela se produit dans les grains abrasifs agglomérés classiques.

   Comme cela ressort de l'examen des Fig. 5 à 7 des dessins, les particules abrasives individuelles constituant les grains agglomérés sont individuellement identifiables et, en fait, sont essentiellement tout ce que l'on peut observer dans des grains agglomérés typiques selon l'invention. Il est donc possible de décrire les particules comme étant   agglomérées  , ce qui implique qu'elles sont liées l'une à l'autre au lieu d'être maintenues dans une matrice qui remplit la plus grande partie de l'espace entre les particules. Naturellement, lorsque de grands nombres de particules sont agglomérés, certaines particules individuelles de l'agglomérat ne sont pas individuellement visibles, mais, s'il était possible de prendre une section transversale, le même motif de visibilité des particules individuelles serait évident. 



   Manifestement, lorsque le nombre de particules agglomérées devient important, il y aura nécessairement des volumes sensibles de pores créés par cette agglo- mération. Cela peut aller jusqu'à 70% du volume total apparent de l'agglomérat. Cependant, lorsque les nombres de particules agglomérées sont petits, éventuellement en simples chiffres, le concept de "pores ou porosité" devient moins utile pour décrire les agglomérats. Des exemples de ces agglomérats montrant le type de structures impliqué sont illustrés dans les Fig. 5 à 7. 



   C'est pour cette raison que l'expression "volume en vrac" (LPV) est adoptée. La valeur LPV est obtenue en divisant le volume solide (c'est-à-dire le 

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 volume total réel des solides dans le grain ou la particule abrasive, notamment le composant de liaison) par le volume apparent du grain aggloméré. Le chiffre le plus élevé possible sera tiré des particules elles-mêmes sans qu'il y ait d'agglomération quelconque. Plus le nombre de particules agglomérées est grand, plus il y a divergence par rapport au chiffre maximal. Ainsi, si la différence peut être aussi basse que 2%, elle peut augmenter jusqu'à 40% ou même plus lorsque de plus grands nombres de particules sont agglomérés conjointement de la manière enseignée dans la demande. 



   Le calcul du LPV est donné à titre d'exemple en utilisant les données suivantes qui représentent un agglomérat réel fabriqué en utilisant des particules abrasives de calibre 60 d'un sol-gel d'alumine ensemencé comme particules abrasives et une liaison vitreuse classique convenant à un usage avec ces particules en employant le procédé sensiblement comme décrit à l'exemple 2 ci-dessous. 



   Les produits sont identifiés par la taille des grains agglomérés illustrés à la tête de chaque colonne. 



  Dans chaque cas, les mesures sont effectuées sur la base d'un volume fixe des grains abrasifs agglomérés, dénommé ici "volume apparent". 
 EMI11.1 
 
<tb> 



  Particules <SEP> -40+45 <SEP> -30+35 <SEP> -25+30 <SEP> -20+25
<tb> 
<tb> calibre <SEP> 60
<tb> 
<tb> Poids <SEP> 25,1 <SEP> 23,1 <SEP> 19,73 <SEP> 18,3 <SEP> 16
<tb> 
<tb> Densité <SEP> (solides)* <SEP> 3,9 <SEP> 3,759 <SEP> 3,759 <SEP> 3,759 <SEP> 3,759
<tb> 
<tb> Vol.calibre+liant <SEP> 6,436 <SEP> 6,145 <SEP> 5,249 <SEP> 4,868 <SEP> 4,256
<tb> 
<tb> Volume <SEP> apparent <SEP> 12,797 <SEP> 12,797 <SEP> 12,797 <SEP> 12,797 <SEP> 12,797
<tb> 
<tb> LPV <SEP> 0,503 <SEP> 0,480 <SEP> 0,410 <SEP> 0,380 <SEP> 0,333
<tb> 
 * Densité évaluée selon la règle des mélanges 

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Comme cela ressort de ce qui précède, plus les grains agglomérés sont grands, plus le LPV est faible en comparaison de celui des particules non agglomérées.

   Les grains les plus petits présentent une chute de LPV de 4,6%, tandis que les grains les plus gros (-20+25) présentent une chute de presque 34% en comparaison du LPV des particules de calibre 60. 



   Les grains agglomérés ont généralement un diamètre (défini comme la taille de l'ouverture d'un tamis (d'une série de tamis standard), ayant les mailles les plus grossières sur lesquelles les grains sont retenus), c'est-à-dire d'au moins deux fois le diamètre des particules abrasives individuelles qui y sont contenues. La forme des grains abrasifs agglomérés n'est pas critique et ils peuvent donc avoir de manière aléatoire des formes plus ou moins en bloc ou, mieux encore, plus ou moins allongées. Les grains peuvent avoir également une forme imposée qui est souvent avantageuse pour certaines applications. 



   Les particules abrasives présentes dans les agglomérats de l'invention peuvent comprendre un ou plusieurs des abrasifs connus pour un usage dans des outils abrasifs, tels que des alumines, notamment l'alumine fusionnée, l'alumine frittée et le sol-gel d'alumine frittée, la bauxite frittée, etc., le carbure de silicium, l'alumine-oxyde de zirconium, le grenat, le silex, le diamant, notamment le diamant naturel et le diamant synthétique, le nitrure de bore cubique (CBN) et leurs combinaisons. On peut utiliser n'importe quelle taille ou forme de particule abrasive. Par exemple, le grain peut comprendre des particules allongées de sol- 

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 gel d'alumine frittée ayant un rapport d'aspect élevé du type décrit dans le brevet U.S. n  5 129 919 ou les particules abrasives de forme filamentaire décrites dans le brevet U.S. n  5 009 676. 



   Les particules abrasives peuvent comprendre des mélanges d'abrasifs de différentes qualités, car, souvent, les performances de particules de qualité supérieure ne sont diminuées marginalement que par dilution avec des quantités mineures de particules inférieures. Il est également possible de mélanger les particules à des quantités mineures de matériaux non abrasifs, tels que les auxiliaires de meulage, des formateurs de pores et des matériaux de charge de types classiques. 



   Les tailles particulaires convenant à un usage dans la demande se situeront dans la plage allant de particules abrasives régulières (par exemple de 60 à 7 000 micromètres) à des particules microabrasives (par exemple de 2 à 60 micromètres), et des mélanges de ces tailles. Pour toute opération donnée de meulage abrasif, on préfère généralement utiliser un grain aggloméré avec une taille de particule plus petite que la taille de grains abrasifs classiques (non agglomérés) normalement choisie pour cette opération de meulage abrasif. Par exemple, lorsqu'on utilise des grains agglomérés, une taille de calibre 80 est substituée à celle d'un abrasif classique de calibre 54, une taille de calibre 100 à celle d'un abrasif de calibre 60 et une taille de calibre 120 à celle d'un abrasif de calibre 80, etc. 



   Les particules abrasives de l'agglomérat sont liées les unes aux autres par un matériau de liaison 

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 métallique, organique ou vitreux et ceux-ci sont dénommés généralement "liants particulaires". 



   Les liants particulaires utilisables pour la fabrication des agglomérats comprennent des matériaux vitreux (définis dans la demande comme comprenant à la fois des matériaux vitreux classiques ainsi que des matériaux vitrocéramiques), de préférence du type utilisé comme systèmes de liaison pour des outils abrasifs liés vitrifiés. Il peut s'agir d'un verre pré- calciné broyé en poudre (une fritte) ou d'un mélange de diverses matières premières, telles que l'argile, le feldspath, la chaux, le borax et la soude, ou d'une combinaison de matériaux frittés et de matières premières.

   Ces matériaux fusionnent et forment une phase de verre liquide à des températures allant d'environ 500 C à 1400 C, mouillent la surface des particules abrasives et s'écoulent vers les points de contact très étroit entre les particules adjacentes pour créer des piliers de liaison par refroidissement, maintenant ainsi les particules abrasives dans une structure composite. 



  Le liant particulaire est utilisé sous forme pulvérulente et peut être ajouté à un véhicule liquide pour obtenir un mélange uniforme et homogène de revêtement par des particules abrasives au cours de la fabrication des grains agglomérés. 



   Des liants organiques temporaires sont de préférence ajoutés à des composés de revêtement inorganiques pulvérulents, sous forme de fritte ou de matière première, comme auxiliaires de moulage ou de traitement. Ces liants peuvent comprendre des dextrines, de l'amidon, de la colle de protéine animale et d'autres 

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   types de colle ; composant liquide, tel que l'eau ou   l'éthylèneglycol, des modificateurs de viscosité ou de pH ; et des auxiliaires de mélange. L'utilisation de ces liants temporaires améliore l'uniformité des agglomérats et la qualité structurelle des agglomérats pré-calcinés ou verts. Du fait que les liants organiques brûlent au cours de la calcination des grains agglomérés, ils ne font pas partie du grain fini. 



   Un promoteur d'adhérence inorganique, tel que l'acide phosphorique, peut être ajouté au mélange pour améliorer l'adhérence du liant particulaire avec les particules abrasives selon les besoins. L'addition d'acide phosphorique aux grains d'alumine améliore grandement la qualité du mélange lorsque le liant particulaire comprend un verre fritté. Le promoteur d'adhérence inorganique peut être utilisé avec ou sans un liant particulaire organique dans la préparation des grains agglomérés. 



   Le liant particulaire préféré est un matériau inorganique, tel qu'un matériau de liaison vitreux. Cela a un avantage distinct par rapport aux liants particulaires organiques du fait que cela permet aux grains agglomérés de se déposer sur un substrat lors de la formation d'un abrasif revêtu en utilisant une technique UP. La technique de dépôt UP convient également très bien à un usage lorsque les particules sont liées conjointement en utilisant un liant métallique. Comme ce processus est un peu plus efficace et contrôlable qu'une technique de dépôt par gravité, cela représente un progrès important par rapport à des 

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 grains agglomérés classiques fabriqués en utilisant une matrice de liant résineux organique. 



   Le liant particulaire peut également être un liant organique, tel qu'une résine thermodurcissable, notamment une résine phénolique, une résine époxy, une résine d'urée/formaldéhyde ou une résine durcissable aux rayonnements, notamment un acrylate, un uréthane/- acrylate, un époxy-acrylate, un polyester-acrylate, etc. 



  En général, les résines thermodurcissables sont préférées comme liants organiques. 



   Le liant particulaire est présent à environ 2% à 25% en volume, mieux encore à 3% à 15% en volume, bien mieux encore à 3% à 10% en volume, par rapport au volume combiné des particules et du liant. 



   Il est également prévu de pouvoir éliminer complètement le composant liant particulaire si les particules abrasives sont amenées à se fritter conjointement de manière contrôlée de sorte que, par transport de matériau entre les particules en contact, les piliers de liaison soient générés de manière autogène. En variante, lorsque les particules abrasives sont formées d'alumine, elles pourraient être mélangées à un sol d'une quantité relativement faible d'un précurseur d'alfa-alumine, tel que la boehmite. Lors de la calcination, celui-ci se convertirait en phase alpha et jouerait le même rôle que des piliers de liaison en raccordant des particules adjacentes. 



   L'invention comprend des abrasifs revêtus contenant des grains abrasifs agglomérés, dans lesquels les grains sont fabriqués par un procédé qui comprend les étapes suivantes : 

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 a) on achemine des particules abrasives et un matériau liant particulaire, choisi dans le groupe constitué essentiellement de matériaux de liaison vitrifiés, de matériaux vitrifiés, de matériaux céramiques, de liants inorganiques, de liants organiques, de l'eau, d'un solvant et de leurs combinaisons, dans un four de calcination rotatif à débit contrôlé; b) on fait tourner le four à vitesse contrôlée ; c) on chauffe le mélange à un taux de chauffage déterminé par le débit et la vitesse du four à des températures d'environ 145 C à 1300 C;

   d) on soumet à un mouvement de culbutage les particules et le liant particulaire dans le four jusqu'à ce que le liant adhère aux particules et qu'une pluralité de particules adhèrent les unes aux autres pour créer des grains agglomérés frittés; e) on récupère les agglomérats frittés du four, de sorte que les grains agglomérés frittés aient une forme tridimensionnelle initiale, un volume en vrac qui est au moins 2% en dessous du volume en vrac correspondant des particules constituantes et comprennent une pluralité de particules abrasives. 



   L'invention comprend également des abrasifs revêtus contenant des grains agglomérés abrasifs frittés qui ont été fabriqués par un procédé comprenant les étapes suivantes : 

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 a) on achemine des particules abrasives ainsi qu'un matériau liant particulaire dans un four de calcination rotatif à débit contrôlé; b) on fait tourner le four à vitesse contrôlée ; c) on chauffe le mélange à un taux de chauffage déterminé par le débit et la vitesse du four à des températures d'environ 145 C à 1300 C; d) on soumet à un mouvement de culbutage les particules abrasives et le liant particulaire dans le four jusqu'à ce que le liant adhère aux grains et qu'une pluralité de grains adhèrent les uns aux autres pour créer des grains agglomérés abrasifs frittés;

   et e) on récupère les grains agglomérés frittés du four, de sorte que les grains agglomérés frittés aient une forme tridimensionnelle initiale, comprennent une pluralité de particules et aient un volume en vrac qui est au moins 2% en dessous du volume en vrac correspondant des particules constituantes. 



  Description des dessins. 



   La Fig. 1 est un appareil de calcination rotatif qui peut être utilisé pour produire des agglomérats selon l'invention, la Fig. 2 est un graphique représentant la quantité de métal découpée lors des évaluations de quatre disques abrasifs réalisés selon l'exemple 1, la Fig. 3 est un graphique représentant la quantité de métal découpée lors des évaluations de quatre disques abrasifs réalisés selon l'exemple 2, 

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 la Fig. 4 est un graphique représentant la quantité de métal découpée lors des évaluations de quatre disques abrasifs réalisés selon l'exemple 3, et les Fig. 5 à 7 sont des photographies à plus grande échelle d'agglomérats utilisés pour produire des abrasifs revêtus selon l'invention. 



  Description détaillée de l'invention. 



   Dans cette section, la nature et la production des grains agglomérés abrasifs et des abrasifs revêtus préparés à partir de ces grains sont explorées et illustrées avec l'assistance de plusieurs exemples illustrant les propriétés étonnamment améliorées que l'on obtient en utilisant les grains agglomérés abrasifs comme composants d'abrasifs revêtus. 



   Fabrication d'agglomérats abrasifs. 



   Les grains agglomérés peuvent être formés par une variété de techniques pour obtenir de nombreuses tailles et formes. Ces techniques peuvent être réalisées avant ou après calcination du mélange de grains et de liant particulaire au stade initial (à l'état "vert"). 



  L'étape de chauffage du mélange pour amener le liant particulaire à fondre et à s'écouler, pour coller ainsi le liant aux grains et fixer les grains sous forme agglomérée, est dénommée calcination ou frittage. 



  N'importe quel procédé connu dans la technique pour agglomérer des mélanges de particules peut être utilisé pour préparer les grains agglomérés abrasifs. 



   Dans une première forme du procédé utilisée dans la présente demande pour la réalisation de grains agglomérés, le mélange initial de particules et de liant particulaire est aggloméré avant calcination du mélange 

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 de manière à créer une structure mécanique relativement faible dénommée par la suite "aggloméré vert" ou "aggloméré pré-calciné". 



   Pour réaliser une première forme de réalisation, les particules abrasives et un liant particulaire inorganique sont agglomérés à l'état vert par l'une quelconque d'un certain nombre de techniques différentes, par exemple, dans un pastilleur à plateau, puis acheminés dans un appareil de calcination rotatif pour le frittage. Les agglomérés verts peuvent également être placés sur un plateau et calcinés au four, sans mouvement de culbutage, dans un procédé continu ou discontinu. 



   Dans un autre procédé, les particules abrasives sont acheminées dans un lit fluidisé, puis mouillées avec un liquide contenant le liant particulaire pour coller le liant à la surface des particules, tamisées pour obtenir la taille d'agglomérats souhaitée, puis calcinées dans un four ou un appareil de calcination. 



   Le pastillage en plateau est souvent réalisé en ajoutant des particules à un bol de mélange et en mesurant un composant liquide (par exemple, de l'eau ou un liant organique et de l'eau) contenant le liant particulaire sur le grain, avec mélange, pour les agglomérer conjointement. En variante, une dispersion liquide du liant particulaire, éventuellement avec un liant organique, est pulvérisée sur les particules, puis les particules revêtues sont mélangées pour former des agglomérats. 

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   Un appareil d'extrusion à faible pression peut être utilisé pour extruder une pâte de particules et de liant particulaire en tailles et formes qui sont séchées pour former des grains agglomérés. Une pâte peut être préparée à partir du liant particulaire et des particules éventuellement avec un liant organique temporaire et extrudée sous forme de particules allongées avec l'appareil et le procédé décrit dans le brevet U.S. n  4 393 021. 



   Dans un procédé de granulation à sec, une feuille ou un bloc constitué(e) de particules abrasives noyées dans une dispersion ou une pâte du liant particulaire est séché(e) et broyé(e) en utilisant un compacteur à rouleaux pour former des précurseurs de grains agglomérés. 



   Dans un autre procédé de fabrication de grains agglomérés verts ou précurseurs, le mélange du liant particulaire et des particules est ajouté à un dispositif de moulage et le mélange est moulé pour former des formes et des tailles précises, par exemple, à la manière divulguée dans le brevet U.S. n  6 217 413. 



   Dans une autre forme de réalisation du procédé utilisable dans la demande pour la fabrication de grains agglomérés, un mélange des particules abrasives, d'un liant particulaire et d'un système de liant organique temporaire est acheminé dans un four sans pré- agglomération et chauffé. Le mélange est chauffé à une température assez élevée pour amener le liant particulaire à fondre, à s'écouler et à adhérer aux particules, après quoi le mélange est refroidi pour 

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 fabriquer un composite. Le composite est broyé et tamisé pour préparer les grains agglomérés frittés. 



   Il est en outre possible de fritter les agglomérés tandis que les particules et le liant sont confinés dans une cavité moulée de sorte que les agglomérés, tels que produits, aient une forme spécifique, notamment une forme de pyramide à base carrée. Les formes ne doivent pas nécessairement être exactes et, en fait, comme la quantité de liant particulaire est relativement faible, les côtés des formes seront souvent relativement rugueux. Cependant, ces grains agglomérés peuvent être extrêmement utiles pour la production d'abrasifs revêtus avec la capacité de produire une surface très uniforme lors d'une opération d'abrasion très agressive. 



   Fabrication préférée d'agglomérats abrasifs. 



   Dans un procédé préféré de fabrication d'agglomérats, un simple mélange des particules et d'un liant particulaire inorganique (éventuellement avec un liant organique temporaire) est acheminé dans un appareil de calcination rotatif du type illustré dans la Fig. 1. Le mélange est soumis à un mouvement de culbutage à un nombre prédéterminé de tours par minute le long d'un plan incliné prédéterminé avec application de chaleur. Des grains agglomérés sont formés lorsque le liant particulaire se chauffe, fond, s'écoule et adhère aux particules. Les étapes de calcination et d'agglomération sont effectuées simultanément à vitesses et à volumes contrôlés d'alimentation et d'application de chaleur.

   Le débit est généralement réglé pour donner un flux occupant approximativement 8% à 12% en volume du 

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 tube de l'appareil de calcination rotatif. L'exposition à une température maximale dans l'appareil est choisie pour maintenir la viscosité des matériaux liants particulaires à l'état liquide à une viscosité d'au moins environ 1000 poises. Cela évite un écoulement excessif du liant particulaire sur la surface du tube et une perte résultante de la surface des particules abrasives. 



   Un appareil de calcination rotatif du type illustré dans la Fig. 1 peut être utilisé pour effectuer le processus d'agglomération afin d'agglomérer et de calciner les agglomérats dans une seule étape de traitement. Comme montré dans la Fig. 1, une trémie d'alimentation (10) contenant le mélange de la charge de base (11) formé du liant particulaire et des particules abrasives débouche dans un moyen (12) pour mesurer le mélange dans un tube de chauffage creux (13). Le tube (13) est positionné selon un angle d'inclinaison (14) d'environ 0,5 à 5,0 degrés de sorte que la charge de base (11) puisse être acheminée sous l'effet de la pesanteur à travers le tube creux (13).

   Simultanément, le tube creux (13) est soumis à une rotation dans le sens de la flèche (a) à vitesse contrôlée pour faire subir un mouvement de culbutage à la charge de base (11) et au mélange chauffé (8) au fur et à mesure qu'ils passent sur la longueur du tube creux. 



   Une partie du tube creux (13) est chauffée. 



  Dans une forme de réalisation, la partie de chauffage peut comprendre trois zones de chauffage (15,16, 17) ayant une dimension en longueur (dl) de 152 mm (60 pouces) sur la longueur (d2) de 305 mm (120 pouces) 

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 du tube creux (13) . Les zones de chauffage permettent à l'opérateur de régler la température de traitement et de la faire varier si nécessaire pour fritter les grains agglomérés. Dans d'autres modèles de l'appareil, le tube creux peut seulement comprendre une ou deux zones de chauffage ou il peut comprendre plus de trois zones de chauffage. Bien que cela ne soit pas illustré dans la Fig. 1, l'appareil est équipé d'un dispositif de chauffage et de dispositifs mécaniques, électroniques et de réglage et de détection de température opérant pour réaliser le processus thermique.

   Comme on peut le voir dans la vue en section transversale du tube creux (13), la charge de base (11) est transformée en un mélange chauffé (18) dans le tube et elle sort du tube et est recueillie sous la forme de grains agglomérés (19). La paroi du tube creux a une dimension en diamètre interne (d3) qui peut se situer dans une plage de 14 à 76 mm (5,5 à 30 pouces) et un diamètre (d4) qui peut se situer dans une plage de 15 à 91 mm (6 à 36 pouces) en fonction du modèle et du type de matériau utilisés pour construire le tube creux (par exemple, un alliage de métal réfractaire, de l'acier inoxydable, une brique réfractaire, du carbure de silicium, de la mullite). Le matériau choisi pour la construction du tube dépend largement des températures atteintes.

   Des températures allant jusqu'à 1000 C peuvent habituellement être accommodées par un tube d'acier inoxydable, mais, au- dessus de cette température, un tube de carbure de silicium est souvent préféré. 



   L'angle d'inclinaison du tube peut se situer dans une plage de 0,5 à 5,0 degrés et la rotation du 

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 tube peut se faire à raison de 0,5 à 10 tours/minute. Le débit pour un dispositif de calcination rotatif à petite échelle peut se situer dans une plage d'environ 5 à 10 kg/heure et un débit à échelle de production industrielle peut se situer dans une plage d'environ 227 à 910 kg/heure. Le dispositif de calcination rotatif peut être chauffé à une température de frittage de 800 C à 1400 C et le matériau d'alimentation peut être chauffé à une cadence allant jusqu'à 200 C par minute au fur et à mesure que la charge de base pénètre dans la zone chauffée. Un refroidissement se produit dans la dernière partie du tube au fur et à mesure que la charge se déplace d'une zone chauffée à une zone non chauffée.

   Le produit est refroidi, par exemple, avec un système de refroidissement à eau, à la température ambiante et recueilli. 



   Des machines de calcination rotatives appropriées peuvent être obtenues chez Harper International, Buffalo, New York ou chez Alstom Power, Inc., Applied Test Systems, Inc., et d'autres fabricants d'équipements. L'appareil peut éventuellement être équipé de dispositifs électroniques, de commande et de détection en cours de processus, d'un système de refroidissement, de divers modèles d'appareils d'alimentation et d'autres dispositifs facultatifs. 



   Fabrication d'abrasifs revêtus. 



   L'abrasif revêtu selon l'invention peut avoir la forme d'une courroie abrasive, d'une feuille abrasive, d'un disque abrasif individuel ou d'un abrasif composite dans toute structure ou tout format. Le substrat auquel les grains agglomérés abrasifs sont 

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 collés peut donc se présenter sous la forme d'un film, d'un papier, d'un textile, d'une fibre (à la fois sous la forme d'une bande non tissée et sous la forme d'une structure fibreuse poreuse) ou même d'un matériau alvéolaire.

   L'expression "abrasif revêtu", telle qu'on l'utilise dans la demande, couvre donc à la fois des produits abrasifs classiques, tels que des courroies et des disques utilisant un substrat plan constitué de matériaux classiques et, en outre, de produits dans lesquels les agglomérés abrasifs de l'invention sont collés à une structure fibreuse poreuse du type souvent dénommé "abrasifs composites" et ceux dans lesquels ils sont dispersés et collés dans les couches superficielles d'une structure alvéolaire à cellules ouvertes. 



   L'abrasif revêtu de l'invention peut être formé selon l'une quelconque des techniques classiques connues dans la technique antérieure. Elles comprennent une application sur une couche de fabrication déposée sur un substrat et suivie d'un dépôt d'une couche d'apprêtage, ainsi que le dépôt des grains agglomérés abrasifs dispersés dans un liant durcissable approprié sur un substrat. Le liant durcissable peut être durci tel qu'appliqué ou la surface peut être traitée par des techniques connues pour y imposer une structure de surface. 



   De la même manière, des abrasifs revêtus, dans lesquels les grains agglomérés abrasifs sont déposés sur les structures fibreuses poreuses ou dans au moins les couches de surface d'une mousse polymère, peuvent être obtenus en utilisant des procédés connus dans la technique. 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 



   Un abrasif revêtu peut être formé par dépôt des grains agglomérés abrasifs sur un substrat qui a été revêtu d'une couche de fabrication de manière classique. 



  Dans ce cas, le dépôt peut être effectué par alimentation sous l'effet de la pesanteur ou par un procédé UP. Lorsqu'un liant particulaire vitreux est utilisé pour former les agglomérats, il devient possible d'utiliser la technique de dépôt UP qui est généralement préférée pour les abrasifs revêtus. Cette technique est moins bien adaptée pour le dépôt d'agglomérats préparés en utilisant une résine organique comme liant particulaire, car ces grains ne font pas bien saillie sous l'influence d'un champ électrostatique. 



   Le grain aggloméré abrasif peut être déposé seul ou en mélange avec d'autres grains abrasifs classiques. Le niveau d'application peut former une couche fermée (100% de couverture de la surface du substrat à laquelle les grains sont appliqués) ou une couche plus ouverte dans laquelle les grains sont séparés dans une certaine mesure en fonction du degré "d'ouverture". Dans certains cas, il est souhaitable d'appliquer les grains agglomérés abrasifs sur une couche préalablement déposée d'un autre abrasif, éventuellement de moindre qualité, pour obtenir un meilleur support pour les grains agglomérés abrasifs. 



   Lorsque l'abrasif revêtu est formé de manière classique en utilisant des couches de fabrication et d'apprêtage pour ancrer les grains agglomérés, on préfère souvent que l'application de la couche d'apprêtage n'ait pas pour effet de réduire notablement la porosité des grains agglomérés abrasifs. La couche 

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 d'apprêtage est typiquement une formulation de résine durcissable relativement fluide et, si elle est appliquée sous une certaine pression, par exemple, par une technique d'application à rouleau, la formulation durcissable peut être refoulée dans les pores du grain, ce qui a pour effet de réduire une propriété importante des grains agglomérés abrasifs. On préfère donc que la couche d'apprêtage soit appliquée en utilisant une technique sans contact, telle qu'une application par pulvérisation.

   En plus ou en variante, il est souvent souhaitable de modifier les propriétés de résine de la couche d'apprêtage pour augmenter la viscosité, éventuellement par l'addition de charges telles que la silice, pour minimiser la tendance de la résine à pénétrer dans la structure des grains. De préférence, la viscosité est ajustée à une valeur d'au moins 1000   mPa's,   mieux encore d'au moins 1500   mPa's   ou plus. 



  Lorsque le liant est utilisé comme matrice pour maintenir le grain aggloméré et simultanément le fixer au support, on préfère un ajustement similaire de la viscosité. 



   Dans la fabrication d'un abrasif revêtu en utilisant une couche de fabrication, les grains ne sont pas immergés dans la couche de fabrication qui, en tout cas, est habituellement partiellement durcie et, par suite, n'est pas très fluide lorsqu'elle reçoit les agglomérés abrasifs. Cependant, la couche d'apprêtage est habituellement appliquée sur le grain aggloméré et, par suite, a des opportunités notablement plus grandes de pénétrer dans la structure de l'agglomérat.

   Si une perte excessive du degré d'ouverture d'une structure 

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 agglomérée comprenant de nombreuses particules ne peut être souhaitable, une quantité limitée de pénétration de la structure de l'agglomérat ne doit pas nécessairement être une mauvaise chose, car l'effet est d'augmenter la surface spécifique du grain en contact avec la couche d'apprêtage et, par suite, de renforcer la prise sur le grain exercé par la couche d'apprêtage. 



   L'abrasif revêtu peut également être formé par application d'une suspension comprenant les grains agglomérés abrasifs, dispersés dans une formulation de liant durcissable, à un matériau de support approprié. 



  Dans ce cas également, le liant peut être traité pour réduire la pénétration de la structure des grains agglomérés abrasifs par la résine liante. L'application de la suspension peut être réalisée en deux opérations ou plus, en utilisant éventuellement différentes formulations dans les dépôts successifs. Cela permet une certaine flexibilité pour faire varier la nature de l'action abrasive lorsque l'abrasif revêtu s'use. 



   Les courroies abrasives revêtues selon l'invention peuvent devoir être fléchies avant utilisation comme cela est habituel avec les courroies préparées en utilisant une résine liante qui se fige en une couche inflexible. En outre, il est souvent souhaitable de rectifier la surface de meulage avant utilisation pour assurer des taux de coupe élevés uniformes dès le départ. 



   Des structures fibreuses poreuses selon l'invention peuvent être préparées, par exemple, en traitant un mat poreux de fibres avec un matériau liant, fréquemment en utilisant une technique de pulvérisation, 

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 et en y déposant les grains agglomérés abrasifs avant durcissement de la résine liante. Les produits selon l'invention sous cette forme ont une utilité particulière pour le polissage et la finition de surfaces métalliques. 



   EXEMPLES.-
L'invention sera à présent illustrée en utilisant les exemples suivants qui sont censés montrer les propriétés étonnamment avantageuses des produits selon l'invention. 



   Fabrication de grains agglomérés abrasifs liés par une substance vitreuse. 



   Les grains agglomérés évalués dans les exemples suivants sont préparés par un procédé correspondant à la "fabrication préférée d'agglomérés abrasifs" décrite ci-dessus en utilisant l'équipement illustré dans la Fig. 1. 



   Les six premiers exemples illustrent la production des agglomérés abrasifs utilisés dans l'invention. Les grains agglomérés préparés de cette manière sont incorporés à des abrasifs revêtus pour évaluer leurs performances en comparaison de grains abrasifs classiques de haute qualité du commerce. Les résultats sont documentés dans les exemples 7 à 9 qui sont fournis à titre d'illustration de l'invention, sans aucune idée de limitation. 



   EXEMPLE 1.-
Une série d'échantillons de grains abrasifs agglomérés est préparée dans un appareil de calcination rotatif (modèle électrique de calcination n  HOU-5D34- 

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 RT-28, température maximale 1200 C, entrée 30 kW, équipé d'un tube de métal réfractaire d'une longueur de 183 cm (72") et d'un diamètre interne de 14 cm (5,5 pouces), fabriqué par Harper International, Buffalo, New York). 



  Le tube de métal réfractaire est remplacé par un tube de carbure de silicium de mêmes dimensions et l'appareil est modifié pour opérer à une température maximale de 1550 C. Le processus d'agglomération est réalisé dans des conditions atmosphériques à un point de consigne de réglage de la température de la zone chaude de 1180 C, avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 9 tours/minute, un angle d'inclinaison du tube de 2,5 à 3 degrés et un débit d'alimentation en matériau de 6 à 10 kg/heure. L'appareil utilisé est sensiblement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. Le rendement en granulés meubles utilisables (défini par -12 mesh sur le plateau) est de 60% à 90% du poids total de la charge d'alimentation avant calcination. 



   Les échantillons agglomérés sont préparés à partir d'un simple mélange de particules abrasives et d'eau décrit dans le tableau I-1. Le liant particulaire de liaison vitrifiée utilisé pour préparer les échantillons est énuméré dans le tableau II. Ces échantillons sont préparés à partir de trois types de particules abrasives : des grains d'alumine 38A, d'alumine fusionnée 32A et de sol-gel d'alpha-alumine fritté Norton SG, obtenus auprès de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA, dans les tailles de particules mentionnées dans le tableau I. 



   Après agglomération dans l'appareil de calcination rotatif, les échantillons de grains abrasifs 

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 agglomérés sont tamisés et testés pour déterminer la densité en vrac (LPD), la distribution des tailles et la résistance des agglomérats. Ces résultats sont indiqués dans le tableau I. 

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    Tableau 1-1 - Caractéristiques des grains agglomérés   
 EMI33.1 
 
<tb> Echant. <SEP> n  <SEP> Poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> % <SEP> en <SEP> LPD <SEP> g/cm3 <SEP> Distribution <SEP> Distribution <SEP> % <SEP> de <SEP> Pression <SEP> à
<tb> Liant <SEP> partie. <SEP> Lbs <SEP> (kg) <SEP> matériau <SEP> volume <SEP> de-12/plateau <SEP> de <SEP> taille <SEP> de <SEP> taille <SEP> densité <SEP> 50% <SEP> de <SEP> la
<tb> liquide <SEP> de <SEP> liant <SEP> (sur <SEP> matériau <SEP> moyenne <SEP> en <SEP>  m <SEP> moyenne <SEP> en <SEP> relative <SEP> fraction
<tb> granulaire <SEP> mélange <SEP> base <SEP> liant" <SEP> mesh <SEP> moyen <SEP> broyée <SEP> en
<tb> granulaire) <SEP> MPa
<tb> 1 <SEP> 2,0 <SEP> 3,18 <SEP> 1,46 <SEP> 334 <SEP> -40/+50 <SEP> 41,0 <SEP> 0,6¯0,1
<tb> 38A <SEP> cal.

   <SEP> 60 <SEP> 30,00 <SEP> ' <SEP> '
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0,60
<tb> (0,3)
<tb> Liant <SEP> A <SEP> 0,64
<tb> ' <SEP> (0,3) <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 6,0 <SEP> 8,94 <SEP> 1,21 <SEP> 318-45/+50 <SEP> 37,0 <SEP> 0,5¯0,1
<tb> 38A <SEP> cal. <SEP> 90 <SEP> 30,00
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0,90
<tb> (0,4)
<tb> Liant <SEP> E <SEP> 1,99
<tb> (0,9)
<tb> 3 <SEP> 10,0 <SEP> 13,92 <SEP> 0,83 <SEP> 782 <SEP> -20/+25 <SEP> 22,3 <SEP> 2 <SEP> 60 <SEP> 2
<tb> 38A <SEP> cal. <SEP> 120 <SEP> 30,00
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 1,20
<tb> (0,5)
<tb> Liant <SEP> C <SEP> 3,41
<tb> (1,5)
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 34> 

 
 EMI34.1 
 
<tb> Echant. <SEP> n  <SEP> Poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> % <SEP> en <SEP> LPD <SEP> g/cm3 <SEP> Distribution <SEP> Distribution <SEP> % <SEP> de <SEP> Pression <SEP> à
<tb> Liant <SEP> partie.

   <SEP> Lbs <SEP> (kg) <SEP> matériau <SEP> volume <SEP> de-12/plateau <SEP> de <SEP> taille <SEP> de <SEP> taille <SEP> densité <SEP> 50% <SEP> de <SEP> la
<tb> liquide <SEP> de <SEP> liant <SEP> (sur <SEP> matériau <SEP> moyenne <SEP> en <SEP>  m <SEP> moyenne <SEP> en <SEP> relative <SEP> fraction
<tb> granulaire <SEP> mélange <SEP> base <SEP> liant' <SEP> mesh <SEP> moyen <SEP> broyée <SEP> en
<tb> granulaire) <SEP> MPa
<tb> 4 <SEP> 6,0 <SEP> 8,94 <SEP> 1,13 <SEP> 259 <SEP> -50/+60 <SEP> 31,3 <SEP> 0,3¯0,1
<tb> 32A <SEP> cal. <SEP> 120 <SEP> 30,00 <SEP> ' <SEP> '
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0,90
<tb> (0,4)
<tb> Liant <SEP> A <SEP> 1,91
<tb> (0,9)
<tb> 5 <SEP> 10,0 <SEP> 14,04 <SEP> 1,33 <SEP> 603-25-+30 <SEP> 37,0 <SEP> 3 <SEP> 70 <SEP> 
<tb> 32A <SEP> cal.

   <SEP> 60 <SEP> 30,00 <SEP> ' <SEP> '
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 1,20
<tb> (0,5)
<tb> Liant <SEP> E <SEP> 3,31
<tb> (1,5)
<tb> 6 <SEP> 2,0 <SEP> 3,13 <SEP> 1,03 <SEP> 423-40/+45 <SEP> 28,4 <SEP> 0,7¯0,1
<tb> 32A <SEP> cal. <SEP> 90 <SEP> 30,00 <SEP> ' <SEP> '
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0,60
<tb> (0,3)
<tb> Liant <SEP> C <SEP> 0,68
<tb> (0,3)
<tb> 7 <SEP> 10,0 <SEP> 14,05 <SEP> 1,20 <SEP> 355-45/+50 <SEP> 36,7 <SEP> n <SEP> 50 <SEP> @
<tb> SG <SEP> cal. <SEP> 90 <SEP> 30,00 <SEP> ' <SEP> '
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 1,20
<tb> (0,5)
<tb> Liant <SEP> A <SEP> 3,18
<tb> (1,4)
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 35> 

 
 EMI35.1 
 
<tb> Echant. <SEP> n  <SEP> Poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> % <SEP> en <SEP> LPD <SEP> g/cm3 <SEP> Distribution <SEP> Distribution <SEP> % <SEP> de <SEP> Pression <SEP> à
<tb> Liant <SEP> partie.

   <SEP> Lbs <SEP> (kg) <SEP> matériau <SEP> volume <SEP> de <SEP> -12/plateau <SEP> de <SEP> taille <SEP> de <SEP> taille <SEP> densité <SEP> 50% <SEP> de <SEP> la
<tb> liquide <SEP> de <SEP> liant <SEP> (sur <SEP> matériau <SEP> moyenne <SEP> en <SEP>  m <SEP> moyenne <SEP> en <SEP> relative <SEP> fraction
<tb> granulaire <SEP> mélange <SEP> base <SEP> liant* <SEP> mesh <SEP> moyen <SEP> broyée <SEP> en
<tb> granulaire) <SEP> MPa
<tb> 8 <SEP> 2,0 <SEP> 3,15 <SEP> 1,38 <SEP> 120 <SEP> -120/+140 <SEP> 39,1 <SEP> 
<tb> SG <SEP> cal. <SEP> 120 <SEP> 30,00
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 
<tb> (0,3)
<tb> Liant <SEP> E <SEP> 0,66
<tb> (0,3)
<tb> 9 <SEP> (0,3) <SEP> 6,0 <SEP> 8,87 <SEP> 1,03 <SEP> 973 <SEP> -18/+20 <SEP> 27,6
<tb> SG <SEP> cal.

   <SEP> 60 <SEP> 30,00
<tb> (13,6)
<tb> Eau <SEP> 0,90
<tb> (0,4)
<tb> Liant <SEP> C <SEP> 2,05
<tb> (0,9)
<tb> 
   ' Le % en volume de liant est un pourcentage du matériau solide dans le grain (c'est-àdire le matériau liant et les particules) après calcination et ne comprend pas le % de porosité en volume.   

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   Le % en volume de liant des grains agglomérés calcinés est calculé en utilisant la LOI moyenne (perte à l'allumage) des matériaux bruts liants. 



   Les grains agglomérés frittés sont calibrés par des tamis d'essai standard U. S. montés sur un appareil de tamisage vibrant (Ro-Tap; modèle RX-29 ;   Tyler Inc. Mentor, OH). Les tailles des mailles des   tamis se situent dans une plage de 18 à 140, comme cela est approprié pour les différents échantillons. La densité en vrac des grains agglomérés frittés (LPD) est mesurée par la procédure de l'American National Standard pour le poids spécifique apparent des grains abrasifs. 



   La densité relative moyenne initiale, exprimée en pourcentage, est calculée en divisant la LPD (p) par une densité théorique des grains agglomérés (po) en supposant une porosité nulle. La densité théorique est calculée selon la règle volumétrique de la méthode des mélanges à partir du pourcentage en poids et de la gravité spécifique du liant particulaire et des particules abrasives contenues dans les agglomérats. 



   La résistance des grains agglomérés est mesurée par un test de compactage. Les tests de compactage sont effectués en utilisant une matrice d'acier lubrifié d'un diamètre de 2,564 cm (un pouce) sur une machine d'essai universelle   Instron   (modèle MTS 1125,9072 kg (20 000 livres) avec un échantillon de 5 g de grains agglomérés. L'échantillon de grains agglomérés est versé dans la matrice et légèrement nivelé en tapotant l'extérieur de la matrice. Un poinçon supérieur est inséré et une tête d'équerre abaissée jusqu'à ce qu'une force ("position initiale") soit observée sur 

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 l'enregistreur. Une pression à taux d'augmentation constant (2 mm/mn) est appliquée à l'échantillon jusqu'à un pression maximale de 180 MPa.

   Le volume de l'échantillon de grain aggloméré (la LPD à l'état compacté de l'échantillon), observé comme déplacement de la tête d'équerre (la contrainte), est enregistré comme la densité relative en fonction du logarithme de la pression appliquée. Le matériau résiduel est ensuite tamisé pour déterminer le pourcentage de la fraction broyée. Différentes pressions sont mesurées pour établir un graphique de la relation entre le logarithme de la pression appliquée et le pourcentage de la fraction broyée. Les résultats sont rapportés dans le tableau I comme le logarithme de la pression au point où la fraction broyée est égale à 50% en poids de l'échantillon de grain aggloméré. La fraction broyée est le rapport du poids des particules broyées passant à travers le plus petit tamis au poids initial de l'échantillon. 



   Les agglomérés frittés finis ont des formes tridimensionnelles variant entre des formes triangulaires, sphériques, cubiques, rectangulaires ou d'autres formes géométriques. Les agglomérés sont constitués d'une pluralité de grains abrasifs individuels (par exemple d'un calibre de 2 à 20) liés ensemble par un matériau de liaison vitreux aux points de contact de grain à grain. 



   La taille des grains agglomérés augmente avec l'augmentation de la quantité de matériau liant dans le grain aggloméré sur la plage de 3% à 20% en poids du liant particulaire. 

 <Desc/Clms Page number 38> 

 



   Une résistance au compactage adéquate est observée pour tous les échantillons 1 à 9, ce qui indique que le liant particulaire vitreux est arrivé à maturation et s'est écoulé pour créer une liaison efficace entre les particules abrasives dans le grain aggloméré. Les grains agglomérés fabriqués avec 10% de liant particulaire en poids ont une résistance au compactage notablement plus élevée que celle avec une quantité de liant particulaire de 2% ou 6% en poids. 



   Des valeurs LPD inférieures sont un indicateur d'un degré plus élevé d'agglomération. La LPD des grains agglomérés diminue lorsque le pourcentage en poids de liant particulaire augmente et que la taille des particules abrasives diminue. Des différences relativement importantes entre 2% et 6% en poids de liant particulaire, en comparaison des différences relativement petites entre 6% et 10% en poids de liant particulaire, indiquent qu'un pourcentage en poids de liant particulaire inférieur à 2% en poids peut être inadéquat pour la formation de grains agglomérés. Aux pourcentages en poids plus élevés, au-dessus d'environ 6% en poids, l'addition d'une plus grande quantité de liant particulaire peut ne pas être bénéfique pour obtenir des grains agglomérés notablement plus grands ou plus solides. 



   Comme suggéré par les résultats des tailles des grains agglomérés, les échantillons de liant particulaire C, ayant la plus basse viscosité du verre fondu à la température d'agglomération, a la LPD la plus basse des trois liants particulaires. Le type d'abrasif n'a pas d'effet notable sur la LPD. 

 <Desc/Clms Page number 39> 

 



  Tableau II - Liant particulaire utilisé dans les agglomérats 
 EMI39.1 
 
<tb> Composants  <SEP> % <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> % <SEP> en
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> la <SEP> poids <SEP> de <SEP> poids <SEP> de <SEP> poids <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> poids <SEP> de <SEP> poids <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> composition <SEP> liant <SEP> liant <SEP> liant <SEP> liant <SEP> liant <SEP> liant
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> calcinée <SEP> partic.A <SEP> partic.B <SEP> partic.C <SEP> partic.D <SEP> partic.E <SEP> partic.F
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (liant
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> partic.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  A-1)a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Alumine <SEP> 15 <SEP> (11) <SEP> 10 <SEP> 14 <SEP> 10 <SEP> 18 <SEP> 16
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Formateurs <SEP> 69 <SEP> (72) <SEP> 69 <SEP> 71 <SEP> 73 <SEP> 64 <SEP> 68 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> verre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (SiO2+B2O3)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Métal <SEP> 5-6 <SEP> (7-8) <SEP> < <SEP> 0,5 <SEP> < <SEP> 0,5 <SEP> 1-2 <SEP> 6-7 <SEP> 5-6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> alcalino-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> terreux
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (CaO, <SEP> MgO)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Métal <SEP> 9-10 <SEP> (10) <SEP> 20 <SEP> 13 <SEP> 15 <SEP> il <SEP> 10 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> alcalin
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (NazO, <SEP> KzO,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> LizO)

  
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gravité <SEP> 2,40 <SEP> 2,38 <SEP> 2,42 <SEP> 2,45 <SEP> 2,40 <SEP> 2,40
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> spécifique
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (g/cm3) <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Viscosité <SEP> 25 <SEP> 590 <SEP> 30 <SEP> 345 <SEP> 850 <SEP> 55 <SEP> 300 <SEP> 7800
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> évaluée
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (poises)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> à <SEP> 1180 C
<tb> 
 a. La variante de liant particulaire A-1 mentionnée entre parenthèses est utilisée pour les échantillons de l'exemple 2. b. Les impuretés (par exemple   Fe203   et   Ti02)   sont présentes à environ 0,1-2%. 



  EXEMPLE 2.- 
Des échantillons supplémentaires de grains agglomérés sont préparés en utilisant diverses autres formes de réalisation de traitement et divers matériaux d'alimentation. 



   Une série de grains agglomérés (échantillons n  10-13) sont formés à différentes températures de frittage allant de 1100 C à 1250 C en utilisant un appareil de calcination rotatif (modèle n  HOU-6D60-RTA- 28, équipé d'un tube de mullite de 305 cm (120 pouces) 

 <Desc/Clms Page number 40> 

 de longueur, de 15,6 cm (5,75 pouces) de diamètre interne et de 0,95 cm (3/8 pouce) d'épaisseur, ayant une longueur chauffée de 152 cm (60 pouces) avec trois zones de réglage de température. L'appareil est fabriqué par Harper International, Buffalo, New York). Une unité d'alimentation Brabender avec un débit volumétrique de commande ajustable est utilisé pour doser les particules abrasives et le mélange de liant particulaire dans le tube de chauffage de l'appareil de calcination rotatif. 



  Le procédé d'agglomération est effectué dans des conditions atmosphériques avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 4 tours/minute, un angle d'inclinaison de 2,5 degrés et un débit de 8 kg/heure. 



  L'appareil utilisé est sensiblement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. Les sélections de température et d'autres variables utilisées pour préparer des agglomérés sont mentionnées dans le tableau II-1. 



   Tous les échantillons contiennent un mélange, sur la base d'un pourcentage en poids, de 89,86% de particules abrasives (alumine 38A calibre 60 obtenu auprès de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.), de 10,16% d'un mélange de liant temporaire (6,3% en poids de liant protéique liquide AR30, 1,0% de   Carbowax   3350 PEG et   2,86%   de liant particulaire A). Ce mélange donne 4,77% en volume de liant particulaire et 95,23% en volume de particules abrasives dans le grain aggloméré fritté. La masse volumique théorique calculée des grains agglomérés (en supposant qu'il n'y ait pas de porosité) est de 3,852 g/cm3. 

 <Desc/Clms Page number 41> 

 



   Avant de placer le mélange dans l'unité d'alimentation, on forme par extrusion simulée des grains agglomérés au stade vert. Pour préparer des grains agglomérés extrudés, le liant temporaire de protéine liquide est chauffé pour dissoudre le PEG   Carbowax   3350. Ensuite, le liant particulaire est ajouté lentement tout en agitant le mélange. Des particules abrasives sont ajoutées à un mélangeur à haut taux de cisaillement (diamètre de 112 cm, (44 pouces)) et le mélange de liant particulaire préparé est lentement ajouté aux particules du mélangeur. La combinaison est mélangée pendant 3 minutes.

   La combinaison mélangée est tamisée à l'état humide à travers un tamis encaissé de 12 mesh (taille de tamis standard US) sur des plateaux en couche d'une profondeur maximale de 2,5 cm (un pouce) pour former des grains agglomérés extrudés verts (non calcinés) humides. La couche de grains agglomérés extrudés est chauffée au four à 90 C pendant 24 heures. Après séchage, les grains agglomérés sont tamisés à nouveau en utilisant un tamis encaissé de 12 à 16 mesh (taille de tamis standard U.S.) . 



   On observe au cours de la calcination en rotation que les grains agglomérés préparés à l'état vert semblent se briser lorsqu'ils sont chauffés et, ensuite, se reformer lorsqu'ils sont soumis à un mouvement de culbutage à l'extrémité de sortie de la partie chauffée du tube de calcination rotatif. La plus grande taille des grains agglomérés préparés à l'état vert par rapport à celle des grains agglomérés après 

 <Desc/Clms Page number 42> 

 calcination est aisément apparente lors d'une inspection visuelle des échantillons. 



   Après calcination, on observe que les tailles des grains agglomérés sont suffisamment uniformes à des fins commerciales, avec une distribution de tailles sur une plage d'environ 500 à 1200 micromètres. Les mesures de distribution de tailles sont mentionnées dans le tableau II-2 ci-dessous. 



  Tableau II-1 
 EMI42.1 
 
<tb> % <SEP> de <SEP> LPD <SEP> en <SEP> Pression <SEP> % <SEP> de <SEP> Taille <SEP> LPD
<tb> 
<tb> Ech. <SEP> Temp. <SEP> de <SEP> rend. <SEP> Taille <SEP> g/cm3 <SEP> à <SEP> 50 C <SEP> rend. <SEP> d'aggl. <SEP> g/cm3
<tb> 
<tb> n  <SEP> frittagea <SEP> -12 <SEP> moy.

   <SEP> en-12 <SEP> de <SEP> la-16/+35 <SEP> moyen.-16/+35
<tb> 
<tb> 
<tb> en <SEP>  C <SEP> mesh <SEP> .un <SEP> mesh <SEP> fraction <SEP> mesh <SEP> en <SEP> .un <SEP> mesh
<tb> 
<tb> 
<tb> broyée
<tb> 
<tb> en <SEP> MPa
<tb> 
<tb> (10) <SEP> 1100 <SEP> n/ab <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> 536 <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> (11) <SEP> 1150 <SEP> 97,10 <SEP> 650 <SEP> 1,20 <SEP> 13¯1 <SEP> 76,20 <SEP> 632 <SEP> 0,95
<tb> 
<tb> 
<tb> (12) <SEP> 1200 <SEP> 96,20 <SEP> 750 <SEP> 1,20 <SEP> 9¯1 <SEP> 87,00 <SEP> 682 <SEP> 1,04
<tb> 
<tb> 
<tb> (13) <SEP> 1250 <SEP> 96,60 <SEP> 675 <SEP> 1,25 <SEP> 8¯1 <SEP> 85,20 <SEP> 641 <SEP> 1,04
<tb> 
 a. Température du point de consigne du dispositif de commande du dispositif de calcination relatif (pour la totalité des trois zones). b. "n/a" indique qu'aucune mesure n'a été faite. 



  Tableau II-2 -distribution de tailles pour des grains agglomérés calcinés 
 EMI42.2 
 
<tb> Tamis <SEP> n  <SEP> Tamis <SEP> n  <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> sur <SEP> le <SEP> tamis
<tb> 
<tb> 
<tb> ASTM-E <SEP> ISO <SEP> 565
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb>  m <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> 
<tb> 
<tb> Echantillon <SEP> n  <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 13
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> -35-500 <SEP> 41,05 <SEP> 17,49 <SEP> 11,57 <SEP> 14,31
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 35 <SEP> 500 <SEP> 22,69 <SEP> 17,86 <SEP> 14,56 <SEP> 17,69
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 30 <SEP> 600 <SEP> 18,30 <SEP> 24,34 <SEP> 21,27 <SEP> 26,01
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 725 <SEP> 12,57 <SEP> 21,53 <SEP> 24,89 <SEP> 23,06
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 20 <SEP> 850 <SEP> 3,43 <SEP> 13,25 <SEP> 16,17 <SEP> 12,43
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 18 <SEP> 1000 <SEP> 1,80 <SEP> 4,58 <SEP> 10,

  09 <SEP> 5,97
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 16 <SEP> 1180 <SEP> 0,16 <SEP> 0,95 <SEP> 1,44 <SEP> 0,54
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 43> 

 EXEMPLE 3.- 
Des grains agglomérés (échantillons n  14-23) sont préparés comme décrit à l'exemple 2, si ce n'est que la température est maintenue constante à 1000 C et que l'on utilise un appareil de calcination rotatif modèle n  KOU-8D48-RTA-20 équipé d'un tube de silice fusionné de 274 cm (108 pouces) de long et de 20 cm (8 pouces) de diamètre interne, ayant une longueur chauffée de 122 cm (48 pouces) avec trois zones de réglage de température. L'appareil est fabriqué par Harper International, Buffalo, New York. Divers procédés sont examinés pour la préparation du mélange pré-calciné de particules abrasives et de matériau liant particulaire.

   Le procédé d'agglomération est effectué dans des conditions atmosphériques avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 3 à 4 tours/minute, un angle d'inclinaison du tube de 2,5  et un débit de 8 à 10 kg/heure. L'appareil utilisé est essentiellement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. 



   Tous les échantillons contiennent 13,6 kg (30 livres) de particules abrasives (les mêmes que celles utilisées à l'exemple 2, si ce n'est que l'échantillon 16 contient 11,3 kg (25 livres) d'alumine sous forme de sol-gel Norton   SG#   de calibre 70 obtenue auprès de Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc.) et 0,41 kg (0,9 livres) de liant particulaire A (donnant 4,89% en volume de matériau liant particulaire dans le grain aggloméré fritté). Le matériau liant particulaire est dispersé dans des systèmes liant temporaires différents avant addition aux particules abrasives.

   Le système liant temporaire de l'exemple 2 ("liant 2") est 

 <Desc/Clms Page number 44> 

 utilisé pour certains échantillons et d'autres échantillons sont préparés en utilisant un liant temporaire de protéine liquide AR30 ("liant 3") dans les pourcentages en poids énumérés ci-dessous dans le tableau III. L'échantillon 20 est utilisé pour préparer des grains agglomérés à l'état vert non calciné par le procédé d'extrusion simulé de l'exemple 2. 



   Les variables testées et le résultat des tests sont résumés ci-dessous dans le tableau III. 



  Tableau   III :   Traitements du liant à l'état vert 
 EMI44.1 
 
<tb> Ech. <SEP> n  <SEP> Traitement <SEP> du <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> LPD
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> mélange <SEP> de <SEP> liant <SEP> rendement <SEP> G/cm3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (en <SEP> % <SEP> de <SEP> tamis <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> poids <SEP> des-12 <SEP> mesh
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> grains)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 14 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 2,0 <SEP> 100 <SEP> 1,45
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 1,48
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 16 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> ;

   <SEP> SG <SEP> 4,0 <SEP> 92 <SEP> 1,38
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 17 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 4,0 <SEP> 98 <SEP> 1,44
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 18 <SEP> Liant <SEP> 2 <SEP> 6,3 <SEP> 90 <SEP> 1,35
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 19 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 93 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 20 <SEP> Liant <SEP> 2 <SEP> ;

  extrusion <SEP> 100 <SEP> 1,37
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> simulée
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 21 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 3,0 <SEP> 100 <SEP> 1,40
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 22 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 6,0 <SEP> 94 <SEP> 1,44
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 23 <SEP> Liant <SEP> 2 <SEP> 4,0 <SEP> 97 <SEP> 1,54
<tb> 
 
Ces résultants confirment que l'agglomération à l'état vert n'est pas nécessaire pour former une qualité acceptable et un rendement intéressant de grains agglomérés frittés (en comparaison des échantillons 18 et 20). Lorsque le % en poids du liant 3 utilisé dans le mélange initial augmente de 1% à 8%, la LPD présente une tendance à une réduction modérée, ce qui indique que l'utilisation d'un liant a un effet bénéfique, mais non essentiel, sur le procédé d'agglomération.

   Ainsi, de 

 <Desc/Clms Page number 45> 

 manière assez inattendue, il n'est pas apparu nécessaire de préformer une forme ou une taille souhaitée de grain aggloméré avant son frittage dans un dispositif de calcination rotatif. La même LPD est obtenue simplement en acheminant un mélange humide des composants agglomérés dans le dispositif de calcination rotatif et en soumettant le mélange à un mouvement de culbutage au fur et à mesure qu'il passe à travers la partie chauffée de l'appareil. 



  EXEMPLE 4.- 
Des grains agglomérés (échantillons n  24-29) sont préparés comme décrit à l'exemple 2, si ce n'est que la température est maintenue constante à 1200 C et que divers procédés sont examinés pour la préparation du mélange pré-calciné de particules abrasives et de liant particulaire. Tous les échantillons (excepté les échantillons 28-29) contiennent un mélange de 136,4 kg (300 livres) de particules abrasives (comme à l'exemple 2 : alumine 38A de calibre 60) et 4,1 kg (9,0 livres) d'un liant particulaire A (donnant 4,89% en volume de liant particulaire dans le grain aggloméré fritté). 



   L'échantillon 28 (même composition qu'à l'exemple 2) contient 20,4 kg (44,9 livres) de particules abrasives et 0,6 kg (1,43 livre) de liant temporaire A. Le liant est combiné au mélange de liant liquide (37,8% en poids (3,1 livres) de liant AR30 dans de l'eau) et 4,98 livres de cette combinaison sont ajoutées aux particules abrasives. La viscosité de la combinaison liquide est de 784 CP à 22 C (viscosimètre Brookfield LVF) . 

 <Desc/Clms Page number 46> 

 



   L'échantillon 29 (même composition que l'exemple 2) contient 13 kg (28,6 livres) de particules abrasives et 0,4 kg (0,92 lire) d'un liant particulaire A (donnant 4,89% en volume de liant particulaire dans le grain aggloméré fritté). Le liant particulaire est combiné avec le mélange de liant temporaire liquide (54,7% en poids (0,48 livre) de résine Duramax B1052 et 30,1% en poids (1,456 livres) de résine Duramax B1051 dans de l'eau) et cette combinaison est ajoutée aux particules abrasives. Les résines Duramax sont obtenues auprès de la Rohm & Haas Company, Philadelphie, PA. 



   Le procédé d'agglomération est réalisé dans des conditions atmosphériques avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 4 tours/minute, un angle d'inclinaison de tube de 2,5 degrés et un débit de 8 à 12 kg/heure. L'appareil utilisé est sensiblement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. 



   L'échantillon 28 est pré-aggloméré, avant calcination, dans un appareil à lit fluidisé fabriqué par Niro, Inc., Columbia, Maryland (modèle MP-2/3 MultiprocessorTM, équipé d'un cône dimensionnel de MP-1 (diamètre de 0,9 m (3 pieds) dans sa largeur la plus grande). Les variables de procédé suivantes sont choisies pour les productions de l'échantillon de traitement en lit fluidisé : - température d'air d'entrée 64-70 C - débit d'air d'entrée 100 à 300 m3/heure - débit de liquide de granulation 440 g/min - profondeur du lit (charge initiale 3-4 kg) environ 10 cm - pression de l'air : 1 bar - buse de mélange externe de deux fluides ayant un orifice de 800 micromètres. 

 <Desc/Clms Page number 47> 

 



   Les particules abrasives sont chargées dans l'appareil inférieur et de l'air est dirigé à travers le diffuseur à plaque en lit fluidisé jusque dans les particules. En même temps, le mélange liquide de liant particulaire de liant temporaire est pompé vers la buse de mélange externe, puis pulvérisé à partir des buses à travers le diffuseur à plaque et dans les particules, enrobant de la sorte les particules individuelles. Des grains agglomérés au stade vert sont formés au cours du séchage du mélange de liant particulaire et de liant temporaire. 



   L'échantillon 29 est pré-aggloméré, avant calcination, dans un procédé d'extrusion à faible pression en utilisant un Benchtop   GranulatorTM   fabriqué par LCI Corporation, Charlotte, North Carolina (équipé d'un panier perforé ayant des trous d'un diamètre de 0,5 mm). Le mélange de particules abrasives, de liant particulaire et de liant temporaire est acheminé manuellement dans le panier perforé (tamis d'extrudeuse), forcé à travers le tamis par des lames rotatives et recueilli dans un plateau récepteur. Les grains pré-agglomérés extrudés sont séchés au four à 90 C pendant 24 heures et utilisés comme charge d'alimentation pour le procédé de calcination rotatif. 



   Les variables testées et les résultats des essais sont résumés ci-dessous et dans les tableaux IV-1 et IV-2. Ces essais confirment les résultats mentionnés à l'exemple 3 et sont également observés à une température de calcination plus élevée (1200 C par rapport à 1000 C). Ces tests montrent également que l'extrusion à faible pression et la pré-agglomération en 

 <Desc/Clms Page number 48> 

 lit fluidisé peuvent être utilisées pour fabriquer des grains agglomérés, mais qu'une étape d'agglomération avant calcination en rotation n'est pas nécessaire pour fabriquer les agglomérats de l'invention. 



  Tableau   IV-1 :   Caractéristiques des agglomérats 
 EMI48.1 
 
<tb> Ech. <SEP> Traitement <SEP> du <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> Taille <SEP> LPD
<tb> 
<tb> n  <SEP> mélange <SEP> de <SEP> liant <SEP> rendement <SEP> moyen. <SEP> g/cm3
<tb> 
<tb> sur <SEP> les <SEP> tamis <SEP> de <SEP> en <SEP> um
<tb> particules-12 <SEP> mesh
<tb> 
<tb> à <SEP> base <SEP> de
<tb> 
<tb> de <SEP> poids
<tb> 
<tb> 24 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 71,25 <SEP> 576 <SEP> 1,30
<tb> 
<tb> 25 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 4,0 <SEP> 95,01 <SEP> 575 <SEP> 1,30
<tb> 
<tb> 26 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 8,0 <SEP> 82,63 <SEP> 568 <SEP> 1,32
<tb> 
<tb> 27 <SEP> Liant <SEP> 2 <SEP> 7,2 <SEP> 95,51 <SEP> 595 <SEP> 1,35
<tb> 
<tb> 28 <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 7,2 <SEP> 90,39 <SEP> n/a <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 29 <SEP> Résine <SEP> Duramax <SEP> 7,2 <SEP> 76,

  17 <SEP> 600 <SEP> 1,27
<tb> 
 Tableau   IV-2 :   Distribution des tailles abrasives pour des grains agglomérés 
 EMI48.2 
 
<tb> Tamis <SEP> n  <SEP> Tamis <SEP> n  <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> sur <SEP> le <SEP> tamis
<tb> ASTM-E <SEP> ISO <SEP> 565
<tb> 
<tb> 
<tb> pm <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> Echantillon <SEP> n  <SEP> 24 <SEP> 25 <SEP> 26 <SEP> 27 <SEP> 28 <SEP> 29
<tb> 
<tb> -40-425 <SEP> 17,16 <SEP> 11,80 <SEP> 11,50 <SEP> 11,50 <SEP> n/a <SEP> 11,10
<tb> 
<tb> 40 <SEP> 425 <SEP> 11,90 <SEP> 13,50 <SEP> 14,00 <SEP> 12,50 <SEP> n/a <SEP> 12,20
<tb> 
<tb> 35 <SEP> 500 <SEP> 17,30 <SEP> 20,70 <SEP> 22,70 <SEP> 19,60 <SEP> n/a <SEP> 18,60
<tb> 
<tb> 30 <SEP> 600 <SEP> 20,10 <SEP> 25,20 <SEP> 26,30 <SEP> 23,80 <SEP> n/a <SEP> 23,70
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 725 <SEP> 17,60 <SEP> 19,00 <SEP> 17,20 <SEP> 18,40 <SEP> n/a <SEP> 19,

  20
<tb> 
<tb> 20 <SEP> 850 <SEP> 10,80 <SEP> 8,10 <SEP> 6,40 <SEP> 9,30 <SEP> n/a <SEP> 10,30
<tb> 
<tb> 18 <SEP> 1000 <SEP> 3,90 <SEP> 1,70 <SEP> 1,60 <SEP> 3,20 <SEP> n/a <SEP> 3,60
<tb> 
<tb> 16 <SEP> 1180 <SEP> 0,80 <SEP> 0,10 <SEP> 0,30 <SEP> 1,60 <SEP> n/a <SEP> 1,10
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 49> 

 EXEMPLE 5.- 
Des grains agglomérés supplémentaires (échantillons n  30-37) sont préparés comme décrit à l'exemple 3, si ce n'est que le frittage est effectué à 1180 C, que différents types de particules abrasives sont testés et que 13,6 kg (30 livres) des particules abrasives sont mélangés à 0,9 kg (1,91 livres) de liant particulaire A (pour donner 8,94% en volume de liant particulaire dans les grains agglomérés frittés). Le liant 3 de l'exemple 3 est comparé à l'eau comme liant temporaire pour une agglomération à l'état vert.

   Les échantillons 30-34 utilisent 0,4 kg (0,9 livre) d'eau comme liant temporaire. Les échantillons 35-37 utilisent 0,3 kg (0,72 livre) de liant 3. Les variables testées sont résumées ci-dessous dans le tableau V. 



   Le procédé d'agglomération est effectué dans des conditions atmosphériques avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 8,5 à 9,5 tours/minute, un angle d'inclinaison du tube de 2,5 degrés et un débit de 5 à 8 kg/heure. L'appareil utilisé est sensiblement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. 



   Après agglomération, les échantillons de grains abrasifs agglomérés sont tamisés et testés pour obtenir la densité en vrac (LPD), la distribution de tailles et la résistance des agglomérats. Ces résultats sont montrés dans le tableau V. 

 <Desc/Clms Page number 50> 

 



  Tableau V 
 EMI50.1 
 
<tb> Ech. <SEP> n  <SEP> Particules <SEP> Liant <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Taille <SEP> LPD <SEP> Pression
<tb> 
<tb> 
<tb> abrasives <SEP> temp. <SEP> de <SEP> liant <SEP> moyenne <SEP> g/cm3 <SEP> à <SEP> 50% <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> sur <SEP> les <SEP> en <SEP>  m <SEP> fraction
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> particules <SEP> broyée
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> MPa
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 30 <SEP> Alumine <SEP> 57A <SEP> eau <SEP> 3,0 <SEP> 479 <SEP> 1,39 <SEP> 1,2¯0,1
<tb> 
<tb> 
<tb> Calibre <SEP> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 31 <SEP> Alumine <SEP> 55A <SEP> eau <SEP> 3,0 <SEP> 574 <SEP> 1,27 <SEP> 2,5¯0,1
<tb> 
<tb> 
<tb> Calibre <SEP> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 32 <SEP> Alumine <SEP> XG <SEP> eau <SEP> 3,0 <SEP> 344 <SEP> 1,18 <SEP> 0,4¯0,

  1
<tb> 
<tb> 
<tb> Calibre <SEP> 80
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 33 <SEP> Sol-gel <SEP> d'alumine <SEP> eau <SEP> 3,0 <SEP> 852 <SEP> 1,54 <SEP> 171,0
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Targa <SEP> calibre <SEP> 70
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 34 <SEP> 70/30% <SEP> en <SEP> poids <SEP> eau <SEP> 3,0 <SEP> 464 <SEP> 1,31 <SEP> 1,10,1
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60/alumine <SEP> Norton
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> SG <SEP> calibre <SEP> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 35 <SEP> Alumine <SEP> 38A <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 2,4 <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> calibre <SEP> 90
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 36 <SEP> Alumina <SEP> Norton <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 2,4 <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> SG# <SEP> calibre <SEP> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 37 <SEP> 60/24/15% <SEP> en <SEP> poids <SEP> Liant <SEP> 3 <SEP> 2,

  4 <SEP> n/a <SEP> n/a <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60/Norton <SEP> SG
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> calibre <SEP> 120/57A
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> calibre <SEP> 320
<tb> 
 
Ces résultats montrent à nouveau l'utilité de l'eau comme liant temporaire pour les grains agglomérés dans le processus de calcination rotatif. Par ailleurs, des mélanges de types de grains, de tailles de grains ou des deux peuvent être agglomérés par le procédé de l'invention et ces agglomérés peuvent être revêtus à une température de 1180 C dans le dispositif de calcination rotatif.

   Une augmentation notable de la résistance au broyage est observée lorsqu'un grain abrasif allongé d'un rapport d'aspect élevé   (c'est-à-dire >    4 :1) est utilisé pour fabriquer les grains agglomérés (échantillon 33). 

 <Desc/Clms Page number 51> 

 



  EXEMPLE 6.- 
Une autre série de grains agglomérés (échantillons n  38-45) est préparée comme décrit à l'exemple 3, si ce n'est que l'on utilise différentes températures de frittage et que différents types de mélanges de tailles de particules abrasives et de différents liants particulaires sont utilisés. Dans certains des mélanges de charge d'alimentation, des coquilles de noix sont utilisées comme matériau de charge inducteur de pores organiques (les coquilles de noix ont été obtenues auprès de la société Composition Materials Co., Inc., Fairfield, Connecticut, dans la taille de tamis US 40/60). Les variables testées sont résumées ci-dessous dans le tableau VI.

   Tous les échantillons contiennent un mélange de 13,6 kg (30 livres) de particules abrasives et de 2,5% en poids de liant 3, sur la base du poids granulaire, avec diverses quantités de liants particulaires comme montré dans le tableau VI. 



   Le procédé d'agglomération est réalisé dans les conditions atmosphériques avec une vitesse de rotation du tube de l'appareil de 8,5 à 9,5 tours/minute, un angle d'inclinaison du tube de 2,5 degrés et un débit de 5 à 8 kg/heure. L'appareil utilisé est sensiblement identique à l'appareil illustré dans la Fig. 1. 



   Après agglomération, les échantillons granulaires agglomérés sont tamisés et testés pour déterminer la densité en vrac (LPD), la taille moyenne et la résistance au broyage des agglomérés (se référer au tableau VI). Les propriétés de tous les grains 

 <Desc/Clms Page number 52> 

 agglomérés sont acceptables pour un usage dans la fabrication d'abrasifs revêtus. Ces données semblent indiquer que l'utilisation d'inducteurs de pores organiques, c'est-à-dire de coquilles de noix, n'a pas d'impact significatif sur les caractéristiques des agglomérats. 



  Tableau VI 
 EMI52.1 
 
<tb> Ech. <SEP> Particules <SEP> Matériau <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> LPD <SEP> Pression
<tb> 
<tb> 
<tb> n  <SEP> abrasives <SEP> liant <SEP> de <SEP> liant <SEP> d'inducteur <SEP> g/cm3 <SEP> à <SEP> 50% <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> particulaire <SEP> de <SEP> pores <SEP> fraction
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> mélange <SEP> taille <SEP> calcinéa <SEP> calciné <SEP> broyée
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> et <SEP> type <SEP> de <SEP> MPa
<tb> 
<tb> 
<tb> ¯¯¯¯¯ <SEP> grain <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 38 <SEP> 90/10% <SEP> en <SEP> poids <SEP> F <SEP> 5,18 <SEP> 0 <SEP> 1,14 <SEP> 11,5¯0,

  5
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60/sol-gel
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> d'alumine
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Targa <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 70
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 39 <SEP> Il <SEP> Il <SEP> C <SEP> 7,88 <SEP> 2 <SEP> 1,00 <SEP> 11,5¯0,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 40 <SEP> 90/10% <SEP> en <SEP> poids <SEP> F <SEP> 5,18 <SEP> 2 <SEP> 1,02 <SEP> 10,50,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 80/sol-gel
<tb> 
<tb> 
<tb> d'alumine
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Targa <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 70
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 41 <SEP> Il <SEP> Il <SEP> C <SEP> 7,88 <SEP> 0 <SEP> 0,92 <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 42 <SEP> 50/50% <SEP> en <SEP> poids <SEP> F <SEP> 5,18 <SEP> 2 <SEP> 1,16 <SEP> 11,50,

  5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60/32A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 43 <SEP> " <SEP> " <SEP> c <SEP> C <SEP> 7,88 <SEP> 0 <SEP> 1,06 <SEP> n/a
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 44 <SEP> 50/50% <SEP> en <SEP> F <SEP> 5,18 <SEP> 0 <SEP> 1,08 <SEP> 8,50,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> volume
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 38A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 80/32A <SEP> calibre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 60
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 45 <SEP> " <SEP> " <SEP> c <SEP> C <SEP> 7,88 <SEP> 2 <SEP> 1,07 <SEP> 11,50,5
<tb> 
 a. Le % en volume est déterminé sur la base du total des solides (grain, matériau liant et inducteur de pores) et ne comprend pas la porosité de l'agglomérat. Les éléments 38A et 32A sont formés de matériaux abrasifs d'alumine fusionnée. 

 <Desc/Clms Page number 53> 

 



  EXEMPLE 7.- 
Dans cet exemple, les performances d'un disque de 17,8 cm (7 pouces) fabriqué en utilisant les agglomérats abrasifs selon l'invention sont comparées à celles de disques abrasifs du commerce fabriqués en utilisant des matériaux et des grains abrasifs classiques. 



   Le disque abrasif selon l'invention a été fabriqué en utilisant des grains agglomérés abrasifs comprenant des particules abrasives de sol-gel d'alumine ensemencé avec un taille de calibre 90 obtenues auprès de la société Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc. 



  Ces particules sont converties en grains agglomérés abrasifs comme décrit en rapport avec la préparation de l'échantillon 7 à l'exemple 1 ci-dessus. Les grains sont sélectionnés et on conserve une fraction de qualité -28+40 pour un usage. 



   Ces grains agglomérés abrasifs sont utilisés pour former un disque abrasif revêtu par dépôt sur un substrat en forme de disque de fibre classique en utilisant une technique classique de couche de fabrication et de couche d'apprêtage. Le couche de fabrication est appliquée à raison de 0,12   kg/m2   (8,3 livres/rame) et les grains agglomérés abrasifs sont déposés par une technique UP à un niveau de 0,28   kg/m2   (19 livres/rame). Le couche d'apprêtage est appliquée en utilisant une technique de pulvérisation à un niveau de 0,49 kg/m2 (33 livres/rame) et est constituée d'une résine phénolique standard avec une viscosité de 800 cps modifiée par addition de silice Cab-O-Sil de la Cabot Corporation jusqu'à une viscosité de 2000 cps.

   Dans 

 <Desc/Clms Page number 54> 

 chaque cas, la "rame" dont il est question est une rame de fabricant de papier émeri qui correspond à 30,7 m2 ou 330 pieds carrés. 



   Le disque selon l'invention est utilisé pour abraser une barre plate d'acier 1008. Le disque est mis en contact avec la barre pendant 30 secondes sous une pression de contact de 13 livres/pied carré et le poids de la barre est mesuré après chaque contact pour déterminer la quantité de métal éliminée à chaque contact. Les résultats sont portés dans le graphique qui est présenté dans la Fig. 2. 



   A des fins de comparaison, trois disques concurrents du commerce de mêmes dimensions sont soumis au même test et les résultats sont portés en graphique dans la même Fig. 2. Les disques testés sont les suivants : - le 984C qui est un grain abrasif revêtu de calibre 80 de sol-gel d'alumine ensemencé supporté par des fibres et revêtus vendu par 3M Company; - le 987C qui est similaire au 984C, si ce n'est que la particule abrasive est un "321   Cubitron"   80 et que le disque a reçu un traitement de super-apprêtage. Ce disque est également vendu par 3M Company ;    - le 983C qui est identique au 984C, si ce n'est que le   grain est un sol-gel d'alumine modifié de MgO d'un calibre de 80 et le grain est appliqué par un procédé UP à 100%. Ce produit est également disponible auprès de la 3M Company. 



   Comme cela apparaît de la Fig. 2, si tous les disques commencent la coupe à peu près à la même vitesse, le disque selon l'invention a continué à couper 

 <Desc/Clms Page number 55> 

 bien plus longtemps et bien mieux que l'un quelconque des disques comparatifs de 3M. 



  EXEMPLE 8.- 
Dans cet exemple, l'effet d'utilisation d'une couche d'apprêtage modifiée est étudié. Deux disques abrasifs autrement identiques préparés de la même manière que le disque "selon l'invention" de l'exemple 1 sont fabriqués avec différentes couches d'apprêtage. 



  Dans le premier échantillon, le disque est exactement le même que l'échantillon "de l'invention" de l'exemple 1 et le second est exactement le même, si ce n'est qu'on a utilisé la couche d'apprêtage non modifiée. L'évaluation utilise les mêmes procédures que celles mentionnées à l'exemple 1 et les résultats obtenus sont illustrés dans la Fig. 3 des dessins. 



   Comme cela se voit clairement, si les performances sont encore meilleures que dans les produits de la technique antérieure, elles ne sont pas aussi bonnes que celles du produit avec la couche d'apprêtage de viscosité modifiée. Cela prête une certaine crédibilité au fait qu'un apprêtage de moindre viscosité réduit à un certain degré l'effet bénéfique de la porosité dans les grains agglomérés abrasifs. 



  EXEMPLE 9.- 
Cet exemple compare les performances de deux disques selon l'invention, chacun ayant une couche d'apprêtage standard (qui est non modifiée pour augmenter la viscosité comme dans le disque testé à l'exemple 8). Dans ce cas, la seule différence entre les disques repose dans le liant utilisé pour lier les particules abrasives conjointement afin de former des 

 <Desc/Clms Page number 56> 

 grains agglomérés abrasifs. Dans l'échantillon identifié comme "couche d'apprêtage standard vitrifiée SCA", la liaison est vitreuse et l'échantillon est celui testé à l'exemple 8 comme indiqué ci-dessus. Dans l'échantillon identifié par "couche d'apprêtage standard organique SCA", la liaison est une liaison organique et les particules abrasives de sol-gel d'alumine ensemencée des agglomérats sont un peu plus grossières avec une taille d'un calibre de 80.

   Cependant, la porosité est essentiellement la même. Les données comparatives obtenues en utilisant la même procédure d'essai que celle utilisée dans les exemples précédents est portée sur le graphique présenté dans la Fig. 4 des dessins. 



   Il ressort du graphique que les agglomérats liés par le liant vitreux se comportent légèrement mieux que les agglomérats liés par une substance organique même si les grains plus grossiers du disque revêtu de la couche d'apprêtage standard organique SCA sont censés se prêter à des taux d'élimination de métal plus élevés. La différence devient plus importante dans les derniers stades de la durée de vie du disque. 



   Il ressort très clairement des données précitées que l'utilisation de grains agglomérés abrasifs entraîne des améliorations importantes par rapport aux disques de la technique antérieure, en particulier lorsque la liaison maintenant les agglomérats conjointement est une liaison vitreuse et que l'apprêtage a une viscosité plus élevée que celle qui serait normalement utilisée pour empêcher la perte de porosité lorsque les agglomérats sont utilisés pour fabriquer un abrasif revêtu.

Claims (36)

1. REVENDICATIONS 1.- Article abrasif revêtu comprenant un matériau de support et, collés à celui-ci par un matériau liant, des grains agglomérés abrasifs, caractérisé en ce que les grains agglomérés utilisés comprennent une pluralité de particules abrasives collées les unes aux autres dans une structure tridimensionnelle, dans laquelle chaque particule est jointe à au moins une particule adjacente par un matériau liant particulaire qui est présent dans l'agglomérat sous forme discontinue et est situé essentiellement complètement sous la forme de piliers de liaison dans les grains agglomérés de sorte que l'agglomérat ait un volume en vrac qui soit au moins 2% inférieur à celui des particules abrasives à l'état individuel.
2. 2. - Abrasif revêtu selon la revendication 1, dans lequel les grains agglomérés abrasifs comprennent des particules abrasives collées les unes aux autres par 5% à 25% en volume, par rapport au volume de solides total des agglomérats, d'un liant particulaire choisi dans le groupe constitué des matériaux liants particulaires vitreux, vitro-céramiques, organiques et métalliques.
3. 3. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-2, dans lequel le liant particulaire est un matériau de liaison vitreux.
4. 4. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-3, dans lequel le liant qui fait adhérer les grains au support est une résine organique. <Desc/Clms Page number 58>
5. 5. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-4, dans lequel le liant est une résine organique ayant une viscosité allant jusqu'à au moins 1500 mPa's.
6. 6. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-5, dans lequel la viscosité du liant est ajustée en utilisant un matériau de charge.
7. 7. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-6, dans lequel les particules abrasives sont utilisées en mélange avec une proportion mineure de particules non abrasives choisies dans le groupe constitué des auxiliaires de meulage, des charges et des formateurs de pores dans la production des grains agglomérés.
8. 8. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-6, dans lequel les particules abrasives sont choisies dans le groupe constitué de particules abrasives de différentes qualités abrasives, des particules abrasives de différentes dimensions et leurs mélanges.
9. 9. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-8, dans lequel les grains agglomérés comprennent un liant particulaire choisi parmi les matériaux de liaison vitreux et métalliques et les grains agglomérés sont déposés sur le support en utilisant un procédé UP.
10. 10. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-9, dans lequel les grains agglomérés sont dispersés dans une matrice du liant.
11. 11.- Abrasif revêtu selon les revendications 1-10, dans lequel la surface de l'abrasif revêtu a une surface traitée comprenant une pluralité de formes discrètes.
12. 12. - Abrasif revêtu selon les revendications 1-11, dans lequel les grains abrasifs agglomérés se <Desc/Clms Page number 59> présentent sous la forme de structures moulées déposées sur le support en réseau régulier.
13. 13.- Abrasif revêtu comprenant un support et, collés à celui-ci par un liant, une pluralité de grains abrasifs agglomérés fabriqués par un procédé comprenant les étapes suivantes : a) on achemine des particules abrasives et un liant particulaire, choisi dans le groupe constitué essentiellement de matériaux de liaison vitrifiés, de matériaux vitrifiés, de matériaux céramiques, de liants inorganiques, de liants organiques, de l'eau, d'un solvant et de leurs combinaisons, dans un four de calcination rotatif à débit contrôlé; b) on fait tourner le four à vitesse contrôlée ; c) on chauffe le mélange à un taux de chauffage déterminé par le débit et la vitesse du four à des températures d'environ 145 C à 1300 C;

    d) on soumet à un mouvement de culbutage les particules et le liant particulaire dans le four jusqu'à ce que le liant adhère aux particules et qu'une pluralité de particules adhèrent les unes aux autres pour créer une pluralité de grains agglomérés frittés; et e) on récupère les grains agglomérés frittés ayant une forme tridimensionnelle initiale et un volume en vrac qui est au moins 2% en dessous du volume en vrac correspondant des particules constituantes.
14. 14. - Abrasif revêtu selon la revendication 13, dans lequel les grains agglomérés abrasifs comprennent des particules abrasives collées les unes aux autres par <Desc/Clms Page number 60> 5% à 25% en volume, par rapport au volume total de solides de l'agglomérat, d'un liant particulaire choisi dans le groupe constitué des matériaux liants particulaires vitreux, vitrocéramiques, organiques et métalliques.
15. 15. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-14, dans lequel le liant particulaire est un matériau de liaison vitreux.
16. 16. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-15, dans lequel le liant collant les grains au support est une résine organique.
17. 17. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-16, dans lequel le liant est une résine organique ayant une viscosité allant jusqu'à au moins 1500 mPa's.
18. 18. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-17, dans lequel la viscosité du liant est ajustée en utilisant un matériau de charge.
19. 19. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-18, dans lequel les particules abrasives sont utilisées en mélange avec une proportion mineure de particules non abrasives choisies dans le groupe constitué des auxiliaires de meulage, des charges et des formateurs de pores dans la production des grains agglomérés.
20. 20. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-18, dans lequel les particules abrasives sont choisies dans le groupe constitué des particules abrasives de différents qualités abrasives, des particules abrasives de différentes dimensions et de leurs mélanges. <Desc/Clms Page number 61>
21. 21. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-20, dans lequel les grains agglomérés comprennent un liant particulaire choisi parmi les matériaux de liaison vitreux et métalliques et les grains agglomérés sont déposés sur le support en utilisant un procédé UP.
22. 22. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-21, dans lequel les grains agglomérés sont dispersés dans une matrice du liant.
23. 23. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-22, dans lequel la surface de l'abrasif revêtu a une surface traitée comprenant une pluralité de formes discrètes.
24. 24. - Abrasif revêtu selon les revendications 13-23, dans lequel les grains abrasifs agglomérés se présentent sous la forme de structures moulées déposées sur le support en réseau régulier.
25. 25.- Abrasif revêtu comprenant un support et, collés à celui-ci par un liant, une pluralité de grains agglomérés abrasifs fabriqués par un procédé comprenant les étapes suivantes : a) on achemine les particules abrasives avec un liant particulaire dans un four de calcination rotatif à débit contrôlé; b) on fait tourner le four à vitesse contrôlée ; c) on chauffe le mélange à taux de chauffage déterminé par le débit et la vitesse du four à des températures d'environ 145 C à 1300 C;

    d) on soumet à un mouvement de culbutage les particules et le liant particulaire dans le four jusqu'à ce que le liant adhère aux particules et qu'une <Desc/Clms Page number 62> pluralité de particules adhèrent les unes aux autres pour créer une pluralité de grains agglomérés frittés ayant une forme tridimensionnelle et un volume en vrac qui est au moins 2% inférieur au volume en vrac des particules constituantes ; e) on récupère les agglomérats frittés du four.
26. 26. - Abrasif revêtu selon la revendication 25, dans lequel les grains agglomérés abrasifs comprennent des particules abrasives collées les unes aux autres par 5% à 25% en volume, par rapport au volume total de solides de l'agglomérat, d'un liant particulaire choisi dans le groupe constitué des matériaux liants particulaires vitreux, vitrocéramiques, organiques et métalliques.
27. 27. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-26, dans lequel le liant particulaire est un matériau de liaison vitreux.
28. 28. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-27, dans lequel le liant collant les grains au support est une résine organique.
29. 29. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-28, dans lequel le liant est une résine organique ayant une viscosité allant jusqu'à au moins 1500 mPa's.
30. 30. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-29, dans lequel la viscosité est ajustée en utilisant un matériau de charge.
31. 31. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-30, dans lequel les grains agglomérés sont dispersés dans une matrice du liant. <Desc/Clms Page number 63>
32. 32. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-31, dans lequel les particules abrasives sont utilisées en mélange avec une proportion mineure de particules non abrasives choisies dans le groupe constitué des auxiliaires de meulage, des charges et des formateurs de pores dans la production des grains agglomérés.
33. 33. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-31, dans lequel les particules abrasives sont choisies dans le groupe constitué de particules abrasives de différentes qualités abrasives, de particules abrasives de différentes dimensions et de leurs mélanges.
34. 34. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-33, dans lequel les grains agglomérés comprennent un liant particulaire choisi dans le groupe des matériaux de liaison vitreux et métalliques et les grains agglomérés sont déposés sur le support en utilisant un procédé UP.
35. 35. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-34, dans lequel la surface de l'abrasif revêtu a une surface traitée comprenant une pluralité de formes discrètes.
36. 36. - Abrasif revêtu selon les revendications 25-35, dans lequel les grains abrasifs agglomérés se présentent sous la forme de structures moulées déposées sur le support en réseau régulier.