Composition abrasive et procédé de fabrication de celle-ci La présente invention se rapporte à une compo sition abrasive stable, contenant des particules abra sives de pierres précieuses et/ou de matières synthé tiques équivalentes et qui sont suspendues dans, un véhicule homogène. L'invention se rapporte égale ment à un procédé de fabrication de cette compo sition.
Grâce à leur dureté extrême et à leur grande efficacité abrasive, les abrasifs tels que la poudre de diamant en vrac ont été utilisés sur une grande échelle pour le meulage et le polissage des matières très dures. Cependant, comme les pierres précieuses sont coûteuses et possèdent un poids spécifique élevé, les compositions abrasives à base de pierres précieu ses ont posé un problème spécial et difficile. Anté rieurement, les particules de diamant étaient disper- sées dans de l'huile d'olive avant l'emploi.
Cepen dant, du fait du poids spécifique élevé des particules d'abrasif, la suspension était temporaire et devait être remuée fréquemment. En outre, l'ouvrage devait être débarrassé de l'huile d'olive au moyen de solvants, de nettoyage, dont l'emploi présentait des inconvénients. Comme l'huile d'olive est un véhicule non satisfai sant, les compositions abrasives utilisées couramment ont leurs particules abrasives de diamant contenues dans des véhicules pouvant être enlevés de l'ouvrage par lavage à l'eau.
Bien que les véhicules utilisés avec la plupart des abrasifs du type diamant soient relativement stables et lavables à l'eau, une composition abrasive à base de diamant ayant un véhicule soluble dans l'eau n'était pas disponible. Les véhicules solubles dans l'eau sont éminemment désirables car le diamant, ma tière précieuse et rare, peut alors être facilement et complètement séparé après l'utilisation et récupéré par une méthode n'impliquant pas l'emploi de pro duits chimiques dangereux ou indésirables.
Actuelle ment, les particules de diamant des compositions ne sont d'habitude pas récupérées après l'emploi car un grand nombre de véhicules conventionnels contien nent de la silice, ou des matières analogues, :et ne sont donc pas complètement solubles dans. l'eau, et la matière usée provenant de la composition contient les particules de diamant mélangées à une boue sili ceuse.
Pour cette raison, i1 n'était jusqu'ici pas prati que de séparer le diamant de la boue, car cette sépa ration nécessite l'emploi d'agents toxiques.
La composition selon l'invention est caractérisée en ce que le véhicule est complètement soluble dans l'eau et consiste en un polyalcoylène glycol liquide et un oxyde d'éthylène fortement polymérisé et norma lement solide, la quantité dudit oxyde d'éthylène polymérisé étant d'au moins un tiers du poids du polyalcoylène glycol.
Cette composition peut être produite de manière à satisfaire des normes précises quant à la finesse des particules., la concentration de l'abrasif et la consistance qui sont nécessaires pour atteindre les résultats optimums sur un ouvrage donné. Cette composition est généralement solide dans les conditions d'expédition et d'emmagasinage,
et cepen- dant elle fond rapidement dans les conditions de l'emploi de sorte que le découpage commence rapi dement après, son application sur l'ouvrage.
Dans la composition conforme à l'invention, les particules, abrasives sont maintenues en suspension stable et uniforme et la composition peut être conservée à la température normale pendant de longues durées. Par le choix d'une composition ayant des caractéristiques physiques appropriées, l'opérateur peut appliquer l'abrasif sur l'ouvrage de diverses manières;
comme par exemple en quantités mesurées au moyen de seringues ordinaires, ou en débit déterminé et con tinu ou sous forme de pâte à appliquer sur l'ouvrage ou sur l'outil.
Bien entendu, la composition peut être complète ment éliminée de l'ouvrage par lavage à l'eau, ce qui supprime l'utilisation ide solvants organiques. Elle est également dispersable dans les huiles et elle peut être diluée ou coupée avec de l'eau, des glycols, des hui les et autres solvants de coupage.
La consistance de la composition abrasive varie entre celle d'une pâte molle et celle d'un solide dur pouvant être produit dans toute forme désirée.
On peut préparer cette composition de la ma nière suivante: on distribue uniformément dans un agent dispersif des particules abrasives telles que des particules de diamant d'une finesse comprise entre 1/4 et 200 microns environ. Tout en maintenant cette dispersion par une agitation, on ajoute une matière cireuse à la dispersion et on chauffe le mélange ré sultant en agitant jusqu'à ce qu'il soit uniforme. On agite la composition résultante pendant son refroi dissement.
Dans les exemples ci-après., les proportions des particules de diamant, de l'agent dispersif et du véhi cule cireux sont données en poids.
<I>Exemple 1</I>
EMI0002.0014
Abrasif <SEP> :
<tb> Particules <SEP> de <SEP> diamant <SEP> d'environ <SEP> 2 <SEP> à
<tb> 3 <SEP> microns <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>109</B>
<tb> Agent <SEP> dispersif
<tb> Polyalcoylène <SEP> glycol <SEP> (Ucon <SEP> 50-HB) <SEP> . <SEP> . <SEP> 60 <SEP> g
<tb> Véhicule
<tb> Polyéthylène <SEP> glycol <SEP> (Carbowax <SEP> 4000,
<tb> point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 50-55 <SEP> C <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 30 <SEP> g
<tb> 100 <SEP> g On nettoie les particules de diamant, par exem ple avec de l'acide chromique, .et on les :
lave à l'eau distillée. Ensuite, on disperse les particules dans un polyalcoylène glycol liquide et on agite le mélange résultant pendant l'addition du polyéthylène glycol servant de véhicule. On chauffe le mélange en con tinuant à agiter et celui-ci prend une consistance plus fluide et devient uniforme. On agite le mélange uni forme pendant qu'il se refroidit, afin que la suspen sion reste uniforme pendant le durcissement ou prise du véhicule.
La matière refroidie est un solide adhésif, tendre et pâteux, d'un point de fusion compris entre 50 et 55o C environ. Cette composition peut être enlevée quantitativement de l'ouvrage par lavage à l'eau, grâce à la solubilité du véhicule dans l'eau.
Parmi les polyalcoylènes glycols solubles dans l'eau appropriés, on peut mentionner plus spéciale ment ceux vendus sous la marque de fabrique UCON et sous la désignation de variété 50- B par la Carbide and Carbon Chemicals Corpo ration, et décrits en détail dans Ucon Fluids and Lubricants (Copyright 1955,
1956 de Union Car- bide and Carbon Corp.). Ces polyalcoylènes glycols sont des liquides essentiellement solubles dans l'eau et ne sont pas toxiques s'ils ne sont pas ingérés.
Le véhicule cireux solide est un oxyde d'éthylène polymérisé de haut poids moléculaire. La Carbide and Carbon Chemicals Corporation vend plusieurs produits de ce type sous la désignation Carbowax >>. Le véhicule préféré est le Carbowax 4000, qui est un solide cireux dur et qui est soluble dans l'eau. Son poids moléculaire est d'environ 4000 et son point de fusion est de 50-55e C. Cependant, lorsqu'une cire plus tendre est désirée, on peut employer le Carbo- wax 1500, qui a la consistance de la vaseline.
On peut utiliser n'importe quels Carbowax, qui sont des polyéthylènes glycols et qui sont solubles .dans l'eau, et le choix du véldcule particulier dépend de la con sistance désirée pour le produit.
La composition maintient des particules de dia mant d'une finesse comprise entre 1/4 et 200 microns environ en suspension permanente et uniforme. Ce pendant, pour la plupart des types d'ouvrage, la fi nesse des particules, est comprise entre 2. et 50 mi- crions environ. D'autres abrasifs en pierres précieuses telles que rubis et saphir et les abrasifs synthétiques équivalents peuvent être utilisés en lieu et place de la poudre ,de diamant.
On a constaté que plus les particules sont gran des, plus grande est la proportion en poids de l'abra sif pouvant être incorporé dans un véhicule de con sistance donnée. D'autre part, la consistance de la composition dépend entièrement des ingrédients au tres que l'abrasif, c'est-à-dire l'agent dispersif et le véhicule cireux solide. Par conséquent, la consistance peut être facilement adaptée à une teneur en abrasif et à une grosseur de particules données.
Bien que la teneur en .diamant de la composition puisse atteindre 50'/o en poids, la teneur en diamant est le plus souvent comprise entre 2 et 20'% en poids environ de particules de diamant d'une finesse comprise entre 2 et 5 microns environ. Il est en général désiré que la composition ne soit ni cassante, ni molle au point de ne pas pouvoir conserver sa forme. En d'autres termes, sa consistance est de préférence semblable à celle de la pâte dentifrice, de manière qu'elle puisse être placée sur l'ouvrage et s'étaler facilement.
Pour obtenir cette consistance, on mélange les particules de diamant avec suffisamment de polyalcoylène gly col liquide pour les. humecter et les disperser, et on ajoute suffisamment de polyéthylène glycol solide pour donner l'épaisseur désirée à la composition. En général, le pourcentage en poids du polyéthylène glycol solide est d'environ la moitié de celui de l'agent dispersif. Cependant, si une composition un peu plus molle est désirée, ou si les particules de diamant sont très petites., la quantité en poids du véhicule solide peut être d'environ 1/; de celle de l'agent dispersif.
Lorsqu'une composition plus dure est désirée, le pourcentage en poids du glycol solide peut aller jusqu'à environ 80 1% du poids de l'agent dispersif liquide.
Une matière colorante peut être ajoutée à la composition abrasive pour indiquer sa qualité ou degré. Par exemple, les différentes compositions abra sives contenant des particules de diamant de finesses et en pourcentages variés peuvent être colorées cha cune différemment au moyen de colorants conven tionnels,
et l'usager s'accoutume à employer une cer taine couleur pour un ouvrage particulier. Le colo rant n'affecte pas l'action de la composition abrasive mais indique simplement la qualité ou type de la composition. D'autres additifs ayant des fonctions bien connues peuvent également être incorporés dans la présente composition lorsque ces fonctions sont désirées. L'exemple 2 illustre une composition con tenant une matière colorante.
<I>Exemple 2</I>
EMI0003.0018
Abrasif
<tb> Poudre <SEP> de <SEP> diamant <SEP> ou <SEP> de <SEP> saphir <SEP> (gros seur <SEP> de <SEP> particules <SEP> 40 <SEP> microns) <SEP> . <SEP> . <SEP> 20 <SEP> g
<tb> Agent <SEP> dispersif
<tb> Polyalcoylène <SEP> glycol <SEP> (UCON <SEP> 50-HB) <SEP> 54 <SEP> g
<tb> Véhicule:
<tb> Oxyde <SEP> d'éthylène <SEP> polymérisé <SEP> (Carbo wax <SEP> 4000) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2<U>6 <SEP> g</U>
<tb> 100 <SEP> g
<tb> Colorant:
<SEP> q.s. <SEP> (environ <SEP> de <SEP> 0,01 <SEP> à <SEP> 1,0 <SEP> g) La préparation de cette composition s'effectue de manière semblable à la préparation de la com position décrite dans l'exemple 1, sauf que l'on dis sout une très petite quantité d'un colorant dans de l'eau; on filtre et on mélange le filtrat au UCON avant de mélanger ce dernier avec les autres ingré dients.
Comme l'opérateur applique d'habitude la composition sur l'ouvrage avec ses mains nues, on utilise un agent colorant dermatologiquement inof fensif, tel qu'un colorant tiré du goudron de houille et certifié pour l'usage cosmétique par la Food and Drug Administration, Federal Security Agency. Les colorants suivants sont des exemples de colorants tendant à rester dans la composition et qui sont lessi vés avec celle-ci.
EMI0003.0029
La liste suivante illustre des couleurs certifiées solubles dans l'eau qui peuvent être incorporées dans la composition selon l'invention. Ces couleurs sont lessivées par l'eau de lavage. Par conséquent, lors que l'eau de lavage utilisée n'est plus colorée, l'opé rateur a la certitude que toute la composition abra sive a été enlevée de l'ouvrage par lavage.
EMI0003.0034
<I>Tableau <SEP> 11</I>
<tb> Sel <SEP> disodique <SEP> de <SEP> l'acide <SEP> 8-acétainido-2-p-acéta mido-phényl-azo-1-naphtol-3,6-disulfonique <SEP> (Ext.
<tb> D <SEP> & <SEP> C <SEP> Rouge <SEP> No <SEP> 1).
<tb> Sel <SEP> disodique <SEP> de <SEP> la <SEP> 9-o-carboxyphényl-4,5-di chloro-6-hydroxy-3-isoxanthone <SEP> (D <SEP> & <SEP> C <SEP> Orange
<tb> N- <SEP> 9).
<tb> Sel <SEP> disodique <SEP> .de <SEP> l'acide <SEP> 2,4-dinitro-1-naphtol-7 sulfonique <SEP> (FD <SEP> & <SEP> C <SEP> Jaune <SEP> No <SEP> 1).
<tb> Sel <SEP> disodique <SEP> de <SEP> la <SEP> 1,5-bis-(o-sulfo-p-toluino)-an thraquinone <SEP> (Ext. <SEP> D <SEP> & <SEP> C <SEP> Violet <SEP> NI) <SEP> 1).
<tb> 3-méthochlorure <SEP> de <SEP> la <SEP> 9-diméthylamino-3-mé thylimino-3-isophénothiazine <SEP> (Ext.
<SEP> D <SEP> & <SEP> C <SEP> Bleu
<tb> N- <SEP> 1).
<tb> Sel <SEP> disodique <SEP> de <SEP> la <SEP> 1,4-bis-(o-sulfo-p-toluino)-an thraquinone <SEP> (D <SEP> & <SEP> C <SEP> Vert <SEP> NI) <SEP> 5). Toutes les compositions abrasives ci-dessus sont stables et uniformes et sont spécialement destinées aux applications requérant des compositions solubles dans l'eau et lavables à l'eau. Elles sont cependant dispersables dans l'huile et peuvent être diluées avec une huile de coupage, de même qu'avec de l'eau, des glycols et autres solvants.
Comme mentionné plus haut, la composition se lon l'invention a pour avantage exceptionnel de per mettre la récupération des particules de pierres pré cieuses après l'usage, sans emploi de produits chi miques dangereux.
Avec les proportions d'ingrédients spécifiées dans les exemples. ci-dessus, les compositions sont des pâtes qui conservent leur forme tout en s'étalant facilement sur l'ouvrage. Cependant, en faisant va rier les proportions du polyalcoylène glycol servant d'agent dispersif et du polyéthylène glycol cireux, la consistance peut être ajustée suivant l'application à laquelle la composition est destinée.
La possibilité de modifier les proportions desdits ingrédients pour conférer à la composition abrasive des caractéristi ques physiques spécifiques. est un avantage important de l'invention qui permet à l'utilisateur de présélec- tionner une composition possédant des caractéristi ques adaptées au travail en cours.