BRPI0710788A2 - artigo abrasivo estruturado e método de abrasão e fabricação do mesmo - Google Patents

Abstract

<B>ARTIGO ABRASIVO ESTRUTURADO E MéTODO DE ABRASãO E FABRICAçãO DO MESMO <D>Trata-se de um artigo abrasivo estruturado que compreende uma camada de suporte, uma camada abrasiva estruturada presa à camada de suporte, sendo que a camada abrasiva estruturada compreende: uma pluralidade de regiões abrasivas em relevo, cada umaconsistindo essencialmente em uma pluralidade de compósitos abrasivos piramidais compactados; e uma rede consistindo essencialmente em compósitos abrasivos piramidais truncados compactados, sendo que a rede une e separa as regiões abrasivas em relevo umas das outras de forma coffitínua. A altura dos compósitos abrasivos piramidais é maior que a altura dos compositos abrasivos piramidais truncados. São apresentados métodos de prepa-ro e uso destes artigos abrasivos.

Description

"ARTIGO ABRASIVO ESTRUTURADO E MÉTODO DE ABRASÃO E FABRICAÇÃO DO MESMO"

Antecedentes

Por anos, uma classe de artigos abrasivos conhecidos genericamente como "arti-gos abrasivos estruturados" têm sido vendida comercialmente para uso em acabamento desuperfícies. Os artigos abrasivos estruturados têm uma camada abrasiva estruturada afixadaa uma camada de suporte e são tipicamente usados em conjunto com um líquido, por e-xemplo água, opcionalmente contendo um tensoativo. A camada abrasiva estruturada temuma pluralidade de compósitos abrasivos modelados (tipicamente de tamanho muito peque-no), cada um contendo partículas abrasivas dispersas em um aglutinante. Em muitos casos,os compósitos abrasivos fífbdelados são precisamente formados, por exemplo de acordocom vários formatos geométricos (por exemplo, pirâmides). Exemplos de tais artigos abrasi-vos estruturados incluem aqueles comercializados pela 3M Company, St. Paul, Minnesota,EUA, sob a designação comercial "TRIZACT".

Artigos abrasivos estruturados são freqüentemente usados em combinação comuma superfície de suporte montada em uma ferramenta (por exemplo, um Iixadeira de discoou uma Iixadeira orbital). Em tais aplicações, os artigos abrasivos estruturados têm tipica-mente uma camada de interface de ligação (por exemplo, uma película com ganchos, tecidoem forma de laço, ou adesivo) que os fixa à superfície de suporte, durante o uso.

Os artigos abrasivos estruturados convencionais têm freqüentemente problemas de"atrito estático", a tendência da superfície abrasiva de grudar em uma peça de trabalho quan-do usada nos processos de Iixamento a úmido típicos da indústria. Para reduzir o atrito estáti-co, uma solução foi fornecer regiões não-revestidas na parte posterior que separam as regiõesde compósitos abrasivos moldados compactados; entretanto, durante a fabricação, esta abor-dagem pode levar a aberrações na camada abrasiva estruturada (por exemplo, materiais a-brasivos estranhos fixados fracamente aos compósitos abrasivos moldados, conforme mos-trado, por exemplo, na figura 6) que podem resultar em arranhões desordenados na peça detrabalho, durante o uso.

Sumário

Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um artigo abrasivo estruturadoque compreende:

uma camada de suporte contendo duas superfícies principais opostas; e

uma camada abrasiva estruturada contendo um contorno externo e afixada à primeirasuperfície principal da camada de suporte, e compreendendo:

uma pluralidade de regiões abrasivas em relevo, consistindo essencialmente emcompósitos abrasivos piramidais compactados tendo uma primeira altura;

uma rede consistindo essencialmente em compósitos abrasivos piramidais compac-tados truncados tendo uma segunda altura, sendo que a rede une e separa as regiões abra-sivas em relevo uma da outra de forma contínua e é coextensiva com o contorno externo;

sendo que os compósitos abrasivos piramidais e os compósitos abrasivos pirami-dais truncados compreendem partículas abrasivas e um aglutinante, e sendo que a primeiraaltura é maior que a segunda altura.

Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um método de abrasão de umapeça de trabalho, sendo que o dito método compreende:

a) fornecer um artigo abrasivo estruturado gofrado de acordo com a presente invenção;

b) fornecer uma peça de trabalho;

c) colocar em contato friccional ao menos uma porção da camada abrasiva estrutura-da com ao menos uma porção da peça de trabalho; e

d) mover pelo menos uma dentre a peça de trabalho e a camada abrasiva estrutu-rada em relação à outra para lixar ao menos uma porção da superfície da peça de trabalho.

Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para fabricação de umartigo abrasivo estruturado, com o método compreendendo:

fornecer uma camada de suporte contendo duas superfícies principais opostas;fornecer uma pasta fluida abrasiva compreendendo uma pluralidade de partículasabrasivas dispersas em um precursor de aglutinante;

fornecer uma ferramenta de produção tendo uma superfície principal e um contornoexterno, com a superfície principal compreendendo:

uma pluralidade de regiões rebaixadas, com cada região rebaixada consistindoessencialmente em cavidades piramidais compactadas tendo uma primeira profundidade;e

uma rede consistindo essencialmente em cavidades piramidais truncadas compacta-das tendo uma segunda profundidade, sendo que a rede toca continuamente e separa as regi-ões rebaixadas uma da outra e é coextensiva com o contorno externo, e sendo que a profundi-dade das cavidades piramidais é maior que a profundidade das cavidades piramidais abrasivastruncadas;

impelir a pasta fluida abrasiva contra a superfície principal, de modo que a pasta

fluida abrasiva preencha ao menos uma porção das cavidades piramidais e das cavidadespiramidais truncadas;

colocar a primeira superfície principal da camada de suporte em contato com a pas-ta fluida abrasiva das cavidades piramidais e das cavidades piramidais truncadas;

curar, pelo menos parcialmente, o precursor de aglutinante para formar um agluti-nante e, por conseguinte, formar uma pluralidade de compósitos abrasivos piramidais ecompósitos abrasivos piramidais truncados, presos à camada de suporte; eseparar a primeira superfície principal da camada de suporte da ferramenta de pro-dução.

Os artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, exibem, ti-picamente, um atrito estático relativamente baixo durante os processos de abrasão, têmcaracterísticas de desgaste desejáveis e são prontamente fabricáveis através de métodoscontínuos com baixa taxa de defeitos.

Para uso na presente invenção:

"compósito abrasivo" refere-se a partículas de grãos abrasivos dispersas em um a-glutinante orgânico;

"compactado" significa que a base de cada compósito abrasivo piramidal (ou aabertura de cada cavidade) faz fronteira com compósitos abrasivos piramidais (ou cavida-des) adjacentes, truncados ou não, ao longo de toda a circunferência, exceto no perímetroda camada ou molde abrasivo onde, sem dúvida, isto não seria possível;

"consistindo essencialmente em compósitos abrasivos compactados " (por exemplo,compósitos abrasivos piramidais truncados ou compósitos abrasivos piramidais) significa que,enquanto um grau de variação (por exemplo, na altura, no formato ou na densidade) é levadoem consideração (por exemplo, como resultado do processo de fabricação usado), esta varia-ção não pode afetar substancialmente as propriedades abrasivas do artigo abrasivo estruturado(por exemplo, corte, vida útil ou uniformidade da superfície final resultante); e

"consistindo essencialmente em cavidades compactadas" (por exemplo, cavidadespiramidais truncadas ou cavidades piramidais) significa que, enquanto um grau de variação(por exemplo, na profundidade, formato, ou densidade) é abrangido (por exemplo, apare-cendo a partir do processo de fabricação usado), esta variação não pode afetar material-mente as propriedades abrasivas do artigo abrasivo estruturado resultante (por exemplo,corte, vida útil, ou lisura da superfície final resultante).

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1A é uma vista em perspectiva de um disco abrasivo estruturado exempli-ficador, de acordo com a presente invenção;

A figura 1B é uma vista ampliada de uma porção do disco abrasivo estruturado 100,mostrado na figura 1A, que apresenta a camada abrasiva estruturada com mais detalhes;

A figura 1C é uma vista em seção transversal mais ampliada de uma porção do dis-co abrasivo estruturado 100, mostrado na figura 1B, que apresenta a camada abrasiva es-truturada com mais detalhes;

A figura 2 é um micrógrafo digital do molde de polipropileno usado para preparar oExemplo 1;

A figura 3 é um micrógrafo digital do artigo abrasivo estruturado preparado de acor-do com o Exemplo 1;A figura 4 é um micrógrafo digital do artigo abrasivo estruturado preparado de a-cordo com o Exemplo Comparativo A; e

A figura 5 é um micrógrafo digital do molde de polipropileno usado para preparar oExemplo Comparativo C; e

A figura 6 é um micrógrafo digital de um artigo abrasivo estruturado do ExemploComparativo C.

Descrição Detalhada

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, compreendemuma camada abrasiva estruturada afixada a uma primeira superfície principal de uma camadade suporte. Um artigo abrasivo estruturado exemplificador é mostrado nas figuras 1A - 1C. Ago-ra com referência à figura 1A, o disco abrasivo estruturado 100 exemplificador tem uma camadade suporte 110 com uma primeira e uma segunda superfície principal, 115 e 117, respectiva-mente. Uma camada adesiva 120 opcional entra em contato e é afixada de maneira coextensivaa primeira superfície principal 115. A camada abrasiva estruturada 130 tem um contorno externo150 e, entra em contato e é afixada de maneira coextensiva a primeira superfície principal 115da camada de suporte 110 (se a camada adesiva 120 opcional não estiver presente) ou a ca-mada adesiva 120 opcional (caso ela esteja presente). Conforme mostrado na figura 1B, a ca-mada abrasiva estruturada 130 compreende uma pluralidade de regiões abrasivas em relevo160 e a rede 166. Cada região abrasiva em relevo 160 consiste essencialmente em uma plurali-dade de compósitos abrasivos piramidais 162 compactados, tendo uma primeira altura 164. Arede 166 consiste essencialmente em compósitos abrasivos piramidais truncados 168 compac-tados, tendo uma segunda altura 170. A rede 166 toca continuamente e separa as regiões abra-sivas em relevo 160 uma da outra e é coextensiva com o contorno externo 150. A altura 164 doscompósitos abrasivos piramidais 162 é maior que a altura 170 dos compósitos abrasivos pirami-dais truncados 168. Uma camada de interface de ligação mecânica 140 opcional é afixada àsegunda superfície principal 117. Agora com referência à figura 1C, compósitos abrasivos pira-midais 162 e compósitos abrasivos piramidais truncados 168, com cada um compreendendopartículas abrasivas 137 e um aglutinante 138.

Descobriu-se que a combinação entre compósitos abrasivos piramidais e uma redede compósitos abrasivos piramidais truncados, de acordo com a presente invenção, tipica-mente facilita a remoção de sujeira (por exemplo, Iimalha de ferro) e captura eficazmentefragmentos de poeira, aumenta a proporção de pressão friccional distribuída aos compósitospiramidais durante processos de abrasão (particularmente útil em processos manuais de a-brasão), reduz o atrito estático, e facilita a fabricação, evitando partículas estranhas de pastasfluidas abrasivas curadas, que podem levar a arranhões desarranjados em uma peça de tra-balho, durante os processos de abrasão.

As camadas de suporte adequadas incluem, por exemplo, películas poliméricas (in-cluindo película polimérica primária), tecido, papel, espumas poliméricas porosas e não-porosas, fibras vulcanizadas, forros termoplásticos reforçados com fibra, não-tecidos de fia-ção por fusão ou produzidos por extrusão em blocos com passagem de ar quente em altavelocidade, versões tratadas dos mesmos (por exemplo, com um tratamento impermeabili-zante), e combinações dos mesmos. Polímeros termoplásticos adequados para uso em pelí-culas poliméricas incluem, por exemplo, poliolefinas (por exemplo, polietileno e polipropile-no), poliésteres (por exemplo, tereftalato de polietileno), poliamidas (por exemplo, náilon-6 enáilon-6,6), poliimidas, policarbonatos, mesclas dos mesmos, e combinações dos mesmos.

Tipicamente, ao menos uma superfície principal da camada de suporte é lisa (porexemplo, para servir como a primeira superfície principal).

A segunda superfície principal da camada de suporte pode compreender um reves-timento anti-derrapante ou friccional. Exemplos de tais revestimentos incluem um particuladoinorgânico (por exemplo, carbonato de cálcio ou quartzo) disperso em um adesivo.

A camada de suporte pode conter vários aditivos. Exemplos de aditivos adequados in-cluem corantes, elementos auxiliares ao processamento, fibras de reforço, estabilizantes decalor, estabilizantes UV e antioxidantes. Exemplos de enchimentos úteis incluem argilas, carbo-nato de cálcio, microesferas de vidro, talco, mica, farinha de madeira; e carbono negro. Em al-gumas modalidades, a camada de suporte pode ser uma película compósita como, por exem-plo, uma película coextrudada contendo duas ou mais camadas distintas.

A camada abrasiva estruturada tem compósitos abrasivos piramidais dispostos emmatriz em uma disposição compactada, para formar regiões abrasivas em relevo. As regiõesabrasivas em relevo têm, tipicamente, formatos idênticos e são dispostas na camada desuporte de acordo com um padrão de repetição, apesar do fato de que nenhum destes é umrequisito.

O termo compósito abrasivo piramidal refere-se a um compósito abrasivo com o forma-to de uma pirâmide, ou seja, uma figura sólida com uma base poligonal e faces triangulares quese encontram em um ponto comum (ápice). Exemplos de tipos de formatos de pirâmide ade-quados incluem pirâmides de três lados, quatro lados, cinco lados, seis lados, e combinaçõesdas mesmas. As pirâmides podem ser regulares (ou seja, todos os lados são iguais) ou irregula-res. A altura de uma pirâmide é a menor distância do ápice até a base.

O termo compósito abrasivo piramidal truncado refere-se a um compósito abrasivocom o formato de uma pirâmide truncada, ou seja, uma figura sólida com uma base poligo-nal e faces triangulares que se encontram em um ponto comum, sendo que o ápice é corta-do e é substituído por um plano que é paralelo à base. Exemplos de tipos de formatos depirâmide truncada adequados incluem pirâmides truncadas de três lados, quatro lados, cincolados, seis lados, e combinações das mesmas. As pirâmides truncadas podem ser regulares(ou seja, com todos os lados iguais) ou irregulares. A altura de uma pirâmide truncada é amenor distância do ápice até a base.

Para aplicações de acabamento fino, a altura dos compósitos abrasivos piramidais(ou seja, não truncados) é geralmente maior ou igual a 25,4 micrômetros (1 mil) e menor queou igual a 510 micrômetros (20 mils); por exemplo, menor que 380 micrômetros (15 mils),250 micrômetros (10 mils), 130 micrômetros (5 mils), 50 micrômetros (2 mils), apesar do fatode que alturas maiores e menores também podem ser usadas.

Uma rede contínua consistindo essencialmente em compósitos abrasivos piramidaistruncados compactados toca continuamente e separa as regiões abrasivas em relevo uma dooutra. Para uso na presente invenção, o termo "toca continuamente" significa que a rede éproximal a cada uma das porções abrasivas em relevo, por exemplo em uma disposição com-pactada de compósitos abrasivos piramidais truncados e compósitos abrasivos piramidais. Arede pode ser formada ao longo de linhas retas, linhas curvas, ou segmentos dos mesmos, ouuma combinação dos mesmos. Tipicamente, a rede se estende através da camada abrasivaestruturada; mais tipicamente, a rede tem uma disposição regular (por exemplo, uma rede delinhas paralelas que se cruzam ou um padrão hexagonal). Em algumas modalidades, a redetem uma largura mínima de pelo menos duas vezes a altura dos compósitos abrasivos pirami-dais.

A razão entre a altura dos compósitos abrasivos piramidais truncados e a alturados compósitos abrasivos piramidais é menor que um, tipicamente na faixa de pelo menos0,05, 0,1, 0,15, OU mesmo até, e incluindo, 0,20, e incluindo 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45,0,5 ou mesmo 0,8, apesar do fato de que outras razões podem ser usadas. Mais tipica-mente, a razão está na faixa de pelo menos 0,20 até, e incluindo, 0,35.

Para aplicações de acabamento fino, a densidade de área dos compósitos abrasi-vos piramidais e/ou piramidais truncados na camada abrasiva estruturada situa-se, tipica-mente, na faixa de pelo menos 1.000, 10.000, ou mesmo pelo menos 20.000 compósitosabrasivos por polegada quadrada (por exemplo, pelo menos 150, 1.500, ou mesmo 7.800compósitos abrasivos por centímetro quadrado) até, e incluindo, 50.000, 70.000, ou mesmotanto quanto 100.000 compósitos abrasivos por polegada quadrada (até, e incluindo, 7.800,11.000, ou mesmo tanto quanto 15.000 compósitos abrasivos por centímetro quadrado),apesar do fato de que densidades maiores ou menores de compósitos abrasivos tambémpodem ser usadas.

A razão base entre piramidal e piramidal truncada, ou seja, a razão entre a áreacombinada das bases dos compósitos abrasivos piramidais e a área combinada das basesdos compósitos abrasivos piramidais truncados pode afetar a performance de corte e/ouacabamento dos artigos abrasivos estruturados da presente invenção. Para aplicações deacabamento fino, a razão base entre a piramidal e a piramidal truncada situa-se, tipicamen-te, na faixa de 0,8 a 9, por exemplo, na faixa de 1 a 8, 1,2 a 7, ou 1,2 a 2, apesar do fato deque as razões fora dessas faixas também podem ser usadas.

Compósitos abrasivos individuais (sejam eles piramidais ou piramidais truncados)compreendem grãos abrasivos dispersos em um aglutinante polimérico.

Qualquer granulado abrasivo conhecido na técnica abrasiva podem estar incluído noscompósitos abrasivos. Exemplos de grãos abrasivos úteis incluem óxido de alumínio, óxido dealumínio fundido, óxido de alumínio termo-tratado (que inclui óxido de alumínio castanho, óxi-do de alumínio termo-tratado, e óxido de alumínio branco), óxido de alumínio cerâmico, carbu-reto de silício, carbureto de silício verde, alumina-zircônia, óxido de cromo, céria, óxido de fer-ro, granada, diamante, nitreto de boro cúbico, e combinações dos mesmos. Para aplicaçõesde reparação e acabamento, tamanhos de granulados abrasivos úteis situam-se, tipicamente,na faixa de um tamanho médio de partícula de pelo menos 0,01, 0,1, 1, 3 ou mesmo5 micrômetros até, e incluindo, 35, 50, 100, 250, 500, ou mesmo tanto quanto1.500 micrômetros, apesar do fato de que tamanhos de partícula fora desta faixa também po-dem ser usados.

As partículas abrasivas podem ser ligadas uma a outra (por outro elemento além doaglutinante), para formar um aglomerado, conforme descrito, por exemplo, nas Patentes US.n° 4.311.489 (Kressner); e 4.652.275 e 4.799.939 (ambas atribuídas à Bloecher et al.).

As partículas abrasivas podem ter um tratamento de superfície nas mesmas. Emalguns casos, o tratamento de superfície pode aumentar a adesão ao aglutinante, alterar ascaracterísticas de abrasão da partícula abrasiva, ou similares. Exemplos de tratamentos desuperfície incluem agentes de ligação, sais de haleto, óxidos metálicos incluindo sílica, nitre-tos de metal refratário, e carburetos de metal refratário.

Os compósitos abrasivos (sejam eles piramidais ou piramidais truncados) podem,também, compreender partículas diluentes, tipicamente na mesma ordem de magnitude daspartículas abrasivas. Exemplos de tais partículas diluentes incluem gesso natural, mármore,calcário, sílex, sílica, bolhas de vidro, microesferas de vidro e silicato de alumínio.

As partículas abrasivas são dispersas em um aglutinante para formar o compósitoabrasivo. O aglutinante pode ser um aglutinante termoplástico, entretanto, ele é, tipicamen-te, um aglutinante termofixo. O aglutinante é formado a partir de um precursor de aglutinan-te. Durante a fabricação do artigo abrasivo estruturado, o precursor de aglutinante termofixoé exposto a uma fonte de energia que auxilia na iniciação do processo de polimerização oucura. Exemplos de fontes de energia incluem energia térmica e energia de radiação, queinclui feixe de elétrons, luz ultravioleta e luz visível.

Após este processo de polimerização, o precursor de aglutinante é convertido emum aglutinante solidificado. Alternativamente, para um precursor de aglutinante termoplásti-co, durante a fabricação do artigo abrasivo, o precursor de aglutinante termoplástico é resfri-ado até um grau que resulta na solidificação do precursor de aglutinante. Após a solidifica-ção do precursor de aglutinante, o compósito abrasivo é formado.

Existem duas classes principais de resinas termofixas, resinas curáveis por con-densação e polimerizáveis por adição. Resinas polimerizáveis por adição são vantajosas,pois elas são prontamente curadas mediante a exposição à energia de radiação. Resinaspolimerizadas por adição podem ser polimerizadas através de um mecanismo catiônico ouum mecanismo de radical livre. Dependendo da fonte de energia que é utilizada e a químicado precursor de aglutinante, um agente de cura, iniciador, ou catalisador é, às vezes, prefe-rencial para ajudar na iniciação da polimerização.

Exemplos de precursores de aglutinante típicos incluem resinas fenólicas, resinasde uréia-formaldeído, resinas aminoplásticas, resinas de uretano, resinas de melamina for-maldeído, resinas de cianato, resinas de isocianurato, resinas de acrilato (por exemplo, ure-tanos acrilados, epóxis acrilados, compostos etilenicamente insaturados, derivados de ami-noplástico contendo grupos carbonila alfa.beta-insaturados pendentes, derivados de isocia-nurato contendo ao menos um grupo acrilato pendente, e derivados de isocianato contendopelo menos um grupo acrilato pendente) éteres de vinila, resinas epóxi, e misturas e combi-nações dos mesmos. O termo acrilato abrange acrilatos e metacrilatos. Em algumas modali-dades, o aglutinante é selecionado do grupo consistindo em acrílicos, fenólicos, epóxis, ure-tanos, cianatos, isocianuratos, aminoplásticos, e combinações dos mesmos.

Resinas fenólicas são adequadas para esta invenção e têm boas propriedades térmi-cas, disponibilidade, custo relativamente baixo e facilidade de manuseio. Existem dois tipos deresinas fenólicas: resolica e novolaca. As resinas fenólicas resolicas têm uma razão molar entreformaldeído e fenol maior que ou igual a um para um, tipicamente entre 1,5:1,0 e 3,0:1,0. Asresinas novolaca têm uma razão molar entre formaldeído e fenol menor que um para um. E-xemplos de resinas fenólicas comercialmente disponíveis incluem aquelas conhecidas pelasdesignações comerciais "DUREZ" e "VARCUM", disponíveis junto à Occidental ChemicalsCorp., Dallas, Texas, E.U.A.; "RESINOX", disponível junto à Monsanto Co., Saint Louis, Missou-ri, EUA; e "AEROFENE" e "AROTAP", disponíveis junto à Ashland Specialty Chemical Co., Du-blin, Ohio, E.U.A..

Uretanos acrilados são ésteres de diacrilato de poliésteres ou poliéteres estendi-dos de NCO terminados em hidróxi. Exemplos de uretanos acrilados comercialmente dis-poníveis incluem aqueles disponíveis sob a designação comercial "UVITHANE 782", dis-ponível junto à Morton Thiokol Chemical, e "CMD 6600", "CMD 8400" e "CMD 8805", dis-poníveis junto à UCB Radcure, Smyrna, Geórgia.

Epóxis acrilados são ésteres de diacrilato de resinas de epóxi, como os ésteres dediacrilato de resina de epóxi bisfenol A. Exemplos de epóxis acrilados comercialmente dis-poníveis incluem aqueles disponíveis sob as designações comerciais "CMD 3500", "CMD3600" e "CMD 3700", disponíveis junto à UCB Radcure.Resinas etilenicamente insaturadas incluem tanto compostos monoméricos como po-liméricos, que contém átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, e, opcionalmente, nitrogênioe seus halogênios. Átomos de oxigênio ou nitrogênio, ou ambos, geralmente estão presentesem grupos éter, éster, uretano, amida e uréia. Compostos etilenicamente insaturados têm, depreferência, um peso molecular menor que 4.000 g/mol e são, de preferência, ésteres produ-zidos a partir da reação de compostos contendo grupos monoidróxi alifáticos ou grupos polii-dróxi alifáticos e ácidos carboxílicos insaturados, como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácidoitacônico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, ácido maléico, e similares. Exemplos represen-tativos de resinas de acrilato incluem metacrilato de metila, metacrilato de estireno etil, divinilbenzeno, vinil tolueno, diacrilato de etileno glicol, metacrilato de etileno glicol, acrilato de he-xano diol, diacrilato de trietileno glicol, triacrilato de trimetilol propano, triacrilato de glicerol,triacrilato de pentaeritritol, metacrilato de pentaeritritol, e tetraacrilato de pentaeritritol. Outrasresinas etilenicamente insaturadas incluem monoalila, polialila, e ésteres de polimetalil, e ami-das de ácidos carboxílicos, como ftalato de dialila, adipato de dialila e N,N-dialiladipamida.Ainda outros compostos contendo nitrogênio incluem tri(2-acriloil-oxietil) isocianurato, 1,3,5-tri(2-metacriloxietil)-s-triazina, acrilamida, metilacrilamida, N-metilacrilamida, Ν,Ν-dimetil acri-lamida, N-vinil pirrolidona, e N-vinil piperidona.

As resinas aminoplásticas têm ao menos um grupo carbonila alfa, beta-insaturadopendente por molécula ou oligômero. Esses grupos carbonila insaturados podem ser gruposdo tipo acrilato, metacrilato, ou acrilamida. Exemplos desses materiais incluem N-(hidróximetil)acrilamida, Ν,Ν'-oxidimetilenobisacrilamida, orto e para acrilamidometilada fe-nol, acrilamidometilada novolaca fenólica, e combinações dos mesmos. Esses materiais sãodescritos com mais detalhes nas Patentes US. n° 4.903.440 e 5.236.472 (ambas atribuídasà Kirk et al.).

Derivados de isocianurato contendo ao menos um grupo acrilato pendente e deri-vados de isocianato contendo ao menos um grupo acrilato pendente são descritos com maisdetalhes na patente US. n° 4.652.274 (Boettcher et al.). Um exemplo de um material isocia-nurato é o triacrilato de tri(hidróxietil) isocianurato.

Resinas de epóxi têm um oxirano e são polimerizadas pela abertura do anel. Taisresinas epóxi incluem resinas de epóxi monoméricas e resinas de epóxi oligoméricas. E-xemplos de resinas de epóxi úteis incluem 2,2-bis[4-(2,3-epoxipropóxi)-fenil propano] (digli-cidila éter de bisfenol) e materiais disponíveis sob a designação comercial "EPON 828","EPON 1004" e "EPON 1001F", disponíveis junto à Shell Chemical Co., Houston, Texas,EUA; e "DER-331", MDER-332M e "DER-334", disponíveis junto à Dow Chemical Co., Mi-dland, Michigan, EUA. Outras resinas de epóxi adequadas incluem éteres de glicidila denovolaca fenol formaldeído, comercialmente disponíveis sob a designação comercial "DEN-431" e "DEN-428", disponíveis junto à Dow Chemical Co.As resinas de epóxi da invenção podem ser polimerizadas por meio de um meca-nismo catiônico, com a adição de um agente de cura catiônico adequado. Agentes de curacatiônicos geram uma fonte de ácido para iniciar a polimerização de uma resina epóxi. Es-ses agentes de cura catiônicos podem incluir um sal contendo um cátion ônio e um halogê-nio contendo um ânion complexo de um metal ou metalóide.

Outros agentes de cura catiônicos incluem um sal contendo um cátion complexo orga-no-metálico e um halogênio contendo um ânion complexo de um metal ou metalóide, que sãodescritos com mais detalhes na patente US. n° 4.751.138 (Tumey et al.). Outro exemplo de umsal organo-metálico e um sal íon ônio, descrito nas Patentes US. n° 4.985.340 (Palazzotto etal.); 5.086.086 (Brown-Wensley et al.); e 5.376.428 (Palazzotto et al.). Ainda outros agentes decura catiônicos incluem um sal aniônico de um complexo organo-metálico, em que o metal éselecionado a partir de elementos do Grupo Periódico IVB, VB, VIB, VIIB e VIIIB, que são descri-tos na patente US. n° 5.385.954 (Palazzotto et al.).

Com relação às resinas curáveis por radical livre, em alguns casos, é preferencialque a pasta fluida abrasiva compreenda, ainda, um agente de cura de radical livre. Entretan-to, no caso de uma fonte de energia de feixe de elétrons, o agente de cura não é semprenecessário, por que o próprio feixe de elétrons gera radicais livres.

Exemplos de iniciadores térmicos de radical livre incluem peróxidos, por exemplo, pe-róxido de benzoila, compostos azo, benzofenonas e quinonas. Tanto para fontes de energiaultravioleta ou de luz visível, este agente de cura é, às vezes, chamado de fotoiniciador. Exem-plos de iniciadores, que quando expostos à luz ultravioleta geram uma fonte de radical livre, in-cluem, mas não se limitam a aqueles selecionados do grupo consistindo em peróxidos orgâni-cos, compostos azo, quinonas, benzofenonas, compostos nitrosos, haletos de acrila, hidrozo-nas, compostos mercapto, compostos pirilium, triacrilimidazol, bisimidazol, cloroalquitriazinas,éteres benzoínicos, benzil cetal, tioxantonas, e derivados de acetofenona, e misturas dos mes-mos. Exemplos de iniciadores que, se expostos à radiação visível, geram uma fonte de radicallivre, podem ser encontrados na patente US. n° 4.735.632 (Oxman et al.). Um iniciador adequa-do para uso com luz visível está disponível sob a designação comercial "IRGACURE 369", juntoà Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York, E.U.A..

Artigos abrasivos estruturados são, tipicamente, preparados através da formaçãode uma pasta fluida de grãos abrasivos e um precursor solidificável ou polimerizável da resi-na aglutinante mencionado acima (ou seja, um precursor de aglutinante), colocando-se apasta fluida em contato com a camada de suporte e solidificando-se e/ou polimerizando-se oprecursor de aglutinante (por exemplo, mediante a exposição a uma fonte de energia), de talmaneira que o artigo abrasivo estruturado resultante tenha uma pluralidade de compósitosabrasivos moldados afixados à camada de suporte. Os exemplos de fontes de energia in-cluem energia térmica e energia radiante (inclusive feixe de elétrons, luz ultravioleta e luzvisível).

A pasta fluída abrasiva é feita combinando-se, através de qualquer técnica de mistu-ração adequada, o precursor de aglutinante, os grãos abrasivos e os aditivos opcionais. E-xemplos de técnicas de misturação incluem misturação de baixo cisalhamento e alto cisalha-mento, com a misturação de alto cisalhamento sendo mais preferencial. Energia ultra-sônicatambém pode ser utilizada em combinação com a etapa de misturação para baixar a viscosi-dade da pasta fluida abrasiva. Tipicamente, as partículas abrasivas são gradualmente adicio-nadas ao precursor de aglutinante. A quantidade de bolhas de ar na pasta fluida abrasiva po-de ser minimizada através de puxamento a vácuo ou durante, ou após a etapa de misturação.Em alguns casos, é útil aquecer, geralmente na faixa de 30 a 70°C, a pasta fluida abrasivapara diminuir a viscosidade.

Por exemplo, em uma modalidade, a pasta fluída pode ser revestida diretamente naferramenta de produção contendo cavidades moldadas (correspondentes às camadas abrasivasestruturadas desejadas) na mesma, e colocada em contato com a camada de suporte, ou reves-tida na camada de suporte e colocada em contato com a ferramenta de produção. Por exemplo,a superfície da ferramenta pode consistir essencialmente em uma matriz compactada de cavi-dades que compreendem: cavidades piramidais (por exemplo, selecionadas do grupo consistin-do em cavidades piramidais de três lados, cavidades piramidais de quatro lados, cavidades pi-ramidais de cinco lados, cavidades piramidais de seis lados, e combinações das mesmas); ecavidades piramidais truncadas (por exemplo, selecionadas do grupo consistindo em cavidadespiramidais truncadas de três lados, cavidades piramidais truncadas de quatro lados, cavidadespiramidais truncadas de cinco lados, cavidades piramidais truncadas de seis lados, e combina-ções das mesmas). Em algumas modalidades, a razão entre a profundidade das cavidades pi-ramidais truncadas e a profundidade das cavidades piramidais situa-se na faixa de 0,2 a 0,35.

Em algumas modalidades, a profundidade das cavidades piramidais situa-se na fai-xa de 1 a 10 micrômetros. Em algumas modalidades, as cavidades piramidais e piramidaistruncadas têm uma densidade de área maior que ou igual a 150 cavidades por centímetroquadrado.

Nesta modalidade, a pasta fluida é então, tipicamente, solidificada (por exemplo,pelo menos parcialmente curada) ou curada enquanto ela está presente nas cavidades daferramenta de produção, e a camada de suporte é separada da ferramenta, formando, as-sim, um artigo abrasivo estruturado.

A ferramenta de produção pode ser uma esteira, uma lâmina, uma lâmina ou mantacontínua, um cilindro de revestimento como um cilindro de rotogravura, uma capa montadaem um cilindro de revestimento, ou matriz. A ferramenta de produção pode ser composta pormetal, (por exemplo, níquel), ligas metálicas, ou plástico. A ferramenta de produção metálicapode ser fabricada através de qualquer técnica convencional como, por exemplo, gravação,prensagem, eletroformação, ou torneamento com diamante.

Uma ferramenta termoplástica pode ser copiada a partir de uma ferramenta mestra demetal. A ferramenta mestra terá um padrão inverso ao desejado para a ferramenta de produção.A ferramenta mestra pode ser produzida da mesma maneira que a ferramenta de produção. Aferramenta mestra é, de preferência, feita de metal, por exemplo, níquel, e é torneada com dia-mante. O material laminar termoplástico pode ser aquecido e, opcionalmente, junto com a fer-ramenta mestra, de modo que o material termoplástico é gofrado com o padrão da ferramentamestra, prensando-se os dois juntos. O termoplástico pode, também, ser extrudado ou colocadoem uma ferramenta mestra e, então, prensado. O material termoplástico é resfriado para solidifi-car e produzir a ferramenta de produção. Exemplos de materiais termoplásticos preferenciaispara ferramentas de produção incluem poliéster, policarbonatos, cloreto de polivinila, polipropile-no, polietileno e combinações dos mesmos. Se uma ferramenta de produção termoplástica éutilizada, então, deve-se tomar cuidado para não gerar calor excessivo que possa distorcer aferramenta de produção termoplástica.

A ferramenta de produção pode conter, também, um revestimento para liberação, parapermitir a liberação mais fácil do artigo abrasivo da ferramenta de produção. Exemplos de taisrevestimentos para liberação para metais incluem carbureto sólido, nitretos ou revestimentos deboreto. Exemplos de revestimento para liberação para termoplásticos incluem silicones e fluoro-químicos.

Detalhes adicionais a respeito de artigos abrasivos estruturados contendo compó-sitos abrasivos precisamente moldados, e métodos para sua fabricação, podem ser encon-trados, por exemplo, nas Patentes US. n° 5.152.917 (Pieper et al.); 5.435.816 (Spurgeonet al.); 5.672.097 (Hoopman); 5.681.217 (Hoopman et al.); 5.454.844 (Hibbard et al.);5.851.247 (StoetzeI et al.); e 6.139.594 (Kincaid et al.).

Em outra modalidade, uma pasta fluida que compreende um precursor de agluti-nante polimerizável, grãos abrasivos, e um agente de ligação silano pode ser depositada emuma camada de suporte de uma maneira padronizada (por exemplo, através de projeção ouimpressão por gravura), parcialmente polimerizada para fazer com que pelo menos a super-fície da pasta fluída revestida se torne plástica mas não flua, um padrão impresso sobre aformulação da pasta fluída parcialmente polimerizada, e, subseqüentemente, ser ainda maispolimerizada (por exemplo, por exposição a uma fonte de energia) para formar uma plurali-dade de compósitos abrasivos moldados afixados à camada de suporte. Tais artigos abrasi-vos estruturados gofrados preparados por este método e métodos relacionado são descri-tos, por exemplo, nas Patentes US. n° 5.833.724 (Wei et al.); 5.863.306 (Wei et al.);5.908.476 (Nishio et al.); 6.048.375 (Yang et al.); 6.293.980 (Wei et al.); e a Publicação dePedido de Patente US. N0 2001/0041511 (Lack et al.).

A parte posterior do artigo abrasivo pode ser estampada com informações pertinen-tes, de acordo com práticas convencionais para revelar informações como, por exemplo,número de identificação do produto, número de grau, e/ou fabricante. Alternativamente, asuperfície frontal da camada de suporte pode ser estampada com o mesmo tipo de informa-ção. A superfície frontal pode ser estampada, se o compósito abrasivo for translúcido o bas-tante para que a impressão seja legível através dos compósitos abrasivos.

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, podem, opcio-nalmente, ter uma camada de interface de ligação afixada à segunda superfície principal dacamada de suporte, para facilitar ligação do artigo abrasivo estruturado à placa de suporteou superfície de suporte afixada a uma ferramenta, como, por exemplo, uma Iixadeira deórbita aleatória. Acamada de interface de ligação opcional pode ser uma camada adesiva(por exemplo, um adesivo sensível à pressão) ou uma fita adesiva de dupla-face. A camadade interface de ligação opcional pode ser adaptada para trabalhar com um ou mais elemen-tos complementares afixados à placa de suporte ou superfície de suporte, de modo a fun-cionar corretamente. Por exemplo, a camada de interface de ligação opcional pode compre-ender um tecido em forma de laço para uma ligação do tipo gancho e laço (por exemplo,para uso com uma placa ou superfície de suporte contendo uma estrutura em forma de gan-cho afixada ao mesmo), uma estrutura em forma de gancho para uma ligação gancho e laço(por exemplo, para uso com uma placa ou superfície de suporte contendo um tecido emforma de laço afixado ao mesmo), ou uma camada de interface de ligação entrelaçada (porexemplo, fechos por encaixe do tipo cogumelo projetados para se ligarem à um fecho porencaixe do tipo cogumelo similar na placa ou superfície de suporte). Detalhes adicionais arespeito de tais camadas de interface de ligação podem ser encontrados, por exemplo, nasPatentes US. n° 4.609.581 (Ott); 5.152.917 (Pieper et al.); 5.254.194 (Ott); 5.454.844 (Hib-bard et al.); 5.672.097 (Hoopman); 5.681.217 (Hoopman et al.); e nas Publicações de Pedi-do de Patente US. N0 2003/0143938 (Braunschweig et al.) e 2003/0022604 (Annen et al.).

Da mesma forma, a segunda superfície principal da camada de suporte pode teruma pluralidade de ganchos formados integralmente, ressaltados a partir da mesma, porexemplo, conforme descrito na patente US. N0 5.672.186 (Chesley et al.). Essas ganchosirão, então, fornecer a ligação entre o artigo abrasivo estruturado e a superfície de suporteque tem o tecido em forma de laço afixado a mesma.

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, podem ser dequalquer formato, por exemplo, redondos (por exemplo, um disco), ovais, com bordas recorta-das, ou retangulares (por exemplo, uma lâmina) dependendo do formato em particular de qual-quer superfície de suporte que pode ser usada em conjunto com o mesmo, ou eles podem ter aforma de uma esteira sem fim. Os artigos abrasivos estruturados podem ter fendas ou aberturasno mesmo e podem ser dotados de perfurações (por exemplo, um disco perfurado).

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, são, geralmente,úteis para abrasão de uma peça de trabalho, e especialmente peças de trabalho contendo umacamada polimérica rígida nas mesmas.

A peça de trabalho pode compreender qualquer material e pode ter qualquer forma.Exemplos de materiais incluem metal, ligas metálicas, ligas metálicas exóticas, cerâmicas,superfícies pintadas, plásticos, revestimentos poliméricos, pedra, silicone policristalino, ma-deira, mármore, e combinações dos mesmos. Exemplos de peças de trabalho incluem arti-gos moldados e/ou modelados (por exemplo, lentes ópticas, painéis de carroceria de auto-móveis, cascos de navio, balcões, e pias), pastilhas, lâminas, e blocos.

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, são, tipicamen-te, úteis para reparar e/ou polir revestimentos poliméricos como tintas e resinas de acaba-mento de veículos motorizados (por exemplo, resinas de acabamento automotivas), exem-plos dos quais incluem: composições poliacrílico-poliol-poliisocianato (por exemplo, confor-me descrito na patente US. N0 5.286.782 (Lamb, et al.); composições de função hidroxilaacrílico-poliol-poliisocianato (por exemplo, conforme descrito na patente US. N0 5.354.797(Anderson, et al.); composições de poliisocianato-carbonato-melamina (por exemplo, con-forme descrito na patente US. N0 6.544.593 (Nagata et al.); e composições de altos sólidosde polisiloxano (por exemplo, conforme descrito na patente US. N0 6.428.898 (Barsotti etal.)).

Dependendo da aplicação, a força da interface de abrasão pode situar-se na faixade 0,1 kg até acima de 1000 kg. Geralmente, esta faixa está entre 1 kg e 500 kg de força nainterface de abrasão. Além disso, dependendo da aplicação, pode haver um líquido presentedurante a abrasão. Este líquido pode ser água e/ou um composto orgânico. Exemplos decompostos orgânicos típicos incluem lubrificantes, óleos, compostos orgânicos emulsiona-dos, fluidos cortantes, tensoativos (por exemplo, sabões, organosulfatos, sulfonatos, organo-fosfonatos, organofosfatos), e combinações dos mesmos. Estes líquidos podem conter,também, outros aditivos como eliminadores de espuma, desengraxantes, inibidores de cor-rosão, e combinações dos mesmos.

Artigos abrasivos estruturados, de acordo com a presente invenção, podem ser usa-dos, por exemplo, com uma ferramenta giratória que gira ao redor de um eixo central geomé-tricô genericamente perpendicular à camada abrasiva estruturada, ou com uma ferramentatendo uma órbita aleatória (por exemplo, uma Iixadeira de órbita aleatória), e pode oscilar nasuperfície de interface de abrasão durante o uso. Em alguns casos, essa oscilação pode resul-tar em uma superfície mais fina na peça de trabalho sendo lixada.

Os objetivos e vantagens desta invenção são ilustrados com mais detalhes atra-vés dos exemplos não-limitadores a seguir, porém os materiais e as quantidades precisasdestes relatados nestes exemplos, bem como outras condições e detalhes, não devem serindevidamente interpretados como limitadores desta invenção.Exemplos

Ressalvadas as especificações contrárias, todas as partes, porcentagens, razões,etc., citadas nos exemplo e nas demais partes deste relatório descritivo são dadas em peso etodos os reagentes usados nos exemplos foram obtidos ou estão disponíveis junto a fornece-dores para produtos químicos em geral como, por exemplo, a Sigma-Aldrich Company, SaintLouis, Missouri, EUA, ou podem ser sintetizados por métodos convencionais.

As seguintes abreviações são usadas nos Exemplos abaixo:

ACR1:

acrilato de 2-fenóxi, comercialmente disponível sob a designação co-mercial "SR339", junto à Sartomer Company, Inc., Exton, Pensilvania1EUA;

ACR2:

triacrilato de trimetilol propano, comercialmente disponível sob a desig-nação comercial "SR351", junto à Sartomer Company, Inc.;

ACR3:

uma resina de uretano-acrilato, comercialmente disponível sob a designa-ção comercial "CN973J75", junto à Sartomer Company, Inc.;

BUP1:

uma superfície de suporte com uma face de vinil de 31,8 mm (1,25-polegadas) de diâmetro tendo um teor de dureza de 40-60 Shore 00,comercialmente disponível sob a designação comercial "3M FINESSE-IT STIKIT BACKUP PAD, PART No. 02345", junto à 3M Company;

BUP2:

BUP1 na qual a face da superfície de suporte foi diminuída para 22,2 mm(7/8-polegadas) de diâmetro, depois que HK1 foi laminado à face de vinilcom um adesivo sensível à pressão (PSA);

BUP3:

uma superfície de suporte produzida de acordo com o método descritoem BUP2, exceto pelo fato de que a superfície de suporte tinha19,1 mm (3/4-polegadas) de diâmetro;

BUP4:

uma superfície de suporte produzida de acordo com o método descritoem BUP2, exceto pelo fato de que o teor de dureza foi reduzido para 20-40 Shore 00;

BUP5:

uma superfície de suporte produzida de acordo com o método descritoem BUP2, exceto pelo fato de que o teor de dureza foi aumentado para50 Shore A;

CPA1:

gama-metacriloxipropiltrimetoxisilano, comercialmente disponível sob adesignação comercial "A-174", junto à Crompton Corporation, Middle-bury, Connecticut;

DSP1:

dispersante aniônico de poliéster, obtido sob a designação comercialΉYPERMER KD-10", junto à Uniqema, New Castle, Delaware, EUA;

EPM1:

microesferas poliméricas expansíveis, comercialmente disponíveis soba designação comercial "MICROPEARL F80-SD1", junto à Pierce-Stevens Corp., Buffalo1 New York, E.U.A.;

HK1: material de gancho de náilon para um fecho de gancho e laço, comerci-almente disponível sob a designação comercial "MOLDED J-HOOK(CFM22)", disponível junto à Velcro USA, Inc., Manchester, New Hamp-shire;

LP1: um material de tecido para laço com 70 gramas/metro2 (g/m2), comerci-almente disponível sob a designação comercial "100% POLYAMIDEDAYTONA BRUSHED NYLON LOOP", disponível junto à Sitip SpA In-dustrie, Cene, Itália;

MIN1: carbureto mineral de silício verde, comercialmente disponível sob a de-signação comercial "GC 4000 GREEN SILICON CARBIDE", disponíveljunto à Fujimi Corporation, Elmhurst, Illinois, EUA;

SF1: uma solução aquosa de 0,25% de um tensoativo, 1,4-bis(2-etil-hexil)sulfossuccinato de sódio, obtido sob a designação comercial "TRITONGR-5M", disponível junto à Dow Chemical Company;

TP1: um painel de teste automotivo com resina de acabamento, comercial-mente disponível sob a designação comercial "PPG 5002U DIAMONDCOAT", disponível junto à ACT Laboratories, Hillsdale, Michigan, EUA;

TP2: um painel de teste automotivo com resina de acabamento, comercial-mente disponível sob a designação comercial "PPG CERAMICCLEAR", disponível jusnto à PPG Industries; Alison Park, Pensilvania,EUA;

TP3: um painel de teste automotivo com resina de acabamento, comercial-mente disponível sob a designação comercial "DUPONT GEN IV", dis-ponível junto à ACT Laboratories; e

UVM: óxido de acilfosfina, comercialmente disponível sob a designação co-mercial "LUCERIN TPO-L", disponível junto à BASF Corporation, Flo-rham Park, New Jersey, EUA.

Exemplo 1

Uma pasta fluida abrasiva definida, em partes, por peso, foi preparada da seguin-te forma: 13,2 partes de ACR1, 20,0 partes de ACR2, 0,5 partes de DSP1, 2,0 partes deCPA1, 1,1 partes de UVI1 e 63,2 partes de MIN1 foram dispersos de maneira homogêneapor aproximadamente 15 minutos a 20°C, usando-se um misturador a ar de laboratório. Apasta fluida foi aplicada por meio de revestimento por corte a um molde de polipropilenomicrorreplicado de 30,5 cm (12-polegadas) de largura, distribuindo de maneira uniformematrizes piramidais compactadas, com um corte helicoidal alternando entre 34 graus, ten-do 11 por 11 fileiras com uma largura de base de 83,8 por 83,8 micrômetros (3.3 mils por3,3 mils) por 63,5 micrômetros (2,5 mils) de profundidade, separadas por 3 por 3 fileiras damesma matriz piramidal truncada a uma profundidade de 21 micrômetros (0,83 mil), con-forme mostrado na figura 2. A ferramenta foi preparada a partir de uma ferramenta mestracorrespondente, geralmente de acordo com o procedimento da patente US. n° 5.975.987(Hoopman et al.). O molde de polipropileno preenchido com pasta fluida foi, então, coloca-do em uma manta de película de poliéster preparada com ácido acrílico etileno de 30,5-cm(12-polegadas) de largura, com 94,2 micrômetros (3,71 mil) de espessura, obtida sob adesignação comercial "MA370M", disponível junto à 3M Company, passada através de umcilindro de estrangulamento (com pressão na linha de contato de 620,5 kPa (90 libras porpolegada quadrada (psi)) para uma manta de 25,4 cm (10 polegadas) de extensão), e foiirradiada com uma lâmpada ultravioleta (UV), lâmpada tipo "D", disponível junto à FusionSystems Inc., Gaithersburg, Maryland, a 236 Watts/cm (600 Watts/polegada), movendo-sea manta a 9,14 metros/minuto (30 pés/minuto). O molde de polipropileno foi separado dapelícula de poliéster preparada com ácido acrílico etileno, resultando em uma camada a-brasiva totalmente curada, precisamente moldada aderida à película de poliéster prepara-da com ácido acrílico etileno, conforme mostrado na figura 3. Adesivo sensível à pressãofoi laminado à parte posterior (oposta à camada abrasiva) da película, então, a lâmina deLP1 foi laminada ao adesivo sensível à pressão. Vários tamanhos de disco, numa faixa dediâmetro de 1,91-cm (0,75-polegadas) a 3,18-cm (1,25-polegadas), foram, então, cortadospor matriz a partir do material abrasivo.

Exemplo Comparativo A

Um disco abrasivo estruturado de 3,18-cm (1,25-polegadas) contendo uma camadaabrasiva composta por uma matriz deslocada compactada de compósitos abrasivos tetraédri-cos, cada um tendo uma largura de base de 92 micrômetros, uma altura de 63 micrômetros, ecompostos por grãos abrasivos de carbureto de silício verde (3,0 micrômetros de tamanho mé-dio de partícula) dispersos em um aglutinante polimérico, obtido sob a designação comercial"3M TRIZACT FILM 466LA, A3 DISC", disponível junto à 3M Company. Um micrógrafo digital doartigo abrasivo estruturado resultante é mostrado na figura 4.

Exemplo Comparativo BUm disco abrasivo estruturado, conforme descrito no Exemplo Comparativo A, sen-do que o disco foi cortado por matriz até 2,54 cm (1-polegada) de diâmetro, depois que omaterial de laço LP1 foi laminado no disco, usando-se um adesivo sensível à pressão.

Exemplo Comparativo C

Uma pré-mistura de resina foi preparada combinando-se, 36,4 partes de ACR1, 60,8partes de ACR3 e 2,8 partes de UVI1, à 20°C, em um misturador "DISPERSATOR", obtidojunto à Premier Mill Corp., Reading, Pensilvania, EUA, até que todas as bolhas se dissipas-sem. 3,4 partes de EPM1 foram, então, adicionadas à pré-mistura de resina e combinadaspara formar uma pasta fluida homogênea, e a pasta fluida foi aquecida a 160°C por60 minutos. A pasta fluida foi, então, aplicada, por meio de revestimento por corte, ao moldede polipropileno microrreplicado contendo colunas quadradas de 1,58 mm por 1,58 mm e comuma profundidade de 0,36 mm, e contendo uma área de rolamento de 45 por cento (ou seja, aporcentagem da área superficial total projetada, ocupada pelo topo das colunas). A pasta flui-da preencheu o molde que foi, então, laminado com a face para baixo no lado liso de umapelícula de poliéster preparada com ácido acrílico etileno de 80-micrômetros (3-mil) e passouatravés de um conjunto de rolos mordentes de borracha a uma taxa de 26 cm/min e umapressão na linha de contato de 280 kPa (40 psi). A pasta fluida foi, então, curada, passando-aduas vezes através de um processador UV, disponível junto à American Ultraviolet Company,Murray Hill1 N.J., usando dois bulbos em V em seqüência operando a 157,5 Watts/cm(400 Watts/polegada) e uma velocidade da manta de 9 m/min (3 pés por minuto (pés/minuto)).Um molde de polipropileno foi, então, separado da película de poliéster preparada com ácidoacrílico etileno, resultando em uma camada de suporte polimérica macroestruturada, tendouma imagem em espelho do molde.

Uma pasta abrasiva, conforme descrito no Exemplo 1, foi preparada e aplicada pormeio de revestimento por corte a um molde de polipropileno microrreplicado de 30-cm (12-polegadas) de extensão, contendo uma matriz piramidal distribuída de maneira uniforme,compactada, contendo uma largura de base quadrada de 92 por 92 micrômetros e uma pro-fundidade de 63 micrômetros, conforme mostrado na figura 5. O molde de polipropileno pre-enchido com pasta fluida abrasiva foi, então, colocado na superfície texturizada da camada desuporte polimérica macroestruturada e foi passado através de um cilindro de estrangulamento(com pressão na linha de contato de 620 kPa (90 psi) para uma manta de 25-cm (10-polegadas) de comprimento e irradiado com uma lâmpada ultravioleta (UV), tipo bulbo "D",disponível junto à Fusion Systems Inc., Gaithersburg, Maryland, a 236 Watts por cm(600 Watts por polegada) enquanto a manta foi movida a 9,14 metros/minuto (30 pés/minuto).O molde de polipropileno foi removido, resultando em um revestimento abrasivo curado preci-samente moldado, aderido à face texturizada da camada de suporte polimérica macroestrutu-rada, conforme mostrado na figura 6. Um adesivo sensível à pressão foi laminado do lado o-posto, plano, da camada de suporte polimérica estruturada, e discos de 3,18-cm (1,25-polegadas) diâmetro foram, então, cortados por matriz a partir do material abrasivo.

Avaliação do Alisamento Manual

O Exemplo 1 e o Exemplo Comparativo A foram avaliados com referência à sua habi-lidade de remover fragmentos de poeira em um painel de teste automotivo com resina de aca-bamento TP1, sem nivelamento concomitante da camada circundante laranja. Partículas depoeira na resina de acabamento curada foram identificadas visualmente e foram levementeaspergidas ou com água ou com SF1. Uma amostra de 3,18 cm (1,25-polegadas) do artigoabrasivo estruturado que será avaliada, foi fixada a uma superfície de suporte (conforme regis-trado na Tabela 1), que foi, então, fixada a uma Iixadeira de órbita aleatória movida a ar, nú-mero de modelo "57502", obtido junto à Dynabrade, Inc., Clarence, New York, E.U.A.. Umadada partícula de poeira (<1 mm de diâmetro externo) no painel de teste foi lixada em interva-los de abrasão de 3 segundos, usando-se uma pressão de linha de ar de 620 kPa (90 libraspor polegada quadrada), com o centro do artigo abrasivo usando o peso da ferramenta paragerar a força de aplicação. Após cada intervalo de abrasão, o painel de teste foi, então, limpoa seco com isopropanol. O resultado do exame visual do painel de teste lixado no local dofragmento de poeira foi anotado. Os resultados estão descritos na Tabela 1 (abaixo).

Tabela 1

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Exemplos 2 - 3

O Exemplo 2 foi preparado de acordo com o método descrito no Exemplo 1, exceto pe-lo fato de que o material de ligação de laço LP1 não foi aplicado à parte posterior da película desuporte. O Exemplo 3 foi preparado de acordo com o Exemplo 2, exceto pelo fato de que o ma-terial finalizado foi cortado com uma matriz de corte de 10-pontos fendidos contendo um diâme-tro interno de 3,18 cm (1,25 polegadas) e um diâmetro de ápice de 3,65 cm (1,44 polegadas).

Aspereza ε Corte Total Médio

Amostras dos Exemplos 2 e 3, e do Exemplo Comparativo A, foram fixados a umasuperfície de suporte BUP1 e foram avaliados em uma seção do painel de teste TP3 de 5-cmpor 46-cm (2-polegadas por 18-polegadas), de acordo com as condições usadas no Exemplo1 acima. A força de aplicação da Iixadeira foi de 2,3 kg (5 libras). O corte total médio foi a re-dução na espessura, em micrômetros, após abrasão por 3 segundos, repetida 10 vezes emseções frescas do mesmo painel de teste. A SF1 foi automaticamente aspergida por aproxi-madamente 1-2 segundos na superfície do disco de teste entre cada repetição. A espessurado revestimento no painel de teste foi medida usando-se um "ELCOMETER modelo 256F"medidor de espessura de revestimento, disponível junto à Elcometer Inc., Rochester Hills, Mi-chigan, EUA. A aspereza superficial do revestimento no painel de teste foi medida usando-seum "PERTHOMETER", disponível junto à Feinpruf GmbH, Gottingen, Alemanha, e é registra-da como Rz a média aritmética da profundidade dos arranhões. Os resultados estão descritosna Tabela 2 (abaixo).

Tabela 2

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O Exemplo 1 e o Exemplo Comparativo B foram submetidos ao mesmo procedi-mento de abrasão, conforme descrito na avaliação de remoção manual de partículas acima,exceto pelo fato de que a vida útil de corte e acabamento foram medidos ao invés da remo-ção de partículas. A vida útil de corte é definida como o número de áreas de teste circulareslixadas uniformemente. O TP2 foi usado como o painel de teste e a SF1 foi usada comomeio de lixamento. Os resultados estão descritos na Tabela 3 (abaixo).

Tabela 3

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Amostras do Exemplo 1 e dos Exemplos Comparativos BeC foram submetidas àvida útil de corte manual e avaliação acima descritos, exceto pelo fato de que a água foisubstituída por SF1 enquanto o meio de lixamento e o tamanho do disco eram de 3,18 cm(1,25 polegadas). Os resultados estão descritos na Tabela 4 (abaixo)

Tabela 4

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Os versados nessas técnicas podem realizar inúmeras modificações e alteraçõesnesta invenção, sem que se abandonem o escopo e o espírito da presente. Além disso, deve-se compreender que esta invenção não deve limitar-se indevidamente às modalidadesilustrativas ora apresentadas.

Claims (10)

1. Artigo abrasivo estruturado, CARACTERIZADO por compreender:uma camada de suporte contendo duas superfícies principais opostas; euma camada abrasiva estruturada contendo um contorno externo e afixada à primeirasuperfície principal da camada de suporte, e compreendendo:uma pluralidade de regiões abrasivas em relevo, consistindo essencialmente emcompósitos abrasivos piramidais compactados tendo uma primeira altura;uma rede consistindo essencialmente em compósitos abrasivos piramidais compac-tados truncados tendo uma segunda altura, sendo que a rede une e separa as regiões abra-sivas em relevo umas das outras de forma contínua e é coextensiva com o contorno externo;sendo que os compósitos abrasivos piramidais e os compósitos abrasivos pirami-dais truncados compreendem partículas abrasivas e um aglutinante, e sendo que a primeiraaltura é maior que a segunda altura.

2. Artigo abrasivo estruturado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpelo fato de que a razão entre a segunda altura e a primeira altura situa-se na faixa de 0,2 a-0,35.

3. Artigo abrasivo estruturado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpor compreender, ainda, uma camada de interface de ligação afixada à segunda superfícieprincipal da camada de suporte.

4. Artigo abrasivo estruturado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpelo fato de que as partículas abrasivas têm tamanho médio na faixa de 0,01 a-1.500 micrômetros.

5. Método de abrasão de uma peça de trabalho, CARACTERIZADO pelo fato decompreender:a) fornecer um artigo abrasivo estruturado gofrado conforme definido na reivindica-ção 1;b) fornecer uma peça de trabalho;c) colocar em contato friccional ao menos uma porção da camada abrasiva estruturadacom ao menos uma porção da peça de trabalho; ed) mover pelo menos uma dentre a peça de trabalho e a camada abrasiva estrutu-rada em relação à outra para provocar abrasão em ao menos uma porção da superfície dapeça de trabalho.

6. Método para fabricação de um artigo abrasivo estruturado, CARACTERIZADOpelo fato de compreender:fornecer uma camada de suporte contendo duas superfícies principais opostas;fornecer uma pasta fluida abrasiva compreendendo uma pluralidade de partículasabrasivas dispersas em um precursor de aglutinante;fornecer uma ferramenta de produção tendo uma superfície principal e um contornoexterno, com a superfície principal compreendendo:uma pluralidade de regiões rebaixadas, com cada região rebaixada consistindo es-sencialmente em cavidades piramidais compactadas tendo uma primeira profundidade; euma rede consistindo essencialmente em cavidades piramidais truncadas com-pactadas tendo uma segunda profundidade, sendo que a rede une e separa as regiõesrebaixadas umas das outras de forma contínua e é coextensiva com o contorno externo, esendo que a profundidade das cavidades piramidais é maior que a profundidade das cavi-dades piramidais abrasivas truncadas;impelir a pasta fluida abrasiva contra a superfície principal, de modo que a pastafluida abrasiva preencha ao menos uma porção das cavidades piramidais e das cavidadespiramidais truncadas;colocar a primeira superfície principal da camada de suporte em contato com a pas-ta fluida abrasiva nas cavidades piramidais e nas cavidades piramidais truncadas;curar, pelo menos parcialmente, o precursor de aglutinante para formar um agluti-nante e, por conseguinte, formar uma pluralidade de compósitos abrasivos piramidais ecompósitos abrasivos piramidais truncados, presos à camada de suporte; eseparar a primeira superfície principal da camada de suporte da ferramenta deprodução.

7. Método para fabricação de um artigo abrasivo estruturado, de acordo com a reivindi-cação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão entre a segunda profundidade e a primei-ra profundidade situa-se na faixa de 0,2 a 0,35.

8. Método para fabricação de um artigo abrasivo estruturado, de acordo com areivindicação 6, CARACTERIZADO por compreender, ainda, a afixação de uma camadade interface de ligação à segunda superfície principal da camada de suporte.

9. Método para fabricação de um artigo abrasivo estruturado, de acordo com a rei-vindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo abrasivo estruturado tem umarazão entre a área combinada das bases dos compósitos abrasivos piramidais e a áreacombinada das bases dos compósitos abrasivos piramidais truncados na faixa de 0,8 a 9.

10. Método para fabricação de um artigo abrasivo estruturado, de acordo com areivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a rede tem uma largura mínima depelo menos duas vezes a altura dos compósitos abrasivos piramidais.