Objet abrasif et son procédé de fabrication On connaît des objets abrasifs composites formés à partir de plusieurs couches d'une matière en feuille fibreuse souple enduite d'abrasif, qui sont réunies et combinées par adhésif sous pression pour former un corps abrasif en une seule pièce, ayant la dimension et la forme voulues, comme des roues et des disques à meuler, des roues et des disques à polir, des blocs, des bâtons et autres formes abrasives diverses.
La présente invention se propose de fournir des objets abrasifs de ce type dans lesquels on tire profit de la présence avantageuse des constituants fibreux, sans que ces derniers diminuent outre me sure l'efficacité de meulage de l'objet.
Elle concerne un objet abrasif, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs couches, réunies par ad hésif, d'une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée, portant des particules d'abrasif, chacune des couches de cette matière en feuille présentant un poids de fibres de 1,814 à 2,268 kg par rame et une épaisseur de 0,075 à 0,1 mm, les couches indivi duelles superposées n'étant pas régulièrement strati fiées et les fibres de chaque couche étant enrobées par une matière polymère thermoplastique tandis que les couches sont liées entre elles au moyen d'une matière comprenant un polymère dur.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel objet abrasif, caractérisé en ce que l'on calandre une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée présentant un poids de fibres de 1,814 à 2,268 kg par rame, jusqu'à une épaisseur de 0,075 à 0,1 mm, d'on imprègne la matière en feuille à l'aide d'au moins une substance élastomère thermoplastique afin d'enrober ses fibres sans toute fois remplir complètement .les interstices entre les fibres, l'on forme une couche adhésive sur un côté de la feuille, l'on dépose des particules d'abrasif sur ladite couche adhésive, l'on sèche la matière en feuille munie de l'abrasif,
on l'imprègne ensuite à l'aide d'un liant thermodurcissable et d'on chauffe le tout .pour amener le liant dans un état sensiblement non poisseux, en ce que l'on découpe les ébauches dans la feuille ainsi traitée, superpose plusieurs des- dites ébauches et soumet l'ensemble à la chaleur et à la pression.
Un type très satisfaisant d'une matière en feuille ou en bande en fibres textiles non tissées utilisable aux fins de da présente invention (et une matière que l'on préfère en raison de .la facilité de sa .mani pulation au cours du traitement) est une bande non tissée, légère, comprenant un mélange de fibres de coton et de fibres thermoplastiques et qui a été calandrée thermiquement sans être tassée.
Par exem- ple, une bande constituée par 80 '% environ de fibres de coton et 20 % environ de- fibres d'acétate de cellulose, présentant un poids de 2,041 kg par rame,
calandrée à une épaisseur comprise entre 0,075 et 0,1 mm, avec une résistance à la traction dans le sens de la longueur de 1780 à 2136 g/cm, s'est avérée très satisfaisante. Chaque fois qu'on se réfère à une rame, il s'agit d'une rame de fabricant de papier de verre qui présente une surface équivalant à da surface de 480 feuilles de 22,5 sur 27,5 cm.
Toutefois, on peut utiliser d'autres tissus non tis sés ayant des caractéristiques comparables. Par exemple, on peut utiliser une matière en feuille en fibres textiles non tissée légère, constituée par des fibres de coton et un liant thermoplastique d'acétate de cellulose en poudre, calandrée à une épaisseur voulue de l'ordre de 0,075 à 0,1 mm et présentant des caractéristiques de résistance comparables.
On peut utiliser d'autres constituants thermoplastiques sous forme de fibres, de poudre ou en solution, à la place des fibres ou poudre d'acétate de cellulose, comme d'autres esters cellulosiques thermoplastiques ou des dérivés, des composés de vinyle thermoplas tiques, diverses matières résineuses thermoplastiques ou des résines thermodurcissables plastifiées etc.
On n'obtient pas normalement de résultats tout à fait équivalents en l'absence d'un constituant thermo- plastique d'une forme ou d'une autre et cette ab sence est habituellement défavorable en raison des difficultés de .traitement dues au manque de résis tance initiale de ces matières.
Toutefois, on peut uti liser des feuilles en fibres textiles à 100 1% de coton- et autres feuilles en fibre textile non tissée compa rables quant à la légèreté et à la structure, au moins dans une mesure limitée, comme feuille de base ou support pour les particules abrasives pour autant que les opérations de manipulation soient réglées de façon à compenser la faible résistance inhérente de ces matières.
Après avoir choisi une matière en feuille en fibres textiles non tissée, on traite ou imprègne la matière en feuille de base du type choisi sous forme de bande à l'aide d'une matière élastomère ou élastique souple de façon permanente en une quantité telle que les fibres de la feuille en fibres textiles soient en tourées par une mince pellicule protectrice de l'agent d'imprégnation souple, .de façon permanente, sans remplir :d'agent d'imprégnation les espaces interstitiels compris entre les fibres adjacentes.
En d'autres termes, cet agent d'imprégnation, qui peut être désigné par apprêt préalable et qui .peut être appli qué tel quel, si on le désire, doit consister en une matière qui, lorsqu'elle est exposée aux températures nécessaires pour le tassement et le mûrissage de l'objet abrasif à la forme finale ne se durcit pas à un état dur;
friable, mais reste à un état élastique relativement souple permanent, de façon à protéger les fibres individuelles de la bande en fibres textiles de toute fragilité inutile ou perte de résistance qui pourrait résulter autrement de l'absorption des liants plus durs utilisés habituellement pour lier les parti- cales abrasives et/ou pour fixer les couches de la matière en feuille, en fibres textiles, enduite d'abra sif les unes aux autres dans l'objet final. Par consé quent, cette matière d'imprégnation agit comme agent anti-fragilité permanent pour les fibres de la structure fibreuse.
On peut utiliser diverses substan ces thermoplastiques ou élastomères de façon per manente comme apprêt préalable d'imprégnation, tel que les latex de caoutchouc naturel composés, les latex de caoutchouc synthétique composés, comme les divers caoutchoucs de butadène, comprenant les copolymères de butadiène et de styrène, les copo- lymères de butadiène et d'acrylonitrile, le polychloro- prène et autres composés élastomères synthétiques,
les matières polymères susmentionnées mélangées avec de la caséine et/ou divers dérivés de .la cellu- lose comme la méthyl cellulose, les divers polymères résineux thermoplastiques comme les polymères d'acétal vinylique et les résines thermodurcissables plastifiées de façon permanente etc.
Après avoir traité ou imprégné et séché la bande de fibres textiles non tissée du type décrit ci-dessus à un état sensiblement non poisseux, on applique une couche d'un adhésif de fixation à un côté de la matière en feuille traitée ou imprégnée et on applique une couche de grains abrasifs ayant la dimension voulue à la surface enduite d'adhésif encore pois seuse. La quantité d'adhésif de fixation est réglée de façon minutieuse, de manière que sa quantité soit insuffisante pour remplir complètement les interstices de la structure de support fibreuse mais ne traverse pas jusqu'au côté opposé ou postérieur de la bande.
Un adhésif de fixation ou d'ancrage qui s'est avéré très satisfaisant pour fabriquer .des objets du type décrit consiste en un mélange de caséine solu bilisée et de latex de néoprène dans la proportion de 100 à 150 parties en poids de caséine et de 100 parties en poids de latex de néoprène présentant une teneur en matière solide de 50 % de néoprène. Toutefois, on peut utiliser d'autres adhésifs de fixa tion ou liants comme la caséine, la caséine et le buta diène-styrène, la caséine et le butadiène-acrylonitrile, des compositions de phénol-butadiène et d'acryloni trile, des polyacryliques, des acryliques modifiés, des polystyrènes, des vinyles, des époxy et des polyesters.
Bien que ce ne soit pas nécessaire, il est préfé rable pour parvenir au meilleur résultat que l'ad hésif de fixation ou liant soit une matière comme les matières de liants thermoplastiques énumérées ci- dessus qui, lorsqu'elle est complètement mûrie ou durcie, présente un degré de dureté sensiblement inférieur à la dureté de la matière utilisée pour l'en duit d'apprêt supérieur final du liant.
Lorsque l'adhésif de fixation est une :matière thermoplastique ou élastomère plastifié de façon per manente, comme un mélange de caséine solubilisée et de latex de Néoprène<B> ,</B> l'apprêt préalable ou imprégnation de la matière en feuille, en fibres tex tiles, pour entourer les fibres et les protéger contre un état fragile, peut être réalisé simultanément à l'application de d'adhésif de fixation en appliquant un seul enduit de l'adhésif à la feuille en fibres tex tiles en une quantité suffisante pour qu'une partie de l'adhésif pénètre et entoure les fibres, en ;
laissant le reste de l'adhésif sur une surface de la feuille sous forme d'une pellicule poisseuse, susceptible de recevoir Venduit des grains abrasifs qui doit lui être appliqué.
Après avoir appliqué les grains abrasifs et après le séchage, la bande en fibres textiles enduite d'abra sif reçoit alors un enduit d'apprêt final d'un adhésif de liaison qui est appliqué en une quantité suffisante, non seulement pour lier de façon permanente les particules abrasivres au support fibreux, mais pour pénétrer également dans le support fibreux de la couche adjacente pendant l'opération de combinaison ultérieure, afin de remplir ses interstices à l'aide de la matière du liant supplémentaire et de fournir un moyen pour combiner adhésivement la matière lorsqu'elle est assemblée par couches pour former un objet abrasif.
La matière en bande, en fibres textiles, enduite d'abrasif, munie de l'enduit d'apprêt final du liant, est séchée ou partiellement mûrie à un état non pois seux convenant pour sa manipulation.
L'adhésif de liaison final ou d'apprêt supérieur est habituellement appliqué par enduisage par immer sion et est avantageusement d'un type plus dur, plus friable et plus fragile que les enduits de matière élas tique ou thermoplastique antérieurs. L'adhésif final sert à conférer des propriétés appropriées de résis tance et de rupture à l'objet abrasif final pendant son utilisation au cours d'opérations de meulage. Il s'agit habituellement d'une composition durci:ssable à da chaleur comme une résine thermodurcissable, mais il peut s'agir d'une autre matière polymère présentant des propriétés de liaisons appropriées.
Par exemple, la caséine avec sa structure macromolécu laire, présentant un poids moléculaire estimé comme étant supérieur à 12000 et étant de nature conve nablement adhésive, sert de liant acceptable lors qu'elle est durcie à la chaleur et dans certains buts elle est considérée comme une substance polymère, suivant Pexpression utilisée ici. Toutefois, dans la plupart des cas, on a obtenu des résultats très satis faisants en utilisant diverses compositions résineuses de produits de condensation de phénol et d'aldéhyde comme celles mentionnées dans les exemples parti culiers donnés plus loin.
Comme autres liants rési neux appropriés de forme polymère, on peut citer les résines d'urée et de formaldéhyde, les résines de polyesters, les résines, de mélamine et de formal- déhyde et les résines -époxy.
La matière en bande, en fibres textiles, enduite d'abrasif ainsi obtenue est découpée en des ébauches ayant la dimension et la forme voulues, qui sont alors assemblées et fixées adhésivement les unes aux autres en relation superposée et soumises à une cha leur et à une pression suffisantes pour tasser les couches et combiner adhésivement les couches de matière pour former un objet abrasif en une seule pièce. Au cours de l'opération de tassement finale, le liant adhésif qui a été appliqué comme enduit d'apprêt final s'écoule dans les interstices de la bande fibreuse et agit également comme adhésif de combinaison.
Pendant l'écoulement de la matière plastique qui se produit au cours de l'opération de tassement, les particules abrasives subissent un dé placement latéral sur l'ensemble de l'objet dans une mesure telle que le corps abrasif ainsi obtenu pré sente une action abrasive sensiblement uniforme sur toute la section transversale de l'objet.
La présente invention est décrite ci-après en réfé rence au dessin annexé dans lequel La fig. 1 est une vue en perspective d'une roue abrasive fabriquée suivant la présente invention ; la fig.2 est une élévation verticale de la. roue abrasive représentée sur la fig. 1, qui montre la struc ture stratifiée générale de l'objet ;
la fig. 3 est une coupe verticale à beaucoup plus grande échelle faite à travers une seule couche de la matière en feuille fibreuse non tissée enduite d'abra sif à partir de laquelle un objet du type représenté sur les fig. 1 et 2 est construit, et la fig.4 est une coupe verticale détaillée forte ment exagérée d'un fragment d'une roue abrasive du type représenté sur les fig. 1 et 2.
En se référant aux diverses figures, la roue abra sive 6 munie d'un orifice de montage central 7 est constituée par une série de couches 8 en une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée portant des particules d'abrasif du type décrit plus haut, tassée et combinée adhésivement pour former un objet abrasif sensiblement homogène en une seule pièce. Chacune des couches individuelles initiales 8 qui constituent la roue est composée d'un support ou couche de support, en fibres textiles, non tissée lé gère 10 et d'une couche de particules d'abrasif 11 qui y sont fixés :par un adhésif de fixation 12 et d'un enduit d'apprêt final 13.
En se référant en particulier à la fig.4 qui montre schématiquement d'autres détails de la nature de la structure fibreuse et abrasive en une seule pièce du corps abrasif, après avoir tassé et durci à la chaleur les couches 8, les particules d'abrasif 11, l'adhésif de fixation 12 et l'enduit d'apprêt 13 ont été soumis à un certain degré de déplacement latéral et à un écoulement plastique pendant le stade de tassement, de façon à conférer un comportement de coupe relativement uniforme au corps final.
En d'autres termes, l'enduit d'apprêt 13 a pénétré dans le support fibreux, toute fois sans rompre l'enveloppe 9 de matière élastomère autour des fibres individuelles 14, de sorte que la structure fibreuse conserve la plupart, sinon la tota lité, de la résistance initiale des fibres élastiques et présente en même temps la faculté de se rompre à l'instant correct au cours de son utilisation sans salir ou gêner l'action de coupe des grains abrasifs 11. On remarquera également que les grains abra sifs 11 ont pénétré dans les interstices de la struc ture fibreuse pour éliminer ou réduire au moins au minimum toute action stratifiée du corps d'ensemble de l'objet abrasif.
Les exemples particuliers suivants sont donnés encore à titre illustratif de l'invention.
<I>Exemple 1</I> On utilise comme matière première une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée, non blanchie, constituée par un mélange de fibres de coton et de 18 à 22 /o de fibres d'acétate de cellulose, présentant un poids compris entre 1,905 et 2,132 kg par rame, une résistance à la traction dans le sens longitudinal de 2136 g/cm et calandrée à chaud à une épaisseur comprise entre 0,075 et 0,1 mm. On apprête d'abord par immersion la matière en feuille du type décrit à l'aide d'un latex de polychloroprène composé.
La matière ainsi apprêtée, après avoir été séchée, con- tient de 10 à 14 1% de caoutchouc. Le latex de néo- prène composé contient 45 1% de ,
matières solides au total dont 33'% sont constitués par du polychloro- prène et les 12% restants consistent en des agents de mixionnage. Ces agents de
mixionnage com prennent ZnO, CaCO3, des agents de stabilisation du néoprène, des antioxydants et des agents pois seux. La matière préalablement apprêtée reçoit alors un enduit de préparation ou de fixation de l'adhé sif suivant
EMI0004.0046
Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Colle <SEP> de <SEP> caséine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 750
<tb> Latex <SEP> de <SEP> polychloroprène <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 600
<tb> Hydroxyéthyl <SEP> cellulose <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 25
<tb> Eau <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 1600 L'enduit de préparation de l'adhésif est appliqué dans la proportion de 2,948 kg par poids net de rame et est appliqué à la matière en feuille par enduisage au rouleau. Pendant que l'enduit de préparation est encore humide et poisseux, on applique 18,144 kg par rame de grains abrasifs, d'alumine fondue ayant une dimension particulaire de 0,77 mm à la surface enduite d'adhésif et on sèche la matière en feuille en duite d'adhésif pendant une heure entre<B>320</B> et<B>380</B> C.
On apprête alors par immersion la bande recouverte d'abrasif à d'aide d'un enduit d'apprêt de 9,072 kg par ponds net de rame d'une solution de furfural contenant 70 % d'un produit de condensation rési- neux de phénol et de formaldéhyde comme celui vendu par Bakelite Division of Union Carbide & Carbon Sales Company Bloomfield New Jersey,
sous le nom Bakelite Resin BR-10190 . On sèche alors sur râtelier la matière en feuille pendant 2 heures s/4 à 790C pour durcir l'adhésif résineux à un état non poisseux convenant pour la manipula tion.
En utilisant da matière en feuille décrite ci-dessus de l'exemple I, on a fabriqué des roues abrasives de découpage ayant un :diamètre de 25 cm et une épaisseur de 3,18 mm avec un arbre de 25 mm en tassant 8 couches de la matière en feuille sous une pression de 210 kg/ce à 135 C pendant quinze minutes.
On a soumis plusieurs des roues abrasives fabriquées de cette façon à des effets de meulage, dans lesquels on a effectué 40 coupes à travers une tige en acier fini à froid C-1020 ayant un dia mètre de 19,05 mm, en comparaison avec des roues abrasives ayant une dimension analogue suivant le brevet français No 923530 précité, utilisant une ma tière en feuille fibreuse contenant un abrasif et il s'est avéré qu'il se produisait moins de variations dans les caractéristiques de coupe d'une roue à l'autre, dans les roues utilisant la matière de l'exem ple I ci-dessus que dans le cas des roues fabriquées en utilisant la matière en feuille, en fibres textiles, contenant un abrasif du brevet susmentionné.
En outre, files efficacités de coupe des deux jeux de roues étaient comparables. On a soumis d'autres roues de ce même type décrit à des essais de vitesses de rup ture, dans lesquels on a accéléré les roues au point de rupture et on a obtenu les résultats suivants
EMI0004.0081
<I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb> Roue <SEP> Matière <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> rupture
<tb> No <SEP> mètres <SEP> de <SEP> surface/minute
<tb> 1 <SEP> Matière <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 8627
<tb> 2 <SEP> Matière <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 7918 <SEP> moyenne <SEP> 8220
<tb> 3 <SEP> Matière <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 8115
<tb> 4 <SEP> Roue <SEP>
fabriquée <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'une <SEP> .matière
<tb> en <SEP> feuille <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> abrasif <SEP> 6973
<tb> 5 <SEP> Roue <SEP> fabriquée <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'une <SEP> matière <SEP> moyenne <SEP> 6841
<tb> en <SEP> feuille <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> abrasif <SEP> <B>7130</B>
<tb> 6 <SEP> Roue <SEP> fabriquée <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'une <SEP> matière
<tb> en <SEP> feuille <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> abrasif <SEP> 6421 On remarquera que les résistances à l'éclatement des roues fabriquées suivant la présente invention sont de 20% supérieures à la vitesse d'éolatement des roues fabriquées suivant la pratique antérieure.
<I>Exemple 11</I> En utilisant la matière de l'exemple 1, on a fabri qué suivant la technique décrite dans cet exemple des roues abrasives de découpage ayant un dia mètre de 30 cm et une épaisseur de 3,18 mm avec un arbre d'un diamètre de 15,88 mm et on a également soumis ces roues à des essais de meulage comparatifs et elles se sont avérées comparables aux roues fabri quées suivant la pratique antérieure.
On a remarqué en outre que lorsqu'on les soumet à des essais ana logues de vitesses de rupture, les roues fabriquées suivant la présente invention présentent des résis- tances à l'éclatement de 10 1% supérieures à celles fabriquées suivant la pratique antérieure.
<I>Exemple 111</I> En utilisant la matière en feuille non tissée re couverte d'abrasif de l'exemple I, on a fabriqué des roues abrasives de découpage ayant un diamètre de 40 cm et une épaisseur de 3,97 mm avec un arbre de 25 mm en pressant 12 couches de la matière en feuille recouverte d'abrasif à une pression de 210 kg/cm2 et à 1350 C.
Le tableau II ci-dessous indique les résultats des essais de résistance à l'éclate ment en comparaison des roues fabriquées avec la matière en feuille comprenant un abrasif suivant la pratique antérieure du brevet français No 923530 précité et on a noté que -la résistance moyenne à l'éclatement des roues de la présente invention est de 16 D/o supérieure à la résistance à l'éclatement moyenne des roues analogues fabriquées suivant la pratique antérieure.
EMI0005.0006
<I>Tableau <SEP> 11</I>
<tb> Roue <SEP> Matière <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> rupture
<tb> Na <SEP> mètres <SEP> de <SEP> surface/minute
<tb> 7 <SEP> Matière <SEP> recouverte <SEP> d'abrasif <SEP> selon
<tb> l'exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 8420
<tb> 8 <SEP> Matière <SEP> recouverte <SEP> d'abrasif <SEP> selon <SEP> moyenne <SEP> 8420
<tb> l <SEP> exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 8734
<tb> 9 <SEP> Matière <SEP> recouverte <SEP> d'abrasif <SEP> selon
<tb> l'exemple <SEP> I <SEP> ci-dessus <SEP> 8105
<tb> 10 <SEP> Matière <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> abrasif <SEP> du
<tb> brevet <SEP> français <SEP> 923530 <SEP> 7289
<tb> 11 <SEP> Matière <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> abrasif <SEP> du
<tb> brevet <SEP> français <SEP> 923530 <SEP> 6723 <SEP> moyenne <SEP> 7047
<tb> 12 <SEP> Matière <SEP> comprenant <SEP> un <SEP>
abrasif <SEP> du
<tb> brevet <SEP> français <SEP> 923530 <SEP> 7029 <I>Exemple IV</I> On peut fabriquer une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée recouverte d'abrasif con venant pour fabriquer des objets abrasifs ayant des dimensions et des formes différei.tes par une va riante de procédé dans laquelle l'imprégnation de la matière en feuille fibreuse est combinée avec l'appli cation de l'adhésif de fixation de la façon suivante On utilise comme matière brute une matière en feuille, en fibres textiles, non tissée,
non blanchie constituée par un mélange de fibres de coton et de 18 à 22'% de fibres d'acétate de cellulose présentant un poids de 2,041 à 2,268 kg par rame, une résis tance à la traction longitudinale de 2492 g/cm et calandrée à chaud à une épaisseur comprise entre 0,75 et 0,1 mm.
Une composition adhésive contenant pour une application combinée en tant que matière d'impré gnation et en tant qu'adhésif de fixation, a été pré parée de la façon suivante
EMI0005.0020
Colle <SEP> de <SEP> caséine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 141,5 <SEP> kg
<tb> Latex <SEP> de <SEP> polychloraprène <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 113,4 <SEP> kg
<tb> Solution <SEP> à <SEP> 10'% <SEP> de <SEP> <SEP> Méthocel <SEP> <SEP> . <SEP> 4,54 <SEP> kg
<tb> (méthyl <SEP> cellulose)
<tb> Eau <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 246 <SEP> 1
<tb> Agent <SEP> anti-moussant <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 2 <SEP> cm3
<tb> ( Antifoam <SEP> A ) On a préparé la solution à 10 D/o de méthyl cellu lose en dissolvant 4,54 kg de méthyl cellulose de qualité industrielle dans 11,355 litres d'eau chaude (600 C) avec agitation constante, puis on a ajouté les 7,9 litres d'eau restants froids, tout en agitant jusqu'à ce que le mélange soit uniforme.
On a préparé la composition adhésive en ajoutant la solution à 101% de méthyl cellulose, le latex de polychloroprène et la colle de caséine, successivement dans l'eau dans l'ordre mentionné, tout en continuant à agiter.
On applique la composition adhésive à la matière en feuille, en fibres textiles, dans la proportion de 6,8 kg de poids net de rame et par enduisage au rouleau. L'adhésif pénètre dans la matière en feuille afin d'entourer les fibres de cette dernière, mais il existe en une quantité suffisante pour fournir une couche d'adhésif sur une surface de la matière en feuille pour fixer les particules adhésives.
Pendant que la bande enduite d'adhésif est encore humide et poisseuse, on applique 16,78 kg par rame de grains abrasifs d'alumine fondue, ayant une dimension particulaire de 0,50 mm, à la surface enduite d'adhé sif et on sèche la matière en feuille enduite d'adhé sif pendant une heure entre 32,1 et 38 C.
On apprête alors par immersion la bande enduite d'adhésif à l'aide d'un enduit d'apprêt de 5,4 à 5,9 kg par rame, poids net, d'un produit de condensation résineux de phénol et de formaldéhyde comme celui connu et vendu sous le nom V-1035 par Varcum Chemi- cal Corporation of Niagara Falls New York. La matière en feuille est alors séchée sur râtelier pen dant 4 heures et demie à 5 heures à une température comprise entre 660 C et 790 C pour amener l'adhésif résineux à un état non poisseux convenant pour la manipulation.
On peut utiliser la matière en feuille, en fibres textiles, non tissée recouverte d'abrasif ainsi obtenue, fabriquée comme décrit ci-dessus, comme matière première pour fabriquer des objets abrasifs selon la présente invention en suivant la même pratique que celle décrite plus haut en ,utilisant la matière pre mière de l'exemple 1- comme décrit ci-dessus. La bande abrasive fibreuse est découpée sous forme d'ébauches à la dimension et la forme voulues et ces ébauches sont assemblées par piles et fixées en semble en les soumettant à une chaleur et à une pression appropriées pour les tasser à la densité voulue.
La forme moulée ainsi obtenue, si néces saire, est rognée ou dressée à la dimension suivant des processus de dressage habituels.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut avoir recours à l'une ou l'autre des matières abra sives couramment utilisées comme le carbure de sili cium, l'oxyde d'aluminium fondu, l'oxyde de zir conium fondu, les diamants, le carbure de bore, le silex, le corindon, l'émeri, le rouge ou substances analogues. La dimension des particules abrasives peut varier des plus fines poudres de polissage aux dimensions les plus grossières utilisées par le meu lage.
Abrasive article and its method of manufacture Composite abrasive articles are known formed from several layers of a flexible fibrous sheet material coated with abrasive, which are joined and combined by pressure adhesive to form a one-piece abrasive body. , having the desired size and shape, such as grinding wheels and discs, polishing wheels and discs, blocks, sticks and other various abrasive shapes.
The present invention proposes to provide abrasive objects of this type in which advantage is taken of the advantageous presence of the fibrous constituents, without the latter further reducing the efficiency of grinding of the object.
It relates to an abrasive object, characterized in that it comprises several layers, joined by ad hesive, of a sheet material, in textile fibers, non-woven, carrying abrasive particles, each of the layers of this sheet material having a fiber weight of 1.814 to 2.268 kg per ream and a thickness of 0.075 to 0.1 mm, the individual superimposed layers not being regularly laminated and the fibers of each layer being coated with a thermoplastic polymer material while the layers are bonded together with a material comprising a hard polymer.
The invention also relates to a method of manufacturing such an abrasive object, characterized in that a non-woven sheet material, of textile fibers, having a fiber weight of 1.814 to 2.268 kg per ream, up to to a thickness of 0.075 to 0.1 mm, the sheet material is impregnated with at least one thermoplastic elastomeric substance in order to coat its fibers without, however, completely filling the interstices between the fibers, the 'forming an adhesive layer on one side of the sheet, depositing abrasive particles on said adhesive layer, drying the sheet material provided with the abrasive,
it is then impregnated with the aid of a thermosetting binder and the whole is heated. to bring the binder into a substantially non-tacky state, in that the blanks are cut from the sheet thus treated, superimposed several said blanks and subjects the whole to heat and pressure.
A very satisfactory type of nonwoven textile fiber sheet or strip material usable for the purposes of the present invention (and a material which is preferred because of its ease of handling during processing) is a lightweight, nonwoven web comprising a blend of cotton fibers and thermoplastic fibers and which has been thermally calendered without being tamped.
For example, a web consisting of about 80% cotton fibers and about 20% cellulose acetate fibers, having a weight of 2.041 kg per ream,
calendered to a thickness between 0.075 and 0.1 mm, with a tensile strength in the length direction of 1780 to 2136 g / cm, has been found to be very satisfactory. Whenever we refer to a ream, it is a ream from a manufacturer of sandpaper which has an area equivalent to the area of 480 sheets of 22.5 by 27.5 cm.
However, other non-woven fabrics having comparable characteristics can be used. For example, a lightweight nonwoven textile fiber sheet material, consisting of cotton fibers and a powdered thermoplastic cellulose acetate binder, calendered to a desired thickness in the range of 0.075 to 0.1 can be used. mm and exhibiting comparable strength characteristics.
Other thermoplastic constituents can be used in the form of fibers, powder or in solution, in place of the fibers or cellulose acetate powder, such as other thermoplastic cellulose esters or derivatives, thermoplastic vinyl compounds, various thermoplastic resinous materials or plasticized thermosetting resins etc.
Fully equivalent results are not normally obtained in the absence of a thermoplastic component of one form or another and this absence is usually unfavorable because of processing difficulties due to lack of. initial resistance of these materials.
However, 100-1% cotton textile fiber sheets and other nonwoven textile fiber sheets comparable in lightness and structure can be used, at least to a limited extent, as a base sheet or backing. for abrasive particles provided that handling operations are adjusted to compensate for the inherent low resistance of these materials.
After choosing a nonwoven textile fiber sheet material, the base sheet material of the selected type is treated or impregnated in strip form with a permanently flexible elastomer or elastic material in an amount such that the fibers of the sheet of textile fibers are wrapped by a thin protective film of the flexible impregnating agent, .de permanent way, without filling: with impregnating agent the interstitial spaces between the adjacent fibers.
In other words, this impregnating agent, which may be referred to as a pre-primer and which can be applied as is, if desired, should consist of a material which, when exposed to the temperatures necessary for settling and curing of the abrasive object to the final shape does not harden to a hard state;
friable, but remains in a permanent relatively soft elastic state, so as to protect the individual fibers of the textile fiber web from any unnecessary brittleness or loss of strength which might otherwise result from the absorption of the harder binders commonly used to bind the fibers. abrasive particles and / or for securing the layers of the abrasive coated sheet material, textile fibers to each other in the final object. Therefore, this impregnation material acts as a permanent anti-brittleness agent for the fibers of the fibrous structure.
Various thermoplastics or elastomers can be used permanently as an impregnation primer, such as compound natural rubber latexes, compound synthetic rubber latexes, such as the various butadene rubbers, including the copolymers of butadiene and of. styrene, copolymers of butadiene and acrylonitrile, polychloroprene and other synthetic elastomeric compounds,
the aforementioned polymeric materials mixed with casein and / or various cellulose derivatives such as methyl cellulose, the various thermoplastic resinous polymers such as vinyl acetal polymers and permanently plasticized thermosetting resins, etc.
After treating or impregnating and drying the web of non-woven textile fibers of the type described above to a substantially tack-free state, a layer of a fixing adhesive is applied to one side of the treated or impregnated sheet material and applies a layer of abrasive grit of the desired size to the adhesive coated surface still dotted. The amount of fixing adhesive is carefully controlled so that its amount is insufficient to completely fill the interstices of the fibrous support structure but does not pass through to the opposite or posterior side of the web.
A fixing or anchoring adhesive which has been found to be very satisfactory in making articles of the type described consists of a mixture of dissolved casein and neoprene latex in the proportion of 100 to 150 parts by weight of casein and of neoprene. 100 parts by weight of neoprene latex having a solids content of 50% neoprene. However, other fixing adhesives or binders can be used such as casein, casein and butadiene-styrene, casein and butadiene-acrylonitrile, compositions of phenol-butadiene and acrylonitrile, polyacrylics, etc. modified acrylics, polystyrenes, vinyls, epoxies and polyesters.
Although not necessary, it is preferable to achieve the best result that the fixing adhesive or binder is a material such as the thermoplastic binder materials listed above which, when fully cured or cured, has a degree of hardness substantially less than the hardness of the material used for the final top primer product of the binder.
When the fixing adhesive is a: thermoplastic or elastomeric material permanently plasticized, such as a mixture of solubilized casein and neoprene latex <B>, </B> the preliminary primer or impregnation of the sheet material, textile fibers, to surround the fibers and protect them from brittle condition, can be made simultaneously with the application of the fixing adhesive by applying a single coating of the adhesive to the textile fiber sheet in an amount sufficient for some of the adhesive to penetrate and surround the fibers, in;
leaving the remainder of the adhesive on a surface of the sheet in the form of a tacky film, capable of receiving the abrasive grain which is to be applied thereto.
After the abrasive grains have been applied and after drying, the abrasive coated textile fiber web then receives a final primer coating of a bonding adhesive which is applied in a sufficient amount not only to permanently bond. abrasive particles to the fibrous backing, but also to penetrate into the fibrous backing of the adjacent layer during the subsequent combining operation, to fill its interstices with the additional binder material and to provide a means for adhesively combining the material when assembled in layers to form an abrasive object.
The abrasive coated textile fiber web material provided with the final primer coating of the binder is dried or partially cured to a pea-free state suitable for handling.
The final or top-primer bonding adhesive is usually applied by dip coating and is preferably of a harder, more friable, and more brittle type than previous elastic or thermoplastic coatings. The final adhesive serves to impart suitable strength and fracture properties to the final abrasive object during its use in grinding operations. This is usually a heat-cured composition such as a thermosetting resin, but it may be another polymeric material having suitable bonding properties.
For example, casein with its macromolecular structure, having a molecular weight estimated to be greater than 12,000 and being of a suitably adhesive nature, serves as an acceptable binder when heat cured and for certain purposes is considered to be. a polymeric substance, as used herein. However, in most cases very satisfactory results have been obtained using various resin compositions of phenol and aldehyde condensation products such as those mentioned in the specific examples given below.
As other suitable resinous binders of polymeric form, there may be mentioned urea and formaldehyde resins, polyester resins, resins, melamine and formaldehyde and epoxy resins.
The strip material, of textile fibers, coated with abrasive thus obtained is cut into blanks having the desired size and shape, which are then assembled and adhesively fixed to each other in superimposed relation and subjected to heat and heat. sufficient pressure to tamp the layers and adhesively combine the layers of material to form an abrasive object in one piece. During the final tamping operation, the adhesive binder which was applied as the final primer coating flows into the interstices of the fibrous web and also acts as a combination adhesive.
During the flow of the plastic material which occurs during the tamping operation, the abrasive particles undergo a lateral displacement over the whole object to such an extent that the abrasive body thus obtained exhibits an action. abrasive substantially uniform over the entire cross section of the object.
The present invention is described below with reference to the accompanying drawing in which FIG. 1 is a perspective view of an abrasive wheel made in accordance with the present invention; Fig.2 is a vertical elevation of the. abrasive wheel shown in fig. 1, which shows the general layered structure of the object;
fig. 3 is a much larger scale vertical section taken through a single layer of the abrasive coated nonwoven fibrous sheet material from which an article of the type shown in Figs. 1 and 2 is constructed, and Fig. 4 is a highly exaggerated detailed vertical section of a fragment of an abrasive wheel of the type shown in Figs. 1 and 2.
Referring to the various figures, the abrasive wheel 6 provided with a central mounting hole 7 is constituted by a series of layers 8 of a sheet material, of textile fibers, non-woven carrying abrasive particles of the type described. higher, tamped and adhesively combined to form a substantially homogeneous abrasive object in one piece. Each of the initial individual layers 8 which constitute the wheel is composed of a support or support layer, of textile fibers, non-woven l manages 10 and of a layer of abrasive particles 11 which are attached thereto: by an adhesive of fixing 12 and a final primer 13.
With particular reference to Fig. 4 which schematically shows further details of the nature of the one-piece fibrous and abrasive structure of the abrasive body, after having packed and heat-hardened layers 8, the particles of abrasive 11, the fixing adhesive 12 and the primer 13 have been subjected to some degree of lateral displacement and plastic flow during the settling stage, so as to impart a relatively uniform cutting behavior to the body final.
In other words, the primer coating 13 has penetrated the fibrous support, however without breaking the envelope 9 of elastomeric material around the individual fibers 14, so that the fibrous structure retains most, if not all. ity, of the initial resistance of the elastic fibers and at the same time has the ability to break at the correct time during its use without soiling or hindering the cutting action of the abrasive grains 11. It will also be noted that the abrasive grains The abrasives 11 have penetrated the interstices of the fibrous structure to eliminate or at least minimize any layering action of the overall body of the abrasive object.
The following specific examples are further given by way of illustration of the invention.
<I> Example 1 </I> A sheet material, in textile fibers, nonwoven, unbleached, constituted by a mixture of cotton fibers and 18 to 22% of acetate fibers of cellulose, having a weight of between 1.905 and 2.132 kg per ream, a tensile strength in the longitudinal direction of 2136 g / cm and heat calendered to a thickness of between 0.075 and 0.1 mm. The sheet material of the type described is first dip-primed with a polychloroprene compound latex.
The material thus primed, after being dried, contains from 10 to 141% rubber. The compound neoprene latex contains 45 1%,
solids in total of which 33% are polychloroprene and the remaining 12% are blending agents. These officers
mixing includes ZnO, CaCO3, neoprene stabilizers, antioxidants and peas agents. The previously primed material then receives a preparation or fixing coating for the following adhesive.
EMI0004.0046
Parts <SEP> in <SEP> weight
<tb> Glue <SEP> of <SEP> casein <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 750
<tb> Latex <SEP> of <SEP> polychloroprene <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 600
<tb> Hydroxyethyl <SEP> cellulose <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 25
<tb> Water <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> 1600 Adhesive preparation filler is applied in the proportion of 2.948 kg per net ream weight and is applied to the sheet material by roll coating. While the prep coating is still wet and tacky, 18.144 kg per ream of abrasive grit, molten alumina having a particle size of 0.77 mm is applied to the adhesive coated surface and the sheet material is dried. in a pickup of adhesive for one hour between <B> 320 </B> and <B> 380 </B> C.
The abrasive coated strip is then immersed with the aid of a primer of 9.072 kg per net weight of ream of a solution of furfuraldehyde containing 70% of a resinous condensation product of phenol. and formaldehyde such as that sold by Bakelite Division of Union Carbide & Carbon Sales Company Bloomfield New Jersey,
under the name Bakelite Resin BR-10190. The sheet material is then rack dried for 2 hours s / 4 at 790 ° C to cure the resinous adhesive to a tack free state suitable for handling.
Using the sheet material described above from Example I, abrasive cutting wheels having a diameter of 25 cm and a thickness of 3.18 mm were made with a 25 mm shaft by packing 8 layers of. the sheet material under a pressure of 210 kg / cc at 135 ° C. for fifteen minutes.
Several of the abrasive wheels made in this way were subjected to grinding effects, in which 40 cuts were made through a cold finished C-1020 steel rod having a diameter of 19.05 mm, in comparison with abrasive wheels having a similar dimension according to the aforementioned French patent No 923530, using a fibrous sheet material containing an abrasive and it has been found that there is less variation in the cutting characteristics of a wheel at the edge. Other, in wheels using the material of Example I above than in the case of wheels made using the sheet material, of textile fibers, containing an abrasive of the aforementioned patent.
In addition, the cutting efficiencies of the two sets of wheels were comparable. Other wheels of the same type described were subjected to breaking speed tests, in which the wheels were accelerated to the point of failure and the following results were obtained
EMI0004.0081
<I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Wheel <SEP> Material <SEP> Speed <SEP> of <SEP> breaking
<tb> No <SEP> <SEP> meters of <SEP> surface / minute
<tb> 1 <SEP> Material <SEP> of <SEP> example <SEP> I <SEP> above <SEP> 8627
<tb> 2 <SEP> Material <SEP> of <SEP> example <SEP> I <SEP> above <SEP> 7918 <SEP> average <SEP> 8220
<tb> 3 <SEP> Material <SEP> of <SEP> example <SEP> I <SEP> above <SEP> 8115
<tb> 4 <SEP> Wheel <SEP>
made <SEP> to <SEP> from <SEP> of a <SEP> .material
<tb> in <SEP> sheet <SEP> comprising <SEP> an abrasive <SEP> <SEP> 6973
<tb> 5 <SEP> Wheel <SEP> manufactured <SEP> to <SEP> from <SEP> of a <SEP> material <SEP> average <SEP> 6841
<tb> in <SEP> sheet <SEP> comprising <SEP> an <SEP> abrasive <SEP> <B> 7130 </B>
<tb> 6 <SEP> Wheel <SEP> manufactured <SEP> to <SEP> from <SEP> of a <SEP> material
<tb> in <SEP> sheet <SEP> comprising <SEP> an abrasive <SEP> <SEP> 6421 It will be noted that the bursting strengths of the wheels manufactured according to the present invention are 20% greater than the speed of winding of wheels manufactured according to prior practice.
<I> Example 11 </I> Using the material of Example 1, abrasive cutting wheels having a diameter of 30 cm and a thickness of 3.18 mm were manufactured according to the technique described in this example. with a shaft with a diameter of 15.88 mm and these wheels were also subjected to comparative grinding tests and were found to be comparable to wheels manufactured according to prior practice.
It has further been observed that when subjected to similar failure rate tests, wheels made according to the present invention exhibit burst strengths that are 10% greater than those made according to prior practice.
<I> Example 111 </I> Using the abrasive coated nonwoven sheet material of Example I, abrasive cutting wheels having a diameter of 40 cm and a thickness of 3.97 mm were fabricated. with a 25 mm shaft by pressing 12 layers of the abrasive coated sheet material at a pressure of 210 kg / cm2 and 1350 C.
Table II below indicates the results of the bursting resistance tests in comparison with the wheels manufactured with the sheet material comprising an abrasive according to the prior practice of the aforementioned French patent No. 923530 and it was noted that the average resistance burst strength of the wheels of the present invention is 16 D / o greater than the average burst strength of similar wheels made according to prior practice.
EMI0005.0006
<I> Table <SEP> 11 </I>
<tb> Wheel <SEP> Material <SEP> Speed <SEP> of <SEP> breaking
<tb> Na <SEP> <SEP> meters of <SEP> surface / minute
<tb> 7 <SEP> Material <SEP> coated <SEP> with abrasive <SEP> according to
<tb> Example <SEP> I <SEP> above <SEP> 8420
<tb> 8 <SEP> Material <SEP> coated <SEP> with abrasive <SEP> according to <SEP> average <SEP> 8420
<tb> l <SEP> example <SEP> I <SEP> above <SEP> 8734
<tb> 9 <SEP> Material <SEP> coated <SEP> with abrasive <SEP> according to
<tb> Example <SEP> I <SEP> above <SEP> 8105
<tb> 10 <SEP> Material <SEP> comprising <SEP> an abrasive <SEP> <SEP> of
<tb> French <SEP> patent <SEP> 923530 <SEP> 7289
<tb> 11 <SEP> Material <SEP> comprising <SEP> an abrasive <SEP> <SEP> of
<tb> French <SEP> patent <SEP> 923530 <SEP> 6723 <SEP> medium <SEP> 7047
<tb> 12 <SEP> Material <SEP> including <SEP> a <SEP>
abrasive <SEP> from
<tb> French <SEP> patent <SEP> 923530 <SEP> 7029 <I> Example IV </I> It is possible to manufacture a sheet material, in textile fibers, non-woven coated with abrasive suitable for making abrasive articles having different dimensions and shapes by a method variant in which the impregnation of the fibrous sheet material is combined with the application of the fixing adhesive as follows. A raw material is used. sheet, textile fibers, non-woven,
unbleached consisting of a blend of cotton fibers and 18 to 22% cellulose acetate fibers having a weight of 2.041 to 2.268 kg per ream, a longitudinal tensile strength of 2492 g / cm and calendered to hot to a thickness between 0.75 and 0.1 mm.
An adhesive composition containing for combined application as an impregnation material and as a fixing adhesive, was prepared as follows
EMI0005.0020
Casein <SEP> <SEP> glue <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 141.5 <SEP> kg
<tb> Latex <SEP> of <SEP> polychloraprene <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 113.4 <SEP> kg
<tb> Solution <SEP> to <SEP> 10 '% <SEP> of <SEP> <SEP> Methocel <SEP> <SEP>. <SEP> 4,54 <SEP> kg
<tb> (methyl <SEP> cellulose)
<tb> Water <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 246 <SEP> 1
<tb> Anti-foaming agent <SEP> <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> 2 <SEP> cm3
<tb> (Antifoam <SEP> A) The 10 D / o methyl cellulose solution was prepared by dissolving 4.54 kg of industrial grade methyl cellulose in 11.355 liters of hot water (600 C) with constant agitation , then the remaining 7.9 liters of cold water was added with stirring until the mixture was uniform.
The adhesive composition was prepared by adding the 101% methyl cellulose solution, the polychloroprene latex and the casein glue, successively in water in the order mentioned, while continuing to stir.
The adhesive composition is applied to the sheet material, textile fibers, in the amount of 6.8 kg net ream weight and by roller coating. The adhesive penetrates the sheet material to surround the fibers of the sheet material, but it exists in an amount sufficient to provide a layer of adhesive on a surface of the sheet material to secure the adhesive particles.
While the adhesive coated web is still wet and tacky, 16.78 kg per ream of abrasive grains of molten alumina, having a particle size of 0.50 mm, is applied to the adhesive coated surface and dries the adhesive coated sheet material for one hour at 32.1 to 38 C.
The adhesive coated strip is then dipped in with a primer of 5.4 to 5.9 kg per ream, net weight, of a resinous condensation product of phenol and formaldehyde such as that known and sold as V-1035 by Varcum Chemical Corporation of Niagara Falls New York. The sheet material is then rack-dried for 4.5 to 5 hours at a temperature of 660 C to 790 C to bring the resinous adhesive to a tack free state suitable for handling.
The resulting abrasive coated sheet, textile fiber, nonwoven material produced as described above can be used as a raw material for making abrasive articles according to the present invention by following the same practice as described above. using the raw material of Example 1- as described above. The fibrous abrasive belt is cut in the form of blanks to the desired size and shape and these blanks are stacked together and secured together by subjecting them to appropriate heat and pressure to compact them to the desired density.
The molded shape thus obtained, if necessary, is trimmed or dressed to size according to customary dressing processes.
For the implementation of the invention, one can have recourse to one or the other of the abrasive materials commonly used such as silicon carbide, molten aluminum oxide, molten zirconia oxide. , diamonds, boron carbide, flint, corundum, emery, red or the like. The size of the abrasive particles can vary from the finest polishing powders to the coarser sizes used by grinding.