MX2013007615A - Agregados abrasivos recubiertos y productos que los contienen. - Google Patents

Abstract

Un producto abrasivo recubierto que incluye un material particulado que contiene agregados abrasivos crudos verdes que generalmente tienen una forma esferoide o toroidal, los agregados se forman a partir de una composición que comprende partículas de arenisca silícea abrasivas, un aglutinante de nanopartículas, un material de doble función y un agente de reticulación. Estos agregados abrasivos crudos verdes también pueden utilizarse en productos abrasivos libres y productos abrasivos aglomerados.

Description

AGREGADOS ABRASIVOS RECUBIERTOS Y PRODUCTOS QUE LOS CONTIENEN Campo de la Invención La presente descripción se refiere en general a material particulado abrasivo, métodos para preparar material particulado abrasivo, productos abrasivos que contienen material particulado abrasivo y métodos para la resma! de piezas de trabajo con material particulado abrasivo.

Antecedentes de la Invención Los productos abrasivos generalmente contienen o ; se forman a partir de material particulado abrasivo. El matérial particulado abrasivo puede utilizarse como un abrasivo libre, como en la forma de una lechada o un abrasivo fijo, típicamente tanto un artículo abrasivo recubierto como ; un abrasivo aglutinado. Los productos abrasivos se utilizan jen varias industrias para rectificar piezas de trabajo, por ejemplo mediante solapamiento, molienda o pulido. La resma mediante el uso de artículos abrasivos abarca un amplio alcance industrial desde industrias ópticas, industrias jde reparación de pintura automotriz, aplicaciones dentales hasta industrias de fabricación de metal. La resma, por ejemplo,! a mano o mediante el uso de herramientas comúnmente disponibles como las pulidoras orbitales (eje aleatorio y fijo) y lias lij adoras de banda y vibratorias, también es comúnmente Ref. 242301 llevada a cabo por los consumidores en las aplicaciones ,¦ del hogar. En cada uno de estos ejemplos, se utilizan abrasivos para quitar el material a granel y/o afectar ílas características de la superficie de los productos 1 (por ejemplo, la planicidad y la aspereza de la superficie) .

Las características de la superficie incluyen brillo, textura y uniformidad. Por ejemplo, los fabricantes de componentes metálicos utilizan artículos abrasivos para refinar las superficies pulidas y frecuentemente desean una superficie lisa uniforme. De manera similar, los fabricantes de óptica desean artículos abrasivos que produzcan superficies sin defectos para evitar la difracción *; y dispersión de la luz. Por tanto, la superficie abrasiva del artículo abrasivo generalmente influye en la calidad de : la superficie. 1 ' Los fabricantes también desean artículos abrasivos!, que presenten una velocidad de desbastado alta para ciérilas aplicaciones. No obstante, habitualmente existe i iina compensación entre la velocidad de desbastado y la calidad jde la superficie. Los artículos abrasivos de granos más típicamente producen superficies más lisas aunque tengan", una velocidad de desbastado menor. Velocidades de desbastado menores pueden conducir a una producción más lenta y al !un costo superior. ;, ¡ Las características de superficie y la velocidad',' "de eliminación de material también puede verse afectada poo la durabilidad del artículo abrasivo. Los artículos abrasivos que se desgastan fácilmente o que pierden granos pueden mostrar una velocidad de eliminación de material menor y pueden causar defectos en la superficie. El desgaste rápido sobre el artículo abrasivo puede conducir a una reducció en la velocidad de eliminación de material en el intercambio frecuente del artículo abrasivo. Además, los defectos - de superficie indeseados pueden conducir a etapas de pulido adicionales. El intercambio frecuente de artículos abrasivos y las etapas de pulido adicionales conducen a ( la ralentización de la producción y a un aumento en; los desperdicios asociado con los artículos abrasivos desechados. : Se considera que la formación de partículas abrasivas, como mediante vías de síntesis química o mediante vías de procesamiento de material a granel (por ejemplo, fusión; y trituración) , es un área de la técnica bastante; bien desarrollada y madura. Por consiguiente, los destacados recursos de desarrollo han sido abocados al desarrollo ;de macroestructuras , como el desarrollo de productos abrasiyos diseñados dentro del contexto de los abrasivos recubiertós» y estructuras y formulaciones tridimensionales particulares jen el contexto de los abrasivos aglutinados. A pesar de ;· líos desarrollos continuos, todavía existe en la técnica 'la necesidad de un material particulado mejorado.

Los materiales particulados abrasivos incluyen esencialmente materiales inorgánicos de fase única, como alúmina, carburo de silicio, sílice, óxido de cerio y granos superabrasivos de alto rendimiento más duros como nitruro; de boro cúbico y diamante. Las propiedades abrasivas mejorada;s e incluso más sofisticadas se han logrado a través del desarrollo de materiales particulados compuestos. Los materiales incluyen la formación de agregados que pueden formarse mediante vías de procesamiento de lechada que incluyen la eliminación del vehículo líquido mediante volatilización o evaporación, dejando atrás los aglomerados verdes, seguida por el tratamiento a temperatura elevada '(es decir, cocimiento) para formar aglomerados cocidos utilizables.

Se ha encontrado un uso comercial para los aglomerados compuestos en varias implementaciones de productos abrasivos No obstante, la industria continúa necesitando ; otros materiales particulados mejorados y particularmente agregados compuestos que puedan ofrecer un rendimiento d ; resma mejorado. ¡; En particular, se desean particularmente :; las formulaciones de agregados compuestos que mejoran :la resistencia de los agregados y muestran otras propiedades deseables y propiedades anticarga. :; Sumario de la Invención De conformidad con una modalidad, una mezcla acuosa o una lechada acuosa para formar un agregado abrasivo incluye una pluralidad de micropartículas de arenisca silícea abrasivas o granos abrasivos; un aglutinante ' de nanopartículas ; y al menos uno del grupo que consiste en; un material de doble función y un agente de reticulación, preferentemente ambos. ' De conformidad con otra modalidad, los agregados abrasivos crudos verdes que generalmente tienen una forma esferoide o toroidal incluyen una pluralidad de micropartículas de arenisca silícea abrasivas o granos abrasivos; un aglutinante de nanopartículas; un material de doble función y un agente de reticulación. . : " De conformidad con otra modalidad, un producto abrasivo recubierto que incluye un sustrato y un material particulado unido a éste, el material particulado 'contiene agregados abrasivos crudos verdes que generalmente tienen;; una forma esferoide o toroidal, los agregados se forman a partir de una composición que comprende partículas de arenisca silícea abrasivas, un aglutinante de nanopartículas ," :un material de doble función y un agente de reticulación. : ¡ De conformidad con otra modalidad, un método para formar material particulado abrasivo incluye formar una lechada jqlue comprende un vehículo líquido, partículas de arenisca : silíc'ea abrasivas, un aglutinante de nanopartículas , un material de doble función y un agente de reticulación; y secar por atomización la lechada para formar agregados compuestos crudos de color verde que contienen las partículas' de arenisca silícea abrasivas, el aglutinante de nanopar ículas , el material de doble función y el agente de reticulación. Asimismo, los agregados se clasifican para su uso en un producto abrasivo.

Breve Descripción de las Figuras La presente descripción puede comprenderse mejor y sus numerosas características y ventajas pueden resultar evidentes para los entendidos en la técnica mediante ,, la alusión a las figuras adjuntos. "· La figura 1 es un cuadro que muestra el aumento relativo en la resistencia de un agregado debido a la adición de : un agente de reticulación, dextrina. , ;: · La figura 2 es una gráfica que compara la velocidad : de eliminación de masa y el acabado de superficie :(IÍz) alcanzados durante una prueba de pulido con arena de discos abrasivos recubiertos preparados de conformidad con| |la presente descripción, una publicación de la técnica anterior y abrasivos recubiertos impermeables disponibl'es comercialmente . :' · La figura 3 es una fotomicrografía tomada con un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio combinada con nanopartículas de sílice y un plastificante,; en un recubrimiento sobre un sustrato de conformidad con¡ la técnica anterior. ¡; La figura 4 es una fotomicrografía tomada cóñ ! un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio combinada con nanopartículas de sílice, un material de doble función y un agente de reticulación en un recubrimiento sobre un sustrato de conformidad una modalidad de la presente descripción antes de su uso.

La figura 4A es una fotomicrografía tomada con ·( un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio combinada con nanopartículas de sílice, un material de doble función y un agente de reticulación en un recubrimiento sobre un sustrato de conformidad una modalidad de la presente descripción después de su uso. " ; La figura 5 es una fotomicrografía tomada con [un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio con nanopartículas de sílice, un material de doble ?µ????? y un agente de reticulación en un recubrimiento sobré" ¡un sustrato de conformidad otra modalidad de la preserlte descripción antes de su USO. ".

La figura 5A es una fotomicrografía tomada con; un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos esferoides y toroidales después del secado ¡por atomización que incluyen arenisca silícea de carburo! de silicio combinada con nanopartículas de sílice, un material de doble función y un agente de reticulación de conformidad otra modalidad de la presente descripción. · La figura 6 es una fotomicrografía tomada con 1 un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos esferoides y toroidales después del secado por atomización que incluyen arenisca silícea de carburo ¡ de silicio combinada con nanopartículas de sílice, un material de doble función y un agente de reticulación de conformidad otra modalidad de la presente descripción. : : La figura 6A es una fotomicrografía tomada con ¡un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio combinada con nanopartículas de sílice, un material de doble función y un agente de reticulación en un recubrimiento sobre un sustrato de conformidad otra modalidad de la presente descripción antes de su uso. '. ''] La figura 6B es una fotomicrografía tomada con; 'un microscopio electrónico de barrido que muestra agregados abrasivos que incluyen arenisca silícea de carburo de silíc-io combinada con nanopartículas de sílice, un material de dób:le i función y un agente de reticulación en un recubrimiento sobre un sustrato de conformidad otra modalidad de la presente descripción después de su uso.

La figura 7 es una fotomicrografía tomada con. un microscopio electrónico de barrido que muestra un papel; de lija impermeable disponible comercialmente que incluye 'una única capa de granos de arenisca silícea de carburo ; de silicio simples después de su uso. : " El uso de los mismos símbolos de referencia ' en diferentes figuras indica artículos similares o idénticos." Descripción Detallada de la Invención ¦ I De conformidad con una modalidad, se proporcionan agregados abrasivos que son particularmente adecuados piara operaciones de resma en las cuales la abrasión se llevá a cabo para quitar el material y mejorar la calidad de : la superficie. Los agregados abrasivos pueden formarse mediante el procesamiento a base de lechada. En la presente, las modalidades pueden aprovechar el secado por atomización, donde la lechada que contiene los materiales constituyentes de los agregados y un vehículo líquido, como agua,:; ¡se mezclan, se nebulizan en gotitas y se secan. En más detalle, ciertas modalidades combinan una arenisca silícea abrasiva, que puede encontrarse en forma de micropartículas ; 'un aglutinante, que puede encontrarse en forma ' ide nanopartículas ; un material de doble función que actúa sob're la lechada como un plastificante , también conocido como dispersante, mientras que confiere propiedades anticarga a los agregados formados secados por atomización; un agente de reticulación, que promueve el enlace de hidrógeno entré 1 las partículas del aglutinante y por tanto mejora la resistencia de los agregados formados secados por atomización. : : Como se utiliza en la presente, el término "micropartícula" puede utilizarse para referirse a' iuna partícula que tiene un tamaño de partícula promedio : de aproximadamente 0.1 micrones a aproximadamente 50 micróries, preferentemente no menor de 0.2 micrones, 0.5 micrones o 0¡.75 micrones y no mayor de aproximadamente 20 micrones, " por ejemplo, no mayor de 10 micrones. Las modalidades particulares presentan un tamaño de partícula promedió : de aproximadamente 0.5 micrones a aproximadamente 10 micrones.

Como se utiliza en la presente el ¦ término "nanopartícula" puede emplearse para referirse a una partícula que tiene un tamaño de partícula promedió]¦¦¦ de aproximadamente 5 nm a aproximadamente 150 nm, típicamente menor de aproximadamente 100 nm, 80 nm, 60 nm, 50 nm o menor de aproximadamente 40 nm. Los tamaños de partícula promedio típicos de las nanopartículas se encuentran dentro ¦ del intervalo de aproximadamente 20nm a aproximadamente 50nm. ¦ Como se utiliza en la presente, el término "agregado" puede utilizarse para referirse a una partícula compuesta||p'or una pluralidad de partículas más pequeñas que se combinaron de forma tal que es relativamente difícil separar; o desintegrar la partícula del agregado en partículas más pequeñas mediante la aplicación de presión o agitación. Ésto es en contraposición al término "aglomerado" utilizado en la presente para referirse a una partícula compuesta por íuna pluralidad de partículas más pequeñas que se combinaron; de forma tal que es relativamente fácil separar la partícula del agregado o desintegrar la partícula nuevamente en sus partículas más pequeñas, como mediante la aplicación 1 de presión o agitación manual . De conformidad con las presentes modalidades, los agregados tienen una estructura compuesta, que incluye las areniscas silíceas abrasivas que tienen¦ un tamaño dentro del intervalo de las micropartículas ,. "un aglutinante de nanopartículas que proporciona la matriz del agregado en el cual las areniscas silíceas abrasivas; ¡se encuentran incrustadas o contenidas, un material que actúa como plastificante y como agente anticarga y un agente ^de reticulación que promueve el enlace de hidrógeno con las partículas del aglutinante. Como se describirá en más detalle, los agregados de conformidad con las modalidades tienen una morfología destacada, caracterizada por ; ,|la distribución uniforme de las areniscas silíceas abrasivas ten el aglutinante de nanopartículas . , ¦ Es de importancia destacada el hecho de que , los - agregados de conformidad con varias modalidades se encuentran en el estado crudo y verde. En la presente, los agregado se utilizan como o en un producto abrasivo sin tratamiento térmico destacado post-formación, como la calcinación, > la sinterización o la recristalización que alteran el tamaño 'del cristalito, el tamaño de los granos, la densidad, la fuerza de tensión, el módulo de Young y similares de los agregados. Los procesos de tratamiento térmico comúnmente se llevan a cabo en procesamiento cerámico para proporcionar productos utilizables, pero no se utilizan en la presente. Las etapas de tratamiento térmico generalmente se llevan a cabo en 1 un exceso de 400°C, generalmente de 500°C y superior. De hecho, las temperaturas pueden variar fácilmente de 800°C a 1200°'C y superiores para ciertas especies cerámicas. : Las partículas de arenisca silícea abrasivas generalmente presentan una dureza de Mohs mayor « de v. ¡| aproximadamente 3 y preferentemente de aproximadamente 3Í a aproximadamente 10. Para aplicaciones particulares, las partículas de arenisca silícea abrasivas presentan una dureza de Mohs no menor de 5, 6, 7, 8 ó 9. Se cree que : las partículas de arenisca silícea abrasivas generalmente sirven ¦ '! como el agente activo primario de molienda o pulido envíos i agregados abrasivos. Los ejemplos de composiciones abrási as adecuadas incluyen sólidos inorgánicos no metálicos, cp'mo carburos, óxidos, nitruros y ciertos materiales carbonácec-s .

Los óxidos incluyen óxido de silicio (como cuarzo, cristobalita y formas vidriosas) , óxido de cerio, óxido' de zirconio, óxido de aluminio. Los carburos y nitruros incluyen, a modo no taxativo, carburo de silicio, aluminio, nitruro de boro (que incluye nitruro de boro cúbico) , carburo de titanio, nitruro de titanio, nitruro de silicio. ! :Los materiales carbonáceos incluyen diamante, que incluye ampliamente diamante sintético, carbón tipo diamante- y materiales carbonáceos relacionados como la fulerita y las ¦ 1 1 nanovarillas de diamante agregado. Los materiales también pueden incluir un amplio espectro de minerales de origen natural como el granate, la cristobalita, el cuarzo, , el corindón, el feldespato, a modo de ejemplo. Ciertas modalidades de la presente descripción aprovechan1 ;;el diamante, el carburo de silicio, el óxido de aluminio y/o los materiales de óxido de cerio, donde el diamante muestra- ser notablemente eficaz. Además, los entendidos en la técnica apreciarán que pueden utilizarse una variedad de otras '¦ i composiciones que poseen las características de dureza deseadas como partículas de arenisca silícea abrasiva en; los agregados abrasivos de la presente descripción. Asimismo;: ¡en ciertas modalidades de conformidad con la presente descripción, se pueden utilizar mezclas de dos o rrtás.

I partículas abrasivas diferentes de arenisca silícea en ::los mismos agregados. ' Í i: Como debería comprenderse a partir de la descripción : que antecede, se puede utilizar una amplia variedad de partículas de arenisca silícea abrasivas en las modalidades. Dé los materiales precedentes, el nitruro de boro cúbico y! el diamante se consideran partículas "superabrasivas" y se ¡les ha encontrado un extenso uso comercial para las operaciones de resma especializadas, que incluyen las operaciones; de i pulido altamente críticas. Además, las partículas de arenisca silícea abrasivas pueden tratarse de manera tal de formar; un i. recubrimiento metalúrgico sobre las partículas individuales antes de la incorporación en los agregados. Las areniscas silíceas superabrasivas son particularmente adecuadas para¡ el recubrimiento. Los recubrimientos metalúrgicos típicos incluyen níquel, titanio, cobre, plata y sus aleaciones y mezclas.

En general, el tamaño de las partículas de arenisca silícea abrasivas radica en la extensión de ,' las micropartículas . Cabe señalar que las partículas de arenisca silícea abrasivas pueden estar formadas por agregados abrasivos de partículas más pequeñas como las nanopartícüías de agregados abrasivos, aunque más comúnmente las areniscas silíceas abrasivas están formadas por partículas simples dentro del intervalo de las micropartículas. Por ejemplo; ;se pueden agregar conjuntamente una pluralidad de partículas ¡de diamante de tamaño nano para proporcionar una micropar ícu a I: de arenisca silícea de diamante. El tamaño de las partículas de arenisca silícea abrasivas puede variar en función del tipo de partículas de arenisca silícea utilizado.' iPor ejemplo, en ciertas modalidades de la presente descripción, se utilizan preferentemente partículas de arenisca silícea! de carburo de silicio que tienen un tamaño de aproximadamente 3 a aproximadamente 8 micrones. En otras modalidades, , se utilizan preferentemente partículas de arenisca silícea, i de diamante que tienen un tamaño de aproximadamente 0.5 a 2 micrones, por ejemplo, aproximadamente 1 micrón. En otras modalidades adicionales, se utilizan preferentemente partículas de arenisca silícea de óxido de aluminio que tienen un tamaño de aproximadamente 3 a aproximadamente1 5 í micrones .

Las partículas de arenisca silícea abrasivas, > : en general, antes del secado por atomización, constituyen entre aproximadamente un 0.1% y aproximadamente un 50% en peso-de la mezcla húmeda de agregados. Preferentemente, :: ide aproximadamente un 10% a aproximadamente un 40% de la mezcla húmeda de agregados. Más preferentemente, de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 40% de la mezcla húmeda!; ¡de agregados. Las partículas de arenisca silícea abrasiyas pueden constituir entre aproximadamente un 0.1% '¦ y aproximadamente un 85% en peso de los agregados secados ;;p r atomización. Los agregados preferentemente incluyen entre I i ! ¦ t aproximadamente un 10% y aproximadamente un 80% en peso, de las partículas de arenisca silícea abrasivas. Los agregados más preferentemente incluyen entre aproximadamente un 20% y aproximadamente un 75% en peso de las partículas de arenisca silícea abrasivas. Los agregados más preferentemente incluyen I entre aproximadamente un 30% y aproximadamente un 75% en peso de las partículas de arenisca silícea abrasivas. ¡ En una modalidad de conformidad con la presente descripción, los agregados abrasivos pueden formarse mediante el uso de un tamaño único de partícula de arenisca silífcea abrasiva, tanto el tamaño de la partícula de arenisca silícea como el de los agregados resultantes se adapta ¦ a1 la aplicación de pulido deseada. En otras modalidades, las mezclas de dos o más partículas de arenisca silícea abrasivas de tamaños diferentes pueden utilizarse en combinación para formar agregados abrasivos que tienen característióas ventajosas atribuibles a cada uno de los tamaños de partícula de la arenisca silícea. ¡; ¡: Los agregados abrasivos de conformidad con la presente descripción también incluyen un material aglutinante- ¡¡de nanopartículas como se expresa anteriormente. El aglutinante de nanopartículas generalmente forma una fase de matriz :: . f continua que funciona para formar y mantener juntas las : t: partículas de arenisca silícea abrasivas dentro de 1 l;os agregados abrasivos en la naturaleza de un aglutinante .!: En este sentido, cabe señalar que el aglutinante de nanopartículas, mientras forma una fase de matriz continua, generalmente se conforma de nanopartículas individualmente identificables que se encuentran en estrecho contacto, enclavadas y hasta cierto punto, unidas atómicamente éritre sí. No obstante, debido al estado crudo y verde de jlos agregados así formados, las nanopartículas individuales t generalmente no fusionan para formar granos, como en el caso li de un material cerámico sinterizado. Como se utiliza en la presente, la descripción del aglutinante de nanopartículas! se . i extiende a una o múltiples especies de aglutinantes.

Aunque se cree que el material de arenisca silícea acjtúa como un abrasivo primario, el material nanoparticular también puede actuar como un abrasivo secundario en algunas modalidades de los agregados de la presente descripción. Las características de tamaño y pulido de los agregados pueden ajustarse mediante la modificación de parámetros variados t: ? como la composición del material aglutinante ;: : de nanopartículas, la proporción de concentración relativa; ,'de material aglutinante de nanopartículas con respecto a ¡la :1 partícula de arenisca silícea abrasiva y el tamaño de " las partículas de arenisca silícea abrasivas. El material aglutinante de nanopartículas puede comprender partícuijas cerámicas y carbonáceas muy finas como el dióxido de silicio de tamaño nano en un coloide o suspensión líquida (conoci'da como sílice coloidal) . Los materiales aglutinantes ' de nanopartículas pueden incluir además, a modo no taxativo, alúmina coloidal, óxido de cerio de tamaño nano, diamante de tamaño nano y sus mezclas. El sílice coloidal se prefiere para su uso como aglutinante de nanopartículas en ciertas modalidades de la presente descripción. Por ejemplo, los aglutinantes de nanopartículas disponibles comercialmente .que han sido utilizados con éxito incluyen las soluciones ! de sílice coloidal BINDZEL 2040 BINDZIL 2040 (disponible a través de Eka Chemicals Inc. de arietta, Georgia) y NÉXSlL 20 (disponible a partir de Nyacol Nano Technologies, Inc . · de Ashland, assachusetts) .

I Antes de que la mezcla se seque por atomización para formar los agregados, la mezcla puede incluir una cantidad: de material aglutinante de nanopartículas que varía entre aproximadamente un 0.1% y aproximadamente un ;8Q%, preferentemente varía entre aproximadamente un 10% y aproximadamente un 70% en un régimen húmedo, " más preferentemente entre aproximadamente un 20% · y aproximadamente un 60%. En los agregados abrasivos secados por atomización, el material aglutinante de nanopartículas puede constituir entre aproximadamente un 1% !¦: ,[ y aproximadamente un 90% de los agregados, preferentéméiite entre aproximadamente un 10% y aproximadamente un 70% de "Los agregados y más preferentemente entre aproximadamente un ' 1¾% y aproximadamente un 60% de los agregados, todos en; un régimen de peso seco. ·; La lechada para formar los agregados abrasivos también incluye de forma ventajosa un material que sirve principalmente como plastificante, también conocido ; domo dispersante, para promover la dispersión de la arenisca silícea abrasiva dentro de los agregados así formádps . Además, los solicitantes descubrieron que los componentes plastificantes , polioles, utilizados anteriormente en las formulaciones de agregados de color verde de la técnica anterior producidas de conformidad con la publicación deii la solicitud de patente de Estados Unidos US 2008/0172951 ' de Starling pueden reemplazarse con materiales de doble función que proporcionan actividad plastificante y al mismo tiempo confieren propiedades anticarga beneficiosas. '" Las propiedades anticarga son beneficiosas debido a" que los productos abrasivos se encuentran sujetos a "carga ! 1", ? donde las "virutas metálicas" o material desgastado de ¡la superficie de trabajo se acumula en la superficie abrasiva1 y entre las partículas abrasivas. La carga es indeseada debido a que generalmente reduce el rendimiento del producto abrasivo. Las propiedades "anticarga" reducen la tendencia del producto abrasivo a acumular virutas metálicas. : ' A diferencia de los métodos conocidos para aplicar agentes anticarga externamente a un agregado completo:, por ¦ ¡ i ejemplo, como parte de una mezcla de la primera capa resinosa o la capa intermedia, el material de doble función que actúa como plastificante y confiere propiedades anticarga ; se incorpora directamente en la fórmula húmeda del agregado. Debido a las temperaturas de procesamiento bajas, se cree "que este material permanece en los agregados formados. 1 ! Los materiales de doble función que actúan cpmo plastificantes y como agentes anticarga incluyen los materiales orgánicos e inorgánicos, que incluyen tensioactivos y otras especies que modifican la tensión de1 la superficie. Las modalidades particulares hacen uso de especies orgánicas, como polímeros y monómeros . " Las modalidades particulares hacen uso de un tensioactivo aniónico. En una modalidad ejemplar, el material de doble función es una sal metálica de un ácido graso. Por ejemplo, el metal puede ser sodio, aluminio, calcio, magnesio, plómo, zinc o sus combinaciones, mientras que el ácido graso puede variar en longitud, entre 12 y 22 carbonos, típicameiúte ácidos láuricos (C12) , mirísticos (C14) , palmíticos (Cíe) , esteáricos (Ci8) , oleicos (C18, insaturado) , o linoleicp (Cié, poliinsaturados) o sus combinaciones. En otro ejemplo, leí material es estearato. Un material particularmente preferido ¡ es el estearato de zinc, fórmula química general [CH3 (CH2) i6COO] 2Zn. » ''.

En otro ejemplo el material de doble función !: < fes sulfonato. Por ejemplo, una sal o éster de un ádido sulfónico. En modalidades particulares, el material es una sal de ácido láurico (C12) . Un material particularmente preferido es el lauril sulfato de sodio, fórmula química general CH3 (CH2) nOS03Na . . : ;'¡ En otro ejemplo, el material de doble función es1; un alquil sulfato. Por ejemplo, lauril sulfato. Un mater¡ial i preferido es lauril sulfato de amonio, fórmula química general C12H29NO4S .

En otro ejemplo el material de doble función es - un sulfato de éter. Por ejemplo, lauril sulfato de sodio; o lauril éter sulfato de sodio, formula química general CH3 (CH2)10CH2 (OCH2CH2)nOS03Na. . ? La cantidad de material de doble función en la mezcla, antes del secado por atomización, puede variar entre aproximadamente un 0.5% y aproximadamente un 40% " y preferentemente entre aproximadamente un 0.5% ; ; y aproximadamente un 10% y más preferentemente : :de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 8%. Las cantidades 1 de material de doble función en el agregado después |, del secado por atomización pueden variar entre aproximadamente' ¡un 0.5% y aproximadamente un 20%, preferentemente entre un 0^.5% y aproximadamente un 10%, más preferentemente no menor de ' ¡un 3% y no mayor de un 7%. „ ; La lechada para formar los agregados abrasivos¦ también ,i ' ?' incluye de forma ventajosa un material que sirve como agente de reticulación. Los solicitantes descubrieron que los compuestos de agregados de color verde producidos * de conformidad con la publicación de la solicitud de patente de i Estados Unidos US 2008/0172951 de Starling mostraron ¡una fragilidad relativa y se quebraron fácilmente, debido < al menos en parte, a que el aglutinante de sílice de tamaño riano no se había densificado lo suficiente. La densificación limitada se atribuye a las temperaturas de funcionamiento relativamente bajas del proceso de secado por atomización (típicamente un máximo de 290 °C) y a la cantidad limitada] de tiempo de permanencia que la mezcla de agregados experimenta dentro de la secadora por atomización (típicamente únicamente I unos pocos segundos) . Los solicitantes descubrieron que. los agregados secados por atomización podían fortalecerse en ; un 25%, como se muestra en la figura 1, mediante la adición; de un agente de reticulación a la mezcla de lechada para formar el agregado. i Los agentes de reticulación incluyen carbohidratos, incluidos los polisacáridos , monosacáridos y sustancia orgánica natural que proporciona monosacáridos mediante hidrólisis. Por ejemplo, almidones, azúcares, celulosa, glucosa, fructuosa, maltosa, amilopectina, amilosa, celulosa. En una modalidad ejemplar, el agente de reticulación es'; 'un almidón. Los almidones incluyen almidones modificados, como í I; 1 dextrina, polidextrina , ciclodextrina , maltodextrina y sus combinaciones. La dextrina incluye mezclas de glucosanos polimerizados con una fórmula molecular (C6Hi0O5)n que1 se obtienen mediante hidrólisis parcial del almidón mediante calentamiento, alcalinos y enzimas. Un agente de reticulación particularmente preferido es la dextrina, que incluye dextrina blanca, dextrina amarilla y goma británica. ' ¦'> Las concentraciones del agente de reticulación en . la mezcla de lechada, antes del secado por atomización pueden variar entre un 0.5% y un 15% y preferentemente entre un 1% y un 10%, más preferentemente entre un 2% y un 9% en peso de;, la mezcla húmeda. Las concentraciones del agente de reticulación en el agregado después del secado por atomización pueden variar entre un 0.5% y un 15% y preferentemente entre un tl% y un 10%, más preferentemente entre un 3% y un 9% en peso. ': Como debe resultar claro, la composición de : lechada utilizada para formar agregados contiene especies fundamentales de arenisca silícea, aglutinante |de nanopartículas , un material de doble función que actúa como plast ficante y confiere propiedades anticarga y un agente jde reticulación. Estas especies pueden encontrarse presentes 'en varios contenidos relativos en la composición para formar '„ líos agregados. El contenido de sólidos relativo en lós agregados secados por atomización debe reflejar el contenido de sólidos en la composición de mezcla de lechada para formar · los agregados, no obstante, puede haber alguna alteración debido al secado/volatilización durante el proceso de secado por atomización. La composición de lechada puede incluir" de aproximadamente un 0.1 a aproximadamente un 50 por cíente! en i ' peso de partículas de arenisca silícea abrasivas, i; de aproximadamente un 0.1 a aproximadamente un 80 por cientó; en peso de aglutinante de nanopartículas , de aproximadamente' un 0.5 a aproximadamente un 40 por ciento en peso de material! de doble función y de aproximadamente un 0.5 a aproximadamente un 15 por ciento en peso de un agente de reticulación. : En ciertas modalidades, la composición de lechada puede contener de aproximadamente un 10 a aproximadamente un 40 por ciento en peso de partículas de arenisca silícea abrasivas; '· de aproximadamente un 10 a aproximadamente un 70 por ciento<!en peso de aglutinante de nanopartículas , de aproximadamente¦ un 0.5 a aproximadamente un 10 por ciento en peso de materia;!, ¡ de doble función y de aproximadamente un 1 a aproximadamente ¡un 10 por ciento en peso de agente de reticulación. Modalidades particulares de la composición de lechada pueden contener :de ... ,i aproximadamente un 20 a un 40 por ciento en peso, "¡de partículas de arenisca silícea abrasivas, de aproximadamente un 20 a un 60 por ciento en peso de aglutinante 'de nanopartículas, de aproximadamente un 2 a un 8 por cientó ¡en peso de material de doble función y de aproximadamente u ; X a un 9 por ciento en peso de agente de reticulación. ' ; Opcionalmente , puede agregarse un agente desespumante a la composición de lechada. Los agentes desespumantes son' bien conocidos en la técnica y un agente desespumante ejemplar es un desespumante orgánico sin silicona. La cantidad de agente , i desespumante en la composición de lechada puede ser1; de aproximadamente un 0.0% a aproximadamente un 0.5% en pé'so. Cualquier agente desespumante agregado se volatiliza mediante un proceso de secado por atomización y no puede detectarse! en el agregado formado.

También se incluye un líquido volátil en la composición, que actúa como vehículo y sirve para licuar o fluidizarj la mezcla de partículas de arenisca silícea abrasivas el material aglutinante de nanopartículas , el material de doble función, el agente de reticulación y cualquier agente desespumante agregado opcionalmente, de forma tal qué · la mezcla pueda fluir hacia la secadora por atomización, nebulizarse en gotas finas de agregado y secarse en esta. Preferentemente, el vehículo líquido volátil es .agua desionizada, aunque pueden utilizarse otros vehículos volátiles que se alejarán mediante temperaturas de secado ]¿or atomización típicas y no alteran de forma sustancial' "la composición de la mezcla. La mezcla licuada puede incluir; las partículas de arenisca silícea abrasivas, el material aglutinante de nanopartículas, un material de doble función, un agente de reticulación, opcionalmente un agente desespumante donde el equilibrio es un líquido volátil,; La composición en la forma de una lechada, puede ser a base de agua y puede incluir entre aproximadamente un 10% y aproximadamente un 40% de partículas de arenisca silícea abrasivas, entre aproximadamente un 10% y aproximadamente^ un 70% de un aglutinante de nanopartículas , eritre aproximadamente un 0.5% y aproximadamente un 10% de , un material de doble función, entre aproximadamente un il% y aproximadamente un 10% de agente de reticulación- y opcionalmente entre aproximadamente un 0% y aproximadamente un 0.5% de agente desespumante, donde los porcentajes- se basan en el peso total de la lechada. : Durante el procesamiento, cabe señalar que en ciertas i1 modalidades de conformidad con la presente descripción, ' se prefiere eliminar de forma sustancial cualesquiera cargas estáticas acumuladas de las partículas de arenisca silícea antes de su adición a la mezcla. Se observó ue'¦< la estabilidad de los agregados formados en la etapa de secado por atomización se mejora de forma sustancial si las partículas de arenisca silícea se encuentran sustancialmeñte libres de cargas Culómbicas . Una vez que la mezcla licuada que incluye los componentes de partícula de arenisca silícea abrasiva, el material aglutinante de nanopartículas , ; ¡ el material de doble función, el agente de reticulación' ! y cualquier agente desespumante opcional, se mezcló bién,' '-se procesa en una secadora por atomización para formar ! los agregados abrasivos.

Pueden utilizarse varios aparatos de secado , jpor atomización que incluyen un atomizador giratorio, ¦ un atomizador de boquilla de un único fluido y un atomizado de boquilla de dos fluidos. Para las mezclas que tienen partículas de arenisca silícea abrasivas relativamente pequeñas y para formar agregados relativamente pequeños, > la secadora por atomización es preferentemente un atomizador giratorio. Para las mezclas que tienen partículas de arenisca silícea abrasivas relativamente más grandes, particularmente las que son mayores de 80 micrones y para formar agregados relativamente grandes, particularmente mayores de : < 90 micrones, puede preferirse un atomizador de boquilla de¡¡un único fluido o de boquilla de dos fluidos. ; El aparato de secado por atomización típicamente incluirá al menos dos puntos de recolección de material ,!; uno en el ciclón y el otro en el fondo de la cámara dé secado principal. Los agregados formados de conformidad con «la presente descripción pueden recolectarse en ambas ubicaciones; no obstante, se observó que los agregados recolectados en el ciclón generalmente tienen un tamaño menor y son más livianos en peso mientras que se observó qúe il'os agregados recolectados en la cámara de secado principal .1! generalmente tienen un tamaño mayor y son más pesados. Se observó que los agregados recolectados en el ciclón de la secadora típicamente tienen un tamaño de aproximadamente '5 a aproximadamente 25 micrones. Por otra parte, se observó ;que los agregados recolectados en la cámara de secado principal típicamente tienen un tamaño de aproximadamente 20; a aproximadamente 100 micrones. ' Para comenzar el secado por atomización, la lechada" se bombea al aparato de secado por atomización a una velocidad generalmente constante. A continuación la lechada pasa; a través de un atomizador o nebulizador dentro de la secadora por atomización para formar gotas generalmente esferoides. Mientras que pasan a través del atomizador, estas gotas!; se atrapan en un vórtice de aire caliente, donde la porción líquida de la lechada se evapora casi instantáneamente ;y1 la porción sólida de la lechada forma un agregado. El aire caliente que volatiliza la fracción líquida de la lechada y deja atrás las partículas sólidas, típicamente no es mayor: de 400 °C, como no mayor de 375 °C, 350 °C ó 300 °C. Típicamente, el secado por atomización se lleva a cabo a una temperatura superior a 80 °C, como superior a aproximadamente 90, °C.,, ¡Las modalidades particulares se llevaron a cabo a temperaturas :de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 250 °C. Se nota ¡ que los tiempos de permanencia dentro de la porción a temperatura elevada de la secadora por atomización generalmente: ¡se limitan a segundos, como 0.5 a 10 segundos, lo que significa un contraste absoluto con los tiempos de permanencia típicos de los tratamientos térmicos asociados con sinterizacíón, calcinación o cocimiento de productos cerámicos típicos.1 ¡ Cuando la lechada ingresa al vórtice de aire callenté el líquido se aleja de forma sustancial y la mezcla · se transforma en un polvo fino que incluye numerosos agregados, cada agregado abrasivo tiene una forma generalmente esferoide. Como se utiliza en la presente, el término "esferoide" se refiere a agregados que tienen una forma esférica o una forma generalmente esférica, que incluye permutaciones elipsoides y otras permutaciones esféricas, jque son un resultado consiguiente del proceso de secado' ' or atomización. Por consiguiente, las formas esferoides incluyen esferas, elipsoides, esferas y elipsoides truncadas, pero todas tienen una forma generalmente redondeada en lugar,: de cuadrada. Como debe resultar claro, cada uno de los agregados i- i ? contiene partículas de arenisca silícea abrasivas unidas' por el material aglutinante de nanopart ículas y cualquier resieluo del material de doble función y un agente de reticulación^ que no se evaporó. El contenido de humedad final de los ;; ' i agregados, después de la etapa de secado por atomización, generalmente es de aproximadamente un 1 a aproximadamen ¦ t"e''ííun 3 por ciento en peso, o menor, típicamente menor. En una modalidad, la composición de los agregados secados ; f|or atomización con base en el peso puede comprender entre ¡ t ,1 aproximadamente un 30% y aproximadamente un 75% de partículas de arenisca silícea abrasivas, entre aproximadamente un 1$% y aproximadamente un 60% de aglutinante de nanopartículas , entre aproximadamente un 3% y aproximadamente un 10%' : de material de doble función y entre aproximadamente un >3% y aproximadamente un 10% de agente de reticulación, donde :los porcentajes se basan en el peso total de los agregados. ¦ De forma ventajosa, de conformidad con la presente descripción, no se requieren etapas de procesamiento 1 ? adicionales que modifiquen de forma notable la composición o la morfología de los agregados formados crudos de color verde secados por atomización, para producir agregados abrasivos utilizables. De hecho, de conformidad con ciertas modalidades de la presente descripción, el método para preparar, los agregados consiste básicamente en únicamente las etapas 1 de mezcla y secado por atomización mencionadas anteriormente;,; y notablemente, se evitan las etapas de tratamiento térmico,; que afectarían la morfología de los agregados. En particular;; ino se lleva a cabo ninguna etapa en la cual los materiales ;se calienten a temperaturas extremadamente elevadas en "el intervalo de aproximadamente 500 °C a 1000 °C o mayores, para fundir, sinterizar o de otro modo fusionar el aglutinante , ¡de sílice u otras nanopartículas en las mezclas. :: FÍor consiguiente, en ciertas modalidades de conformidad con! -la presente descripción, todas las etapas del método paira preparar los agregados pueden llevarse a cabo a temperaturas de aproximadamente 400 °C o menores. ; Esto es contrario a los procesos convencionales gara preparar polvos abrasivos con partículas agregadas : i ¡que generalmente requieren una etapa de sinterización i a temperaturas muy elevadas de aproximadamente 500 °C a 1000 °C o mayores. , Una vez formados, los agregados pueden clasificarse o separarse en intervalos de varios tamaños según se desee antes de aplicarse a un sustrato o de otro modo utilizarse! en una operación de pulido. Además de los agregados abrasivos, 1 , í el polvo resultante puede incluir una cantidad de material 1 más pequeño que el tamaño de grano deseado. El material particulado compuesto por los agregados formados generalmente tiene un tamaño de partícula promedio dentro de un interválo ? de aproximadamente 10 a 150 micrones . Típicamente el material tiene un tamaño de partícula promedio no menor ¡de aproximadamente 20, como no menor de aproximadamente ¡25 micrones. Los límites superiores para el tamaño de partícula promedio se establecen mediante limitaciones de procesó [ y aplicaciones de uso final particulares y generalmente Jel material tiene un tamaño de partícula promedio no mayor, ¡¡de aproximadamente 100 micrones, como no mayor \ ¡de aproximadamente 90, 80 o incluso no mayor de 70 micrones En ciertas modalidades, el tamaño de partícula promedio ,,d*el material agregado es preferentemente entre aproximadamente 20 micrones y 60 micrones. El tamaño y el intervalo de tamaño de los agregados puede ajustarse y puede depender de muchos factores, que incluyen la composición de la mezcla yi la velocidad de alimentación de la secadora por atomización.. ¿Por ejemplo, los agregados abrasivos de tamaños que incluyen aquellos de aproximadamente 10 micrones, 20 micrones, :, 35 micrones, 40 micrones, 45 micrones y 50 micrones pueden producirse de forma exitosa mediante el uso de una secadora por atomización giratoria. Estos agregados pueden incluir partículas de arenisca silícea abrasivas de aproximadamente 5 a aproximadamente 8 micrones. ¦ ·.

Cuando los agregados se observan con amplificación, estos tienen una forma generalmente esferoide que ; se caracteriza como redondeada o esférica como se observa eri las micrografías de barrido electrónico de las figuras 5A y. 6. ¡No obstante, en algunos casos puede observarse que los agregados presentan un hueco cerca del centro del agregado y ? por consiguiente muestran una forma más toroidal o similar a !un i toroide como se observa en las micrografías de barrido electrónico de las figuras 5A y 6. Puede observarse qué :' lias partículas individuales del material de arenisca silícea abrasivo, como arenisca silícea de carburo de silicio,;; [se dispersan a lo largo de la superficie de los agregados,! y dentro de su interior, con una instancia rela ivamente reducida de partículas de arenisca silícea .individuales 'que se aglomeran sobre la superficie del agregado. Se nota ique las figuras 4-4A, 5, 6A-6B muestran agregados individuales dispersados que se encuentran unidos a un sustrato.

Otro estudio de los agregados abrasivos reveló, ¡que ciertas modalidades se componen de esferoides huecos. Tales partículas pueden compararse con las pelotas de raqueta, de cubierta gruesa que tienen un espesor de pared tw dentro de un intervalo de aproximadamente 0.08 a 0.4 veces el tamaño? de ¦ ·. > r partícula promedio de los agregados. Los parámetros ¡ i de proceso y los parámetros composicionales pueden modificarse para producir diferentes espesores de pared, como espesores de pared no menores a aproximadamente 0.1, 0.15 veces 1 el tamaño de partícula promedio de los agregados. Los límites superiores para los espesores de pared pueden encontrarse:! en el orden de las 0.35, 0.30, 0.25 ó 0.20 veces el tamaño '· de partícula promedio de los agregados. , : Una vez formados, los agregados abrasivos' pueden utilizarse 'como tales' con una clasificación adecuada p ra refinar la distribución del tamaño de partícula. Mientras;: que se evitan las etapas del proceso después de la síntesis como el tratamiento térmico excesivo, de forma tal que ,; los agregados se utilicen en un estado crudo y verde, estíos pueden recubrirse con un recubrimiento metalúrgico, en una forma muy similar a la que pueden recubrirse las arenisca silíceas abrasivas. Los recubrimientos metalúrgicos típicos incluyen níquel, titanio, cobre, plata y sus aleaciones y mezclas.

Una vez producidos, los agregados abrasivos utilizarse directamente como un polvo abrasivo suelttí o ; . i 'libre'. En este contexto, el polvo abrasivo formadó a partir de los agregados puede utilizarse como un polvo seco o un polvo que se humedeció con un líquido como agua para crear una lechada para un rendimiento superior. El polvo abrasivo también puede incorporarse en una pasta o gel de pulido. · El polvo abrasivo producido de ese modo puede utilizarse,; de forma ventajosa para el acabado y/o pulido de otros numerosos materiales como planarización mecánica química (CMP, por sus siglas en inglés) utilizado en la industria > de semiconductores, acabado fino de superficies de varios materiales y pulido de materiales dentales naturales:; y artificiales. De forma alternativa, los agregados :: : > se configuran en un abrasivo fijo, un término que incluye ampliamente productos abrasivos recubiertos y producios abrasivos aglomerados. ¦ 1 No obstante, en otras modalidades de la presente descripción, los agregados abrasivos se combinan preferentemente con un material de resina utilizado paira adherir los agregados a la superficie de un sustrato, i: líos procesos para combinar los agregados con el material de uni'ón. de resina incluyen la formación de lechada, donde : los agregados, la resina y otros aditivos se combinan ,y¡ se recubren sobre un sustrato o en una vía de procesamiento diferente, los agregados se colocan sobre un sustrato recubierto por resina mediante atracción electrostática o simplemente mediante gravedad (por ejemplo, asperjados sobre el sustrato) . El último enfoque es bien conocido en ; la técnica, generalmente primero se deposita una primera¦ 0apa resinosa' sobre el sustrato, se aplica el agregado sobre; la I, primera capa resinosa y después se deposita una 'capa intermedia'. Opcionalmente, puede depositarse una capa superior sobre la capa intermedia. Además, puede colocarse una capa distensible entre la primera capa resinosa y1; el sustrato. En otro ejemplo, puede disponerse una capa posterior sobre el sustrato en un lado opuesto a la primera capa resinosa. : Con relación al depósito electrostático del agregado ¦ ,r para preparar la primera capa resinosa de un sustrato, ;¦ los materiales de resina poliméricos adecuados pueden incluir poliésteres, resinas epoxi, poliuretanos , poliamidás, 1 í I poliacrilatos , polimetacrilatos, cloruro de polivinilo, polietileno, polisiloxano, siliconas, acetatos de celulosa, nitrocelulosa, goma natural, almidón, goma laca y ; sus mezclas. Una resina preferida es una resina epoxi. La primera capa resinosa puede comprender de forma adicional Otros : I ingredientes para formar un sistema aglutinante diseñado para unir los granos de agregado en un sustrato. Pueden agregarse otros ingredientes opcionales, como solventes, desespumantes, dispersantes y pigmentos a la capa primera capa resinosa; j ' La primera capa resinosa preferentemente se aplica' al , ¡ i sustrato mediante el uso de un esparcidor de paletas para formar un recubrimiento. De forma alternativa, la primera capa resinosa puede aplicarse mediante el uso de un moldé' de ranura, métodos de recubrimiento de huecogravado o huecogravado inverso. El espesor del recubrimiento puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 milímetros^ de espesor después del secado. La primera capa resinosa puede dejarse secar parcialmente o puede estar completamente húmeda cuando el sustrato se pasa con el lado recubierto hacia abajo a través de una estación de depositó electrostático a una velocidad deseada. Los agregados se adhieren hacia arriba i en la primera capa resinosa mediante la aplicación de cargas eléctricas opuestas a los agregados y al sustrato recúbiertío. t En modalidades particulares, la primera capa resinosa puede aplicarse al sustrato a velocidades de aproximadamente I 0.5 (226.79g) a aproximadamente 10 libras (4535.9g) por resma (330 pies cuadrados (30.65m2)). De forma similar, el agregado puede aplicarse a una velocidad de aproximadamente ¡.0.5 (226.7kg) a aproximadamente 10 libras (4535.9g) por resma (3.65m2) . ; ; 1 1 I , En función del tipo de recubrimiento, el sustrato puede calentarse para curar la resina y unir los granos de agregado con el sustrato. En modalidades particulares, el sustrato recubierto se calienta a una temperatura de entre aproximadamente 100 °C y menor de aproximadamente 250 °C durante el proceso de curación. En ciertas modalidades dé' la presente descripción, se prefiere que la etapa de curación; se lleve a cabo a una temperatura menor de aproximadamente 200 °C.

Una vez que la resina se cura y los granos abrasivos! de agregado se unen con el sustrato, el sustrato recubiértoí se acaba de forma sustancial y puede utilizarse para una variedad de aplicaciones de desbastado, acabado y pulido.1 En una modalidad alternativa de la presente descripción, los agregados abrasivos pueden incorporarse directamente1'; en el sustrato. Por ejemplo, los agregados pueden mezclarse,; con una resina de poliéster y esta mezcla de agregados-': y polímeros después puede conformar un sustrato. ! ¡ .t En una modalidad alternativa de la presente descripción, los agregados abrasivos pueden aplicarse a los sustratos" o a otros materiales mediante métodos de electroporación, estática eléctrica, recubrimiento por atomización;; ¡ y recubrimiento en polvo por atomización. .' i El sustrato recubierto con abrasivo después puéjde utilizarse como una película superpuesta o una película ¡de microacabado para acabar y/o pulir otros materiales.' 'Los materiales de sustrato que pueden recubrirse de esta forma incluyen, a modo no taxativo, poliéster, poliuretano, polipropileno, polimidas como KAPTON de DuPont, materiales no tejidos, materiales tejidos, papel y metales que incluyen láminas de cobre, aluminio y acero. Las películas j de poliéster son particularmente preferidas como material j de sustrato en ciertas modalidades de la presente descripción. Los sustratos adecuados pueden tener un espesor, antes de recubrirse, de aproximadamente 1 a aproximadamente ' 14 milímetros . ; ? Además, los agregados abrasivos también püéden incorporarse en abrasivos aglomerados, como ruedas abrasiyas de diamante y otras ruedas abrasivas. Los abrasivos aglomerados también pueden utilizarse para proporcidnar materiales antideslizantes de adherencia alta que puedan aplicarse, por ejemplo, a escalones de escaleras. En ¡la 1 ' i presente, los abrasivos aglomerados típicos son estructuras tridimensionales en lugar de estructuras generalmente planas de un abrasivo recubierto e incluyen una matriz tridimensional de material aglutinante donde se incrustan; los agregados. Es decir, el material de unión fija la, posiciónjde los agregados entre sí y se encuentra presente como una f¿se entre los aglomerados. Mientras que los abrasivos aglomerados utilizan una amplia variedad de agentes de unión, ; como resina, vidrio y metales, ciertos agentes como materiales de unión de vidrio y metálicos requieren procesamiento a temperatura elevada. Por consiguiente, para conservar'; la estructura de color verde de los agregados, generalmente; se utilizan sistemas de resina que no requieren temperaturas de curación elevadas o que pueden curarse con radiación actíriica como UV . .

I En una modalidad de conformidad con la presente descripción, el producto abrasivo puede utilizarse para acabar y pulir cables de telecomunicaciones, particularmente cables de fibra óptica. Los cables de fibra óptica pueden transmitir grandes cantidades de datos a una velocidad muy alta en la forma de impulsos luminosos. Para permitir ,'que estos impulsos luminosos se transmitan de forma eficaz entre !' i ? los cables de fibra óptica interconectados o entre un cable de fibra óptica y un dispositivo electrónico conectado, ' no obstante, los extremos de los conectores de fibra óptica deben cortarse limpiamente o escindirse y después pulirse muy bien para producir una superficie extremadamente lisa y;: una geometría exterior adecuada. La película de sustrato abrasivo producida de conformidad con la presente descripción · y ; ¦ i'; i cortada generalmente en forma de disco o lámina ; puede utilizarse a estos efectos y se observó que es altamérite eficaz para pulir los extremos de los conectores de f bra óptica. " i Cuando se utilizan para pulir los conectores dé fibra óptica, las películas de sustrato abrasivo se producen preferentemente a partir de agregados formados a partir' de una arenisca silícea de diamante combinada con un aglutinante de nanopartículas de sílice. Las partículas de arenisca j. silícea preferentemente tienen un tamaño de aproximadamente 1 micrón y el tamaño total de los agregados es preferentemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 micrones. Éstos agregados preferentemente se unen a un sustrato de película de poliéster. El pulido de los extremos de los conectórésí de fibra óptica puede llevarse a cabo en una máquina de pulido de fibra óptica. Una máquina de pulido para 12 conectores í se encuentra disponible en Domaille Engineering de Rochestér, Minnesota y puede utilizarse con las películas de sustrato abrasivo de la presente descripción para pulir conectores' de fibra óptica a, por ejemplo, una velocidad de aproximadamente 60 rpm y con una presión aplicada de aproximadamente 8. psi 11! (0.05MPa) . ? : ? En otra modalidad de conformidad con la preserite descripción, el producto abrasivo puede utilizarse para :el desbastado, acabado y pulido de superficies metálicas duras como el acero. Cuando se utilizan para pulir superficies metálicas, las películas de sustrato abrasivo se producen preferentemente a partir de agregados formados a partir* ¡de í una arenisca silícea de diamante combinada con un aglútinan¿te de nanopartículas de sílice. Las partículas de arenisca silícea preferentemente tienen un tamaño de aproximadamente 1 micrón y el tamaño total de los agregados es preferentemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 micrones. E'stos agregados preferentemente se unen a un sustrato de pélíáula de poliéster. Al utilizar este producto abrasivo, el pulido de las superficies puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante el uso de una máquina de pulido de metales Struers (disponible en Struers, Inc. de estlake, Ohio) que funciona a una velocidad de 600 rpm y con una fuerza aplicada de; 15 Newtons . De forma alternativa, las superficies metálicas duras también pueden pulirse mediante el uso de agregados abrasivos formados a partir de arenisca silícea de carburo' de silicio combinada con sílice. ,: En otra modalidad de conformidad con la presente descripción, el producto abrasivo puede utilizarse para i el desbastado, acabado y pulido de superficies metálicas ,; más blandas como el cobre o el latón. Cuando se utilizan para pulir superficies metálicas, las películas de sustrato abrasivo se producen preferentemente a partir de agregados formados a partir de una arenisca silícea de diamante combinada con un aglutinante de nanopartículas de sílice. "lias partículas de arenisca silícea preferentemente tienen:: un tamaño de aproximadamente 3 micrones a 5 micrones y el tamaño total de los agregados es preferentemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 micrones. Estos agregados preferentemente se unen a un sustrato de película,: de poliéster. Al utilizar este producto abrasivo, el pulido de I las superficies puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediánte el uso de una máquina de pulido de metales Struers (disponible en Struers, Inc. de estlake, Ohio) que funciona t a una velocidad de 150 rpm y con una fuerza aplicada dej 45 i., Newtons. De forma alternativa, las superficies metálicas blandas también pueden pulirse mediante el uso de agregados abrasivos formados a partir de arenisca silícea de carburo de silicio combinada con sílice. , i t En otra modalidad de conformidad con la presente descripción, el sustrato abrasivo puede utilizarse para ! el acabado y pulido de superficies recubiertas como superficies pintadas. En particular, la película de sustrato abrasivo puede utilizarse para pulir o lustrar superficies automotrices pintadas. Cuando se utilizan para pulir superficies automotrices pintadas, las películas de sustrato abrasivo se producen preferentemente a partir de agregados formados a partir de una arenisca silícea de carburo:: ide silíceo incrustada dentro de un aglutinante de nanopartícuijas de sílice. Las partículas de arenisca silícea preferentemente tienen un tamaño de aproximadamente 3 micrones, ;a aproximadamente 8 micrones y el tamaño total de los agregados es preferentemente de aproximadamente 30 a aproximadamenté; 50 ¦ ; micrones. Estos agregados preferentemente se unen a un sustrato de película de poliéster.

Otras modalidades pueden incluir particularmente! el . .i acabado en aplicaciones dentales. En la presente, el producto abrasivo como un abrasivo recubierto, que contiene agregados crudos de color verde, como se describe en la presente, puede utilizarse de forma exitosa para el acabado de prótesis dentales . 1 i La aspereza promedio o Ra de una superficie es "una medida del grado de variaciones en el perfil de altura total de una superficie. Un valor de aspereza bajo generalmente indica una superficie que es más suave y que tiene variaciones más pequeñas en la altura total entre las diferentes ubicaciones en la superficie. 1 ' Típicamente, el pulido de los materiales, como los descritos anteriormente, se lleva a cabo en un proceso gradual de múltiples etapas. La superficie primero se pule con un material abrasivo relativamente grueso y después ¡se pule nuevamente con un material abrasivo de arenisca silícea más fino. Este proceso puede repetirse varias veces, donde cada pulido sucesivo se lleva a cabo con un abrasivo1 [de arenisca silícea progresivamente más fino hasta que:: ü.a superficie se pule a un grado deseado de suavidad. Este tipo de proceso de pulido de múltiples etapas ha sido reque ido 1 i convencionalmente ya que típicamente los granos : de " ün abrasivo deben tener la misma escala que el tamaño de ; las rayas que deben eliminarse. Ciertos protocolos de pulido utilizan productos sucesivamente más finos que tienen; un tamaño de arenisca silícea y una Ra (con respecto al producto abrasivo y la pieza de trabajo después de la etapa de resma) reducidos en un factor de tres. Esto es, los ?G??µ?^?e sucesivamente más finos generalmente se limitan ; la reducción en un factor de tres (por ejemplo, a tamaños t de l arenisca silícea de 9 micrones, a 6 micrones, a 3 micrones) , para asegurar la eliminación de defectos de la etapa de resma precedente .

A pesar de que habitualmente existe una compensación esperada entre la velocidad de eliminación de material yj la calidad de la superficie, como se muestra en la figura 2:; y como se describe de forma adicional en el ejemplo 13, los solicitantes descubrieron de forma inesperada que;: ; la velocidad de eliminación de material de los producios abrasivos recubiertos producidos de conformidad con -la solicitud de patente de Estados Unidos US 2008/0172951 jde Starling puede mejorarse dramáticamente en aproximadamente jel doble sin afectar de forma negativa la calidad de:: ¡:1a superficie en ninguna medida. Además, la velocidad, ¡de eliminación de material de las modalidades de la présente descripción también fue más del doble en otros productos abrasivos recubiertos impermeables que se comercializían actualmente pero aún se alcanzó un acabado de superficie equivalente . ; Sin restringirse con ninguna consideración teórica,: se piensa que la velocidad de eliminación de material sumamente mejorada, pero aún con un acabado de superficie excelente,j se atribuye a la combinación de la resistencia de los agregados y las propiedades anticarga mejoradas que ahora ¾son inherentes al agregado. Las propiedades anticarga, como¡ la lubricidad superior, evitan la acumulación de carga mientras que el agregado más fuerte tiende a desgastarse más lentamente. No obstante, aún existe erosión de forma tal que los granos abrasivos frescos se expongan durante su uso, : lo que mantiene al agregado afilado. Asimismo, el agente 11 de reticulación fortaleció el enlace de las partículas de sílice de tamaño nano sin impedir el afecto abrasivo secundario' ; de las partículas, que se piensa que conserva el acabado dé: ¡la superficie .

Se hace énfasis nuevamente en el hecho de que el estado crudo y verde de los agregados contribuye a la eficacia [de resma notable descrita anteriormente. Al mantener :' los agregados en el estado crudo y verde, se entiende qué iel aglutinante de nanopartículas , mientras que se compone; ide partículas enclavadas y en cierta medida unidas atómicament;e , retiene las propiedades de pulido ultrafino deseables de ..lias nanopartículas , donde las propiedades se destruirían mediante tratamiento térmico a temperatura más elevada. Es decir, la naturaleza multiacción de los agregados se mantiene mediante condiciones de proceso controladas, que evitan de forma notable que los agregados se expongan a temperaturas elevadas durante cualquier tipo de duración notable. En la presente, se nota que es probable que no solamente la temperatura !;por sí sola sino también el tiempo de permanencia serían responsables por la degradación del agregado a temperatura elevada. Por ejemplo, durante el secado por atomización, ;las gotas que contienen la fracción de sólidos que forman 'los agregados típicamente se exponen a temperaturas elevadas, como de hasta aproximadamente 400° C, durante unos pobos segundos, mientras que los procesos cerámicos a temperaturas elevadas convencionales como sinterizado, calcinación! o similares, generalmente utilizan tiempos de permanencia en: el orden de 15 minutos a múltiples horas. Por consiguiénte |es factible que los agregados de conformidad con las presentes modalidades puedan mantener su estado de color verde incluso tras la exposición a temperaturas elevadas, siempre qué !¡la elevación se restrinja a un orden de segundos. Tal sería ¡el caso en la medida en que se utilizaran temperaturas l.más elevadas para procesos de secado por atomización. ', Una ventaja adicional puede encontrarse en " la durabilidad sorprendente de los abrasivos preparados a partir de los agregados de la presente descripción. Los abrasivos típicamente se desgastan y pierden gradualmente su eficacia en la eliminación de material a granel de una superficie ;que se pule o acaba con el abrasivo. No obstante, se observó ;que los abrasivos que incorporan los agregados de la présente descripción tienen una durabilidad significativamente superior en comparación con los materiales abrasivos convencionales. Se observó que cuando los abrasivos que incorporan los agregados de la presente descripción : se utilizan en aplicaciones comparables retienen su eficacia por una duración de más del doble de tiempo que los materiales abrasivos convencionales y en algunos casos hasta 20 veces mayo . j Las propiedades y ventajas de la presente descripción 1 se ilustran en mayor detalle en los siguientes ejemplos . ; no limitativos. A menos que se indique lo contrario, las temperaturas se expresan en grados Celsius y ·''¦ las i concentraciones se expresan en porcentajes en peso con base en el peso seco total de los agregados abrasivos. : » EJEMPLO 1 - Impacto del agente de reticulación sobre ¡la resistencia del agregado. > ¡ Los solicitantes prepararon agregados secados ::p;or atomización que contienen granos abrasivos de SiC M ude conformidad con la publicación de la solicitud de patente 'de Estados Unidos US 2008/0172951 de Starling. Se utilizó ß' ? plastificante original de Starling, no el material de doble función de las modalidades de la presente descripción,; Se agregó un agente de reticulación, dextrina, en varias cantidades a cinco muestras. También se produjo una muestra de control del agente de reticulación. La única difer'eiicia entre los agregados producidos fue la cantidad de agentei de reticulación incorporado. , , Las muestras de agregado se sometieron a la prueba de compresión de la siguiente forma: los agregados 1 se tamizaron en un tamaño de malla de 200 y se colocaron 5 gramos de cada muestra en un molde de una pulgada (2.54cm);. A continuación el molde se sometió a una presión de 5MPa . | El agregado recolectado se tamizó nuevamente y se registró ; la cantidad que pasó para ser recolectada en una malla de 2¡70. Cuanto mayor fue el % de material que pasó (-200/+270), mayor fue la cantidad de material que se comprimió, lo que indica un agregado más débil. La figura 1 muestra un cuadro, del la resistencia relativa de los agregados de muestr -en comparación con la muestra de control. Como se muestra, i se logró una mejora en la resistencia relativa de hasta un 25% mediante la adición del agente de reticulación. ; EJEMPLO 2 - Impacto del material de doble función spbre la resistencia del agregado. 1 - - Los agregados que contenían dextrina y estearato jde zinc se prepararon de conformidad con la presente descripción y se sometieron a una prueba de compresión como se describe en el ejemplo 1. Los resultados se muestran a continuación: El % en peso del enlace es igual a la suma de. los porcentajes de peso seco de los componentes del agregado secado por atomización menos el peso de los granos abrásivos. Los resultados muestran que la adición inicial de estearato de zinc sí contribuye a una mejora en la resistencia, del agregado, pero que el aumento de la cantidad de estearato,jde zinc no mejora la resistencia en una cantidad apreciable .:: Por ·'· . i consiguiente, el principal contribuyente a la resistencia' del agregado es la dextrina. : EJEMPLO 3 - Producción de agregado 1 - Starling : ¦¦ Una mezcla de lechada para formar agregados abrasivos finos que incluyen arenisca silícea de carburo de silicio combinada con nanopartículas de sílice se produjo mediante "el siguiente método, de conformidad con la publicación de" ;la ¡ solicitud de patente de Estados Unidos US 2008/0172951" de ' í Starling. El sílice coloidal acuoso se mezcló con arenisca silícea de carburo de silicio de color verde (NGC 2500, disponible en Nanko Abrasives, Inc. de Tokio, Japón),, de calidad JIS (JIS2500) , que tiene un tamaño de partícula promedio de 5.5 micrones, junto con un plastificante'¡ de ¦ i: polietilenglicol (PEG) 200 y agua desionizada. La solución de sílice utilizada fue BINDZIL 2040, disponible en, ¡Eka I !. 'i Chemicals Inc. de Marietta, Georgia, que se cree que es ¡una solución de sílice coloidal acuosa que tiene aproximadamente un 40% en peso de sílice (Si02) , un tamaño de partícula: de sílice de aproximadamente 20 nm y un pH estabilizado con una base de aproximadamente 10. ; Los componentes se mezclaron en las siguientes cantidades: Los componentes se mezclaron totalmente mediante el 'uso de una mezcladora de alta cizalla para proporcionar. ¡ una dispersión acuosa uniforme que tiene aproximadamente un ;53% de sólidos en agua. ' !, La mezcla a continuación se secó por atomización mediante el uso de una secadora por atomización giratoria I Pentronix modelo 370. La mezcla se ingresó a temperatura ambiente en la entrada de la secadora por atomización a una temperatura de aproximadamente 240 °C . La temperatura; de salida de la secadora por atomización medida fué ' de aproximadamente 120 °C. El proceso de secado por atomización eliminó de forma sustancial el agua de la mezcla y ; se observó que los componentes restantes formaron un polvo ¡ de agregados huecos pequeños, generalmente redondeados que-' se recolectaron para su análisis. Aproximadamente un 80 a - un 90% de las partículas de agregados se recolectaron de ¡la unidad de ciclón de la secadora y aproximadamente ,un 10; a un 20% se recolectaron de la unidad de secado principal" del aparato de secado por atomización. No se requirió sinterizado o calentamiento adicional para formar :: líos agregados. i Se estimó que los componentes del agregado se.co„ ¡se encontraban en las siguientes cantidades con base en': jla suposición de que toda el agua se eliminó durante el procélso de secado por atomización: ; : Los agregados se examinaron con ampliación y sé observó que estaban formados por una fase de nanopartículas de síl¡ice y PEG combinada con partículas de arenisca silícea de carburo de silicio. El tamaño promedio de los agregados recolectados ¦ i i de la cámara se midió en un intervalo de aproximadamente lió a 60 micrones, con un D50 igual a 60 micrones. Los agregados secos presentaron un % en peso de enlace de aproximadamente un 47%. Los agregados se muestran en la figura 3 después'! de haberse aplicado a un sustrato para formar un producto abrasivo recubierto.

EJEMPLO 4 - Agregado 2 se produjo una mezcla de lechada para formar agregados abrasivos finos que incluyen arenisca silícea de carburó ;de silicio combinada con nanopartículas de sílice mediante, ¡el siguiente método. El sílice coloidal acuoso se mezcló ¡;con arenisca silícea de carburo de silicio (NGC 2500, disppnibíle en Nanko Abrasives, Inc. de Tokio, Japón), de calidad ;:JílS (JIS2500) , que tiene un tamaño de partícula promedio de: 5.5 micrones, junto con estearato de zinc, dextrina, agua desionizada y un agente desespumante. La solución de sílice utilizada fue BINDZIL 2040, disponible en Eka Chemicals, ínc . de Marietta, Georgia, que se cree que es una solución; de sílice coloidal acuosa que tiene aproximadamente un 4Ó%> en peso de sílice (Si02) , un tamaño de partícula de sílice' de aproximadamente 20 nm y un pH estabilizado con una base: de aproximadamente 10. El agente desespumante 'fue" j el desespumante SURFYNOL DF-210, disponible en Air Products and Chemicals Inc. de Allentown, Pensilvania.

Los componentes se mezclaron en las siguientes ¦ , í cantidades : Los componentes se mezclaron totalmente mediante el so de una mezcladora de alta cizalla para proporcionar ¡una dispersión acuosa uniforme que tiene aproximadamente un 53.1 % de sólidos en agua. ( ¡ A continuación la mezcla se secó por atomización mediante el uso de la misma secadora por atomización! de marca Pentronix. La mezcla se calentó y se ingresó éri! la entrada de la secadora por atomización a una temperatura'; de aproximadamente 240 °C . La temperatura de salida dé '· la secadora por atomización medida fue de aproximadamente 120 °C. El proceso de secado por atomización eliminó' de forma sustancial el agua de la mezcla y se observó que los componentes restantes formaron un polvo de agregados sólidos pequeños, generalmente redondeados. Los agregaclos producidos se recolectaron para su análisis, dónde aproximadamente un 80% a un 90% de las partículas :; se recolectaron de la unidad de ciclón de la secadora: y aproximadamente un 10 a un 20% se recolectaron de la unidad de secado principal del aparato de secado por atomización. No se requirió sinterizado o calentamiento adicional p¿r formar los agregados. ': í Se determinó que los componentes del agregado seco ¡se encontraban en las siguientes cantidades con base en ¡¡la suposición de que toda el agua se eliminó durante. leí proceso de secado por atomización: ¦¦"'· Los agregados se examinaron con ampliación y se óbsé'rvó que estaban formados por una fase de nanopartículas 1j de sílice, estearato de zinc y dextrina combinada con partículas de arenisca silícea de carburo de silicio. El tamaño típ'ico de los agregados pareció tener una distribución normal en" el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente^ ¡ 60 micrones, con un D50 igual a 60 micrones. Los agregados secos presentaron un % en peso de enlace de aproximadamente un '29% . Los agregados se muestran en la figura 4 después de [la recolección de la secadora por atomización en la figura '':4A después de haberse aplicado a un sustrato para formar ¡un producto abrasivo recubierto. · » EJEMPLO 5 - Agregado 3 ¦ ¦ « -í Se produjo una mezcla de lechada para formar agregados abrasivos finos que incluyen arenisca silícea de carburó de silicio con nanopartículas de sílice mediante el siguiente método. El sílice coloidal acuoso se mezcló con arenisca silícea de carburo de silicio (NGC 2500, disponible en Nánko Abrasives, Inc. de Tokio, Japón), de calidad JIS (JIS2.5|00) , que tiene un tamaño de partícula promedio de 5.5 micrones, junto con estearato de zinc, dextrina, agua desionizada ¡ y un agente desespumante. La solución de sílice utilizada 'fue BINDZIL 2040, disponible en Eka Chemicals Inc. de Mariét'ta, Georgia, que se cree que es una solución de sílice coloidal acuosa que tiene aproximadamente un 40% en peso de sílice (Si02) , un tamaño de partícula de sílice de aproximadamente 20 nm y un pH estabilizado con una base de aproximadamente 10. El agente desespumante fue el desespumante SURFYNOL ;DF-210, disponible en Air Products and Chemicals inc .' 'de Allentown, Pensilvania.

Los componentes se mezclaron en las siguientes cantidades : Los componentes se mezclaron totalmente mediante el.¡ uso de una mezcladora de alta cizalla para proporcionar ; una dispersión acuosa uniforme que tiene aproximadamente un '53.1% i de sólidos en agua. ¡ A continuación la mezcla se secó por atomización mediante el uso de la misma secadora por atomización de marca Pentronix. La mezcla se calentó y se ingresó en la entrada I de la secadora por atomización a una ' temperatura ' de aproximadamente 240 °C . La temperatura de salida dé!¡ la secadora por atomización medida fue de aproximadamente 120 °C. El proceso de secado por atomización eliminó de forma sustancial el agua de la mezcla y se observó que los componentes restantes formaron un polvo de agregados huebos pequeños, generalmente redondeados. Los agregados producíaos se recolectaron para su análisis,, donde aproximadamente * un 80% a un 90% de las partículas se recolectaron de la unidad de ciclón de la secadora y aproximadamente un 10 a un 20%'' se recolectaron de la unidad de secado principal del aparató ; de secado por atomización. No se requirió sinterizadó ¡ o calentamiento adicional para formar los agregados.

Se determinó que los componentes del agregado seco ¡se encontraban en las siguientes cantidades con base éri la suposición de que toda el agua se eliminó durante el proceso de secado por atomización: Los agregados se examinaron con ampliación y se obse'rvó que estaban formados por una fase de nanopartículas : de sílice, estearato de zinc y dextrina combinada con partículas de arenisca silícea de carburo de silicio. El tamaño típico de los agregados pareció tener un tamaño promedio err: el intervalo de aproximadamente 10 micrones a aproximadamente' 60 i micrones, con un D50 igual a 60 micrones. Los agregados secos presentaron un % en peso de enlace de aproximadamente un 56%. Los agregados se muestran en la figura 5 después de '¡la recolección de la secadora por atomización. i EJEMPLO 6 - Prueba de compresión de agregados : " i I Se llevó a cabo una prueba de compresión sobre los agregados producidos en los ejemplos 2 a 4 de conformidad;: con el método descrito en el ejemplo 1. Los resultados" !se muestran en la siguiente tabla.

La prueba de compresión muestra que el agregado 3, 'que i contenía dextrina, estearato de zinc y tenía un % en peso! de enlace comparable al agregado 1, mostró una resistencia superior en comparación con el agregado 1, que no contenía; la dextrina ni el estearato de zinc. El agregado 2, a pesar' de que contiene dextrina y estearato de zinc, se comprimió mucho más que el agregado 1. La fragilidad se explica por el hecho de que el % en peso de enlace es mucho menor que el % en :p so de enlace del agregado 1. i i I EJEMPLO 7 - Abrasivo recubierto, agregado 1 ; En este ejemplo, los agregados producidos como' \ se r I ' I describe en el ejemplo 3 que antecede, se unieron con (un sustrato para producir un producto abrasivo recubierto . ,1 impermeable. Los agregados se aplicaron al sustrato mediante el uso de un proceso de depósito electrostático. El sustrato fue un rollo de película de protección de NPP-0052K ' Plastics (disponible en Berry Plastics Corporation jde Evansville, Indiana) recubierto con una primera capa resinosa que comprende una dispersión acuosa de resina epoxi '. (resina EPI-REZ, 5003-W-55 disponible en Momentive Speciálty Chemicals Inc. de Columbus, Ohio) . Los componentes y¡; las cantidades en la primera capa resinosa fueron los siguienties: La primera capa resinosa se mezcló para proporcionar 'una mezcla adhesiva sustancialmente uniforme y se aplicó á luna superficie del sustrato mediante el uso de un sistema1; de recubrimiento de paletas. El agregado a continuación j se aplicó mediante el uso de un proceso de depósito electrostático. El relleno recubierto adhesivo avanzój a través de una estación de depósito electrostático a n una velocidad de aproximadamente 50 pies por minuto ¦ (-15124 m/min) . La mezcla adhesiva de la primera capa resinosa1! se aplico a un sustrato a una velocidad de aproximadamente; 1 lb/resma (1 lb/330 pies cuadrados) (453.5g/30.65m2) ¦ yl jel agregado se aplicó a la primera capa resinosa a una velocidad de aproximadamente 3 lb/resma (3 lb/330; ies cuadrados) (1360.7g/30.65m2) . ',' Después que se aplicaron los agregados, la primera capa resinosa se curó a una temperatura de 180 a 240°F ''('82 all5.5°C) durante 1 hora; después se aplicó una , capa · ¦ intermedia y se curó en las mismas condiciones. Después de la curación, los agregados se unieron de forma sustancial coii el sustrato para producir un abrasivo recubierto acabado.

El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. .¦ .i i , \ EJEMPLO 8 - Abrasivo recubierto, agregado 2 En este ejemplo, los agregados producidos como se describe en el ejemplo 4 que antecede, se unieron con» un sustrato de la misma forma que se describe en el ejemplo 7 para producir un producto abrasivo recubierto, no obstante, ¦ :i: la mezcla adhesiva de la primera capa resinosa se aplicó; al sustrato a una velocidad de aproximadamente 1.3 Ib/ resma (;1.3 ¦ i lb/330 pies cuadrados) ( 589.6g/30.65m2) y el agregado,! se aplicó a la primera capa resinosa a una velocidad ! de aproximadamente 4.4 lb/resma (3 lb/330 ' p'ies cuadrados) (1360.7/30.65m2) . ! .. ; t El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. :: : EJEMPLO 9 - Abrasivo recubierto, agregado 2A ; > , , ;: j En este ejemplo, los agregados producidos como: i se ; i l describe en el ejemplo 4 que antecede, se unieron con 'j un i i : I sustrato de la misma forma que se describe en el ejemplo 7 ¦ i para producir un producto abrasivo recubierto, no obstante, la mezcla adhesiva de la primera capa resinosa se aplicó ¡al sustrato a una velocidad de aproximadamente 1.6 lb/resma ;'(,¾.6 i ' ; ? lb/330 pies cuadrados) (725.7g/30.65m2) y el agregado se aplicó a la primera capa resinosa a una velocidad; de aproximadamente 3.2 lb/resma (3.2 lb/330 pies cuadrados) (1451.9g/30.65m2) . : ! El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. · EJEMPLO 10 - Abrasivo recubierto, agregado 3 En este ejemplo, los agregados producidos como t se ¦ t ¦ '.t describe en el ejemplo 5 que antecede, se unieron cón; un sustrato de la misma forma que se describe en el ejemplb 7 para producir un producto abrasivo recubierto, no obstante, la mezcla adhesiva de la primera capa resinosa se aplicó'; al sustrato a una velocidad de aproximadamente 1.4 lb/resma 1 (¡1.4 lb/330 pies cuadrados) (635g/30.65m2) y el agregado se apljicó a la primera capa resinosa a una velocidad de aproximadamente , , ;, :i 3.4 lb/resma (3.4 lb/330 pies cuadrados) (1542g/30.65m2) . :; : El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. !: : EJEMPLO 11 - Abrasivo recubierto, agregado 3A En este ejemplo, los agregados producidos como: i se describe en el ejemplo 5 que antecede, se unieron cón -un sustrato de la misma forma que se describe en el ejemplo^ 7 para producir un producto abrasivo recubierto, no obstante, la mezcla adhesiva de la primera capa resinosa se aplicó ;al sustrato a una velocidad de aproximadamente 1.6 lb/resma i(l> .6 I i lb/330 pies cuadrados) (725.7g/3O .65m2) y el agregado! se aplicó a la primera capa resinosa a una velocidad, de aproximadamente 0.8 lb/resma (0.8 lb/330 pies cuadrados) (362.8g/30.65m2) . , ; El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. i EJEMPLO 12 - Abrasivo recubierto, agregado 3B ! En este ejemplo, los agregados producidos cómbi se describe en el ejemplo 5 que antecede, se unieron con1 un sustrato de la misma forma que se describe en el ejemplo 7 para producir un producto abrasivo recubierto, no obstante, la mezcla adhesiva de la primera capa resinosa se aplicój al sustrato a una velocidad de aproximadamente 1.4 lb/resma1 01.4 lb/330 pies cuadrados) (635g/30.65m2) y el agregado se apljicó '? ?, a la primera capa resinosa a una velocidad de aproximadamente . i 2.3 lb/resma (2.3 lb/330 pies cuadrados) (10.43g/30.65m2) . ;; | El producto abrasivo recubierto acabado a continuación se cortó en una pluralidad de discos abrasivos. .. . « ,¡ EJEMPLO 13 - Prueba de pulido de doble acción \ '\ En este ejemplo, los discos abrasivos producidos i de conformidad con los ejemplos 7 a 12 que anteceden/ se adjuntaron a una lij adora giratoria de doble acción det 5 pulgadas (12.7cm) (Dynorbital® Sander, hecha por Dydabrade, Clarence, NY) y se utilizaron para desgastar un sustrato durante un único ciclo de 2 minutos, a una velocidad de 12000 rpm mientras que se aplicó una presión manual¦ de aproximadamente 8 libras (~ 0.5 PSI) (0.003MPa) córi un movimiento circular. Se registró la velocidad de material de sustrato eliminado y la aspereza de la superficie de sustrato resultante (Rz y Ra ) para cada disco de muestra abrasivo recubierto probado. .: Se obtuvo un panel de poli(metil metacrilato) ,d •ét ¼ ¡ i pulgadas (0.6cm) de espesor con una medida de 7 pulgadas 'por 8 pulgadas (17.7 por 20.3 cm) que sirvió como el sustrato para cada disco abrasivo recubierto que se probó. Se probaron ¦ t tres discos, cada uno de abrasivo recubierto 1, abrasivo recubierto 2, abrasivo recubierto 2A, abrasivo recubiertoj 3, abrasivo recubierto 3A y abrasivo recubierto 3B. La velocidad de eliminación de masa promedio en gramos y la aspereza; de superficie promedio producida en el sustrato de prueba¦ se presentan en la figura 2. i '! 1 í Además, se probaron tres discos, cada uno de '¦} dos productos abrasivos recubiertós impermeables comercializados actualmente, Black Ice T401-P2000 y Black Ice T401-P25Ó0, (disponibles en Saint-Gobain Abrasives de Worcester, MÁ); a los efectos de la comparación. El producto Black Ice T<4'Q1-P2000 poseía una capa de granos de carburo de silicio simples de tamaño de arenisca silícea P2000. El producto Black1 Ice T401-P2000 poseía una capa de granos de carburo de silicjio simples de tamaño de arenisca silícea P2500. La velocidad ¡de eliminación de masa promedio en gramos y la aspereza de superficie promedio producida en el sustrato de prueba también se presentan en la figura 2. ¦ ¦ <: En la figura 2 puede observarse que todas: lias modalidades de la presente descripción (2, 2A, 3, 3A y ;3B) tuvieron una velocidad de eliminación de masa sorprendentemente buena, de más del doble de la de ;los productos Black Ice, el acabado de superficie aún 1 se encontraba de forma inesperada dentro de aproximadamente 5 micrones de los productos Black Ice para 3, 3A y 3B y déñltro de aproximadamente 10 micrones para 2 y 2A.

La figura 2 también mostró que todas las modalidades! de la presente descripción (2, 2A, 3, 3A y 3B) tuvieron ina velocidad de eliminación de masa sorprendentemente buena, ; de ' í más del doble que la de Starling (1) el acabado de superficie " i aún se encontraba dentro de aproximadamente 8 a 16 .micrones de Starling . :" 11 r i Además de modalidades de la pueden utilizarse para el pulido y acabado de materiales. Por ejemplo, se cree que los agregados de la presente descripción pueden incorporarse en formulaciones lubricantes. Los agregados también pueden incorporarse en materiales compuestos a Tos efectos de mejorar la resistencia de los compuestos. Además, se cree que los agregados también pueden emplearse como un material de disipación de calor en ciertas aplicaciones. ! La descripción que antecede de las modalidades preferidas para la presente invención se presentó a ef(eétos ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la forma exacta descrita.

Modificaciones o variaciones obvias son posibles a la luz de las demostraciones que anteceden. Las modalidades . > se seleccionan y describen en un esfuerzo por proporcionar ;las mejores ilustraciones de los principios de la invención . y; su ' ,t aplicación práctica y para de ese modo permitir que ; el entendido en la técnica utilice la invención en varias I modalidades y con varias modi icaciones según sean adecuadas para el uso particular contemplado. Todas las modificaciones y variaciones se encuentran dentro del alcance de ¦ la invención como se determina en las reivindicaciones adjuntas cuando se interpretan de conformidad con la amplitud que . ;.. . i merecen de forma justa, legal y equitativa. ¦ Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención " "\

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES i ,!. Habiéndose descrito la invención como antecede,! se 1 i! reclama como propiedad lo contenido en las siguientes I . j. reivindicaciones: j Una mezcla formadora de agregados, caracterizada porque comprende : una lechada acuosa que comprende una pluralidad de granos abrasivos de micropartículas ; 1 \ un aglutinante de nanopartículas ; un material de doble función; y ' un agente de reticulación. l 2. La mezcla formadora de agregados de conformidad ¡ con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende:; de aproximadamente un 0.1 a aproximadamente un 50% en peso de la pluralidad de granos de micropartículas abrasivas;!; de aproximadamente un 0.1 a aproximadamente un 80% en pesó ¡del " I aglutinante de nanopartículas; de aproximadamente un 0 i;5 a aproximadamente un 40% en peso del material de dóble " I í ¡ ? función; y de aproximadamente un 0.5 a aproximadamente! un 15% en peso del agente de reticulación. ;: ? 3. Un agregado, caracterizado porque comprende : 1 luna i pluralidad de micropartículas abrasivas; un aglutinante! de nanopartículas; un material de doble función; y un : agente de reticulación. ::;'!' 4. El agregado de conformidad con la reivindicación; 3, i ·? caracterizado porque comprende: de aproximadamente un Ck 1 a aproximadamente un 85% en peso de la pluralidad ¡ de micropartículas abrasivas; de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 90% en peso del aglutinante ; de nanopart ículas ; de aproximadamente un 0.5 a aproximadámente un 20% en peso del material de doble función; 'y- de aproximadamente un 0.5 a aproximadamente un 15% en peso de un agente de reticulación. · 5. El agregado de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el agregado tiene una forma generalmente esferoide o toroidal y es crudo y de color verde . 6. El agregado de conformidad con 3 ó 4, caracterizado porque el agregado no menor de 10 micrones y no mayor de 80 micrones. ¡ S 7. Un producto abrasivo recubierto, caracterizado porque comprende: ? un sustrato; y ;¡ ! i un material particulado unido al sustrato, el . material particulado comprende agregados abrasivos crudos ,d color verde que tienen una forma generalmente esféróidé¡ o toroidal, los agregados formados a partir dé una composición compuesta que comprende partículas de arenisca silícea abrasiva que tienen un tamaño de partícula prome!dio entre aproximadamente 0.1 micrones y aproximadamente j 50 micrones contenidas dentro de un aglutinante ¡; de secar por atomización la lechada para formar agregados aproximadamente un 60% del agregado en una base ele!- peso , ' !' l í seco . : : i I; H : í; ' i 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, ¡' ' caracterizado porque el secado por atomización sé a cabo a una temperatura menor de 400°C. 10. El producto abrasivo recubierto de conformidad;! con la reivindicación 7 o con el método de la . . reivindicación 8, caracterizado porque de arenisca silícea abrasivas tienen un tamaño de partícula promedio dentro de un intervalo de aproximadamente!; 0.2 micrones a 10 micrones y comprenden un material que ; t¡iene ; i' : ! una dureza de Mohs no menor de 5. ; i . ! 11. El producto abrasivo recubierto de conformidad! con la reivindicación 7 o con el método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el aglutinante de nanopartículas forma una fase de matriz continua dondé< las partículas de arenisca silícea abrasivas se de forma uniforme. 12. El producto abrasivo recubierto de conformidad1 con i la reivindicación 7 o con el método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el aglutinante de i nanopartículas tiene un tamaño de partícula promedio menor de 80 nanómetros . |· |! I' 13. El producto abrasivo recubierto de conformidad: con la reivindicación 7 o con el método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el aglutinante de nanopartículas comprende óxido de silicio. i i 14. La mezcla formadora de agregados o el agregado ó el i( producto abrasivo recubierto o el método de conformidad! con cualquiera de las reivindicaciones anteriores , caracterizado porque el material de doble función es un estearato y el agente de reticulación es un carbohidrato. 15. La mezcla formadora de agregados o el agregado o el producto abrasivo recubierto o el método de cualquiera de conformidad con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de doble función e¿ un estearato de zinc y el agente de reticulación es dextriría.