BRPI0609707A2 - abrasivo, uso de fluoroaluminatos de metal alcalino ou metal alcalino terroso, e, mistura de tetrafluoroaluminato de potássio ou tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio e outras cargas - Google Patents
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Abstract
ABRASIVO, USO DE FLUOROALUMINATOS DE METAL ALCALINO OU METAL ALCALINO TERROSO, E, MISTURA DE TETRAFLUOROALUMINATO DE POTáSSIO OU TETRAFLUOROALUMINATO DE POTASSIO E PENTAFLUOROALUMINATO DE DIPOTáSSIO E OUTRAS CARGAS. A invenção diz respeito a meios abrasivos com cargas ativas abrasivas. O meio abrasivo é composto, em geral, de um suporte, granalha abrasiva e de um sistema aglutinante. De maneira a melhorar a ação abrasiva e a vida útil dos meios abrasivos, o sistema de agente aglutinante contém fluoroaluminatos de metal alcalino e/ou fluoroaluminatos de metal alcalino terroso, em particular, tetrafluoroaluminatos de metal alcalino, preferivelmente tetrafluoroaluminato de potássio, juntamente com pelo menos uma carga ativa abrasiva adicional. A invenção também diz respeito ao uso de fluoroaluminatos de metal alcalino e/ou fluoroaluminatos de metal alcalino terroso, preferivelmente tetrafluoroaluminato de potássio e/ou pentafluoroaluminato de dipotássio para estabilização de polímeros contra alteração na cor pela ação de calor. A invenção adicionalmente diz respeito a uma mistura consistindo de tetrafluoroaluminato de potássio e/ou pentafluoroaluminato de dipotássio e de outras cargas ativas abrasivas em uma razão em peso de 4:2 a 2:4.
Description
"ABRASIVO, USO DE FLUOROALUMINATOS DE METAL ALCALINO OU METAL ALCALINO TERROSO, E, MISTURA DE TETRAFLUOROALUMINATO DE POTÁSSIO OU TETRAFLUOROALUMINATO DE POTÁSSIO E PENTAFLUOROALUMINATO DE DIPOTÁSSIO E OUTRAS CARGAS"
DESCRIÇÃO
A invenção diz respeito a um abrasivo e ao uso de fluoretos inorgânicos particulares como cargas com uma ação abrasiva em abrasivos. A invenção também diz respeito ao uso de fluoretos inorgânicos particulares para estabilização de corantes.
Sabe-se que as superfícies de artigos, peças de trabalho, componentes ou construções similares de madeira, metal, ligas metálicas, plástico, cerâmica, pedra e outros materiais podem ser polidos ou trabalhados usando abrasivos.
Abrasivos normalmente compreendem os seguintes componentes básicos: o substrato, as partículas abrasivas e a ligação que é formada com a ajuda de um sistema aglutinante.
Como partículas abrasivas, é feito uso basicamente e acima de tudo de óxido de alumínio (coríndon), carbeto de silício, dióxido de silício, tais como vidro, sílex, materiais policristalinos, tais como óxidos fundidos de zircônio e alumínio ou esmeril. A escolha e o tamanho de partícula das partículas abrasivas depende da aplicação. As partículas abrasivas são fixadas ao substrato por meio de aglutinantes. O aglutinante solidifica e assim fixa a partícula abrasiva ao substrato. Uma camada de revestimento, que da mesma maneira contém um aglutinante, é normalmente aplicada no topo deste. Os termos ligação de base e ligação de revestimento são portanto empregados.
A ligação de base ancora as partículas abrasivas no substrato, isto é, as partículas abrasivas são ligadas ao substrato essencialmente apenas por meio de sua superfície inferior, isto é, diretamente de maneira tal que as partículas abrasivas se prolonguem para fora com alturas e espaçamentos irregulares. A camada de revestimento ou ligação de revestimento fixa as partículas abrasivas preenchendo os interstícios entre as partículas abrasivas.
A quantidade aplicada e então a espessura da camada depende do tamanho das partículas abrasivas.
E feita uma distinção entre dois diferentes substratos, especialmente entre substratos flexíveis e rígidos. Substratos flexíveis usados são, por exemplo, tecidos de cetim, lonas finas, compósitos de fibra, papel e combinações destes materiais.
Os abrasivos completamente acabados podem ser usados, por exemplo, na forma de fitas, cintos ou folhas contínuas.
As partículas abrasivas também podem ser aplicadas a substratos rígidos. Abrasivos com substratos rígidos são, por exemplo, discos de polimento, perfuradores abrasivos, pedras de amolar ou discos de corte.
Uma ampla faixa de aglutinantes está disponível para ligação das partículas abrasivas ao substrato. Aglutinantes usados são sistemas que compreendem, por exemplo, colas ou resinas sintéticas, por exemplo, resinas alquídicas, resinas de epóxi, resinas de uréia-formaldeído, preferivelmente resinas fenólicas. A escolha de sistemas aglutinantes pode variar e depende da aplicação para a qual os abrasivos são empregados. Vários auxiliares, por exemplo, pigmentos, antioxidantes, agentes umectantes ou estabilizantes, podem ser adicionados a estes sistemas aglutinantes. A faixa de auxiliares conhecidos é grande e da mesma maneira depende do propósito para o qual os abrasivos são usados.
Os abrasivos inicialmente têm um desempenho de corte relativamente alto. Entretanto, este diminui durante o uso por várias razões e finalmente alcança um valor em que o uso econômico não é mais garantido e o abrasivo, desta forma, tem que ser descartado. Uma das principais razões para a diminuição no desempenho do corte é que, durante o polimento do metal, a superfície do metal exposta durante o processo de polimento é muito reativa. Estas superfícies de metal frescas, em particular as partículas de metal que foram gastas, "se juntam" ao material abrasivo. A oxidação da superfície exposta também pode ser observada e, neste caso, a pele de óxido metálico ou camada de óxido metálico formada é, em geral, mais dura que o metal não oxidado por si só. Isto, por sua vez, leva a tensão muito alta nas partículas abrasivas, associado a um aumento na temperatura. Isto é referido como corrida a quente dos abrasivos.
A partícula abrasiva que projeta o mais distante da ligação entra em contato com a superfície metálica a ser trabalhada primeiramente. Se esta partícula abrasiva formar "ligações soldadas", o aumento das forças de atrito na peça de trabalho ocorre, em decorrência do que partícula abrasiva individual se quebra ou se separa. Quanto mais freqüentemente isto ocorre, mais a superfície polida é gasta e as partículas abrasivas que não projetam muito da camada de revestimento tornam-se efetivas. A superfície de polimento assim aproxima-se do material de suporte ou do substrato. Finalmente, ocorre manchamento completo da superfície de polimento. Por outro lado, o manchamento freqüentemente também ocorre, mesmo que uma proporção considerável das partículas abrasivas não seja gasta. Assim, um abrasivo também pode se tornar inutilizável antes da utilidade das partículas abrasivas em si ser exausta.
Para melhorar a ação abrasiva, sistemas aglutinantes contendo cargas com uma ação abrasiva, que se destinam inter alia a prevenir a soldagem delas, são desta forma usados para a camada de revestimento. As cargas mais bem conhecidas são haletos de metais simples ou complexos, tais como hexafluoroaluminatos de metal alcalino terroso, por exemplo, fluoroaluminato de sódio, em particular criolita, ou fluoroboratos de metal alcalino, por exemplo, fluoroborato de potássio (patente U.S. 3.541.737; patente U.S. 3.997.302) É um objetivo da invenção fornecer um abrasivo com melhor eficiência e, assim, uma maior vida útil.
O objetivo é alcançado pelo abrasivo contendo, no sistema aglutinante, um ou mais fluoroaluminatos sintéticos da fórmula geral MnAlFy, onde M é um metal alcalino, n é menor ou igual a 2 e y é n+3, ou da fórmula geral Mn(AlFy)2, onde M é um metal alcalino terroso, n é menor ou igual a 2 e y é n+3, como carga com uma ação abrasiva e também pelo menos uma carga adicional com uma ação abrasiva.
E possível tanto para os compostos puros quanto misturas dos compostos com um outro serem usados e estarem presentes no sistema aglutinante.
A razão em peso das cargas com uma ação abrasiva das fórmulas anteriores para a(s) carga(s) com uma ação abrasiva é preferivelmente na faixa de 4:2 a 2:4, particularmente preferivelmente na faixa de 3:2 a 2:3, muito particularmente preferivelmente na faixa de 2,5:2 a 2:2,5.
Para os propósitos da invenção, metais alcalinos são lítio, sódio, potássio, rubídio e césio, preferivelmente potássio, o metal alcalino terroso preferido é cálcio. O sistema aglutinante preferivelmente contém tetrafluoroaluminato de metal alcalino, em particular tetrafluoroaluminato de potássio (KAlF4) ou, como uma alternativa, misturas de tetrafluoroaluminato de potássio com pentafluoroaluminato de dipotássio como carga com uma ação abrasiva da fórmula anterior. Nesta variante alternativa, o abrasivo de acordo com a invenção preferivelmente contém uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio (KAlF4) e com pentafluoroaluminato de dipotássio (K2AlF5) com um ponto de fusão na faixa de 560 a 572 °C, em particular compreendendo uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de potássio com um ponto de fusão na faixa de 560 a 572 °C, como fluoroaluminato de metal alcalino e, além do mais, criolita de potássio e/ou criolita de sódio e/ou tetrafluoroborato de potássio e/ou fluoreto de potássio.
Uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio ou tetrafluoroaluminato de potássio com pentafluoroaluminato de dipotássio e outras cargas com uma ação abrasiva, por exemplo, hexafluoroaluminato de metal alcalino, tais como criolita de sódio ou criolita de potássio e/ou tetrafluoroborato de metal alcalino, tal como tetrafluoroborato de potássio (KBF4) e/ou fluoretos metálicos, por exemplo, fluoreto de potássio, é da mesma forma fornecida pela invenção. A razão em peso de tetrafluoroaluminato de potássio ou tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio à carga(s) adicional(is)(s) com uma ação abrasiva é preferivelmente na faixa de 4:2 a 2:4, particularmente preferivelmente na faixa de 3:2 a 2:3, muito particularmente preferivelmente na faixa de 2,5:2 a 2:2,5.
Os fluoretos de metal complexo são obtidos de uma maneira conhecida, por exemplo, por reação de compostos de alumínio apropriados com ácido fluorídrico com adição de metal alcalino ou fluoretos, carbonatos ou hidróxidos de metal alcalino apropriados.
No processo de polimento, cerca de 60% da energia de corte é convertida em energia térmica. A incorporação de cargas com uma ação abrasiva na ligação de base ou ligação de revestimento acelera a formação de material abrasivo, de maneira que parte da energia que é de outra forma perdida em decorrência do atrito possa ser convertida em energia de corte.
Observou-se que a adição de tetrafluoroaluminato de metal alcalino sintético como carga com uma ação abrasiva junto com cargas adicionais pode melhorar o desempenho do corte e a vida útil dos abrasivos acima do esperado.
Em uma modalidade da invenção, o abrasivo compreende um material suporte flexível como substrato, um adesivo, em particular um adesivo termocura, como aglutinante de base e de revestimento e também as partículas abrasivas, com a carga tendo uma ação abrasiva que pode, de acordo com a invenção, estar presente tanto na ligação de base quanto na ligação de revestimento, ou somente na ligação de revestimento.
A ligação de revestimento consiste essencialmente de um material polimérico, em particular elastomérico, que adere bem e amacia no grau desejado sem se desanexar em temperaturas relativamente altas que prevalecem durante o polimento. Tais polímeros são conhecidos. Em uma modalidade, sistemas aglutinantes têm a vantagem que não ocorre nenhuma alteração séria na viscosidade mesmo na adição de cargas. Os sistemas aglutinantes podem compreender os polímeros junto com aditivos costumeiros, tais como pigmentos, corantes, antioxidantes, agentes umectantes ou estabilizantes. As cargas com uma ação abrasiva, por exemplo, criolita ou fluoroborato de metal alcalino, são normalmente dispersas na ligação de revestimento.
De acordo com a invenção, fluoroaluminatos de metal alcalino e/ou metal alcalino terroso sintéticos como cargas com uma ação abrasiva são misturados ou dispersados em combinação com uma ou mais cargas com uma ação abrasiva dentro/no sistema aglutinante.
Em uma modalidade da invenção, as cargas com uma ação abrasiva estão presentes tanto na ligação de base quanto na ligação de revestimento.
A ligação de revestimento pode ser aplicada como uma camada única ou na forma de "multi-ligações" por aplicação de uma segunda camada de revestimento. A segunda camada pode, da mesma maneira, conter as cargas ativas. O propósito desta "multi-ligação" é tornar as cargas ativas também disponíveis nos pontos da partícula abrasiva de maneira a poder utilizar suas propriedades em um momento anterior durante o polimento.
As composições aglutinantes para a ligação de base e ligação de revestimento podem ser idênticas ou diferentes. A escolha das composições depende, em cada caso, do propósito para o qual os abrasivos são empregados.
A quantidade de sistema aglutinante a ser aplicada depende de inúmeros fatores, por exemplo, do tamanho de partícula das partículas abrasivas, da quantidade de partículas abrasivas aplicadas, isto é, os espaçamentos das partículas abrasivas, do teor de sólidos do sistema aglutinante, etc. A quantidade aplicada deve, em cada caso, ser suficiente para a camada de revestimento ficar muito próxima da superfície a ser polida durante o uso. Não é desejável para as partículas abrasivas serem revestidas completamente. Sabe-se que isto leva ao "engorduramento" da superfície a ser trabalhada e, assim, a pequena ou nenhuma remoção do material. Os pontos das partículas abrasivas têm que permanecer livres ou ser liberados. Muito em geral, pode-se dizer que uma quantidade maior tem que ser aplicada para a camada de revestimento no caso de partículas abrasivas relativamente ásperas que no caso de partículas abrasivas mais finas. Entretanto, a quantidade ideal da composição de sistema aglutinante pode ser determinada facilmente e não é tema de interesse da invenção.
Em uma modalidade, a ligação de revestimento contém a carga com uma ação abrasiva em uma quantidade total de não mais que 60% em peso, preferivelmente de 4 a 45% em peso, em particular de 10 a 45% em peso, com base no peso seco da ligação de revestimento. Em uma outra modalidade, tetrafluoroaluminato de metal alcalino, preferivelmente tetrafluoroaluminato de potássio, é usado como carga com uma ação abrasiva junto com pelo menos uma carga adicional com uma ação abrasiva na quantidade total mencionada. A quantidade de carga adicionada depende da fineza (tamanho de partícula) da carga.
Uma mistura consistindo de tetrafluoroaluminato de potássio ou sua mistura com pentafluoroaluminato de dipotássio e as cargas conhecidas com uma ação abrasiva, por exemplo, criolita e/ou fluoroborato de metal alcalino, tal como fluoroborato de potássio e/ou fluoretos metálicos, ou compreendendo estes, preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 85% em peso, é da mesma forma fornecida pela invenção. Razões em peso preferidas foram indicadas anteriormente.
Em uma modalidade preferida, a proporção total em peso das cargas inventivas com uma ação abrasiva é de 30 a 45% em peso com base no peso seco da ligação de revestimento.
Em outras modalidades, uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio sintético e criolita ou tetrafluoroaluminato de potássio e tetrafluoroborato de potássio em várias razões de mistura, por exemplo, em uma razão de 50:50, 40:60 ou 20:80, é dispersa ou incorporada como carga com uma ação abrasiva no sistema aglutinante. As razões de mistura podem ser de maneira tal que toda largura da banda seja englobada.
Observou-se que uma melhoria considerável no desempenho do polimento comparado a uma camada de revestimento fornecida somente com criolita como carga com uma ação abrasiva é alcançada. O desempenho de polimento deve ser melhorado em 20% puramente pela adição de tetrafluoroaluminato de potássio em vez de criolita. Quando uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio com criolita foi usada, a melhoria na remoção do material foi 60%. A mistura de tetrafluoroaluminato de potássio com tetrafluoroborato de potássio leva a um aumento na remoção de material de virtualmente 150% comparado a um abrasivo contendo somente criolita como carga com uma ação abrasiva.
Os abrasivos da invenção são preferivelmente usados para o polimento de metal.
Observou-se que a adição de acordo com a invenção tem uma influência positiva na fluidez e na umectabilidade do sistema aglutinante. Além do mais, quando foram usados sistemas aglutinantes de resina fenólica, foi observada uma influência positiva nas propriedades interfaciais. Da mesma forma observou-se que, quando foram usados sistemas aglutinantes de resina fenólica, uma matriz de cor estável pôde ser obtida; em particular, não foi observada nenhuma alteração na cor dependente da temperatura do sistema aglutinante. A invenção, desta forma, fornece adicionalmente o uso de fluoroaluminatos de metal alcalino ou metal alcalino terroso da fórmula MnAlFy ou Mn(AlFy)2, onde Μ, χ e y são da forma definida, para estabilização de polímeros contra alterações de cor causadas pela ação do calor.
Um tipo preferido de uso considera que tetrafluoroaluminato de potássio ou uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio sejam usados, por exemplo, uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio com um ponto de fusão de 560 a 572 °C.
Os polímeros compreendem colas ou resinas sintéticas, por exemplo, resinas alquídicas, resinas de epóxi, resinas de uréia-formaldeído, preferivelmente resinas fenólicas, ou consiste destas.
As colas ou resinas sintéticas são preferivelmente aglutinantes para a ligação de partículas abrasivas.
Os exemplos a seguir ilustram a invenção, mas não restringem seu escopo.
Exemplo 1 ao 5
O aglutinante de base, uma resina fenólica, foi aplicado por meio de um rolo de borracha ao substrato, um material suporte impregnado compreendendo tecido de algodão/pano de PE. As partículas abrasivas foram então aplicadas ao aglutinante de base ainda úmido. Depois da secagem, a camada de revestimento compreendendo resina fenólica e aditivos foi aplicada. Como cargas ativas, tetrafluoroaluminato de potássio, criolita, tetrafluoroborato de potássio e misturas destes foram misturados no sistema aglutinante da camada de revestimento. Placas metálicas compostas de aço inoxidável ST 37 foram gastas em condições padrão em uma pressão constante de 2,5 bar.
Resultado:
<table>table see original document page 11</column></row><table>
Os resultados mostram uma melhora significativa na remoção do material. Uma vantagem adicional das cargas inventivas com uma ação abrasiva é que sua adição possibilita que a disponibilidade dos abrasivos seja consideravelmente maior, isto é, a vida útil dos abrasivos pode ser aumentada.
Claims (17)
1. Abrasivo compreendendo substrato, partículas abrasivas e ligações, em particular ligações de base e ligações de revestimento, caracterizado pelo fato de que o abrasivo contém, no sistema aglutinante, um ou mais fluoroaluminatos sintéticos da fórmula geral MnAlFy, onde M é um metal alcalino, η é menor ou igual a 2 e y é n+3, ou da fórmula geral Mn(AlFy)2, onde M é um metal alcalino terroso, η é menor ou igual a 2 e y é n+3, como carga com uma ação abrasiva e também pelo menos uma carga adicional com uma ação abrasiva.
2. Abrasivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém o fluoroaluminato de metal alcalino da fórmula MnAlFy e a carga(s) adicional(is) com uma ação abrasiva em uma razão em peso de 2:3 a 3:2.
3. Abrasivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém tetrafluoroaluminato de metal alcalino como carga com uma ação abrasiva na ligação.
4. Abrasivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém, na ligação, tetrafluoroaluminato de metal alcalino como carga com uma ação abrasiva e uma ou mais cargas adicionais com ação abrasiva do grupo que consiste em hexafluoroaluminato de metal alcalino, fluoroborato de metal alcalino e fluoretos metálicos como carga(s) adicional(is) com uma ação abrasiva.
5. Abrasivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que contém criolita de sódio ou criolita de potássio como hexafluoroaluminato de metal alcalino.
6. Abrasivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que contém fluoroborato de potássio como fluoroborato de metal alcalino.
7. Abrasivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que contém fluoreto de potássio como fluoreto metálico.
8. Abrasivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio (KAlF4) e pentafluoroaluminato de dipotássio (K2AlF5) com um ponto de fusão na faixa de 560 a 572 0C como fluoroaluminato de metal alcalino.
9. Abrasivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que contém uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio com um ponto de fusão na faixa de 560 a 572 0C e além do mais criolita de potássio e/ou criolita de sódio e/ou tetrafluoroborato de potássio e/ou fluoreto de potássio.
10. Abrasivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ligação, preferivelmente na mistura de aglutinante de revestimento, contém o fluoroaluminato de metal alcalino ou metal alcalino terroso sintético como carga com uma ação abrasiva e a carga(s) adicional(is) com uma ação abrasiva em uma quantidade total de não mais que 60% em peso, preferivelmente de 4 a 45% em peso, com base no peso seco da mistura de aglutinante de revestimento.
11. Abrasivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que contém um substrato flexível.
12. Uso de fluoroaluminatos de metal alcalino ou metal alcalino terroso da fórmula MnAlFy ou Mn(AlFy)2, onde Μ, χ e y são da forma definida anteriormente, caracterizado pelo fato de que é para estabilização de polímeros contra alterações de cor causadas pela ação do calor.
13. Uso de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que tetrafluoroaluminato de potássio ou uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio são usados.
14. Uso de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma mistura de tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio com um ponto de fusão de 560 a 572 0C é usada.
15. Uso de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os polímeros compreendem ou consistem de colas ou resinas sintéticas, por exemplo, resinas alquídicas, resinas de epóxi, resinas de uréia- formaldeído, preferivelmente resinas fenólicas.
16. Uso de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as colas ou resinas sintéticas são aglutinantes para a ligação das partículas abrasivas.
17. Mistura de tetrafluoroaluminato de potássio ou tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio e outras cargas, caracterizado pelo fato de ter uma ação abrasiva em uma razão em peso de tetrafluoroaluminato de potássio ou tetrafluoroaluminato de potássio e pentafluoroaluminato de dipotássio para a carga(s) adicional(is) com uma ação abrasiva é na faixa de 4:2 a 2:4, particularmente preferivelmente na faixa de 3:2 a 2:3, muito particularmente preferivelmente na faixa de 2,5:2 a 2:2,5.
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