ES2322163T3 - Herramienta abrasiva. - Google Patents
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Abstract
Herramienta abrasiva (1) que comprende un grano abrasivo (2) adherido con resina, seleccionado a partir del grupo que está constituido por diamante y nitruro de boro cónico, y un sustrato con una primera capa (3) que lleva el grano abrasivo (2), que es permeable al agua y presenta una superficie plana, y con al menos una segunda capa (4), que puede absorber agua y se puede comprimir manteniendo la forma, en la que el sustrato es autoadhesivo sobre el lado alejado del grano abrasivo (2), caracterizada porque sobre la superficie de la herramienta abrasiva está presente una cantidad de grano abrasivo (2) de 10 a 50 g/m 2 , con preferencia de 10 a 30 g/m 2 , que se obtiene a través de un procedimiento, en el que sobre la primera capa (3) del sustrato se aplica el grano abrasivo (2) con el adhesivo de resina a través de un procedimiento de recubrimiento libre de presión.
Description
Herramienta abrasiva.
La presente invención se refiere a una
herramienta abrasiva con diamante o nitruro de boro cúbico como
medio abrasivo, que es especialmente adecuado para el esmerilado en
húmedo de superficies duras, por ejemplo de lacas cerámicas. Se
conoce, por ejemplo, a partir del documento
US-A-2005/0262773 una herramienta
abrasiva que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.
La mecanización de superficies duras, por
ejemplo de lacas cerámicas en el sector del automóvil, con la ayuda
de herramientas abrasivas manuales, es decir, de herramientas que se
mueven manualmente durante el proceso de mecanización, no ha sido
solucionada hasta ahora todavía de una manera satisfactoria. Las
herramientas abrasivas convencionales de superficie completa
presentan en estos procesos tiempos de actividad muy reducidos;
después de la mecanización de aproximadamente 2 a 5 puntos de
abrasión, la herramienta abrasiva está ya totalmente desgastada.
Está claro que la mecanización de las superficies de un automóvil
completo con tales herramientas abrasivas es intensiva de tiempo y
de costes.
Otro problema se plantea en herramientas
abrasivas convencionales de superficie completa porque durante la
mecanización de superficies duras se desgasta rápidamente el grano
abrasivo, se fragmentan piezas de granos y entran en contacto con la
superficie a mecanizar. La consecuencia son trazas de abrasión no
deseadas (remolinos) sobre la superficie mecanizada. Esto sucede de
la misma manera cuando se desprenden partículas duras de la
superficie y no son recibidas y eliminadas por lavado correctamente
por el material abrasivo.
Para la mecanización de superficies duras es
necesario un grano abrasivo muy duro como diamante, nitruro de boro
cúbico o carburo de boro. Éstos son muy caros, lo que dificulta su
propagación.
Existía la necesidad de una herramienta abrasiva
mejorada para la mecanización de superficies duras, que presenta
tiempos de actividad más elevados y no deja tras de sí trazas de
abrasión sobre la superficie mecanizada.
De una manera sorprendente, el cometido anterior
ha sido solucionado a través de una herramienta abrasiva, que
comprende un grano abrasivo adherido con resina, seleccionado a
partir del grupo que está constituido por diamante y nitruro de boro
cónico, y un sustrato con una primera capa que lleva el grano
abrasivo, que es permeable al agua y presenta una superficie plana,
y con al menos una segunda capa, que puede absorber agua y se puede
comprimir manteniendo la forma, en la que el sustrato es
autoadhesivo sobre el lado alejado del grano abrasivo.
En la herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención, el grano abrasivo está aplicado en toda la superficie,
pero en primer lugar se emplea solamente aquel grano que se asienta
sobre las partes sobresalientes de la primera capa (nervaduras).
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención se caracteriza por una alta flexibilidad en virtud de la
naturaleza del sustrato. El grano abrasivo adhesivo con resina sobre
la superficie es presionado fuera de la herramienta, por lo tanto,
durante el proceso de abrasión. Esto conduce a tiempos de actividad
demasiado elevados así como a un arranque cuidadoso de virutas del
producto mecanizado. Por lo tanto, con presión de abrasión adaptada
se pueden emplear de una manera selectiva también partículas
abrasivas colocadas más profundas de la herramienta abrasiva
comprimible.
Durante el esmerilado en húmedo, el agua
alimentada a la herramienta abrasiva es retenida, al menos en
parte, en la segunda capa de absorción de agua y comprimible
manteniendo la forma. El polvo de abrasión que se produce durante la
abrasión se puede eliminar de una manera sencilla comprimiendo la
herramienta abrasiva. En este caso, el agua contenida en la segunda
capa es presionada hacia fuera, llega a la superficie de la
herramienta abrasiva en virtud de la permeabilidad de la capa que
lleva el grano y lava el polvo de abrasión que se encuentra sobre o
en la superficie de la herramienta abrasiva. La herramienta abrasiva
se puede utilizar de nuevo sin problemas a continuación de este
proceso que se puede realizar de una manera sencilla y rápida.
De este modo se consigue una abrasión sin trazas
de abrasión (remolinos) con tiempos de actividad sorprendentemente
altos. Los tiempos de actividad de la herramienta abrasiva de
acuerdo con la invención exceden a los tiempos de actividad de las
herramientas abrasivas convencionales de toda la superficie en un
factor de 20 a 100 aproximadamente.
Como grano abrasivo se puede utilizar diamante
natural o sintético o nitruro de boro cúbico, siendo preferido
diamante no en último lugar por motivos económicos. De acuerdo con
la presente invención, la herramienta abrasiva la superficie de la
herramienta abrasiva presenta una cantidad de gano abrasivo sobre su
superficie de 10 a 50 g/m^{2}, con preferencia de 10 a 30
g/m^{2} (este último corresponde a 50 a 150 Karat/m^{2} de
diamante).
De acuerdo con la presente invención, el grano
abrasivo está ligado al sustrato por medio de un adhesivo de resina.
Los materiales abrasivos adheridos con metal no están comprendidos
por la presente invención. La utilización de un llamado grano
abrasivo adhesivo con resina o
"Resin-Bond-Diamond" tiene la
ventaja de que presenta una tendencia elevada al reafilado (en
inglés, high friability).
De acuerdo con la invención, se pueden emplear
todos los adhesivos de resina convencionales, por ejemplo resinas
fenólicas, resinas de melamina, resinas de urea, resinas epóxido,
resinas de poliéster, resinas de poliacrilato o resinas de
poliuretano.
De acuerdo con una forma de realización
preferida , es especialmente ventajoso emplear resinas solubles en
agua como por ejemplo resinas fenólicas, que son solubles en agua en
el estado no endurecido. La utilización de resinas solubles en agua
permite una recuperación sencilla del grano abrasivo de residuos que
se pueden producir durante el procedimiento de aplicación, como por
ejemplo por pulverización. El residuo de grano abrasivo y de resina
no endurecida se obtiene fácilmente en una solución acuosa, con
preferencia alcalina y la resina es separada de una manera limpia y
eficiente. De este modo, se puede realizar el procedimiento de
aplicación de una manera más rápida, sin que ello implique
inconvenientes económicos (pérdida de grano abrasivo).
Como se ha indicado anteriormente, el sustrato
de la herramienta abrasiva de acuerdo con la invención comprende al
menos dos capas diferentes.
La primera capa lleva el grano abrasivo, que
está ligado a esta primera capa a través del adhesivo de resina
descrito anteriormente. La primera capa debe ser permeable al agua,
para que el agua retenida en la segunda capa penetre a través de
esta capa pueda ser eliminada por lavado con el polvo de abrasión
depositado sobre esta capa. La primera capa sirve también para el
refuerzo de la segunda capa. Pero debe presentar, por otra parte,
una flexibilidad suficiente, para que sea posible una compresión de
la segunda capa para la expulsión a presión del agua retenida en
ella manteniendo la forma de la herramienta abrasiva.
Se ha mostrado que los requerimientos anteriores
se cumplen especialmente bien por las capas, que están constituidas
por un tejido de punto como un Charmeuse o un
tejido-1,4 (tejido en el que los hilos de trama y
los hilos de urdimbre están presentes e la relación 1:4). Un ejemplo
son los "Technical Fabrics for abrasive disks" de la Firma
Sitip (Italia) (poliamida, dtex: 44). Pero también es posible, por
ejemplo, que la primera capa esté fabricada de un terciopelo, de
velo hilad por adhesión, agujeteado o por un soporte perforado en
toda la superficie.
Para conseguir una abrasión lo más exacta
posible, la superficie de la primera capa que lleva el medio
abrasivo debe ser plana. De acuerdo con la presente invención, por
"plana" debe entenderse que las partes (nervaduras) que
sobresa-
len de la primera capa deben estar esencialmente a la misma altura (en el marco de la exactitud de medición habitual).
len de la primera capa deben estar esencialmente a la misma altura (en el marco de la exactitud de medición habitual).
De acuerdo con la invención, la primera capa
presenta, en general, un espesor de 0,01 cm a 0,1 cm. El espesor
seleccionado depende del perfil de requerimientos y se puede
determinar y ajustar por el técnico sin problemas.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención comprende al menos una segunda capa. La segunda capa debe
estar en condiciones de poder absorber y retener agua. Además, la
segunda capa debe ser comprimible, para que el agua retenida ella
pueda salir de esta capa y pueda ser presionada a través de la
primera capa. Pero en este caso la segunda capa o bien toda la
herramienta abrasiva debe mantener fielmente la forma, es decir, que
debe recuperar de nuevo su forma original después de la terminación
de una actuación de fuerza externa. De esta manera se garantiza que
la herramienta abrasiva de acuerdo con la invención sea utilizada de
nuevo de la misma forma y se pueda liberar de polvo de abrasión.
Se ha mostrado que las espumas blandas
convencionales pueden cumplir muy bien los requerimientos
anteriores. Por lo tanto, de acuerdo con una forma de realización
preferida, la segunda capa del sustrato de la herramienta abrasiva e
acuerdo con la invención está constituida por una espuma blanda. El
técnico conoce espumas blandas. Como ejemplo se menciona espuma de
poliéter PU de células abiertas.
De acuerdo con otra forma de realización, la
segunda capa puede estar constituida por varias, con preferencia por
dos subcapas. Un ejemplo de ello son los "3D Spacer fabrics" de
la Firma Scott & Fyve (Gran Bretaña), un producto que está
constituido por dos capas de tejido tejidas de forma inseparable.
Aunque en estos ejemplos las subcapas no están constituidas por
espuma, se pueden emplear evidentemente también dos subcapas de
espuma.
De acuerdo con la invención, la segunda capa (o
la totalidad de subcapas, que forman conjuntamente la segunda capa)
presentan, en general, un espesor de 0,2 cm a 1 cm. El espesor
seleccionado depende del perfil de requerimientos y puede ser
determinado y ajustado por el técnico sin problemas de una manera
correspondiente.
La primera y la segunda capa se pueden conectar
entre sí de una manera convencional y conocida, por ejemplo a
través de encolado, flameado o a través de una unión velcro. En el
último caso, solamente la primera capa que lleva el grano está
revestida con un terciopelo. La segunda capa está presente entonces
en forma de un cojín intermedio que se puede utilizar de nuevo. Pero
la unión debe ser en cualquier caso permeable al agua.
Durante el empleo de la herramienta abrasiva de
acuerdo con la invención, las dos capas están unidas entre sí. Pero
es posible tanto unir las dos capas entre sí de forma permanente,
como también realizar la unión sólo inmediatamente antes de la
aplicación. En el último caso es posible preparar la segunda capa
sobre el soporte de fijación de un aparato abrasivo y unirla antes
de la aplicación con la unidad formada por la primera capa y el
grano abrasivo que se encuentra encima - de una manera ventajosa a
través de una unión desprendible como una unión velcro. De esta
manera es posible también una sustitución sencilla de la primera
capa que lleva el grano abrasivo.
Para poder fijar la herramienta abrasiva de
acuerdo con la invención sobre un soporte de fijación de un aparato
abrasivo, la superficie de la segunda capa, que está alejada de la
superficie que lleva la primera capa, está configurada de tal forma
que es autoadhesiva. Esto se puede realizar porque sobre la
superficie correspondiente de la segunda capa está preparada una
capa de terciopelo convencional (por ejemplo, de nylon) o velcro o
una capa adhesiva. Tales capas y tipos de aplicación de las mismas
se conocen a partir del estado de la técnica y no requieren
explicación adicional.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención es especialmente adecuada para la mecanización de
superficies, que contienen componentes cerámicos. A modo de ejemplo
se mencionan como materiales superficiales a tratar: superficies de
cerámica per se, lacas cerámicas sobre madera (por ejemplo,
suelos de parqué sellados), vidrios técnicos, vidrio, materiales
compuestos a base de piedra o minerales, compuestos que contienen
fibras como plásticos reforzados con fibras de vidrio (GFKs) o
plásticos reforzados con fibras de carbono (CFKs) o plásticos
reforzados con fibras de aramida o lacas "superduras" como
lacas epóxido.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención se prepara en este caso de una manera preferida en forma
de discos o tiras, para ser aplicados en máquinas de esmerilado
manuales convencionales, como por ejemplo máquinas de esmerilado
excéntricas.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención se puede fabricar aplicando sobre la primera capa del
sustrato el grano abrasivo con el adhesivo de resina a través de un
procedimiento de recubrimiento sin presión. Los procedimientos de
recubrimiento sin presión conocidos son, por ejemplo, recubrimiento
por pulverización, procedimientos de inmersión (Dip coating),
cuchilla de aire/cepillo de aire o procedimientos de
transferencia.
Como ya se ha descrito anteriormente, en este
caso es especialmente ventajoso que se emplee un adhesivo de resina
soluble en agua en el estado no endurecido. Entonces no es necesario
tener que prestar una atención especial durante el procedimiento de
aplicación para que el grano abrasivo caro llegue a ser posible
sobre toda la superficie sobre la superficie del sustrato. Más bien
se puede realizar un procedimiento más rápido que una pulverización
sobre el sustrato (más allá de la superficie a recubrir), cuando se
prepara junto o por debajo del sustrato a recubrir un dispositivo
colector como una bandeja. La mezcla acumulada allí de grano
abrasivo y aglutinante no endurecido se puede separar fácilmente a
continuación, añadiendo una solución acuosa, con preferencia
alcalina, especialmente en el intervalo de pH = 10, y disolviendo el
adhesivo allí. El grano abrasivo se puede separar entonces sin
problemas (por ejemplo, filtrar).
El tratamiento superficial con las herramientas
abrasivas de acuerdo con la invención se realiza en el
procedimiento abrasivo en húmedo, con preferencia con un atomizador
manual. Con el atomizador manual, el técnico añade habitualmente
agua precisamente en una cantidad que no humedece toda la superficie
de la pieza de trabajo, sino que se humedece precisamente la
superficie a tratar, hasta el punto de que la herramienta abrasiva
puede absorber de nuevo el líquido en la parte comprimida. En caso
necesario, el técnico aclara de nuevo la parte comprimida por medio
de presión ligera y añade agua nueva.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención se explicará en detalle a continuación con la ayuda de
figuras y dibujos no restrictivos.
En este caso:
La figura 1 muestra una vista esquemática de una
forma de realización de la herramienta abrasiva de acuerdo con la
invención.
En la figura 1 se muestra una herramienta
abrasiva 1 de acuerdo con la invención. La herramienta abrasiva
presenta diamante 2 adherido con resina como grano abrasivo. La
resina adhesiva es con preferencia resina fenólica. El diamante se
encuentra sobre elevaciones (nervaduras) de la primera capa 3, con
preferencia de un tejido de punto. La primera capa es permeable al
agua y presenta una superficie plana. La primera capa se encuentra
sobre una segunda capa 4, que puede absorber agua y se puede
comprimir manteniendo la forma. Con preferencia, esta segunda capa 4
está constituida por una espuma blanda. Las dos capas están unidas
entre sí por medio de una unión permeable al agua. Obre la
superficie alejada de la segunda 4 se encuentra una capa 5, que
presta adhesión al sustrato de la herramienta abrasiva. Con
preferencia, en la capa 5 se trata de una capa velcro o de una capa
formada por un adhesivo.
Ejemplo
Se aplicó una solución de
fenol-formaldehído al 70% aproximadamente
(precondensado) junto con un reticulante integrado de venta en el
comercio así como con diamante (grano P320) como grano abrasivo por
medio de aplicación por pulverización sobre un sustrato de tejido de
punto (Charmeuse SB780, de 6 mm de espesor, 40 kg/m^{3} de peso
específico, con terciopelo 55 g/m^{2}). El sustrato de género de
punto se había aplicado a través de revestimiento por flameado sobre
una capa de espuma de poliéterpoliol que se dilata de nuevo
rápidamente después de la compresión (resultados similares se
obtuvieron con una capa de espuma de
poliéter-poliuretano que se dilata de nuevo
rápidamente después de la compresión). Sobre la otra superficie de
la capa de espuma se había aplicado una capa de terciopelo a través
de revestimiento por flameado. La aplicación de la capa de material
abrasivo tenía en este caso de 10 a 40 g/m^{2} de adhesivo y de 10
a 30 g/m^{2} de diamante. La capa aplicada fue endurecida a
continuación en un horno a 130ºC durante 2 horas.
La capacidad abrasiva de la herramienta abrasiva
fabricada de esta manera se determinó con la ayuda de discos de 30
mm con una máquina abrasiva excéntrica. Sobre una laca cerámica
resistente a los arañazos se esmeriló con la herramienta abrasiva
durante 10 segundos sobre el mismo lugar, antes de pasar a la
mecanización de otro lugar. Si después de una mecanización de este
tipo, el lugar esmerilado aparece de color mate, entonces se
considera la capacidad abrasiva buena. Con la herramienta abrasiva
de acuerdo con la invención era posible mecanizar de esta manera más
de 100 lugares con buen resultado abrasivo.
Para comparación se realizó el mismo tratamiento
abrasivo con una herramienta abrasiva convencional (sustrato:
sustrato de papel resistente al agua o lámina) con óxido de aluminio
o carburo de silicio como grano abrasivo. Ya después de la
mecanización de 5 puntos, no se podía reconocer un color mate de los
lugares mecanizados. El material abrasivo se había consumido.
Claims (12)
1. Herramienta abrasiva (1) que comprende un
grano abrasivo (2) adherido con resina, seleccionado a partir del
grupo que está constituido por diamante y nitruro de boro cónico, y
un sustrato con una primera capa (3) que lleva el grano abrasivo
(2), que es permeable al agua y presenta una superficie plana, y con
al menos una segunda capa (4), que puede absorber agua y se puede
comprimir manteniendo la forma, en la que el sustrato es
autoadhesivo sobre el lado alejado del grano abrasivo (2),
caracterizada porque sobre la superficie de la herramienta
abrasiva está presente una cantidad de grano abrasivo (2) de 10 a 50
g/m^{2}, con preferencia de 10 a 30 g/m^{2}, que se obtiene a
través de un procedimiento, en el que sobre la primera capa (3) del
sustrato se aplica el grano abrasivo (2) con el adhesivo de resina a
través de un procedimiento de recubrimiento libre de presión.
2. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la primera capa (3)
está constituida por un género de punto o un
tejido-1,4 o un terciopelo.
3. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la
primera capa (3) y la segunda capa (4) están unidas entre sí de
forma fija o desprendible.
4. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el
adhesivo de resina está seleccionado a partir del grupo que está
constituido por resinas fenólicas, resinas de melamina, resinas de
urea, resinas epóxido, resinas de poliéster, resinas de poliacrilato
o resinas de poliuretano.
5. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizada porque el adhesivo de resina
está basado en agua.
6. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la
segunda capa (4) está constituida por una espuma blanda.
7. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la
segunda capa (4) está constituida por varias subcapas.
8. Herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque para la
consecución de la autoadhesión sobre la superficie de la segunda
capa (4), que está alejada de la superficie que lleva la primera
capa (3), está preparada una capa (5) de terciopelo convencional o
velcro o una capa adhesiva (5).
9. Utilización de una herramienta abrasiva (1)
de cuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 para el tratamiento
de superficies, que contienen componentes cerámicos.
10. Utilización de acuerdo con la reivindicación
9, caracterizada porque en el material de la superficie a
tratar se trata de un material, que está seleccionado a partir del
grupo que consta de superficies cerámicas per se, lacas
cerámicas sobre madera, vidrios técnicos, vidrio, materiales
compuestos a base de piedra o minerales, compuestos que contienen
fibras o lacas epoxi.
11. Utilización de acuerdo con las
reivindicaciones 9 ó 10, en la que el tratamiento superficial se
realiza en un procedimiento de esmerilado en húmedo.
12. Procedimiento para la fabricación de una
herramienta abrasiva (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado por las etapas:
- -
- se prepara un sustrato con una primera capa (2), que es permeable al agua y presenta una superficie plana, y al menos una segunda capa (4), que puede absorber agua y se puede comprimir manteniendo la forma, y
- -
- sobre la primera capa (3) del sustrato se aplica el grano abrasivo (2) con un adhesivo de resina a través de un procedimiento de recubrimiento sin presión y en una cantidad de 10 a 50 g/m^{2}, con preferencia de 10 a 30 g/m^{2}, en el que
- -
- el grano abrasivo (2) está seleccionado a partir del grupo que consta de diamante y nitruro de boro cúbico,
- -
- el sustrato es autoadhesivo sobre el lado alejado del grano abrasivo (2), y
- -
- el procedimiento de recubrimiento sin presión está seleccionado a partir del grupo que consta de recubrimiento por pulverización, procedimiento de inmersión (Dip coating), cuchilla de aire / cepillo de aire o procedimiento de transferencia.
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