Un artículo abrasivo que comprende granos abrasivos y un aglutinante compuesto coloidal,

comprendiendo el aglutinante compuesto coloidal al menos 5% en peso de carga en partículas submicrométricas, basado en el peso del aglutinante compuesto

Artículos abrasivos y métodos para obtenerlos.

Campo técnico

Esta descripción, en general, se refiere a artículos abrasivos y a métodos para obtenerlos.

Antecedentes de la técnica

Los artículos abrasivos, tales como los abrasivos revestidos y los abrasivos unidos, se usan en diversas industrias para mecanizar piezas de trabajo, tal como mediante lapeado, amolado, o pulido. El mecanizado que utiliza artículos abrasivos abarca un amplio ámbito industrial, desde industrias ópticas, industrias de reparación de pinturas de la automoción, a industrias de fabricación de metales. En cada uno de estos ejemplos, las instalaciones de fabricación usan abrasivos para eliminar el material sobrante o afectar a las características de superficie de los productos.

Las características de superficie incluyen brillo, textura, y uniformidad. Por ejemplo, los fabricantes de componentes metálicos usan artículos abrasivos para afinar y pulir superficies, y a menudo desean una superficie uniformemente lisa. De forma similar, los fabricantes ópticos desean artículos abrasivos que produzcan superficies libres de defectos, para evitar la difracción y la dispersión de la luz.

Los fabricantes también desean artículos abrasivos que tengan una elevada velocidad de eliminación de material para ciertas aplicaciones. Sin embargo, a menudo existe un equilibrio entre la velocidad de eliminación y la calidad de la superficie. Los artículos abrasivos de granos más finos producen típicamente superficies más lisas, pero tienen velocidades de eliminación de material más bajas. Las velocidades de eliminación de material más bajas conducen a una producción más lenta y a un aumento de los costes.

Particularmente en el contexto de artículos abrasivos de granos finos, los abrasivos comercialmente disponibles tienen tendencia a dejar defectos superficiales al azar, tales como rayaduras que son más profundas que las rayaduras medias de eliminación de material. Tales rayaduras pueden estar provocadas por granos que se despegan del artículo abrasivo, provocando indentaciones en el mandrilado. Cuando están presentes, estas rayaduras dispersan la luz, reduciendo la claridad óptica en lentes o produciendo una neblina o un acabado nubloso en trabajos metálicos decorativos. Tales rayaduras también proporcionan puntos de nucleación o puntos de adhesión que reducen las características de liberación de una superficie. Por ejemplo, las rayaduras en el equipo sanitario permiten que las bacterias se adhieran a superficies, y las rayaduras en reactores pulidos permiten la formación de burbujas y actúan como características superficiales para iniciar reacciones indeseadas.

El documento US 4457766 describe un artículo abrasivo que comprende granos abrasivos y un revestimiento de apresto y un revestimiento estructural. Dichos revestimientos contienen un aglutinante compuesto coloidal que contiene nanopartículas de sílice. La concentración de nanopartículas está por debajo de 1% en peso de la composición de aglutinante.

La pérdida de granos también degrada el comportamiento de artículos abrasivos, conduciendo a una sustitución frecuente. La sustitución frecuente de artículos abrasivos es costosa para los fabricantes. Como tal, serían deseables artículos abrasivos y métodos mejorados para fabricar artículos abrasivos.

Descripción de la invención

En una realización particular, una composición incluye granos abrasivos y una composición de aglutinante. La composición de aglutinante incluye 10% en peso a 90% en peso de compuesto catiónicamente polimerizable, no más de 40% en peso de compuesto radicalmente polimerizable, y 5% en peso a 80% en peso de carga en partículas, basado en el peso de la composición de aglutinante. La carga en partículas incluye partículas submicrométricas dispersas.

La descripción también se refiere a un artículo abrasivo ejemplar que incluye granos abrasivos y un aglutinante que comprende una formulación curada. La formulación incluye no más de 90% en peso de un precursor epoxídico nanocompuesto, e incluye un precursor acrílico.

En otra realización ejemplar, un artículo abrasivo incluye granos abrasivos y un aglutinante que comprende una formulación curada. La formulación incluye un precursor epoxídico y al menos 5% en peso de carga en partículas, basado en el peso total de la formulación. La carga en partículas tiene un tamaño medio submicrométrico de partículas.

En una realización ejemplar adicional, un artículo abrasivo incluye granos abrasivos y un aglutinante compuesto coloidal.

En otra realización ejemplar, un artículo abrasivo incluye granos abrasivos y un aglutinante nanocompuesto formado en disolución.

En una realización ejemplar adicional, un artículo abrasivo incluye granos abrasivos y un aglutinante compuesto. El aglutinante compuesto incluye carga en partículas dispersa que tiene un tamaño medio de partículas de 3 nm a 200 nm y una distribución de tamaños de partículas caracterizada por una semianchura no mayor que 2 veces el tamaño medio de las partículas.

En una realización ejemplar adicional, un artículo abrasivo incluye un aglutinante que tiene un Comportamiento Rz no mayor que 3,0 y comprende un copolímero de epoxi/acrilato.

En otra realización ejemplar, un método para formar un artículo abrasivo incluye proporcionar una formulación de aglutinante compuesto coloidal y granos abrasivos sobre un soporte, y curar la formulación del aglutinante compuesto coloidal.

En una realización ejemplar adicional, un método para formar un artículo abrasivo incluye revestir un soporte con granos abrasivos y un revestimiento estructural que incluye una primera formulación de aglutinante.

El método incluye además aplicar un revestimiento de apresto sobre el revestimiento estructural. El revestimiento de apresto incluye una segunda formulación de aglutinante que incluye una formulación de polímero nanocompuesto. El método también incluye curar el revestimiento estructural y el revestimiento de apresto.

En otra realización ejemplar, un método para formar un artículo abrasivo incluye mezclar un precursor epoxídico nanocompuesto y un precursor acrílico para formar una formulación de aglutinante, aplicar la formulación del aglutinante a un sustrato, aplicar granos abrasivos al sustrato, y curar la formulación del aglutinante.

Breve descripción de los dibujos

La presente descripción se puede entender mejor, y sus numerosas características y ventajas pueden ser manifiestas para los expertos en la técnica, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan.

La Fig. 1 incluye una ilustración de un artículo abrasivo revestido ejemplar.

La Fig. 2 incluye una ilustración de un artículo abrasivo estructurado ejemplar.

La Fig. 3 incluye una ilustración de un artículo abrasivo unido ejemplar.

Modos para llevar a cabo la invención

En una realización particular, un artículo abrasivo incluye granos abrasivos y un aglutinante compuesto coloidal. El artículo abrasivo puede ser un artículo abrasivo revestido o un artículo abrasivo unido. En una realización, un artículo abrasivo revestido es un artículo abrasivo obtenido mediante ingeniería o estructurado, incluyendo estructuras de superficies abrasivas con patrón.

El aglutinante compuesto coloidal generalmente incluye una matriz polimérica y una carga en partículas. El aglutinante compuesto coloidal se forma a partir de una formulación de aglutinante que incluye una carga en partículas coloidalmente suspendida en una fase externa que incluye componentes poliméricos, tales como monómeros o polímeros. La formulación del aglutinante puede incluir además catalizadores, iniciadores de la polimerización, agentes de transferencia de cadena, inhibidores de la reacción, plastificantes y dispersantes.

En otra realización, la descripción se refiere a un artículo abrasivo que incluye un aglutinante nanocompuesto formado en disolución. Los aglutinantes nanocompuestos formados en disolución se forman a partir de formulaciones nanocompuestas formadas en disolución, que se forman en procesos de sol o de sol-gel, e incluyen una carga en partículas de tamaño nanométrico suspendida en una suspensión de constituyentes poliméricos. En una realización particular, la carga en partículas tiene un tamaño medio de partículas de 3 nm a 200 nm, tal como entre 3 nm y 100 nm, y una distribución de tamaños de partículas...

1. Un artículo abrasivo que comprende granos abrasivos y un aglutinante compuesto coloidal, comprendiendo el aglutinante compuesto coloidal al menos 5% en peso de carga en partículas submicrométricas, basado en el peso del aglutinante compuesto.

2. El artículo abrasivo de la reivindicación 1, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende 5% en peso a 80% en peso de la carga en partículas submicrométricas.

3. El artículo abrasivo de la reivindicación 1 ó 2, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende 5% en peso a 45% en peso de la carga en partículas submicrométricas.

4. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende un material nanocompuesto formado en disolución.

5. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende 10% en peso a 90% en peso de compuesto catiónicamente polimerizable, y no más de 40% en peso de compuesto polimerizable de forma radicálica, basado en el peso del aglutinante compuesto coloidal.

6. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende un constituyente catiónicamente polimerizable.

7. El artículo abrasivo de la reivindicación 6, en el que el constituyente catiónicamente polimerizable tiene un grupo funcional epoxi.

8. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende un constituyente polimerizable de forma radicálica.

9. El artículo abrasivo de la reivindicación 8, en el que el constituyente polimerizable de forma radicálica comprende al menos tres grupos (met)acrilato.

10. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante compuesto coloidal comprende un constituyente epoxi/acrílico.

11. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que, tras el curado completo, el aglutinante compuesto coloidal tiene una resistencia a la tracción de al menos 20 MPa.

12. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el aglutinante compuesto coloidal tiene un módulo de Young de al menos 500 MPa.

13. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el aglutinante compuesto coloidal tiene un valor de alargamiento en la ruptura de al menos 1,0%.

14. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la carga en partículas submicrométricas tiene un tamaño medio de partículas de 3 nm a 200 nm.

15. El artículo abrasivo de la reivindicación 14, en el que el tamaño medio de partículas no es mayor que 50 nm.

16. El artículo abrasivo de la reivindicación 14, en el que la carga en partículas submicrométricas tiene una distribución de tamaño de partículas que tiene una semianchura no mayor que el doble del tamaño medio de partículas de la carga en partículas submicrométricas.

17. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la carga en partículas submicrométricas está sustancialmente libre de aglomerados.

18. El artículo abrasivo de una de las reivindicaciones 1 a 17, en el que los granos abrasivos tienen un tamaño medio de grano de al menos 0,1 micrómetros.

19. Un método para formar un artículo abrasivo, comprendiendo el método:

20. El método de la reivindicación 19, en el que la provisión se lleva a cabo mezclando granos abrasivos con el aglutinante compuesto coloidal, y revistiendo el soporte con el aglutinante compuesto coloidal y los granos abrasivos.

21. El método de la reivindicación 19, en el que la provisión se lleva a cabo revistiendo primeramente el aglutinante compuesto coloidal sobre el soporte, seguido del revestimiento de los granos abrasivos sobre aquél.