BRPI0922319B1 - Partículas abrasivas com formato de prato com uma superfície rebaixada - Google Patents

Abstract

partículas abrasivas com formato de prato com uma superfície rebaixada a presente invenção trata de partículas abrasivas que compreendem partículas abrasivas com formato de prato, em que cada uma tem uma parede lateral; cada uma das partículas abrasivas formatadas compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura, t; e sendo que tanto a primeira face quanto a segunda face são rebaixadas ou côncavas.

Description

“PARTÍCULAS ABRASIVAS COM FORMATO DE PRATO COM UMA SUPERFÍCIE REBAIXADA”

Antecedentes [001] As partículas abrasivas e os artigos abrasivos produzidos a partir das partículas abrasivas são úteis para abrasão, acabamento ou trituração de uma ampla variedade de materiais e superfícies na fabricação de mercadorias. Como tal, continua a existir uma necessidade para aperfeiçoar o custo, desempenho ou vida da partícula abrasiva e/ou do artigo abrasivo.

[002] As partículas abrasivas com formato triangular e os artigos abrasivos que usam as partículas abrasivas com formato triangular são apresentados nas patentes U.S. 5.201.916 de Berg; 5.366.523 de Rowenhorst; e 5.984.988 de Berg. Em uma modalidade, o formato das partículas abrasivas compreendeu um triângulo equilátero. As partículas abrasivas com formato triangular são úteis na fabricação de artigos abrasivos que têm taxas de corte acentuadas.

Sumário [003] As partículas abrasivas formatadas, em geral, podem ter desempenho superior aos das partículas abrasivas aleatoriamente esmagadas. Através do controle do formato da partícula abrasiva é possível controlar o desempenho resultante do artigo abrasivo. Os inventores descobriram que através da produção da partícula abrasiva com formato de prato com uma superfície côncava ou uma superfície rebaixada, benefícios de trituração inesperados ocorrem.

[004] Sem desejar se ater à teoria, acredita-se que a face rebaixada ou côncava aperfeiçoa a quantidade de material removido pela partícula abrasiva com formato de prato. Em particular, uma colher ou concha para sorvete tem uma extremidade com formato côncavo que cava efetivamente materiais e remove uma quantidade significativa do material. Uma concha é muito mais eficaz do que uma faca ou um corpo fino plano ao cavar e remover grandes quantidades de material. De modo similar, um formão de trituração oco que tem uma superfície côncava produz uma borda mais afiada. Em um modo similar, a colocação de uma face côncava ou rebaixada sobre a partícula abrasiva formatada, dessa maneira, formando uma partícula abrasiva com formato de prato pode aumentar o desempenho de trituração da partícula abrasiva com formato de prato em relação a uma partícula abrasiva similarmente formatada que tem uma primeira face plana e uma segunda face plana.

[005] Em segundo lugar, pela formação adicional das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação, as partículas abrasivas com formato de prato com a parede lateral de inclinação tendem a descansar sobre o revestimento artificialmente produzido de um artigo abrasivo revestido a um ângulo que corresponde ao ângulo de conicidade da parede lateral. Acredita-se que um ângulo de conicidade diferente de 90 graus resulte na

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2/27 inclinação de partículas abrasivas com formato de prato ao invés de ter uma orientação de 90 graus em relação a um substrato em um artigo abrasivo revestido desde que a parede lateral, na qual a partícula abrasiva com formato de prato no abrasivo revestido descansa, seja inclinada devido ao ângulo de conicidade. Devido ao fato de as partículas abrasivas com formato de prato serem, na maioria, inclinadas ou curvadas em um lado devido à parede lateral angulada na qual descansam, as mesmas podem ter um ângulo de saída inferior a 90 graus em relação à peça de trabalho, deste modo, acentuando as taxas de corte. Acredita-se que esse ângulo de saída acentua a taxa de corte das partículas abrasivas com formato de prato.

[006] Por conseguinte, em uma modalidade, a invenção consiste em partículas abrasivas que compreendem: partículas abrasivas com formato de prato, cada uma tendo uma parede lateral, cada uma das partículas abrasivas com formato de prato compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura variada, T, e, em que a primeira face é rebaixada e uma razão de espessura entre Tc/Ti para as partículas abrasivas com formato de prato está entre 1,25 e 5,00.

[007] Em outra modalidade, a invenção consiste em partículas abrasivas que compreendem: partículas abrasivas com formato de prato, cada uma tendo uma parede lateral, cada uma dentre as partículas abrasivas com formato de prato que compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura, T, e, em que a primeira face é convexa e a segunda face é côncava.

[008] Em outra modalidade, a invenção consiste em partículas abrasivas que compreendem: partículas abrasivas com formato de prato, cada uma tendo uma parede lateral, cada uma dentre as partículas abrasivas com formato de prato que compreende alfa alumina e tem uma primeira face e uma segunda face separadas por uma espessura variada, T, e, em que a primeira face é rebaixada e a segunda face é rebaixada.

Breve Descrição dos Desenhos [009] Deve ser compreendido pelo versado na técnica que a presente discussão é uma descrição de modalidades exemplificadoras apenas, e cuja intenção não é limitar os aspectos mais amplos da presente descrição, cujos aspectos amplos são incorporados na construção exemplificadora.

[0010] A figura 1A ilustra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma partícula abrasiva com formato de prato.

[0011] A figura 1B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva com formato de prato da figura 1A.

[0012] A figura 1C ilustra uma vista lateral de um artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato de prato da figura 1A.

[0013] As figuras 2A a C ilustram fotomicrografias das partículas abrasivas com formato de prato da figura 1A.

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3/27 [0014] A figura 3A ilustra uma vista em perspectiva de outra modalidade de uma partícula abrasiva com formato de prato.

[0015] A figura 3B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva com formato de prato da figura 3A.

[0016] A figura 3C ilustra uma vista lateral de um artigo abrasivo revestido produzido a partir das partículas abrasivas com formato de prato da figura 3A.

[0017] A figura 4 ilustra uma fotomicrografia das partículas abrasivas com formato de prato da figura 3A.

[0018] A figura 5 ilustra uma fotomicrografia de uma partícula abrasiva formatada de técnica anterior produzida de acordo com o exposto na patente U.S. n° 5.366.523 de Rowenhorst et al.

[0019] A figura 6A ilustra uma vista em perspectiva de outra modalidade de uma partícula abrasiva com formato de prato.

[0020] A figura 6B ilustra uma vista lateral da partícula abrasiva com formato de prato da figura 6A.

[0021] A figura 7 ilustra uma vista de fundo de outra modalidade das partículas abrasivas com formato de prato das figuras 1A e 1B que têm uma pluralidade de sulcos sobre a superfície plana.

[0022] A figura 8 ilustra uma vista de fundo de outra modalidade das partículas abrasivas com formato de prato das figuras 3A e 3B que têm uma pluralidade de sulcos sobre a superfície côncava.

[0023] A figura 9 ilustra um gráfico de Taxa de Corte versus Tempo para as partículas abrasivas com formato de prato.

[0024] O uso repetido de caracteres de referência no relatório descritivo e nos desenhos destina-se a representar as características ou elementos iguais ou análogos da divulgação.

Definições [0025] Para uso na presente invenção, as formas das palavras “compreender”, “ter” e “incluir” são legalmente equivalentes e não são limitadoras. Portanto, elementos, funções, etapas ou limitações adicionais não citados podem estar presentes em adição a elementos citados, funções, etapas ou limitações.

[0026] Para uso na presente invenção, o termo “dispersão abrasiva” significa um precursor de alfa alumina que pode ser convertido em alfa alumina que é introduzida em uma cavidade do molde. A composição é chamada de dispersão abrasiva até que componentes voláteis suficientes sejam removidos a fim de ocorrer a solidificação da dispersão abrasiva.

[0027] Para uso na presente invenção, o termo “partícula abrasiva formatada precursora ou partícula abrasiva com formato de prato precursora” significa a partícula não sinterizada produzida pela remoção de uma quantidade suficiente do componente volátil a partir da

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4/27 dispersão abrasiva, quando essa está na cavidade do molde, para formar um corpo solidificado que possa ser removido da cavidade do molde e reter substancialmente seu formato moldado em operações de processamento subsequentes.

[0028] Para uso na presente invenção, o termo “partícula abrasiva formatada”, significa uma partícula abrasiva cerâmica com pelo menos uma porção da partícula abrasiva tendo um formato predeterminado que é replicado a partir da cavidade do molde usado para formar a partícula abrasiva precursora formatada. Exceto no caso de cacos abrasivos (por exemplo, conforme descrito no pedido de patente provisório U.S. 61/016965), a partícula abrasiva formatada terá, em geral, um formato geométrico predeterminado que replica substancialmente a cavidade do molde que foi usado para formar a partícula abrasiva formatada. A partícula abrasiva formatada para uso na presente invenção exclui as partículas abrasivas obtidas por uma operação de esmagamento mecânico.

Descrição Detalhada

Partículas Abrasivas com Formato de Prato [0029] Com referência às figuras 1A, 1B e 1C, uma partícula abrasiva com formato de prato 20 exemplificadora é ilustrada. O material a partir do qual a partícula abrasiva com formato de prato 20 é produzida compreende alfa alumina. As partículas de alfa alumina podem ser produzidas a partir de uma dispersão de monoidrato de óxido de alfa alumina que é gelificada, moldada para conformar, seca para reter o formato, calcinada e, então, sinterizada conforme discutido neste documento a seguir. O formato da partícula abrasiva formatada é retido sem a necessidade de um ligante para formar um aglomerado que compreende partículas abrasivas em um aglutinador que são, então, formadas em uma estrutura formatada.

[0030] Em geral, as partículas abrasivas com formato de prato 20 compreendem corpos finos que têm uma primeira face 24 e uma segunda face 26 separadas por uma parede lateral 28 que tem uma espessura variada T. Em geral, a espessura da parede lateral é maior nos pontos ou cantos das partículas abrasivas com formato de prato e mais delgada nos pontos médios das bordas. Como tal, Tm é menor que Tc. Em algumas modalidades, a parede lateral 28 é uma parede lateral de inclinação que tem um ângulo de conicidade α maior que 90 graus conforme discutido em maiores detalhes posteriormente na presente invenção. Mais de uma parede de inclinação pode estar presente e o coeficiente angular ou ângulo de conicidade para cada parede lateral de inclinação pode ser igual conforme mostrado nas figuras 1A e 1B ou diferente para cada lado da partícula abrasiva com formato de prato conforme discutido no pedido de patente copendente U.S. com número de série 12/337.075 intitulado “Shaped Abrasive Particle With A Sloping Sidewall”, depositado em 17 de dezembro de 2008, e tendo número da súmula do advogado 64869US002.

[0031] A parede lateral 28 da partícula abrasiva com formato de prato 20 pode variar no formato e essa forma um perímetro 29 da primeira face 24 e um perímetro 29 da segunda

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5/27 face 26. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26 é selecionado para ser um formato geométrico, e a primeira face 24 e a segunda face 26 são selecionadas para ter o mesmo formato geométrico, embora, possam diferir no tamanho com uma face sendo maior do que a outra face. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e o perímetro 29 da segunda face 26 teve um formato triangular que é ilustrado. Em algumas modalidades, um formato triangular equilateral é usado e em outras modalidades, um formato triangular isósceles é usado.

[0032] Em algumas modalidades, a primeira face 24 é rebaixada e a segunda face 26 e a parede lateral 28 são substancialmente planas conforme mostrado nas figuras 2A a 2C. Por rebaixada compreende-se que a espessura do interior da primeira face 24, Ti, é mais delgada do que a espessura da partícula abrasiva formatada em porções ao longo do perímetro. Em algumas modalidades, a face rebaixada tem uma porção central substancialmente plana e uma pluralidade de pontos voltados para cima ou uma pluralidade de cantos elevados similares à figura 2A. Observa-se que na figura 2A o perímetro da partícula abrasiva com formato de prato aparenta ser plano ou reto em porções entre os pontos ou cantos voltados para cima e a espessura Tc é muito maior do que a Tm. Em outras modalidades, a face rebaixada é substancialmente côncava com três pontos ou cantos voltados para cima similares à figura 2B e uma segunda face substancialmente plana (a partícula abrasiva formatada é plano-côncava). Observa-se que na figura 2B, a diferença entre Tc e Tm é menor e que existe uma transição mais gradual a partir do interior da primeira face para cada ponto voltado para cima quando comparado à figura 2A. Como será discutido em maiores detalhes, acredita-se que a face rebaixada é formada pelo sol-gel na cavidade do molde 31, formando um menisco que deixa a primeira face rebaixada como se pode observar melhor na figura 1B.

[0033] Conforme mencionado, a primeira face 24 é rebaixada, de modo que a espessura, Tc, nos pontos ou cantos 30 tende a ser maior do que a espessura, Ti, do interior da primeira face 24. Como tal, os pontos ou cantos 30 são elevados mais altos do que o interior da primeira face 24. Sem se ater à teoria, acredita-se que a primeira face rebaixada 24 aperfeiçoa a quantidade de material removido pela partícula abrasiva com formato de prato 20. Em particular, uma colher ou uma concha para sorvete tem uma extremidade de formato côncavo que cava efetivamente materiais e remove uma quantidade significativa do material. Uma concha é muito mais eficaz do que uma faca ou um corpo fino e plano quando se cava e remove grandes quantidades de material. De modo similar, um formão de trituração oco que tem uma superfície côncava produz uma borda mais afiada. Em um modo similar, acredita-se que tendo uma superfície rebaixada sobre a partícula abrasiva com formato de prato 20 resulta no desempenho de trituração aumentado da partícula abrasiva com formato de prato em relação a partículas abrasivas formatadas, de modo similar, que têm uma primeira face plana 24 e uma segunda face plana 26.

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6/27 [0034] Adicionalmente, acredita-se que ter uma porção interna mais delgada da partícula abrasiva formatada pode ajudar o desempenho de trituração da partícula abrasiva com formato de prato, uma vez que o ponto ou canto voltado para cima afiado é desgastado. Quando a porção interior é mais delgada, dois fatores podem ocorrer para aperfeiçoar o desempenho de trituração. Primeiramente, um desgaste plano correspondente gerado durante o uso da partícula abrasiva com formato de prato terá menor área quando comparado a uma partícula abrasiva formatada que tem uma seção interior mais espessa. Se uma partícula for metade da espessura da próxima partícula, então, o desgaste plano resultante será metade do tamanho, devido à alteração na espessura. Em segundo lugar, a porção interior mais fina pode resultar no fraturamento aumentado das partículas abrasivas com formato de prato durante o uso, deste modo, acentuando a capacidade da partícula de se afiar novamente através da mecânica de fratura. Uma partícula mais espessa é provavelmente mais difícil de fraturar do que uma partícula mais delgada.

[0035] Com referência à figura 5, uma partícula abrasiva formatada de técnica anterior produzida de acordo com a descrição na patente U.S. n° 5.366.523 é mostrada. A partícula abrasiva formatada de técnica anterior tem uma primeira face substancialmente plana e uma segunda face plana, cantos arrendondados nos pontos do triângulo e bordas arredondadas onde as faces se encontram na parede lateral.

[0036] Em várias modalidades da invenção, uma razão de espessura entre Tc/Ti pode estar entre 1,25 e 5,00 ou entre 1,30 e 4,00 ou entre 1,30 e 3,00. Para calcular a razão de espessura, quinze partículas abrasivas com formato de prato aleatoriamente selecionadas são triadas. A altura de cada canto de cada partícula é medida e, então, todas as alturas são avaliadas para determinar uma Tc média. Por exemplo, um triângulo poderia ter três medições de Tc por partícula abrasiva formatada e 45 medições totais para o uso na determinação da média para Tc. Se a partícula abrasiva formatada for redonda, oval ou, de outro modo, não tiver cantos ou pontos, então, três pontos equidistantes entre si ao longo do perímetro deveriam ser medidos para cada partícula abrasiva formatada. A seguir, a menor espessura, Ti, para o interior da primeira face 24 de cada partícula abrasiva formatada é medida. Frequentemente, a tranlucidez da partícula abrasiva formatada pode ser usada para encontrar a espessura interior mínima e os 15 resultados são avaliados para determinar uma Ti média. A razão de espessura é determinada pela divisão da Tc média pela Ti média. Um microscópio de luz equipado com um estágio X-Y e um estágio de medição de localização vertical pode ser usado para medir a espessura de várias porções das partículas abrasivas com formato de prato. As partículas abrasivas com formato de prato triangulares produzidas pela invenção são medidas para ter as razões de espessura entre 1,55 e 2,32 em algumas modalidades. As partículas formatadas triangulares produzidas pelo método da técnica anterior apresentado na patente U.S. número 5.366.523 intitulada Abrasive Article Containing Shaped Abrasive

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Particles de Rowenhorst et al. foram medidas para ter razões de espessura entre 0,94 e 1,15 significando que são essencialmente planas e são tão suscetíveis de serem levemente mais espessas no meio quanto levemente mais finas no meio. As partículas abrasivas com formato de prato que têm uma razão de espessura maior que 1,20 são estatiscamente diferentes das partículas de Rowenhorst no intervalo de confiança de 95%.

[0037] Com referência à figura 1B, um ângulo de conicidade α entre a segunda face 26 e a parede lateral 28 da partícula abrasiva com formato de prato 20 pode ser variado para alterar os tamanhos relativos de cada face. Para referência, uma cavidade de molde 31 de um molde 33 é mostrada em linhas tracejadas para visualizar como as partículas abrasivas com formato de prato 20 são produzidas. Conforme discutido em pedido de patente copendente U.S. número de série 12/337.075 intitulado “Shaped Abrasive Particle With A Sloping Sidewall”, depositado em 17 de dezembro de 2008, e tendo o número da súmula do advogado 64869US002, com um ângulo de conicidade α maior que 90 graus, acredita-se aperfeiçoar o desempenho de trituração de partículas abrasivas formatadas. Adicionalmente, revelou-se que um leve aumento no ângulo de conicidade de 90 graus para 98 graus dobra o desempenho de corte de partículas abrasivas de formato triangular e o desempenho aumentado está presente até que o ângulo de conicidade se torne maior que cerca de 130 graus.

[0038] Em várias modalidades da invenção, o ângulo de conicidade α pode estar entre aproximadamente 95 graus e aproximadamente 130 graus, ou entre cerca de 95 graus e cerca de 125 graus ou entre cerca de 95 graus e cerca de 120 graus ou entre cerca de 95 graus e cerca de 115 graus ou entre cerca de 95 graus e cerca de 110 graus ou entre cerca de 95 graus e cerca de 105 graus ou entre cerca de 95 graus e cerca de 100 graus.

[0039] Agora com referência à figura 1C, um artigo abrasivo revestido 40 é mostrado como tendo uma primeira superfície principal 41 de uma substrato 42 revestido por uma camada abrasiva. A camada abrasiva compreende um revestimento artificialmente produzido 44 e uma pluralidade de partículas abrasivas com formato de prato 20 fixada no substrato 42 pelo revestimento artificialmente produzido 44. Uma cobertura de tamanho 46 é aplicada para fixar ou aderir adicionalmente as partículas abrasivas com formato de prato 20 ao substrato 42.

[0040] Conforme visto, a maior parte das partículas abrasivas com formato de prato 20 é inclinada ou curvada de um lado, quando o ângulo de conicidade α é maior que 90 graus, formando assim, uma parede lateral de inclinação. Isso resulta na maior parte das partículas abrasivas com formato de prato 20 que tem um ângulo de orientação β menor que 90 graus em relação à primeira superfície principal 41 do substrato 42. Esse resultado é inesperado visto que o método de revestimento eletrostático de aplicação das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação tende a orientar originalmente as partículas em um ângulo de orientação β de 90 graus quando essas são primeiramente aplicadas no substrato. O campo eletrostático tende a alinhar as partículas verticalmente

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8/27 quando essas são aplicadas no substrato que está localizado acima das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação. Adicionalmente, o campo eletrostático tende a acelerar e direcionar as partículas no revestimento artificialmente produzido na orientação de 90 graus. Em algum ponto depois de a manta ser virada ou antes ou depois de o revestimento de tamanho 46 ser aplicado, as partículas sob a força da gravidade ou sob a tensão superficial dos revestimentos artificialmente produzidos e superficiais tendem a se inclinar e descansar sobre a parede lateral de inclinação. Acredita-se que exista tempo suficiente no processo de produção do artigo abrasivo revestido para as partículas abrasivas com formato de prato se inclinarem e tornarem-se fixadas ao revestimento artificialmente produzido pela parede lateral de inclinação antes de o revestimento artificialmente produzido e o revestimento de tamanho curarem e endurecerem, evitando qualquer rotação adicional. Conforme visto, uma vez que as partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação são aplicadas e permitidas a inclinar, os cantos mais elevados 30 estão em um ângulo de saída favorável para a abrasão de uma peça de trabalho. Em particular, sendo a primeira face 24 rebaixada isso resulta em um ângulo agudo e entre a parede lateral 28 e a primeira face 24 resultando em um ponto ou canto muito afiado ao invés do canto arredondado da técnica anterior. Isso proporciona à partícula abrasiva com formato de prato um ponto de dente de serra 47 que se engata e remove mais material; especialmente, quando o ângulo de conicidade α é maior que 90 graus.

[0041] Para otimizar adicionalmente a orientação de inclinação, as partículas abrasivas com formato de prato são aplicadas no substrato em uma camada abrasiva de revestimento aberta. Uma camada abrasiva de revestimento fechado é definida como o peso máximo de partículas abrasivas ou uma mistura de partículas abrasivas que pode ser aplicada em um revestimento artificialmente produzido de um artigo abrasivo em uma única passagem através do produtor. Uma camada abrasiva de revestimento aberto é uma quantidade de partículas abrasivas ou uma mistura de partículas abrasivas, pesando menos que o peso máximo em gramas que pode ser aplicado, que é aplicada em um revestimento artificialmente produzido de um artigo abrasivo revestido. Uma camada abrasiva de revestimento aberto resultará em menos que 100% de cobertura do revestimento artificialmente produzido com partículas abrasivas, deste modo, deixando áreas abertas e uma camada de resina visível entre as partículas. Em várias modalidades da invenção, a porcentagem de área aberta na camada abrasiva pode ser entre cerca de 10% e cerca de 90% ou entre cerca de 30% e cerca de 80%. [0042] Acredita-se que se muitas das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação forem aplicadas no substrato, espaços insuficientes entre as partículas estarão presentes permitindo que as mesmas inclinem ou curvem antes da cura dos revestimentos artificialmente produzidos e de tamanho. Em várias modalidades da invenção, mais que 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento das partículas abrasivas com formato de prato no

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9/27 artigo abrasivo revestido que têm uma camada abrasiva de revestimento aberto são curvadas ou inclinadas com um ângulo de orientação β menor que 90 graus.

[0043] Sem desejar se ater à teoria, acredita-se que um ângulo de orientação β menor que 90 graus resulta no desempenho de corte acentuado das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação. Surpreendentemente, esse resultado tende a ocorrer independentemente da orientação rotacional das partículas sobre o eixo geométrico Z dentro do artigo abrasivo revestido. Embora a figura 1C seja idealizada a mostrar todas as partículas abrasivas com formato de prato alinhadas na mesma direção, um disco abrasivo revestido real poderia ter as partículas abrasivas com formato de prato distribuídas de modo aleatório e giradas em várias orientações em relação ao eixo geométrico Z. Visto que o disco abrasivo é girado e as partículas abrasivas com formato de prato são distribuídas de modo aleatório, algumas partículas serão direcionadas para a peça de trabalho, inicialmente, impactando com a primeira face 24 enquanto que uma partícula abrasiva com formato de prato vizinha poderia ser girada exatamente por 180 graus com a peça de trabalho impactando com o substrato da partícula e com a segunda face 26. Com uma distribuição aleatória das partículas e a rotação do disco, metade das partículas poderia ter a peça de trabalho, inicialmente, impactando com a segunda face 26 em vez da primeira face 24. Entretanto, para uma esteira abrasiva que tem uma direção de rotação definida e um ponto definido de contato com a peça de trabalho, pode ser possível alinhar as partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação sobre a esteira para garantir que a peça de trabalho seja direcionada para a primeira face 24 como primeiramente idealizado na figura 1C. Em várias modalidades da invenção, o ângulo de orientação β para uma maioria das partículas abrasivas com formato de prato com uma parede lateral de inclinação em uma camada abrasiva de um artigo abrasivo revestido pode ser entre cerca de 50 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 55 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 60 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 65 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 70 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 75 graus e cerca de 85 graus ou entre cerca de 80 graus e cerca de 85 graus.

[0044] Agora com referência às figuras 2A, 2B e 2C, uma fotomicrografia de partículas abrasivas com formato de prato 20 com uma superfície rebaixada é mostrada. O ângulo de conicidade α é aproximadamente 98 graus e o perímetro da partícula abrasiva com formato de prato constituiu um triângulo equilateral. Os lados de cada triângulo mediram aproximadamente 1,4 mm ao longo do perímetro da primeira face 24. Para caracterizar adicionalmente a face rebaixada, a curvatura da primeira face 24 para as partículas abrasivas com formato de prato foi medida através do encaixe de uma esfera com o uso de um programa de análise de imagens adequado como um programa de encaixe de curva de regressão não-linear “NLREG”, disponível junto à Phillip Sherrod, Brentwood, Tennessee, EUA, obtido a partir de

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10/27 www.NLREG.com. Os resultados da análise de imagens mostraram que o raio da esfera encaixada na primeira face rebaixada pode ser entre cerca de 1 mm a cerca de 25 mm ou entre cerca de 1 mm a cerca de 14 mm ou entre cerca de 2 mm a cerca de 7 mm, quando o centro da esfera é alinhado verticalmente acima do ponto médio da primeira face 24. Em uma modalidade, o raio da esfera encaixada nas partículas abrasivas com formato de prato mediu 2,0 mm, em outra modalidade, 3,2 mm, em outra modalidade, 5,3 mm e, em outra modalidade, 13,7 mm.

[0045] Com referência às figuras 3A, 3B e 3C, outra modalidade da partícula abrasiva com formato de prato 20 é ilustrada. O material do qual a partícula abrasiva com formato de prato 20 é produzido compreende alfa alumina. Em geral, as partículas abrasivas com formato de prato 20 compreendem corpos delgados que têm a primeira face 24 e a segunda face 26 separadas por uma parede lateral 28 que tem uma espessura T. Em geral, as espessuras da parede lateral, T, são mais uniformes na segunda modalidade. Como tal, Tm pode ser aproximadamente igual a Tc. Em algumas modalidades, a parede lateral 28 é formada em um molde que tem um ângulo de conicidade α maior que 90 graus, conforme posteriormente discutido em maiores detalhes na presente invenção.

[0046] A parede lateral 28 da partícula abrasiva com formato de prato 20 pode variar no formato e o mesmo forma o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e da segunda face 26 é selecionado para ser um formato geométrico, e a primeira face 24 e a segunda face 26 são selecionadas para ter o mesmo formato geométrico, embora, possam diferir no tamanho com uma face sendo maior do que a outra face. Em uma modalidade, o perímetro 29 da primeira face 24 e o perímetro 29 da segunda face 26 era de um formato triangular que é ilustrado. Em algumas modalidades, um formato triangular equilateral é usado e, em outras modalidades, é usado um formato triangular isósceles.

[0047] Nessa modalidade, a primeira face 24 é convexa e a segunda face 26 é côncava (côncava-convexa), de modo que a partícula abrasiva com formato de prato compreenda substancialmente uma seção triangular de uma carcaça esférica. Como será discutido em maiores detalhes, acredita-se que a face convexa é formada pelo sol-gel na liberação da cavidade do molde 31 da superfície inferior do molde devido à presença de um agente de liberação no molde, como óleo de amendoim, durante a secagem evaporativa do sol-gel. A reologia do sol-gel, então, resulta na formação convexa/côncava da primeira e segunda faces, enquanto que o perímetro 29 é formado em um formato triangular durante a secagem evaporativa.

[0048] Conforme mencionado, a segunda face 26 é côncava e é formada adjacente ao fundo da cavidade do molde 31. Como tal, quando a partícula abrasiva com formato de prato 20 está assentada sobre uma superfície conforme posicionada na figura 3A, os pontos ou cantos 30 são elevados mais altos que o interior da segunda face 26. Sem se

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11/27 ater à teoria, acredita-se que a segunda face côncava 26 aperfeiçoa a quantidade de material removido pela partícula abrasiva com formato de prato 20. Em particular, uma colher ou concha para sorvete tem uma extremidade de formato côncavo que cava efetivamente materiais e remove uma quantidade significativa do material. Uma concha é muito mais eficaz que uma faca ou um corpo delgado plano para cavar e remover grandes quantidades de material. De modo similar, um formão de trituração oco que tem uma superfície côncava produz uma borda mais afiada. Em um modo similar, acredita-se que a colocação de uma superfície côncava sobre a partícula abrasiva com formato de prato 20 resulta no desempenho de trituração aumentado da partícula abrasiva com formato de prato em relação, de modo similar, às partículas abrasivas formatadas que têm uma primeira superfície plana 24 e uma segunda superfície plana 26.

[0049] Agora com referência à figura 3C, um artigo abrasivo revestido 40 é mostrado como tendo a primeira superfície principal 41 do substrato 42 revestida por uma camada abrasiva. A camada abrasiva compreende o revestimento artificialmente produzido 44, e a pluralidade de partículas abrasivas com formato de prato 20 fixada no substrato 42 pelo revestimento artificialmente produzido 44. Uma cobertura de tamanho 46 é aplicada para fixar ou aderir adicionalmente as partículas abrasivas com formato de prato 20 ao substrato 42.

[0050] Para otimizar a orientação no artigo abrasivo revestido, as partículas abrasivas com formato de prato são aplicadas no substrato em uma camada abrasiva de revestimento aberto. Uma camada abrasiva de revestimento fechado é definida como o peso máximo de partículas abrasivas ou uma mistura de partículas abrasivas que pode ser aplicada em um revestimento artificialmente produzido de um artigo abrasivo em uma única passagem através do produtor. Uma camada abrasiva de revestimento aberto é uma quantidade de partículas abrasivas ou uma mistura de partículas abrasivas, pesando menos que o peso máximo em gramas que pode ser aplicado, que é aplicada em um revestimento artificialmente produzido de um artigo abrasivo revestido. Uma camada abrasiva de revestimento aberto resultará em menos que 100% de cobertura do revestimento artificialmente produzido com partículas abrasivas, deste modo, deixando áreas abertas e uma camada de resina visível entre as partículas. Em várias modalidades da invenção, a porcentagem de área aberta na camada abrasiva pode ser entre cerca de 10% a cerca de 90% ou entre cerca de 30% a cerca de 80%. [0051] Agora com referência à figura 4, uma fotomicrografia de uma partícula abrasiva com formato de prato 20 com uma segunda face côncava 26 é mostrada. Os lados de cada triângulo mediam aproximadamente 1,2 mm no perímetro da primeira face 24 e as partículas abrasivas com formato de prato tinham uma espessura de aproximadamente 0,35 mm. Em várias modalidades da invenção, o raio de uma esfera encaixada na segunda face côncava 26 pode ser entre cerca de 1 mm a cerca de 25 mm, ou entre cerca

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12/27 de 1 mm a cerca de 14 mm, ou entre cerca de 2 mm a cerca de 7 mm, quando o centro da esfera é alinhado verticalmente acima do ponto médio da segunda face.

[0052] Agora com referência às figuras 6A e 6B, em outras modalidades da invenção, a primeira face 24 e a segunda face 26 das partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ambas ser rebaixadas. Em algumas modalidades, as partículas abrasivas com formato de prato podem ser bicôncavas com uma primeira face côncava 24 e uma segunda face côncava 26. Essas partículas abrasivas formatadas podem ser produzidas produzindo a superfície inferior da cavidade do molde 31 de maneira convexa, de modo que uma segunda face côncava 26 seja formada sobre a partícula abrasiva formatada. Alternativamente, outras geometrias estruturais rebaixadas podem ser formadas sobre a segunda face 26 pela elaboração apropriada do contorno da superfície inferior da cavidade do molde. Por exemplo, na figura 6B, a superfície inferior do molde pode ter uma porção central substancialmente plana e cantos rebaixados que formam uma pluralidade de pontos voltados para cima ou uma pluralidade de cantos elevados 30 sobre a segunda face 26. Nessas modalidades, o grau de curvatura ou planeza da primeira face 24 pode ser controlado, de certa forma, pelo modo como as partículas abrasivas com formato de prato são secas, resultando assim em uma primeira face rebaixada ou curvada ou em uma primeira face substancialmente plana.

[0053] Para qualquer das modalidades discutidas, as partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ter vários formatos tridimensionais. O formato geométrico do perímetro 29 pode ser triangular, retangular, circular, elíptico, em forma de estrela ou de outros polígonos regulares ou irregulares. Em uma modalidade, um triângulo equilátero é usado e em outra modalidade, um triângulo isósceles é usado. Adicionalmente, as inúmeras paredes laterais das partículas abrasivas com formato de prato podem ter o mesmo ângulo de inclinação ou diferentes ângulos de inclinação.

[0054] Adicionalmente, as partículas abrasivas com formato de prato com uma abertura podem ter uma pluralidade de sulcos sobre uma das faces conforme descrito no pedido de patente copendente n° de série U.S. 61/138.268 intitulado “Shaped Abrasive Particles With Grooves”, que tem o número da súmula do advogado 64792US002, e depositado em 17 de dezembro de 2008. A pluralidade de sulcos é formada por uma pluralidade de cristas na superfície inferior da cavidade do molde revelada por tornar mais fácil a remoção das partículas abrasivas formatadas precursoras do molde. Em uma modalidade, a pluralidade de sulcos compreende linhas paralelas que se estendem completamente através da segunda face e se interceptam com o perímetro 29 ao longo de uma primeira borda em um ângulo de 90 graus. A pluralidade da geometria transversal dos sulcos pode ser um triângulo truncado, triângulo ou outra geometria, conforme discutido no pedido de patente pendente.

[0055] Em várias modalidades da invenção, a profundidade, D, da pluralidade de sulcos pode ser entre cerca de 1 micrômetro a cerca de 400 micrômetros. Adicionalmente, uma

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13/27 razão entre a porcentagem da profundidade do sulco, D, e a espessura da partícula abrasiva com formato de prato, Tc, (D/Tc expresso como uma porcentagem) pode ser entre cerca de 0,1% a cerca de 30%, ou entre cerca de 0,1% a 20%, ou entre cerca de 0,1% a 10%, ou entre cerca de 0,5% a cerca de 5%.

[0056] Em várias modalidades da invenção, o espaçamento entre cada sulco pode ser entre cerca de 1 % a cerca de 50% ou entre cerca de 1 % a 40% ou entre cerca de 1 % a 30% ou entre cerca de 1% a 20% ou entre cerca de 5% a 20% de uma dimensão da face como o comprimento de uma das bordas da partícula abrasiva com formato de prato. Em uma modalidade, um triângulo equilátero tem um comprimento lateral na superfície inferior do molde de 2,54 mm e tem 8 cristas por cavidade do molde em um espaçamento de 0,277 mm tendo um espaçamento de sulco de 10,9%. Em outras modalidades da invenção, a quantidade de cristas na superfície inferior de cada cavidade do molde pode ser entre 1 e cerca de 100 ou entre 2 a cerca de 50 ou entre cerca de 4 a cerca de 25 e, dessa modo, formando uma quantidade correspondente de sulcos nas partículas abrasivas com formato de prato.

[0057] Em uma modalidade do ferramental de produção, as cavidades do molde em formato triangular com profundidade de 0,71 mm (28 mils) e 2,79 mm (110 mils) em cada lado foram usadas. O ângulo de conicidade α entre a parede lateral e o fundo do molde foi de 98 graus. O ferramental de produção foi fabricado para ter 50% das cavidades do molde com 8 cristas paralelas que se elevam a partir das superfícies inferiores das cavidades, que se cruzam com um lado do triângulo em um ângulo de 90 graus, e as cavidades restantes têm uma superfície inferior lisa. As cristas paralelas foram espaçadas a cada 0,277 mm e a seção transversal das cristas era em forma de triângulo tendo uma altura de 0,0127 mm e um ângulo de 45 graus entre os lados de cada crista na ponta, conforme descrito no número da súmula do advogado do pedido de patente 64792US002 mencionado acima. Agora com referência figura 7, é mostrada uma fotomicrografia das partículas abrasivas com formato de prato produzidas a partir do ferramental de produção descrito que apresenta uma pluralidade de sulcos paralelos sobre a segunda face 26 que corresponde às partículas abrasivas com formato de prato da figura 1A. Agora com referência figura 8, é mostrada uma fotomicrografia das partículas abrasivas com formato de prato produzidas a partir do ferramental de produção descrito que apresenta uma pluralidade de sulcos paralelos sobre a segunda face 26 que corresponde às partículas abrasivas com formato de prato da figura 3A. Visto que os sulcos estão sobre a face côncava, fica evidente que essa face estava originalmente em contato com a superfície inferior plana do molde e, então, se tornou côncava em algum ponto durante o processo de secagem após o solgel ter sido suficientemente seco para reter a impressão das cristas na superfície inferior.

[0058] As partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ter várias razões de aspecto volumétrico. A razão de aspecto volumétrico é definida como a razão entre a área em seção transversal máxima que passa através do centróide de um volume dividida pela área em

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14/27 seção transversal mínima que passa através do centróide. Para alguns formatos, a área em seção transversal mínima e máxima pode ser um plano inclinado, angulado ou curvado em relação à geometria externa do formato. Por exemplo, uma esfera poderia ter uma razão de aspecto volumétrico de 1,000 enquanto que um cubo teria uma razão de aspecto volumétrico de 1,414. Uma partícula abrasiva formatada sob a forma de um triângulo equilátero que tem cada lado igual ao comprimento A e uma espessura uniforme igual a A terá uma razão de aspecto volumétrico de 1,54, e se a espessura uniforme for reduzida a 0,25A, a razão de aspecto volumétrico será aumentada para 2,64. Acredita-se que as partículas abrasivas com formato de prato que têm uma razão de aspecto volumétrico maior têm um desempenho de corte acentuado. Em várias modalidades da invenção, a razão de aspecto volumétrico para as partículas abrasivas com formato de prato pode ser maior que cerca de 1,15 ou maior que cerca de 1,50 ou maior que cerca de 2,0 ou entre cerca de 1,15 a cerca de 10,0 ou entre cerca de 1,20 a cerca de 5,0 ou entre cerca de 1,30 a cerca de 3,0.

[0059] As partículas abrasivas em formato de prato 20 produzidas de acordo com a presente descrição podem ser incorporadas em um artigo abrasivo ou usadas na forma solta. As partículas abrasivas são, em geral, classificadas para uma dada distribuição de tamanho de partícula antes do uso. Tais distribuições têm tipicamente uma faixa de tamanhos de partícula, desde partículas ásperas a partículas finas. Na técnica abrasiva, essa faixa algumas vezes é chamada de frações “ásperas”, de “controle” e “finas”. As partículas abrasivas classificadas de acordo com os padrões de classificação aceitos pela indústria de abrasivos especificam a distribuição de tamanho da partícula para cada classificação nominal dentro de limites numéricos. Tais padrões de classificação aceitos pela indústria (isto é, classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos) incluem aqueles conhecidos como os padrões do American National Standards Institute, Inc. (ANSI), padrões da Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA) e padrões da Japanese Industrial Standard (JIS).

[0060] As designações de classificação da ANSI (isto é, classificações nominais especificadas) incluem: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 e ANSI 600. As designações de classificação da FEPA incluem P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, P180, P220, P320, P400, P500, P600, P800, P1000 e P1200. As designações de classificação da JIS incluem JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000 e JIS10.000.

[0061] Alternativamente, as partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ser classificadas por uma classificação de triagem nominal com o uso de U.S.A. Standard Test Sieves em conformidade com a ASTM E-11 “Standard Specification for Wire Cloth and Sieves

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15/27 for Testing Purposes.” A ASTM E-11 proscreve os requerimentos para o projeto e construção de peneiras de teste com o uso de um meio de pano de fio tecido montado sobre uma armação para a classificação de materiais de acordo com um tamanho de partícula designado. Uma designação típica pode ser representada como -18+20 significando que as partículas abrasivas com formato de prato 20 passam através de uma peneira de teste que atende às especificações da ASTM E-11 para a peneira de número 18 e ficam retidas em uma peneira de teste que atende às especificações da ASTM E-11 para a peneira de número 20. Em uma modalidade, as partículas abrasivas com formato de prato 20 têm um tamanho de partícula tal que a maioria das partículas passe através de uma peneira de teste de rede 18 e fiquem retidas em uma peneira de teste de rede 20, 25, 30, 35, 40, 45 ou 50. Em várias modalidades da invenção, as partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ter uma classificação triada nominal que compreende: -18+20, -20+25, -25+30, -30+35, -35+40, 40+45, -45+50, -50+60, -60+70, -70+80, -80+100, -100+120, -120+140, -140+170, -170+200, 200+230, -230+270, -270+325, -325+400, -400+450,-450+500 ou -500+635.

[0062] Em um aspecto, a presente descrição apresenta uma pluralidade de partículas abrasivas que tem uma classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos ou classificação triada nominal, sendo que pelo menos uma porção da pluralidade de partículas abrasivas são partículas abrasivas com formato de prato 20. Em um outro aspecto, a descrição apresenta um método compreende a classificação das partículas abrasivas com formato de prato 20 produzidas de acordo com a presente descrição para fornecer uma pluralidade de partículas abrasivas com formato de prato 20 que tem uma classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos ou uma classificação triada nominal.

[0063] Se for desejado, as partículas abrasivas com formato de prato 20 que têm uma classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos ou uma classificação triada nominal podem ser misturadas com outras partículas abrasivas e não abrasivas conhecidas. Em algumas modalidades, pelo menos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, ou mesmo 100 por cento em peso da pluralidade de partículas abrasivas que tem uma classificação nominal especificada pela indústria de abrasivos ou uma classificação triada nominal são partículas abrasivas com formato de prato 20 produzidas de acordo com a presente descrição, com base no peso total da pluralidade de partículas abrasivas.

[0064] As partículas adequadas para a mistura com as partículas abrasivas com formato de prato 20 incluem grãos abrasivos convencionais, grãos diluentes ou aglomerados passíveis de erosão, como aqueles descritos nas patentes U.S. n° 4.799.939 e 5.078.753. Os exemplos representativos de grãos abrasivos convencionais incluem óxido de alumínio fundido, carbureto de silício, granada, zircônia alumina fundida, nitreto de boro cúbico, diamante e similares. Os exemplos representativos de grãos diluentes incluem mármore, gesso natural e vidro. As misturas de partículas abrasivas com formato de prato 20

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16/27 diferentemente formatadas (triângulos e quadradas, por exemplo) ou misturas de partículas abrasivas com formato de prato 20 com faces rebaixadas e faces côncavas, por exemplo, podem ser usadas nos artigos dessa invenção.

[0065] As partículas abrasivas com formato de prato 20 podem também ter um revestimento superficial. Os revestimentos superficiais são conhecidos por aperfeiçoarem a adesão entre os grãos abrasivos e o ligante nos artigos abrasivos ou podem ser usados para auxiliar na deposição eletrostática das partículas abrasivas com formato de prato 20. Tais revestimentos de superfície são descritos nas patentes U.S. n° 5.213.591; 5.011.508; 1.910.444; 3.041.156; 5.009.675; 5.085.671; 4.997.461 e 5.042.991. Adicionalmente, o revestimento superficial pode evitar que as partículas abrasivas com formato de prato seja coroadas. Coroamento é o termo para descrever o fenômeno em que partículas de metal a partir de peça de trabalho sendo raspada se tornam soldadas nos topos das partículas abrasivas. Os revestimentos de superfície para executarem as funções acima são conhecidos daqueles versados na técnica.

Artigo Abrasivo que tem Partículas Abrasivas com Formato de Prato [0066] Com referência às figuras 1C e 3C, um artigo abrasivo revestido 40 compreende um substrato 42 que tem uma primeira camada de ligante, mais adiante neste documento chamada de revestimento artificialmente produzido 44, aplicado sobre uma primeira superfície principal 41 de substrato 42. Fixada ou parcialmente incorporada no revestimento artificialmente produzido 44 está uma pluralidade de partículas abrasivas com formato de prato 20 que forma uma camada abrasiva. Sobre as partículas abrasivas com formato de prato 20 está uma segunda camada de ligante, mais adiante neste documento chamada de revestimento de tamanho 46. O propósito do revestimento artificialmente produzido 44 é prender as partículas abrasivas com formato de prato 20 no substrato 42 e o propósito do revestimento de tamanho 46 é reforçar as partículas abrasivas com formato de prato 20.

[0067] O revestimento artificialmente produzido 44 e o revestimento de tamanho 46 compreendem um adesivo resinoso. O adesivo resinoso do revestimento artificialmente produzido 44 pode ser igual a ou diferente daquele do revestimento de tamanho 46. Os exemplos de adesivos resinosos que são adequados para esses revestimentos incluem resinas fenólicas, resinas epóxi, resinas de uréia-formaldeído, resinas de acrilato, resinas aminoplásticas, resinas de melamina, resinas epóxi acriladas, resinas de uretano e combinações das mesmas. Em adição ao adesivo resinoso, o revestimento artificialmente produzido 44 ou revestimento de tamanho 46, ou ambos os revestimentos, podem compreender, ainda aditivos que são conhecidos na técnica, como, por exemplo, cargas, auxiliadores de trituração, agentes umectantes, tensoativos, corantes, pigmentos, agentes de acoplamento, promotores de adesão e combinações dos mesmos. Os exemplos de cargas incluem carbonato de cálcio, sílica, talco, argila, metassilicato de cálcio, dolomita, sulfato de alumínio e combinações dos mesmos.

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17/27 [0068] Um auxiliar de trituração pode ser aplicado no artigo abrasivo revestido. Um auxiliador de trituração é definido como material em partículas, a adição do mesmo tem um efeito significativo sobre os processos físicos e químicos de abrasão, resultando assim no desempenho aperfeiçoado. Os auxiliadores de trituração abrangem uma ampla variedade de materiais diferentes e podem ser inorgânicos ou orgânicos. Os exemplos de grupos químicos de auxiliadores de trituração incluem ceras, compostos de haleto orgânicos, sais de haleto e metais e suas ligas. Os compostos de haleto orgânico tipicamente se decomporão durante a abrasão e liberarão um ácido halogênio ou um composto de haleto gasoso. Os exemplos de tais materiais incluem ceras cloradas, como tetracloronaftaleno, pentacloronaftaleno; e cloreto de polivinila. Os exemplos de sais de haleto incluem cloreto de sódio, criolita de potássio, criolita de sódio, criolita de amônio, tetrafluoroborato de potássio, tetrafluoroborato de sódio, fluoretos de silício, cloreto de potássio, cloreto de magnésio. Os exemplos de metais incluem estanho, chumbo, bismuto, cobalto, antimônio, cádmio, ferro e titânio. Outros auxiliadores de trituração incluem enxofre, compostos de enxofre orgânicos, grafite e sulfuretos metálicos. Também está incluído no escopo dessa invenção o uso de uma combinação de diferentes auxiliadores de trituração; em alguns casos, isso pode produzir um efeito sinérgico. Em uma modalidade, o auxiliador de trituração foi criolita ou tetrafluoroborato de potássio. A quantidade de tais aditivos pode ser ajustada para proporcionar as propriedades desejadas. Também se inclui no escopo dessa invenção, utilizar um revestimento de super-tamanho. O revestimento de super-tamanho contém, tipicamente, um ligante e um auxiliador de trituração. Os ligantes podem ser formados a partir de materiais como resinas fenólicas, resinas de acrilato, resinas epóxi, resinas de uréia-formaldeído, resinas de melamina, resinas de uretano e combinações das mesmas.

[0069] Também está incluído no escopo dessa invenção que as partículas abrasivas com formato de prato 20 podem ser utilizadas em um artigo abrasivo ligado, um artigo abrasivo não-tecido ou escovas abrasivas. Um abrasivo ligado pode compreender uma pluralidade das partículas abrasivas com formato de prato 20 ligadas juntamente por mio de um ligante para formar uma massa formatada. O ligante para um abrasivo ligado pode ser metálico, orgânico ou vítreo. Um abrasivo não-tecido compreende uma pluralidade das partículas abrasivas com formato de prato 20 ligadas em uma manta não tecida fibrosa por meio de um aglutinante orgânico.

Método de Partículas Abrasivas com Formato de Prato [0070] A primeira etapa do processo envolve fornecer tanto uma dispersão abrasiva semeada quanto não semeada que possa ser convertida em alfa alumina. A composição precursora de alfa alumina frequentemente compreende um líquido que é um componente volátil. Em uma modalidade, o componente volátil é água. A dispersão abrasiva deve compreender uma quantidade suficiente de líquido para que a viscosidade da dispersão

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18/27 abrasiva seja suficientemente baixa, permitindo preencher as cavidades do molde e replicar as superfícies do molde, mas não tanto líquido que ocasione a remoção subsequente do líquido da cavidade do molde, tornando-se proibitivamente caro. Em uma modalidade, a dispersão abrasiva compreende de 2 por cento a 90 por cento em peso das partículas que podem ser convertidas e alfa alumina, como partículas de monoidrato de óxido de alfa alumina (boemita), e pelo menos 10 por cento em peso ou a partir de 50 por cento a 70 por cento ou 50 por cento a 60 por cento, em peso, do componente volátil como água. Adversamente, a dispersão abrasiva, em algumas modalidades, contém de 30 por cento a 50 por cento, ou de 40 por cento a 50 por cento, em peso, de sólidos.

[0071] Os hidratos de óxido de alumínio além da boemita podem também ser usados. A boemita pode ser preparada por técnicas conhecidas ou pode ser comercialmente obtida. Os exemplos de boemita comercialmente disponível incluem produtos que têm as marcas comerciais “DISPERAL” e “DISPAL”, ambos disponíveis junto à Sasol North America, Inc. ou “HI-Q40” disponível junto à BASF Corporation. Esses monoidratos de óxido de alumínio são relativamente puros, isto é, incluem relativamente poucas, se houver, fases de hidrato, além de monoidratos e têm uma alta área de superfície. As propriedades físicas das partículas abrasivas com formato de prato 20 resultantes e o tamanho resultante das partículas dependerá, em geral, do tipo de material usado na dispersão abrasiva.

[0072] Em uma modalidade, a dispersão abrasiva está em um estado de gel. Para uso na presente invenção, um “gel” é uma rede tridimensional de sólidos dispersos em um líquido. A dispersão abrasiva pode conter um aditivo de modificação ou precursor de um aditivo de modificação. O aditivo de modificação pode funcionar para acentuar alguma propriedade desejável das partículas abrasivas ou aumentar a efetividade da etapa de sinterização subsequente. Os aditivos de modificação ou precursores de aditivos de modificação podem estar na forma de sais solúveis, tipicamente sais solúveis em água. Eles consistem tipicamente em um composto contendo metal e podem ser um precursor de óxido de magnésio, zinco, ferro, silício, cobalto, níquel, zircônio, háfnio, cromo, ítrio, praseodímio, samário, itérbio, neodímio, lantano, gadolínio, cério, disprósio, érbio, titânio e misturas dos mesmos. As concentrações particulares desses aditivos que podem estar presentes na dispersão abrasiva podem ser variadas baseadas nos versados na técnica. Tipicamente, a introdução de um aditivo de modificação ou precursor de um aditivo de modificação induzirá a dispersão abrasiva para gel. A dispersão abrasiva pode também ser induzida para gel através da aplicação de calor ao longo de um período de tempo.

[0073] A dispersão abrasiva pode também conter um agente de nucleação para acentuar a transformação de óxido de alumínio calcinado ou hidratado para alfa alumina. Os agentes de nucleação adequados para essa descrição incluem partículas finas de alfa alumina, óxido férrico alfa ou seu precursor, óxidos de titânio e titanatos, óxidos de cromo ou qualquer outro

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19/27 material que irá nuclear a transformação. A quantidade de agente de nucleação, se usada, deve ser suficiente para efetuar a transformação de alfa alumina. A nucleação como dispersões abrasivas é apresentada na patente U.S. n° 4.744.802 de Schwabel.

[0074] Um agente de peptização pode ser adicionado à dispersão abrasiva para produzir uma dispersão abrasiva hidrossol ou coloidal mais estável. Os agentes de peptização adequados são ácidos monopróticos ou compostos de ácido como ácido acético, ácido clorídrico, ácido fórmico e ácido nítrico. Os ácidos multipróticos também podem ser usados, mas eles podem rapidamente tornar a dispersão abrasiva em gel, fazendo com que seja difícil manusear ou introduzir componentes adicionais no mesmo. Algumas fontes comerciais de boemita contêm uma titulação ácida (como ácido fórmico ou ácido nítrico absorvidos) que auxiliará na formação de uma dispersão abrasiva estável.

[0075] A dispersão abrasiva pode ser formada através de qualquer meio adequado, como, por exemplo, simplesmente misturar monoidrato de óxido de alumínio com água que contém um agente peptizante ou através da formação de uma pasta aquosa de monoidrato de óxido de alumínio na qual o agente peptizante é adicionado. Os eliminadores de espuma ou outros produtos químicos adequados podem ser adicionados para reduzir a tendência à formação de bolhas ou entrada de ar sob misturação. Os produtos químicos adicionais como agentes umectantes, alcoóis ou agentes de ligação podem ser adicionados se for desejado. O grão abrasivo de alfa alumina pode conter óxido de ferro e sílica conforme apresentado na patente U.S. n° 5.645.619 de Erickson et al. em 8 de julho de 1997. O grão abrasivo de alfa alumina pode conter zircônia conforme apresentado na patente U.S. n° 5.551.963 de Larmie em 3 de setembro de 1996. Alternativamente, o grão abrasivo de alfa alumina tem uma microestrutura ou aditivos conforme apresentado na patente U.S. n° 6.277.161 de Castro em 21 de agosto de 2001.

[0076] A segunda etapa do processo envolve fornecer um molde 33 que tem pelo menos uma cavidade de molde 31 e, de preferência, uma pluralidade de cavidades. O molde pode ter uma superfície de fundo geralmente plana e uma pluralidade de cavidades do molde. A pluralidade de cavidades pode ser formada em uma ferramenta de produção. A ferramenta de produção pode ser uma correia, uma lâmina, uma manta contínua, um cilindro de revestimento como um cilindro de rotogravura, uma luva montada sobre um cilindro de revestimento ou matriz. A ferramenta de produção compreende material polimérico. Os exemplos de materiais poliméricos adequados incluem termoplásticos como poliéster, policarbonatos, poli(éter sulfona), poli(metacrilato de metila), poliuretano, cloreto de polivinila, poliolefinas, poliestireno, polipropileno, polietileno ou combinações dos mesmos, e materiais endurecidos por calor. Em uma modalidade, todo o ferramental é produzido a partir de um material polimérico ou termoplástico. Em outra modalidade, as superfícies do ferramental em contato com o sol-gel sob secagem, como as superfícies da pluralidade de cavidades compreendem materiais poliméricos

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20/27 ou termoplásticos e outras porções do ferramental podem ser produzidas a partir de outros materiais. Um revestimento polimérico adequado pode ser aplicado a um ferramental metálico para alterar suas propriedades de tensão de superfície a título de exemplo.

[0077] Uma ferramenta polimérica pode ser replicada de uma ferramenta mestra metálica. 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. Em uma modalidade, a ferramenta mestra é feita de metal, por exemplo, níquel e é torneada por diamante. O material laminar termoplástico pode ser aquecido junto com a ferramenta mestra, de modo que o material termoplástico ou polimérico seja gofrado com o padrão da ferramenta mestra, prensando-se os dois juntos. Um material polimérico ou termoplástico pode também ser extrudado ou fundido sobre a ferramenta mestra e, então, pressionado. O material termoplástico é resfriado para solidificar e produzir a ferramenta de produção. Se uma ferramenta de produção termoplástica for utilizada, então, deve-se tomar cuidado para não gerar calor excessivo que possa distorcer a ferramenta de produção termoplástica, limitando sua vida. Maiores informações concernentes ao projeto e fabricação de ferramental de produção ou ferramentas mestras podem ser encontradas nas patentes US n° 5.152.917 (Pieper et al.); 5.435.816 (Spurgeon et al.); 5.672.097 (Hoopman et al.); 5.946.991 (Hoopman et al.); 5.975.987 (Hoopman et al.); e 6.129.540 (Hoopman et al.).

[0078] O acesso às cavidades pode ser a partir de uma abertura na superfície de topo ou de uma abertura na superfície inferior. Em alguns casos, a cavidade pode se estender por toda a espessura do molde. Alternativamente, a cavidade pode se estender apenas por uma porção da espessura do molde. Em uma modalidade, a superfície de topo é substancialmente paralela à superfície inferior do molde com as cavidades que têm uma profundidade substancialmente uniforme. Ao menos um lado do molde, isto é, o lado no qual a cavidade é formada, pode permanecer exposto à atmosfera circundante durante a etapa na qual o componente volátil é removido.

[0079] A cavidade tem um formato tridimensional especificado. Em uma modalidade, o formato de uma cavidade pode ser descrito como sendo um triângulo, conforme visto do topo, que tem uma parede lateral inclinada tal que a superfície inferior da cavidade é levemente menor do que a abertura na superfície de topo. Acredita-se que uma parede lateral de inclinação permita uma fácil remoção das partículas abrasivas precursoras do molde. Em várias modalidades da descrição, o ângulo pré-determinado á pode estar entre cerca de 95 graus a cerca de 130 graus ou entre cerca de 95 graus a cerca de 120 graus como 98 graus. Em outra modalidade, o molde compreende uma pluralidade de cavidades triangulares. Cada uma dentre a pluralidade de cavidades triangulares compreende um triângulo equilátero.

[0080] Alternativamente, outros formatos de cavidade podem ser usados, como, círculos, retângulos, quadrados, hexágonos, estrelas ou combinações dos mesmos, todos tendo

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21/27 uma dimensão de profundidade substancialmente uniforme. A dimensão de profundidade é igual à distância perpendicular a partir da superfície de topo ao ponto mais inferior na superfície inferior. Além disso, uma cavidade pode ter o inverso de outros formatos geométricos, como, por exemplo, piramidal, frusto-piramidal, esférico truncado, esferóide truncado, cônico e frusto-cônico. A profundidade de uma dada cavidade pode ser uniforme ou pode variar ao longo de seu comprimento e/ou largura. As cavidades de um dado molde podem ser de um mesmo formato ou de formatos diferentes.

[0081] A terceira etapa do processo envolve preencher as cavidades no molde com a dispersão abrasiva através de qualquer técnica convencional. Em uma modalidade, a superfície de topo do molde é revestida com a dispersão abrasiva. A dispersão abrasiva pode ser bombeada sobre a superfície de topo. Posteriormente, um raspador ou barra niveladora pode ser usado para forçar a dispersão abrasiva de maneira completa para o interior da cavidade do molde. A porção restante da dispersão abrasiva que não entra na cavidade pode ser removida da superfície de topo do molde e reciclada. Em algumas modalidades, um dispositivo de aplicação de revestimento de cilindro de faca ou uma matriz de fenda de vácuo pode ser usado. Em algumas modalidades, uma porção pequena da dispersão abrasiva pode permanecer na superfície de topo e, em outras modalidades, a superfície de topo é substancialmente livre da dispersão. A pressão aplicada pelo raspador ou barra niveladora é tipicamente menor que 689,5 kPa (100 psi), ou menor que 344,7 kPa (50 psi), ou menor que 68,9 kPa (10 psi). Em algumas modalidades, a superfície não exposta da dispersão abrasiva se estende substancialmente além da superfície de topo para assegurar uniformidade na espessura das partículas abrasivas resultantes.

[0082] Em uma modalidade, as superfícies internas da cavidade incluindo a parede lateral e a superfície inferior são revestidas com um agente de liberação de molde. Os agentes de liberação de molde típicos incluem, por exemplo, óleos como óleo de amendoim, óleo de peixe ou óleo mineral, silicones, politetrafluoro etileno, esterato de zinco e grafite.

[0083] A quarta etapa do processo envolve controlar a reologia do sol-gel no molde para produzir tipos diferentes de partículas abrasivas com formato de prato. Em particular, os inventores supuseram que a ausência ou presença de um agente de liberação de molde contribui para o tipo de partícula abrasiva com formato de prato produzida. Quando não há nenhum agente de liberação de molde ou uma pequena quantidade de agente de liberação de molde está presente sobre as superfícies do ferramental em contato com o sol-gel, o sol-gel tende a molhar as superfícies do ferramental e formar um menisco na primeira face 24. Quando um número maior de agentes de liberação de molde está presente ou um excesso de agentes de liberação de molde está presente sobre as superfícies do ferramental em contato com o solgel, as partículas abrasivas formatadas precursoras tendem a se liberar da superfície inferior do molde durante secagem formando assim faces convexa/côncava sobre as partículas abrasivas

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22/27 com formato de prato. Em geral, entre cerca de 0,0% a cerca de 5%, em peso de agente de liberação de molde, como óleo de amendoim, em um líquido, como água ou álcool, é aplicado às superfícies do ferramental de produção em contato com o sol-gel de tal modo que entre 0,0 mg/cm² (0,0 mg/pol²) a cerca de 0,47 mg/cm² (3,0 mg/pol²), ou cerca de 0,015 mg/cm² (0,1 mg/pol²) a cerca de 0,78 mg/cm² (5,0 mg/pol²) do agente de liberação de molde está presente por unidade de área do molde quando uma liberação de molde for desejada.

[0084] A quinta etapa do processo envolve remover a pluralidade de partículas abrasivas precursoras com formato de prato das cavidades do molde. A pluralidade de partículas abrasivas precursoras com formato de prato pode ser removida das cavidades através do uso dos seguintes processos, sozinhos ou em combinação no molde: gravidade, vibração, vibração ultra-sônica, vácuo ou ar pressurizado para remover as partículas do molde.

[0085] As partículas abrasivas precursoras com formato de prato podem ser adicionalmente secas fora do molde. Caso a dispersão abrasiva seja seca até o nível desejado no molde, essa etapa de secagem adicional não será necessária. Entretanto, em alguns casos, pode ser mais econômico empregar essa etapa de secagem adicional a fim de minimizar o tempo que a dispersão abrasiva permanece no molde. Tipicamente, as partículas abrasivas precursoras com formato de prato serão secas de 10 a 480 minutos ou de 120 a 400 minutos, a uma temperatura de 50 graus Celsius a 160 graus Celsius ou de 120 graus Celsius a 150 graus Celsius.

[0086] A sexta etapa do processo envolve a calcinação da pluralidade de partículas abrasivas precursoras com formato de prato. Durante a calcinação, essencialmente todo o material volátil é removido e os vários componentes que estão presentes na dispersão abrasiva são transformados em óxidos metálicos. As partículas abrasivas precursoras com formato de prato são, geralmente, aquecidas até uma temperatura de 400 graus Celsius a 800 graus Celsius e mantidas dentro desta faixa de temperatura até que água livre e mais de 90 por cento, em peso, de qualquer material volátil de ligação seja removido. Em uma etapa adicional, pode ser desejável introduzir o aditivo de modificação através de um processo de impregnação. Um sal solúvel em água pode ser introduzido por impregnação nos poros das partículas abrasivas precursoras com formato de prato calcinadas. Então, a pluralidade de partículas abrasivas precursoras com formato de prato é pré queimada novamente. Essa opção é adicionalmente descrita no pedido de patente européia n° 293.163.

[0087] A sétima etapa do processo envolve a sinterização da pluralidade de partículas abrasivas precursoras com formato de prato calcinadas. Anterior à sinterização, as partículas abrasivas precursoras em formato de prato calcinadas não estão completamente densificadas e, dessa forma, carece de dureza desejada para que sejam usadas como partículas abrasivas. A sinterização acontece através do aquecimento das partículas

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23/27 abrasivas precursoras com formato de prato calcinadas a uma temperatura de 1.000 graus Celsius a 1.650 graus Celsius e a manutenção das mesmas dentro dessa faixa de temperatura até que, substancialmente, todo o monoidrato de alfa alumina (ou equivalente) seja convertido para alfa alumina e a porosidade seja reduzida para menos do que 15%, por volume. O período de tempo que as partículas abrasivas precursoras com formato de prato calcinadas devem ser expostas à temperatura de sinterização para alcançarem esse nível de conversão depende de vários fatores, mas, usualmente, de cinco segundos a 48 horas é típico. Em outra modalidade, a duração para a etapa de sinterização situa-se na faixa de um minuto a 90 minutos. Após a sinterização, as partículas abrasivas com formato de prato podem ter uma dureza Vickers de 10 GPa, 16 GPa, 18 GPa, 20 GPa ou mais.

[0088] Outras etapas podem ser usadas para modificar o processo descrito, como aquecer rapidamente o material a partir da temperatura de calcinação para a temperatura de sinterização, centrifugar a dispersão abrasiva para remover borra, resíduo, etc. Adicionalmente, o processo pode ser modificado através da combinação de duas ou mais etapas do processo, se for desejado. As etapas do processo convencional que podem ser usadas para modificar o processo dessa descrição são mais completamente descritas na patente U.S. n° 4.314.827 de Leitheiser. Maiores informações concernentes aos métodos para produzir as partículas abrasivas formatadas é apresentado no pedido de patente copendente

U.S. número de série 12/337.001 intitulado “Method Of Making Abrasive Shards, Shaped Abrasive Particles With An Opening, Or Dish-Shaped Abrasive Particles”, que tem número da súmula do advogado 63512US002, e depositado no dia 17 de dezembro de 2008.

Exemplos [0089] Os objetivos e vantagens dessa descrição são adicionalmente ilustrados pelos exemplos não-limitadores a seguir. Os materiais específicos e quantidades dos mesmos recitados nesses exemplos bem como outras condições e detalhes, não devem ser interpretados para limitar indevidamente essa descrição. Exceto onde especificado em contrário, todas as partes, porcentagens, razões, etc., nos exemplos e o restante do relatório descritivo são expressas em peso.

Preparação de Partículas Abrasivas formatadas Precursoras Côncavas/Planas (figuras 2A a 2C, 7) [0090] Uma amostra de sol-gel de boemita foi produzida com o uso da seguinte receita: pó de monoidrato de óxido de alumínio (7333 partes) que tem a designação comercial “DISPERAL” foi disperso através de mistura de alto cisalhamento em uma solução contendo água (11000 partes) e 70% de ácido nítrico aquoso (293 partes) durante 10 minutos. O sol-gel resultante foi envelhecido durante 1 hora antes do revestimento. O solgel foi forçado no ferramental de produção que tem cavidades do molde com formato triangular de 0,71 mm (28 mils) de profundidade e 2,79 mm (110 mils) em cada lado. O

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24/27 ângulo de conicidade α entre a parede lateral e o fundo do molde foi de 98 graus. O ferramental de produção foi fabricado para ter 50% das cavidades do molde com 8 cristas paralelas que se elevam a partir das superfícies inferiores das cavidades, que se cruzam com um lado do triângulo em um ângulo de 90 graus, e as cavidades restantes têm uma superfície inferior lisa. As cristas paralelas foram espaçadas a cada 0,277 mm e a seção transversal das cristas estava em formato de triângulo tendo uma altura de 0,0127 mm e um ângulo de 45 graus entre os lados de cada crista na ponta, conforme descrito no pedido de patente pendente de número de súmula de advogado n° 64792US002 mencionado acima. O sol-gel foi forçado nas cavidades com uma com uma estação de revestimento por matriz de fenda de vácuo de modo que todas as aberturas do ferramental de produção fossem completamente carregadas. O ferramental de produção revestido por sol-gel foi passado em um forno de convecção de ar de 8 metros (27 pés) a 3,0 metros por minuto (10 pés por minuto) ajustado em 149 graus Celsius (300 graus Fahrenheit) a 40% de velocidade do ar na seção da zona 1 de 4,1 metros (13,5 pés) e 163 graus Celsius (325 graus Fahrenheit) a 40% de velocidade do ar na seção da zona 2 de 4,1 metros (13,5 pés). As partículas abrasivas formatadas precursoras foram removidas do ferramental de produção através da passagem das mesmas por uma corneta ultra-sônica.

Preparação de Partículas Abrasivas formatadas Precursoras Côncavas/Planas (figuras 4 e 8) [0091] Uma amostra de sol-gel de boemita foi produzida com o uso da seguinte receita: pó de monoidrato de óxido de alumínio (4824 partes) que tem a designação comercial “DISPERAL” foi disperso através de mistura de alto cisalhamento em uma solução contendo água (7087 partes) e 70% de ácido nítrico aquoso (212 partes) durante 13 minutos. O sol-gel resultante foi envelhecido durante 1 hora antes do revestimento. O sol-gel foi forçado no ferramental de produção que tem cavidades do molde com formato triangular de 0,71 mm (28 mils) de profundidade e 2,79 mm (110 mils) em cada lado. O ângulo de conicidade α entre a parede lateral e o fundo do molde foi de 98 graus. O ferramental de produção foi fabricado para ter 50% das cavidades do molde com 8 cristas paralelas que se elevam a partir das superfícies inferiores das cavidades, que se cruzam com um lado do triângulo em um ângulo de 90 graus, e as cavidades restantes têm uma superfície inferior lisa. As cristas paralelas foram espaçadas a cada 0,277 mm e a seção transversal das cristas estava em formato de triângulo tendo uma altura de 0,0127 mm e um ângulo de 45 graus entre os lados de cada crista na ponta, conforme descrito no pedido de patente pendente de número de súmula de advogado n° 64792US002 mencionado acima. O sol-gel foi forçado nas cavidades com uma com uma estação de revestimento por matriz de fenda de vácuo de modo que todas as aberturas do ferramental de produção fossem completamente carregadas. Um agente de liberação de molde, 2% de óleo de amendoim em água foi usado para como revestimento sobre o

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25/27 ferramental de produção com cerca de 0,16 mg/cm² (1 mg/pol²) de óleo de amendoim aplicado ao ferramental de produção. O ferramental de produção revestido por sol-gel foi passado em um forno de convecção de ar de 8 metros (27 pés) a 3,4 metros por minuto (11 pés por minuto) ajustado em 137,8 graus Celsius (280 graus Fahrenheit) a 60% de velocidade do ar na seção da zona 1 de 4,1 metros (13,5 pés) e 121,1 graus Celsius (250 graus Fahrenheit) a 40% de velocidade do ar na seção da zona 2 de 4,1 metros (13,5 pés). As partículas abrasivas formatadas precursoras foram removidas do ferramental de produção através da passagem das mesmas por uma corneta ultra-sônica.

Preparação de Partículas Abrasivas formatadas da Técnica Anterior (figura 5) [0092] As partículas abrasivas formatadas da técnica anterior foram feitas de acordo com o procedimento apresentado na patente U.S. n° 5.366.523 concedida a Rowenhorst et al. Foi produzida uma dispersão abrasiva (44% de sólidos) mediante o seguinte procedimento: pó de monoidrato de alumínio (1.235 partes) que tem a designação comercial “DISPERAL” foi disperso através de mistura contínua em uma solução contendo água (3.026 partes) e 70% de ácido nítrico aquoso (71 partes). O sol que resultou foi seco a uma temperatura de aproximadamente 125 graus Celsius em um secador contínuo para produzir uma dispersão abrasiva de 44% de sólidos. A dispersão abrasiva foi introduzida nas cavidades do molde com formato triangular por meio de um rodo de borracha. As cavidades foram revestidas com um material de liberação de silicone anterior à introdução da dispersão abrasiva. O molde foi uma lâmina de alumínio que contém múltiplos orifícios triangulares equiláteros que foram perfurados através da lâmina de alumínio. Os tamanhos do orifícios triangulares foram 0,71 mm (28 mils) de profundidade de 2,79 mm (110 mils) em cada lado. O molde carregado foi colocado em um forno de ar forçado e mantida a uma temperatura de 71 graus Celsius por 20 minutos. A dispersão abrasiva foi submetida a um encolhimento substancial enquanto a mesma é seca, e as partículas abrasivas formatadas precursoras encolheram no interior das cavidades. As partículas abrasivas formatadas precursoras foram removidas do molde através de gravidade e, após isto, as mesmas foram secas a uma temperatura de 121 graus Celsius por três horas.

[0093] Todas as três dentre as partículas abrasivas formatadas precursoras foram calcinadas a, aproximadamente, 650 graus Celsius e, então, saturadas com uma solução de nitrato misturada da concentração seguinte (relatado como óxidos): cada 1,8% de MgO, Y2O3, Nd2O3 e La2O3. O excesso de solução de nitrato foi removido e as partículas abrasivas formatadas precursoras saturadas foram deixadas secando após as partículas terem sido calcinadas novamente a 650 graus Celsius e sinterizadas a, aproximadamente, 1400 graus Celsius. Tanto a calcinação quanto a sinterização foram realizadas com o uso de fornos de calcinação de tubo giratório.

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26/27 [0094] O quarto lote usado foi um Grão Abrasivo CUBITRON de grau grosso 321 disponível junto à 3M Company, St. Paul, MN, EUA.

[0095] Os quatro lotes de partículas abrasivas foram classificados em tamanhos de mesh 18+20 (peneiras de teste padrão EUA) para remover qualquer caco ou formato quebrado. Cada lote foi misturado com uma quantidade igual em peso de mesh -25+30 (peneiras de teste padrão EUA) de partículas de carbonato de cálcio. A designação -25+30 refere-se aos tamanhos de partícula que atravessam uma tela de mesh 25 e foram retidos em uma tela de mesh 30. Os quatro lotes foram subsequentemente revestidos sobre os substratos do disco de fibra a um nível de 18 gramas por disco da mistura de carbonato de cálcio/partículas abrasivas com o uso de um revestimento artificial preenchido com carbonato de cálcio, revestimento artificial preenchido com criolita e revestimento de supertamanho preenchido com fluoroborato de potássio (KBF4). Os quatro lotes que foram preparados incluíram:

1. Triângulos Côncavos/Planos Figuras 2A a 2C, 7

2. Triângulos Convexos/Côncavos Figuras 4 e 8

3. Triângulos Abrasivos Conformados da Técnica Anterior Figura 5

4. Grão Abrasivo CUBITRON 321 (comprimido aleatoriamente) [0096] O desempenho de trituração dos discos foi avaliado com o uso de um Teste de Trituração com Ação Deslizante em uma peça de trabalho de aço inoxidável 304 com

80,1 N (18 libras força) de carga na peça de trabalho contra o disco abrasivo. O Teste de Trituração com Ação Deslizante é projetado para medir a taxa de corte do disco abrasivo revestido. Cada disco abrasivo foi usado para triturar a face de uma peça de trabalho de aço inoxidável de 1,25 cm por 18 cm 304. O triturador usado foi um triturador de disco de carga constante. A carga constante entre a peça de trabalho e o disco abrasivo foi fornecida através de uma mola de carga. A superfície de suporte para o triturador foi uma superfície de suporte de alumínio, chanfrada em aproximadamente 7 graus, estendendose a partir da borda e na direção do centro 3,5 cm. O disco abrasivo foi preso à superfície de alumínio através de uma porca de retenção e foi acionado a 5.000 rpm. A quantidade de metal em gramas removida em intervalos de um minuto foi registrada.

[0097] Com referência à figura 9, as partículas abrasivas com formato de prato 20 apresentaram desempenhos significativamente mais satisfatório que as partículas abrasivas formatadas triangulares da técnica anterior apresentadas na patente U.S. n° 5.366.523 por Rowenhorst et al. que tem duas superfícies planares paralelas (figura 5), ou o grão aleatoriamente esmagado. Em particular, as partículas abrasivas com formato de prato obtiveram quase o dobro da taxa de corte inicial das partículas abrasivas formatadas da técnica anterior, que é um tremendo aprimoramento para um disco abrasivo. Além disso, as partículas abrasivas com formato de prato mantiveram uma taxa de corte maior ao longo do teste quando comparadas às partículas abrasivas formatadas da técnica anterior.

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27/27 [0098] Outras modificações e variações para a descrição presente podem ser praticadas por aqueles não versados na técnica, sem que se desvie do caráter e âmbito da presente descrição, que é mais particularmente apresentada nas reivindicações em anexo. Entendese que os aspectos de várias modalidades podem ser intercambiados em sua totalidade ou em partes ou combinados com outros aspectos de várias modalidades. Todas as referências citadas, patentes ou pedidos de patente na aplicação acima para autorização de patente estão aqui incorporados, a título de referência em sua totalidade em uma maneira consistente. No caso de inconsistências ou contradições entre as porções das referências incorporadas a esse pedido, a informação na descrição precedente deverá controlá-las. A descrição precedente, dada com a finalidade de permitir aquele de habilidade comum na técnica praticar a descrição reivindicada, não deve ser interpretada como limitadora do escopo da descrição, que é definida pelas reivindicações e todos os equivalentes a isso.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Partículas abrasivas, CARACTERIZADAS por compreenderem: partículas abrasivas com formato de prato (20), cada uma tendo uma parede lateral (28), sendo que cada uma das partículas abrasivas com formato de prato (20) compreende alfa alumina e tem uma primeira face (24) e uma segunda face (26) separadas por uma espessura variante (T); sendo que a primeira face (24) é rebaixada e uma razão de espessura de Tc/Ti para as partículas abrasivas com formato de prato (20) está entre 1,25 a 5,00, em que Tc é a espessura em um canto (30) da parede lateral (28) e Ti é a menor espessura do interior da primeira face (24), em que a parede lateral (28) forma um perímetro (29) da primeira face (24) e um perímetro (29) da segunda face (26) e a forma geométrica do perímetro (29) é triangular, retangular, em forma de estrela ou de outros polígonos regulares ou irregulares, em que, com o objetivo de calcular a razão de espessura, quinze partículas abrasivas com formato de prato (20) aleatoriamente selecionadas são tríadas, a altura de cada canto (30) de cada partícula (20) é medida e, então, todas as alturas são calculadas para determinar uma Tc média, Ti de cada partícula (20) é medida e então os resultados são calculados para determinação de uma Ti média, e a razão de espessura é determinada pela divisão da Tc média pela Ti média.
2. 2. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADAS pelo fato de que a segunda face (26) é plana.
3. 3. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADAS pelo fato de que a primeira face (24) compreende uma porção central plana e uma pluralidade de cantos (30) salientes.
4. 4. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADAS pelo fato de que a primeira face (24) é côncava.
5. 5. Partículas abrasivas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADAS pelo fato de que compreendem um ângulo de conicidade α entre a segunda face (26) e a parede lateral (28), e onde o ângulo de conicidade α situa-se entre 95 graus a 130 graus.
6. 6. Partículas abrasivas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADAS pelo fato de que compreendem um perímetro (29) da primeira face (24) e um perímetro (29) da segunda face (26) e onde o perímetro (29) compreende um formato triangular.
7. 7. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADAS pelo fato de que o formato triangular compreende um triângulo equilátero.
8. 8. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADAS pelo fato de que compreendem um raio de uma esfera curva ajustada à primeira face (24) através de análise de imagens e sendo que o raio situa-se entre 1 mm a 25 mm.

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9. 9. Partículas abrasivas, CARACTERIZADAS por compreenderem: partículas abrasivas com formato de prato (20), cada uma tendo uma parede lateral (28), cada uma das partículas abrasivas com formato de prato (20) compreendendo alfa alumina e tendo uma primeira face (24) e uma segunda face (26) separadas por uma espessura, T, e, sendo que a primeira face (24) é convexa e a segunda face (26) é côncava.
10. 10. Partículas abrasivas de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADAS pelo fato de que compreendem um perímetro (29) da primeira face (24) e um perímetro (29) da segunda face (26) e sendo que o perímetro (29) compreende um formato triangular.