MXPA02001313A - Grano abrasivo con proyectabilidad mejorada.. - Google Patents

Abstract

Se provee un grano abrasivo con proyectabilidad mejorada en procedimiento de deposicion UP con un primer revestimiento conductor y segundo revestimiento que comprende un compuesto que contiene silicio.

Description

GRANOABRASIVO CON PROYECTABIL1PAP MEJORADA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a grano abrasivo que tiene conveniencia mejorada en la producción de abrasivos revestidos Los abrasivos revestidos con frecuencia son elaboradas al depositar sobre un substrato, una capa de una formulación de resina aglutinante referida como un revestimiento "formador" y luego posteriormente depositar sobre el revestimiento formador no curado o curado de manera incompleta, granos abrasivos. Los granos se adhieren al revestimiento formador el cual posteriormente es curado ya sea parcial o completamente antes de ser provisto con otro revestimiento de aglutinante de resina curable (el revestimiento de "apresto"), sobreponiendo el grano abrasivo. Este revestimiento de apresto, cuando está curado, está diseñado para sostener el grano abrasivo en su lugar cuando el abrasivo revestido está en uso. Esta invención se refiere principalmente a la técnica para depositar el grano abrasivo sobre el revestimiento formador. Existen dos métodos básicos: el grano puede ser alimentado por gravedad sobre la superficie del revestimiento formador; o se puede proyectar hacia la misma superficie. La última técnica es la más ampliamente utilizada y la fuerza de proyección es electrostática por naturaleza. El grano es colocado sobre un lecho o charola, y el substrato con el revestimiento formador sobre el mismo se pasa sobre el lecho con el revestimiento formador mirando hacia abajo. Se establece un diferencial electrostático entre placas detrás del substrato, (y directamente sobre el lecho), y debajo del mismo lecho. Las partículas abrasivas se cargan y son proyectadas hacia el revestimiento formador y se adhieren al mismo. Con frecuencia, esto se % 5 refiere como deposición UP. Esta es la teoría y para muchos granos abrasivos, es muy efectiva. Sin embargo, algunos granos abrasivos, particularmente como granos abrasivos de alúmina/circona, son muy susceptibles al contenido de humedad del aire en términos de la cantidad de carga que pueden soportar y el tiempo durante el cual v 10 se puede soportar la carga. Es sabido tratar los granos abrasivos con una sal, tal como cloruro de magnesio, para mejorar la proyectabilidad, pero incluso entonces el efecto de humedad es un factor dominante. Con frecuencia, si se permite que la humedad de proyección varíe la cantidad de grano depositado, cualquier operación será diferente al final de lo que era al principio o la cobertura del grano 15 será irregular. La solución estándar a este problema es utilizar solamente grano recién tratado o depositar el grano dentro de un ambiente controlado de temperatura y humedad. La gravedad del problema depende en parte del tamaño del grano. Claramente, mientras más grande sea el grano más carga se debe retener para 20 permitir que se proyecte de manera exitosa. El problema parece alcanzar su más grave expresión con granos de alúmina/circona con tamaño de partícula 24 o más ásperos.

La presente invención provee un grano abrasivo que mantiene una proyectabilidad relativamente constante en una escala de condiciones de humedad. La invención provee además un método para tratar grano abrasivo para mejorar su proyectabilidad. Aunque la invención tiene amplia aplicabilidad, es principalmente útil con granos que son susceptibles a humedad tales como granos de alúmina/circona DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN 10 La presente invención tiene un primer revestimiento superficial que comprende un material conductor y un segundo revestimiento superficial sobre el primero que comprende un compuesto que contiene silicio seleccionado del grupo que consta de silicatos, organosilanos y mezclas de los mismos. El material conductor el cual es un componente del primer 15 revestimiento superficial, puede ser un material de carbono tal como negro de humo o grafito u otra forma elemental de carbono que sea conductora. Para permitir que el carbono se adhiera más fácilmente a la superficie de grano abrasivo, se prefiere que el carbono se aplique como una suspensión en un aglutinante orgánico tal como una solución de alcohol polivinílico. Otros 20 aglutinantes que se pueden utilizar incluyen poliésteres insaturados tales como acetato de polivinilo. El segundo revestimiento comprende con frecuencia un silicato tal como un silicato de metal o un silicato orgánico que se hidroliza fácilmente en ácido silícico. El silicato disponible con mayor facilidad es un silicato de metal alcalino tal como silicato de sodio. Este tiene la ventaja de ser fácilmente disponible, dispersible en agua y económico. Sin embargo, también se puede utilizar un silicato de alquilo, tal como silicato de etilo. De manera alternativa o adicionalmente, el compuesto que contiene silicio puede ser un organosilano del tipo comúnmente utilizado como un control de adhesión o aditivo de acoplamiento. Dichos compuestos están actualmente disponibles a nivel comercial de Dow Corning Corporation como Z-6030 y de Union Carbide Corporation como A-174 y A-1100. Algunos de los organosilanos de mayor preferencia son aminosilanos tal como A-1100. De preferencia, el segundo revestimiento se aplica sobre el primer revestimiento antes de que éste se seque. De esta forma, no se requiere etapa de secado intermedia. La cantidad del revestimiento de carbono conductor que comprende la primer capa, puede ser cualquiera de 0.03% del peso del grano abrasivo y hacia arriba, tal vez hasta 0.1 % del peso de grano. Sin embargo, de preferencia, la cantidad utilizada es de 0.04 a 0.08% del peso de grano abrasivo. La cantidad del silicato depositado en el grano en el segundo revestimiento, (medido como sílice), de preferencia es de 0.01 a 0.5%, y preferiblemente de 0.02 a 0.04%, del peso del mismo grano. Cuando se utiliza un organosilano, la cantidad añadida de preferencia es de 0.05 a 0.2%, y particularmente de 0.08 a 0.15% con base en el peso del grano.

El grano mismo puede ser cualquiera de los granos abrasivos típicos en uso actualmente, tales como alúmina fusionada o de cerámica, carburo de silicio y alúmina/circona. Como se indicó anteriormente, el problema es más intenso con respecto a granos abrasivos de alúmina/circona fusionada. La cantidad de circona en dicha mezcla fusionada puede ser cualquiera de aproximadamente 20% en peso hasta el valor eutéctico teórico de aproximadamente 43% en peso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra la variación de actividad de grano con variación de nivel de carbono en el primer revestimiento con un nivel de silicato constante en el segundo revestimiento. La figura 2 muestra la variación de actividad de grano con variación del nivel de silicato en el segundo revestimiento con un nivel constante de carbono en el primer revestimiento. La figura 3 es una gráfica de barras que muestra la actividad de grano con un segundo revestimiento de silicato y con un segundo revestimiento de organosilano.

DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES PREFERIDAS Ahora se ilustra la invención con referencia a los siguientes ejemplos, los cuales se entiende que no implican limitaciones necesarias en el alcance de la invención. En los ejemplos, el componente de carbono de la primer capa es polvo de negro de humo y el ejemplar seleccionado es vendido bajo el nombre comercial de "Vulcan-XC72R" de Cabot Coforation. El grano abrasivo seleccionado es una alúmina/circona de tamaño de partícula 24 vendido por Norton Company bajo la marca registrada "NORZON" NZP: EJEMPLO 1 Se mezcló una solución acuosa de 7.5% en peso de alcohol polivinílico con negro de humo con el fin de producir un material para proveer el primer revestimiento. La cantidad de grano abrasivo tratado fue de 454 gm y el material de primer revestimiento comprendía 3.5 gm de una solución al 7.5% de alcohol polivinílico, 0.8 gm de agua y 0.23 gm de negro de humo. La mezcla se vertió en el grano y se mezcló en una mezcladora para proveer un revestimiento uniforme sobre la superficie del grano. El grano revestido luego se trató con una solución que contiene 0.40% en peso de silicato de sodio. Esto se vertió en la mezcladora antes de que se secara el primer revestimiento. El secado inició solamente después de que se completó el segundo revestimiento. Esto se realizó a 100°C durante la noche. Luego se calculó el "índice de Actividad de Grano". Este índice se * define como el recíproco de la "actividad de grano" multiplicado por 20. "Actividad de grano" es el número de segundos que toma una cantidad fija de grano para ser proyectada sobre una distancia fija bajo un diferencial de carga fijo. Por lo tanto, es principalmente útil como una herramienta comparativa para mostrar variación de proyectabilidad con condiciones variables. Se mide al colocar un peso conocido de grano sobre una placa de un par de placas opuestas mantenidas a una separación estándar y adaptadas para ser cargadas con un diferencial de voltaje entre las dos a un nivel fijo, (en este caso, 14.5 voltios). El peso de grano sobre la superficie de la placa se midió continuamente y se estableció el diferencial de carga a través de las placas. Se midió el tiempo para que se proyectaran casi dos gramos del grano a través del espacio. Un tiempo de proyección, (la actividad de grano), para esta prueba particular por debajo de 20 -segundos se considera aceptable. El índice de actividad de grano se midió en aproximadamente 1.9 y el valor mínimo aceptable es de aproximadamente 0.9. El doble revestimiento de la invención es, por lo tanto, extremadamente efectivo al proveer un grano que se puede proyectar en una operación de revestimiento UP. Como una extensión de este estudio, se realizaron una serie de experimentos en los cuales, primeramente el contenido de negro de humo de la primer capa se mantuvo constante y la cantidad de silicato de sodio en la segunda capa se varió. Los resultados se tabulan en el gráfico presentado como figura 1. El resultado de variar la cantidad de negro de humo en la primer capa se modificó, mientras que la cantidad de silicato de sodio en el segundo revestimiento se mantuvo constante. Los resultados se presentan en el gráfico que aparece como figura 2. Considerados en conjunto, los gráficos indican que ocurren niveles óptimos de negro de humo y silicato de sodio en aproximadamente 500 ppm. Esto corresponde a 0.05% en peso de carbono y 0.05% en peso de silicato de sodio, (o aproximadamente 0.025% medido como sílice).

EJEMPLO 2 En este ejemplo, la actividad de grano se obtuvo con a) el mismo segundo revestimiento de silicato de sodio como se utilizó en el ejemplo 1 y b) con un revestimiento de 0.1 %, con base en el peso de grano, de un segundo revestimiento de aminosilano, ("A-1100"). En cada caso, el primer revestimiento fue exactamente como se describió en el ejemplo 1 y el método de prueba para actividad también fue el mismo. La gráfica de barras presentada como figura 3 muestra que aunque no es tan efectivo como el silicato, el aminosilano consiguió niveles satisfactorios de proyectabilidad para el grano revestido. Además, brindó rendimiento de molido incrementado, presumiblemente como resultado de la mejor adhesión entre el enlace y el grano que este aditivo promovió.

Claims (2)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1- Un grano abrasivo con proyectabilidad mejorada que tiene un primer revestimiento superficial sobre el grano que comprende un material conductor y un segundo revestimiento superficial sobre el primero que comprende un compuesto que contiene silicio seleccionado del grupo que consta de silicatos, aminosilanos y mezclas de los mismos. 2.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el material conductor en el primer revestimiento superficial se selecciona de negro de humo y grafito. 3.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cantidad de material conductor depositado en la superficie del grano representa como máximo 0.1 % del peso de grano. 4.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cantidad de material conductor depositado en la superficie del grano representa de 0.04 a 0.08% del peso de grano. 5.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el segundo revestimiento superficial comprende un silicato de metal alcalino. :#& 6.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el segundo revestimiento comprende un silicato en una cantidad, (medida como sílice), de 0.01 a 0.5% del peso de grano. 1 - El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, 5 caracterizado además porque el segundo revestimiento comprende un silicato en una cantidad, (medida como sílice), de 0.02 a 0.04% del peso de grano. 8.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el segundo revestimiento comprende un aminosilano. 10 9.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el segundo revestimiento comprende un aminosilano en una cantidad que es de 0.05 a 0.2% del peso de grano. 10.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el grano es una alúmina/circona fusionada. 15 11.- El grano abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el grano abrasivo con un tamaño de partícula 24 o más áspero. 12.- Un procedimiento para la producción de grano abrasivo con proyectabilidad mejorada el cual comprende: a) proveer un grano abrasivo 20 seleccionado del grupo que consta de alúmina y alúmina/circona fusionada; b) aplicar un primer revestimiento superficial a dicho grano que comprende un material conductor disperso en un vehículo; c) aplicar un segundo revestimiento sobre el primer revestimiento superficial, el segundo revestimiento comprende un compuesto que contiene silicio seleccionado del grupo que consta de silicatos, organosilanos y mezclas de los mismos; y d) secar el grano revestido. 13.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el primer revestimiento no se seca antes de la aplicación del segundo. 14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el vehículo para el primer revestimiento es un líquido polimérico hidrófilo. 15.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el vehículo es alcohol polivinílico y el material conductor es negro de humo. 16.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el segundo revestimiento se aplica como una solución acuosa de silicato de sodio. 17.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el segundo revestimiento comprende un organosilano. 18.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el primer revestimiento se aplica en una cantidad suficiente para depositar de 0.04 a 0.08% en peso con base en el peso de grano del material conductor. 19.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la cantidad del segundo revestimiento aplicado es suficiente para depositar de 0.0

2- a 0.04%, con base en el peso de grano, del silicato, (medido como sílice). 20.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la cantidad del segundo revestimiento aplicado es suficiente para depositar de 0.05 a 0.2%, con base en el peso de grano de un organosilano. ? i?¿,* ¿? ll?M¿M?* MA¿A