ES2580652T3 - Partículas sólidas recubiertas - Google Patents
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Abstract
Partículas sólidas, capaces de fluir, para la elaboración en campo electrostático, compuestas del grupo de corindón, corindón fundido, corindón sinterizado, corindón de zirconio, carburo de silicio, carburo de boro, nitruro de boro cúbico, diamante y/o mezclas de los mismos que presentan un tratamiento superficial en forma de un recubrimiento aplicado de manera física, en cuyo caso el recubrimiento comprende al menos un poliol, caracterizadas porque la cantidad de poliol es de 0,001 a 1,0 % en peso, respecto de las partículas sólidas no tratadas, en cuyo caso el poliol es un poliol lineal con 2 a 6 átomos de carbono.
Description
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DESCRIPCION
Partlcuias soiidas recubiertas
La presente soiicitud se refiere a partlcuias solidas recubiertas del grupo de corindon, corindon fundido, corindon sinterizado, corindon de circonio, carburo de siiicio, carburo de boro, nitruro de boro cubico, diamante y/o mezcias de ios mismos que tienen un tratamiento superficiai en forma de un recubrimiento apiicado de manera flsica.
Las partlcuias soiidas de este tipo se utiiizan, por ejempio, como granos abrasivos en una gran variedad de tamanos de grano en forma eniazada disueita para procedimientos de abrasion, con ios cuaies pueden eiaborarse todos ios materiaies conocidos. En terminos generaies, en ei uso de granos abrasivos se hace una distincion entre ios materiaies abrasivos que se iiaman agiutinados, por ios cuaies se entienden discos de abrasion, piedras de abrasion o tambien barras de abrasion, en ios cuaies ios granos abrasivos estan moideados con una composicion ceramica o una resina artificiai para producir ios cuerpos abrasivos correspondientes y iuego se agiutinan por medio de un tratamiento termico, as! como tambien para producir ios materiaies abrasivos sobre un sustrato o ios materiaies abrasivos fiexibies en ios cuaies ios granos abrasivos se fijan sobre un sustrato (papei o teia) con ia ayuda de un agiutinante (casi siempre resina artificiai) para que de esta manera se obtenga papei recubierto con abrasivo o cintas abrasivas.
Ai producir materiaies abrasivos sobre sustratos, ia apiicacion de ios granos abrasivos se efectua sobre ei sustrato, por ejempio papei o cintas, habituaimente en ia actuaiidad en ias iiamadas piantas de dispersion, en cuyo caso ios granos abrasivos se distribuyen de ia manera mas homogenea posibie sobre una cinta transportadora que transporta ios granos abrasivos a un campo eiectrostatico que se forma debido a que se apiica un voitaje directo entre dos eiectrones que estan dispuestos a una distancia determinada uno de otro. Simuitaneamente, en ei campo eiectrostatico, por encima de ia cinta transportadora con ios granos abrasivos en contracorriente, a una determinada distancia en paraieio de ia cinta transportadora, corre un sustrato encoiado sobre rodiiios de modo que ei iado recubierto se muestra en ia direccion de ia cinta transportadora. En ei campo eiectrostatico, ios granos abrasivos que se encuentran sueitos sobre ia cinta transportadora se excitan ahora y se aceieran en ia direccion dei contra- eiectrodo de modo que saitan contra ei sustrato encoiado y se adhieren firmemente aiil. En este caso, ei proposito es obtener una cinta abrasiva o un papei recubierto con abrasivo, que este cubierto tan densa y uniformemente como sea posibie.
Con frecuencia, en estos procedimientos de produccion ocurre ei probiema de que ios granos abrasivos se distribuyen iuego de manera no uniforme sobre ei sustrato o que ia densidad de dispersion es demasiado baja. Estos probiemas pueden resoiverse parciaimente incrementando ei voitaje o tambien cambiando ia distancia entre ia cinta transportadora y ei sustrato encoiado o ia distancia entre ios eiectrodos. Sin embargo, esto significa siempre soio una soiucion temporai puesto que ias condiciones externas como, por ejempio, ia humedad dei aire tienen una gran infiuencia en ia conducta de dispersion de ios granos abrasivos. De hecho, se iogra estabiecer un ciima constante en una pianta de dispersion hasta cierto punto, pero por razones de ingenierla de produccion habituaimente no es posibie adaptar ios granos abrasivos compietamente ai ciima en un iapso de tiempo justificabie; dichos granos por io reguiar se transportan y se aimacenan en boisas de papei durante un perlodo bastante iargo de tiempo en condiciones ciimaticas que son compietamente diferentes.
En este contexto tambien se ha estabiecido que principaimente ia conductividad de ia superficie dei grano abrasivo tiene infiuencia en ia capacidad de transformarse que tiene ei grano abrasivo en ei campo eiectrostatico y que es favorabie si se adhiere agua a ia superficie dei grano abrasivo, por io cuai se mejora ia conductividad superficiai. De esta manera, en ia EP 0 304 616 B1 se describe un grano abrasivo con tratamiento superficiai a base de oxido de aiuminio, ei cuai esta recubierto con una sustancia higroscopica y/o hidrofliica, como resuitado de ia cuai se forma una peilcuia permanente de humedad sobre ia superficie dei grano abrasivo y dicha peilcuia garantiza una conductividad superficiai adecuada y permite un procesamiento homogeneo en ei campo eiectrostatico.
En ia EP 0 856 037 B1 se describen granos abrasivos a base de oxido de aiuminio que tienen un recubrimiento en su superficie que se compone esenciaimente de hidroxido de aiuminio y de un siiicato de sodio. En este caso tambien se obtiene un grano abrasivo cuya capacidad de eiaborarse en ei campo eiectrostatico es independiente en gran medida de ias condiciones ciimaticas (humedad atmosferica) asociadas con tiempo y iugar.
Sin embargo, ei tratamiento superficiai de ios granos abrasivos para mejorar ia capacidad de dispersarse tiene ei riesgo de que demasiada humedad se adhiere a ia superficie dei grano abrasivo y deteriora, por ejempio, ia fiuidez de ios granos abrasivos, como resuitado de io cuai se previene una distribucion ideaimente homogenea de ios granos abrasivos sobre ia cinta transportadora. Sin embargo, una distribucion irreguiar sobre ia cinta transportadora conduce automaticamente a una distribucion no uniforme sobre ia cinta abrasiva y con esto a un deterioro dei producto. Un contenido demasiado aito tambien puede tener un efecto negativo en ia agiutinacion dei grano abrasivo en ia matriz de resina artificiai.
En ei pasado se ha intentado minimizar ei tratamiento superficiai de ios granos abrasivos para mejorar ia capacidad de dispersion hasta tai punto que ia fiuidez de ios granos abrasivos o su agiutinacion en ia matriz de resina artificiai
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no sufra bajo un tratamiento demasiado severo. En caso de necesidad se han eliminado problemas con la capacidad de excitacion del grano abrasivo en el campo electrostatico modificando las condiciones de campo (distancia, voltaje).
Otro problema con la dispersion electrostatica de los granos abrasivos, en particular en la produccion de cintas abrasivas, es el desarrollo de polvo a medida que los granos abrasivos se alimentan a la planta de dispersion. Los granos abrasivos habitualmente se sacuden desde sacos de 25 kg a una tolva abierta, por lo que el polvo que se adhiere a los granos abrasivos se levanta por encima de la tolva como una nube de polvo lo cual se asocia con un riesgo enorme a la salud de los empleados que trabajan en la planta. Los intentos por resolver este problema instalando unidades de succion en el area de la abertura de la tolva no fueron particularmente exitosos puesto que para una succion eficiente del polvo la unidad de succion tiene que estar posicionada relativamente cerca de la abertura de la tolva lo cual conduce a obstaculos al llenar la tolva.
Equipar al personal con dispositivos de seguridad apropiados tales como, por ejemplo, proteccion bucal, mascaras contra polvo, etc. tambien es solo parcialmente exitoso ya que las cantidades de polvo que se adhieren al grano abrasivo por lo regular son relativamente grandes, de modo que es diflcil una proteccion completa. Adicionalmente, tales medidas protectoras involucran una dificultad adicional con la actividad y por lo tanto son indeseables.
El polvo que se adhiere al grano abrasivo se origina de la reduccion del grano abrasivo durante su produccion. De esta manera se forman grandes cantidades de polvo extremadamente fino, el cual puede succionarse hacia fuera en su mayor parte, pero en cuyo caso cantidades relativamente grandes de grano abrasivo permanecen aun adheridas y luego se liberan mas tarde, por ejemplo, al vaciarse los sacos de grano abrasivo.
De esta manera, el problema sigue consistiendo en obtener granos abrasivos que por una parte presenten una conducta de dispersion ideal en el campo electrostatico y un aglutinamiento optimo en una matriz de resina artificial y que por otra parte no causen molestias por polvo al personal en la planta de dispersion.
Ademas, se exige que no se necesite tratamiento adicional demasiado complicado con el fin de lograr este proposito ya que los granos abrasivos son productos de composicion que tiene que producirse de manera economica. Por lo tanto, se excluyen, por ejemplo, incluso un simple lavado adicional de los granos abrasivos para eliminar el polvo y un secado subsiguiente como medios de seleccion puesto que estas manipulaciones estan asociadas con gastos relativamente altos de tiempo y de personal, como resultado de los cuales los costes de manufactura de los granos abrasivos se cargan de manera notable.
El objeto se logra mediante partlculas solidas del grupo de corindon, corindon fundido, corindon sinterizado, corindon de zirconio, carburo de silicio, carburo de boro, nitruro de boro cubico, diamante y/o mezclas de los mismos con las caracterlsticas de la reivindicacion 1. Modalidades ventajosas de la presente invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Tambien es objeto de la presente invencion un metodo para preparar partlculas solidas tratadas superficialmente, as! como su uso para preparar materiales abrasivos sobre un substrato y su uso en recubrimientos superficiales resistentes a la abrasion.
Al buscar la solucion al problema descrito previamente se encontro que pueden obtenerse partlculas solidas adecuadas de modo sobresaliente para la transformacion en el campo electrostatico sometiendolas a un tratamiento superficial en forma de un recubrimiento aplicado de modo flsico con una solucion acuosa de un poliol. En este caso son suficientes cantidades pequenas de poliol y tratamientos con 0,001 hasta maximo 1,0 por ciento en peso de poliol, respecto de las partlculas solidas no tratadas para obtener un efecto optimo. En el caso de modalidades preferidas de la presente invencion se emplean aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 1,0 por ciento en peso de poliol respecto de las partlculas solidas no tratadas.
Los polioles adecuados son polioles lineales con dos hasta maximo 6 atomos de carbono. En el contexto de la presente invencion los polioles particularmente preferidos son polioles de cadena corta como, por ejemplo, glicol, propandiol, butandiol y glicerina.
El tratamiento superficial es concebible de modo simple, en el cual las partlculas solidas se ponen en un mezclador y luego se roclan con una solucion acuosa de al menos un poliol mientras se mezclan. En tal caso son suficientes ya pequenas fracciones de poliol en la solucion acuosa con el fin de lograr un efecto, de modo que la proporcion preferida de cantidad de poliol : agua es preferiblemente de 2:1 hasta aproximadamente 1 : 40. En este lugar puede mencionarse que los experimentos con glicol no diluido han mostrado que tambien pueden usarse polioles puros con el fin de mejorar la capacidad de dispersion, en cuyo caso, no obstante, es un problema frecuente lograr una mezcla idealmente homogenea con las partlculas solidas.
En una modalidad ventajosa de la presente invencion, la solucion acuosa de recubrimiento contiene adicionalmente vidrio llquido diluido con agua, en cuyo caso la cantidad de vidrio llquido es ventajosamente de 0,001 a 2,0 % en peso, respecto del grano abrasivo no tratado.
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Otra modalidad ventajosa preve que las partlcuias solidas sean tratadas previamente con un silano organico en calidad de adhesivo. El tratamiento con silanos organicos mejora la resistencia de la aglutinacion de las partlculas solidas en la matriz de resina artificial; sin embargo, este tratamiento empeora el comportamiento de dispersion de las partlculas solidas. Este empeoramiento puede eliminarse una vez mas con un tratamiento adicional con las sustancias hidrofllicas o higroscopicas habituales para mejorar la capacidad de dispersion, aunque la resistencia de la aglutinacion, principalmente la resistencia en mojado, vuelve a sufrir nuevamente. De manera sorprendente se ha encontrado ahora que el comportamiento de dispersion de las partlculas solidas que han sido tratadas para mejorar la aglutinacion con un silano organico puede mejorarse de manera duradera mediante un tratamiento a continuacion con una solucion acuosa de poliol, sin que por eso sufra mas tarde la aglutinacion. El poliol armoniza aparentemente con la aglutinacion de la resina artificial durante el entrecruzamiento final por policondensacion.
Silanos adecuados para el mejoramiento de la aglutinacion son silanos organicos con la formula emplrica general (RO)3-Si-(CH2)n-X, donde R es un residuo organico seleccionado del grupo de metilo, etilo, n-propilo y metoxipropilo, n es un numero entero entre 0 y 12 y X es un grupo funcional seleccionado del grupo de vinilo, acrilo, metacrilo y/o amino.
Silanos preferidos para la aplicacion ya descrita son aquellos seleccionados del grupo de 3-aminopropilo- trietoxisilano, vinilo-trietoxi-silano, 3-metacrilo-oxipropilo-trimetoxi-silano, en cuyo caso la cantidad de silano organico, respecto de las partlculas solidas no tratadas, es preferiblemente de 0,01 a 2,0 % en peso y los adhesivos tambien se emplean preferiblemente como una solucion acuosa diluida.
Mediante el tratamiento superficial con una solucion acuosa que contiene poliol se logra obtener partlculas solidas que pueden elaborarse de manera sobresaliente en las plantas de dispersion habituales para la preparation de materiales abrasivos sobre sustratos. Puesto que los granos abrasivos tratados poseen un comportamiento de dispersion sobresaliente, la cantidad para el tratamiento puede mantenerse baja de modo que pueden evitarse problemas con la capacidad de fluir y se garantiza una distribucion homogenea de los granos abrasivos sobre la cinta transportadora a la planta de distribution. Al mismo tiempo, mediante el tratamiento superficial, se aglutina de manera duradera el polvo extremadamente fino sobre la superficie de modo que se garantiza una elaboration en las plantas habituales de dispersion sin riesgos para la salud. De esta manera, la concentration de polvo puede reducirse en al menos 80% en comparacion con los granos abrasivos no tratados.
No obstante, el uso de las partlculas solidas tratadas segun la invention no esta restringido a materiales abrasivos, sino que experimentos con micro-granos que tenlan un diametro medio de grano entre aproximadamente 3 pm y aproximadamente 60 pm, que se utilizaron en superficies resistentes a la abrasion, han mostrado que tales granos tambien pueden elaborarse de modo sobresaliente de manera electrostatica, si previamente han sido sometidos a un tratamiento de acuerdo con la invencion. Aunque el recubrimiento electrostatico de papeles o de pellculas con particular resistentes a la abrasion aun no se ha impuesto de manera general, no obstante puede contarse con que el metodo encontrara aplicaciones cada vez mas amplias.
A continuacion se explica detalladamente la presente invencion por medio de ejemplos, en cuyo caso se describe exclusivamente el uso en materiales abrasivos por razones de disponibilidad de los correspondientes resultados de medicion, aunque no deben contemplarse restricciones. Por lo tanto, a manera de ejemplo los resultados con los granos finos ZWSK 180 (diametro medio de grano 70 pm) y ZWSK 220 (diametro medio de grano aproximadamente 60 pm) (veanse ejemplos 1 a 5, ejemplos comparativos 1 a 4) pueden transferirse sin problemas a los micro-granos mencionados antes que se usan para capas resistentes a la abrasion.
Ejemplo 1 (corindon noble blanco, ZWSK 180)
Una tonelada de corindon fundido (corindon noble blanco, ZWSK 180, Treibacher Schleifmittel AG) se coloco en un mezclador forzado y all! se rocio con 2 l de una solucion al 20% de aminopropilo-trietoxisilano en agua destilada. Despues de adicionar completamente la solucion se continuo la operation de mezclado durante aproximadamente 30 minutos. A continuacion, los granos abrasivos recubiertos de esta manera se rociaron con una solucion de 500 ml de glicerina en 1,5 litros de agua mientras se segula mezclando. Tambien en este caso despues de la adicion de la solucion se continuo la operacion de mezclado por aproximadamente 30 minutos de manera que resulto una operacion de mezclado total de aproximadamente 1,5 horas. La mezcla de granos abrasivos obtenida de esta manera se seco luego con la ayuda de un secador de cinta a 80 °C.
Ejemplo comparativo 1 (corindon noble blanco, ZWSK 180).
Nuevamente se empleo una tonelada de corindon fundido (corindon noble blanco, ZWSK 180, Treibacher Schleifmittel AG). En este caso, no obstante, se realizo solamente un tratamiento con 2 l de una solucion al 20% de 3-aminopropilo-trietoxisilano. A continuacion, la mezcla de granos abrasivos obtenida de esta manera se seco nuevamente con ayuda de un secador de cinta a 80 °C.
Ejemplo 2 (corindon noble blanco, ZWSK 180)
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El experimento se realizo de manera analoga al ejemplo 1. Sin embargo, se empleo 3-metacrilo-oxipropilo- trimetoxisilano en calidad de silano organico y glicol en calidad de poliol.
Ejemplo 3 (corindon noble blanco, ZWSK 220)
El experimento se realizo de manera analoga al ejemplo 1, en cuyo caso se reemplazo ZWSK 180 por el grano mas fino ZWSK 220.
Ejemplo comparativo 2 (corindon noble blanco, ZWSK 220)
El ejemplo comparativo 2 se llevo a cabo de manera analoga al ejemplo comparativo 1, pero en lugar de ZWSK 180 se empleo el grano mas fino ZWSK 220.
Ejemplo 4 (corindon noble blanco, ZWSK 220)
El ejemplo 4 se realizo de manera analoga al ejemplo 2; tambien aqul se empleo, no obstante, el grano mas fino ZWSK 220.
Ejemplo comparativo 3
De manera analoga al ejemplo 1 se trato 1 tonelada de ZWSK 180, aunque en el segundo paso de recubrimiento en lugar del tratamiento con poliol se realizo un tratamiento estandarizado con 2 l de una solucion al 20% de vidrio llquido.
Ejemplo comparativo 4
De manera analoga al ejemplo comparativo 3, pero se utilizo 1 tonelada de ZWSK 220.
Ejemplo 5
De manera analoga al ejemplo 3 se sometio a un tratamiento con silano 1 tonelada de corindon noble blanco (Alodur ZWSK 220, Treibacher Schleifmittel) y a continuacion se mezclo con 4 kg de glicol puro.
Ejemplo 6 (experimentos de dispersion)
La medicion de la capacidad de dispersion en el campo electrostatico se llevo a cabo con la ayuda de un aparato de medicion sencillo que se compone de una placa metalica de base, la llamada placa de soporte, y una placa metalica cubierta dispuesta sobre la primera en paralelo. Sobre la placa metalica de base que tiene un diametro de 5 cm, se distribuyen 5 g del grano abrasivo que va a medirse tan homogeneamente como sea posible. Entre la placa metalica base y la placa cubierta que tiene cinco veces el diametro de la placa de base se produce luego un campo electrostatico con una fuerza de 4.2 kV/cm2 aplicando un voltaje directo. De esta manera se excita el grano abrasivo que se encuentra sobre la placa de soporte y salta contra la placa cubierta desde donde rebota, en cuyo caso una gran parte de los granos no vuelve a caer sobre la placa de soporte debido a la diferente proporcion en tamano de las dos placas de metal y al angulo de impacto diferente de los granos individuales. La duracion de excitacion es de 5 segundos y se mide el residuo remanente sobre la placa de soporte. Cuanto menor sea la fraccion del residuo, mejor sera el comportamiento de dispersion del grano abrasivo. Los resultados de los experimentos de dispersion de los ejemplos 1 hasta 5 y de los ejemplos comparativos 1 hasta 4 se recopilan en la siguiente tabla 1.
Tabla 1
- Grano abrasivo
- Tratamiento Capacidad de dispersion = Residuo (g) Ruptura de grano (%)
- Alodur ZWSK 180
- no tratado 1.0 cerca de 40
- Ejemplo comparativo 1 5.0 cerca de 10
- Ejemplo comparativo 3 1.1 cerca de 60
- Ejemplo 1 1.2 cerca de 15
- Ejemplo 2 0.9 cerca de 10
- Alodur ZWSK 220
- no tratado 1.7 cerca de 50
- Ejemplo comparativo 2 4.9 cerca de 10
- Ejemplo comparativo 4 1.6 cerca de 65
- Ejemplo 3 1.4 cerca de 20
- Ejemplo 4 1.1 cerca de 15
- Ejemplo 5 1.2 cerca de 20
Los resultados de dispersion expuestos en la tabla de arriba muestran que un tratamiento para mejorar la capacidad de dispersion en granos finos, como por ejemplo grano 180 o 220, no es necesario per se puesto que los granos pueden elaborarse en el campo electrostatico de manera sobresalientemente bien sin tratamiento debido al bajo peso de los granos individuales. Con el fin de demostrar esto se midieron para comparar Alodur ZWSK 180 no 5 tratado y ZWSK 220 no tratado, donde puede verse que al menos aproximadamente 70 hasta aproximadamente 80% de los granos individuales fueron excitados. Mediante el tratamiento con silano para mejorar la aglutinacion en la matriz de resina artificial, la capacidad de dispersion se redujo casi a cero, tal como puede verse en los ejemplos comparativos 1 y 2. El empeoramiento de la capacidad de dispersion puede compensarse nuevamente mediante un tratamiento subsiguiente con una solucion acuosa que contiene poliol. Los ejemplos comparativos 3 y 4 muestran 10 que incluso con un tratamiento estandarizado con vidrio llquido, aunque se restaure la capacidad de dispersion, en los experimentos comparativos de lijado es evidente que ya no se garantiza la aglutinacion en la matriz de resina artificial.
Para este proposito se produjeron cintas abrasivas con los granos abrasivos listados en la tabla 1, las cuales se pusieron en una solucion acuosa de hidroxido de sodio y luego se secaron. Luego se llevaron a cabo operaciones de 15 abrasion con las cintas pretratadas de esta manera para ensayar la aglutinacion, en cuyo caso se opero con un material solido de acero inoxidable a presiones medias. Las cintas abrasivas correspondientes se sometieron a una evaluacion microscopica despues de la operacion de abrasion y se establecio la fraccion porcentual de superficie de la zona empleada de la cinta abrasiva que quedo sin fractura de grano al lijar. Las condiciones drasticas descritas antes de la colocacion en la solucion de hidroxido de sodio se seleccionaron con el fin de hacer resaltar mas 20 claramente las diferencias en la resistencia de la aglutinacion y ante todo en la resistencia en mojado.
Los ejemplos comparativos 1 y 2 mostraron buena aglutinacion, aunque el grano abrasivo silanizado solamente pudo elaborarse de manera electrostatica con gran dificultad lo cual tuvo como consecuencia que las correspondientes cintas abrasivas se estructuraran de manera extremadamente no homogenea y se hubieran evaluado como desechos en condiciones practicas.
25 El ejemplo 5 muestra buena capacidad de dispersion y buena aglutinacion pero en este caso tiene que usarse una cantidad relativamente grande de poliol para obtener un entremezclado aceptable.
Ejemplo 7 (serie de experimentos con corindon de zirconio)
Se trato respectivamente 1 tonelada de corindon de zirconio (Alodur ZK40, Treibacher Schleifmittel AG) en diferentes tamanos de grano (P24 y P40) en un mezclador intenso con diferentes soluciones mientras se mezclaba 30 constantemente. El tratamiento estandarizado para mejorar la capacidad de dispersion con una solucion pura de vidrio llquido (1.5 l de agua + 500 ml de vidrio llquido al 40%), una mezcla de acuerdo con la invencion con vidrio llquido y glicerina (1.5 l de agua + 250 ml de vidrio llquido al 40% + 250 ml de glicerina), una mezcla segun la invencion con vidrio llquido y glicol (1.5 l de agua + 250 ml de vidrio llquido a 40% + 250 ml de glicol) as! como una solucion acuosa de glicol (1.5 l de agua + 500 ml de glicol) como soluciones de tratamiento.
35 Con respecto a estos experimentos debe notarse que la resistencia de la aglutinacion de los granos gruesos que tienen una superficie partida no es el problema principal sino ante todo la capacidad de dispersion misma y la formacion de polvo que se genera en este caso.
Se investigaron los granos abrasivos tratados con respecto al Indice de polvo as! como la capacidad de dispersion. Medicion de la capacidad de dispersion
40 La medicion de la capacidad de dispersion para los granos mas gruesos en el campo electrostatico se llevo a cabo con la ayuda de un instrumento de medicion que estaba compuesto de una placa metalica de base en calidad de anodo y una placa metalica de altura ajustable, dispuesta en paralelo a la primera, en calidad de catodo. El catodo se encuentra equipado con un dispositivo de succion para fijarlo en la parte trasera de un sustrato encolado con un area de base definida. Cuando se enciende un voltaje directo, la cantidad de granos abrasivos que se adhieren 45 firmemente al sustrato encolado por unidad de tiempo se determina pesando el sustrato y la capacidad de dispersion se expresa luego como densidad de dispersion (g/m2).
Determinacion del Indice de polvo
El metodo de medicion para determinar el contenido de polvo o de material granulado se basa en el principio de atenuacion de luz. En este caso, la muestra se introduce al sistema de medicion a traves de un tubo vertical y se 50 mide la nube de polvo que se desarrolla de esta manera entre la fuente de luz (laser) y el detector mediante la atenuacion de la luz la cual se encuentra en proporcion directa a la concentracion de polvo y se calcula como Indice de polvo. Para la medicion de polvo se utilizo un instrumento de medicion de la companla Anatec Deutschland GmbH con la denominacion DustMon L.
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La duracion de la medicion fue de 30 segundos, en cuyo caso se midieron respectivamente 100 g de muestra. Se determino el indice de polvo que resulta de la suma del valor maximo al inicio de la medicion y del valor final antes de concluir la medicion.
Tabla 2
- Grano abrasivo
- No. Tratamiento Densidad de dispersion (g/m ) indice de polvo
- Alodur ZK40 P24
- 7.1 no tratado 117 12.43
- 7.2
- Estandarizado 304 4.988
- 7.3
- Glicerina / Vidrio liquido 617 0.32
- 7.4
- Glicol / Vidrio liquido 598 0.52
- 7.5
- Glicol 458 0.28
- Alodur ZK40 P40
- 7.6 no tratado 64 22.94
- 7.7
- Estandarizado 228 5.43
- 7.8
- Glicerina / Vidrio liquido 445 0.35
- 7.9
- Glicol / Vidrio liquido 414 0.43
- 7.10
- Glicol 322 0.29
Se investigaron todos los tamanos de grano corrientes para corindon de zirconio desde P24 hasta P120, en cuyo caso se establecio que todos los tamanos de grano se comportaban de la misma manera en principio, de modo que los tamanos de grano P24 y P40 pudieron seleccionarse de manera representativa como ejemplos. En las mediciones se mantuvieron las mismas condiciones de dispersion (voltaje, distancia, tiempo de excitacion) respectivamente para los mismos tamanos de grano.
Los resultados listados en la tabla 2 muestran que los granos abrasivos de corindon de zirconio no tratados (Nos. 7.1 y 7.6) tienen una conducta de dispersion debil conjuntamente con un alto desarrollo de polvo. Con un tratamiento estandarizado utilizando una solucion de vidrio liquido (Nos. 7.2 y 7.7), la densidad de dispersion puede ser mas del doble y el desarrollo de polvo tambien se reduce ya ostensiblemente. Sin embargo, un indice de polvo de aproximadamente 5 en la practica todavia significa un riesgo severo para el personal de contacto. No obstante, doblar una vez mas la densidad de dispersion con el tratamiento que contiene poliol y vidrio liquido (Nos. 7.3, 7.4, 7.8 y 7.9) es completamente sorprendente. En todos los casos del tratamiento segun la invencion se suprime el desarrollo de polvo a un indice de polvo por debajo de 1, lo cual en la practica significa que es posible operar casi libre de polvo. Es interesante que el tratamiento con un poliol (glicol) sin vidrio liquido adicional (Nos. 7.5 y 7.10) en realidad tiene poco exito en relacion con la conducta de dispersion. Posiblemente en este caso, no obstante, la aglutinacion en la matriz sea mejor lo cual sin embargo no se ensayo dentro del alcance de los experimentos.
Por medio de las figuras 1 a 3 se representa de manera optica el efecto del tratamiento de la invencion en la conducta de dispersion. En este caso,
la figura 1 muestra una evaluacion optica (fotografica) de un experimento de dispersion con un grano abrasivo no tratado,
la figura 2 muestra una evaluacion optica (fotografica) de un experimento de dispersion con un grano abrasivo tratado de manera estandar, y
la figura 3 muestra una evaluacion optica (fotografica) de un experimento de dispersion con un grano abrasivo tratado segun la invencion.
La figura 1 es una imagen fotografica de un sustrato encolado, usado en un experimento de dispersion con granos abrasivos de corindon de zirconio (Alodur ZK 40 P24) no tratados despues del experimento de dispersion en el campo electrostatico y corresponde, por lo tanto, al experimento No. 7.1. La imagen de dispersiones muy abierta y no cumple los requisitos habituales de produccion para cintas abrasivas de este tipo.
La figura 2 muestra la imagen de dispersion de granos abrasivos de corindon de zirconio con un tratamiento estandarizado y, por lo tanto, corresponde al ensayo No. 7.2. La densidad mas alta de dispersion en comparacion con el grano abrasivo no tratado puede reconocerse claramente de modo optico.
En la figura 3, puede reconocerse la imagen de dispersion de los granos abrasivos de corindon de zirconio que se han sometido a un tratamiento segun la invencion, de acuerdo con el ensayo 7.3. Puede verse una ocupacion extraordinariamente densa del sustrato con particulas solidas. Con una buena capacidad de dispersion de este tipo, combinada con una supresion casi completa el desarrollo de polvo, el grano abrasivo segun la invencion puede elaborarse en el campo electrostatico de una manera ideal, lo cual trae consigo enormes ventajas de produccion principalmente para el fabricante de los materiales abrasivos correspondientes sobre sustratos.
En el marco de la invencion anteriormente descrita se llevo a cabo una gran cantidad de otros experimentos en los cuales se variaron en particular las concentraciones de las soluciones acuosas y las cantidades de poliol o de vidrio llquido para tratamiento en los intervalos dados en la descripcion. Estos experimentos que no estan listados de manera expllcita en la presente han mostrado en particular que las concentraciones pueden variarse en un amplio 5 intervalo sin que por esto se pierda el efecto positivo en comparacion con el estado de la tecnica con respecto a la capacidad de dispersion y de desarrollo de polvo.
Claims (12)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Partlcuias solidas, capaces de fluir, para la elaboration en campo electrostatico, compuestas del grupo de corindon, corindon fundido, corindon sinterizado, corindon de zirconio, carburo de silicio, carburo de boro, nitruro de boro cubico, diamante y/o mezclas de los mismos que presentan un tratamiento superficial en forma de un recubrimiento aplicado de manera flsica, en cuyo caso el recubrimiento comprende al menos un poliol, caracterizadas porque la cantidad de poliol es de 0,001 a 1,0 % en peso, respecto de las partlculas solidas no tratadas, en cuyo caso el poliol es un poliol lineal con 2 a 6 atomos de carbono.
- 2. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizadas porque el poliol se selecciona del grupo de glicol, propandiol, butandiol y glicerina.
- 3. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizadas porque el recubrimiento comprende adicionalmente vidrio llquido.
- 4. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizadas porque la cantidad de vidrio llquido respecto de las partlculas solidas no tratadas es de 0,001 a 2,0 % en peso.
- 5. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizadas porque el recubrimiento comprende adicionalmente un silano con la formula emplrica general (RO)3-Si-(CH2)n-X, en cuyo caso R es un residuo organico seleccionado del grupo de en metilo, etilo, i-propilo y metoximetilo, n es un numero entero entre 0 y 12 y X es un grupo funcional seleccionado del grupo de vinilo, acrilo, metacrilo y/o amina.
- 6. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizadas porque el silano se selecciona del grupo de 3-aminopropiltrietoxisilano, vinilotrietoxisilano, 3-metacrilo-oxipropilo-trimetoxisilano.
- 7. Partlculas solidas de acuerdo con la reivindicacion 5 o 6, caracterizadas porque la cantidad de silano organico, respecto de las partlculas solidas no tratadas, es de 0,01 a 2,0 % en peso.
- 8. Metodo para preparar partlculas solidas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las partlculas solidas se ponen en un mezclador intenso y a continuation se asperjan con una solution acuosa de un poliol mientras se mezclan constantemente.
- 9. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado porque la proportion en cantidad de poliol: agua es de 2:1 a 1:40.
- 10. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque la solucion acuosa del poliol comprende entre 0,001 a 2,0 % en peso de vidrio llquido, respecto de las partlculas solidas no tratadas.
- 11. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque las partlculas solidas se someten antes del tratamiento con la solucion acuosa del poliol a un tratamiento con 0,01 a 2,0. % en peso de silano organico.
- 12. Uso de las partlculas solidas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para la preparation de materiales de abrasion sobre un sustrato.
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