Estructura de hilos de vidrio destinada a reforzar artículos abrasivos aglomerados.

Estructura de hilos de vidrio revestida por una composición resinosa,

en particular para el refuerzo de artículos abrasivos aglomerados, caracterizada por que la composición resinosa comprende los constituyentes siguientes en las proporciones indicadas, expresadas en porcentajes en peso de los materiales sólidos:

- 75 a 98% de una mezcla de al menos una novolaca que presenta una temperatura de transición vítrea inferior o igual a 60º C y de al menos una novolaca que presenta una temperatura de transición vítrea superior a 60º C,

-0, 5 a 10% de al menos una cera,

-0 a 3, 5% de al menos un agente plastificante.

Estructura de hilos de vidrio destinada a reforzar artículos abrasivos aglomerados.

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere al ámbito de los abrasivos. Se refiere más concretamente a una estructura a base de hilos de vidrio revestida por una composición resinosa destinada a reforzar artículos abrasivos aglomerados, en particular muelas, incorporándose tal estructura a la composición resinosa utilizada para revestir esta estructura y a los artículos abrasivos aglomerados.

Los artículos abrasivos abarcan una multitud de partículas abrasivas sólidamente unidas entre sí por un ligante. Estos artículos se utilizan mucho para la fabricación de piezas de materiales diversos, particularmente en las operaciones de corte, desbarbado, rectificación y pulido.

De modo clásico se distinguen:

- artículos abrasivos aplicados (“coated abrasives”, abrasivos revestidos) que comprenden un soporte flexible en cuya superficie están distribuidas partículas abrasivas engarzadas en un ligante. El soporte flexible puede ser una hoja de papel o una red de fibras, por ejemplo una estera, un fieltro o un tejido. Estos artículos pueden adoptar formas variadas: hojas, discos, correas, conos, …

- artículos abrasivos aglomerados (“bonded abrasives”, abrasivos ligados) que se obtienen a partir de una mezcla de partículas abrasivas y de ligante, conformada y compactada por moldeo bajo presión. Se trata esencialmente de muelas abrasivas.

Los artículos abrasivos aglomerados a los que se refiere más particularmente la invención son muelas abrasivas utilizadas para cortar materiales duros, en particular de acero. Estas muelas se utilizan sobre máquinas que funcionan a una velocidad periférica elevada, y por tanto deben poder resistir las fuertes tensiones mecánicas generadas por ésta.

En particular, es importante que se cumplan los requisitos siguientes:

- las partículas abrasivas deben adaptarse a la naturaleza del material a tratar: deben ser suficientemente sólidas para no desmoronarse por contacto con dicho material y conservar aristas suficientemente aceradas para poder cortarlo,

- el ligante debe presentar una buena resistencia a la ruptura por tracción con el fin de que las partículas abrasivas permanezcan unidas a él y no se desprendan por efecto de la fuerza centrífuga. Además, el ligante debe poder resistir las temperaturas elevadas resultantes de las fricciones importantes con el material a tratar; el ligante no debe ni fluir ni deteriorarse por el efecto del calor,

- la muela abrasiva no debe usarse prematuramente ni fragmentarse; debe guardar sus características dimensionales iniciales el mayor tiempo posible para que el corte se realice en buenas condiciones.

Es usual consolidar la muela abrasiva incorporando en ella al menos una estructura a base de hilos de refuerzo, en particular hilos de vidrio, que puede presentarse por ejemplo en forma de un tejido.

Sin embargo, dado que los hilos de vidrio descubierto casi no tienen adherencia alguna con el ligante, es necesario revestir la estructura de hilos de vidrio por una composición resinosa que garantiza el enlace entre el vidrio y el ligante.

De manera continua, la estructura de refuerzo se obtiene haciendo pasar los hilos de vidrio por un baño de una composición resinosa constituida por una disolución alcohólica que contiene aproximadamente 70% en peso de una resina, después entre dos rodillos para eliminar el exceso de resina, y finalmente por un recinto calentado a una temperatura del orden de 100 a 145º C durante algunos minutos a lo sumo para reducir la cantidad de disolvente con respecto a la resina hasta un valor de aproximadamente 5% a 10%. La estructura de refuerzo así obtenida se recoge en forma de un arrollamiento, por ejemplo una bobina, o se corta en hojas directamente en la forma y dimensiones deseadas de la muela final, por ejemplo mediante un sacabocados.

En una etapa ulterior, la muela abrasiva se obtiene según el procedimiento que consiste en depositar en un molde, alternativamente, varias capas de mezcla de las partículas abrasivas y ligante por una parte, y de la estructura de refuerzo por otra parte, y en moldear el conjunto por compresión en frío o en caliente. Después del desmoldeo, el artículo obtenido se trata térmicamente en condiciones de temperatura que permiten reticular el ligante y finalmente obtener la muela abrasiva.

Las composiciones resinosas más utilizadas corrientemente para la fabricación de las estructuras de refuerzo antedichas comprenden al menos una resina termoendurecible elegida entre:

- resinas de urea-aldehído, por ejemplo una resina de urea-formaldehído (GB-A-419 812) ,

- resinas fenólicas, por ejemplo una novolaca asociada a un agente de reticulación, hexametilendiamina, (GB-A

11511.74) , o una mezcla de un resol en disolución y de una novolaca sólida asociada a un agente de reticulación, hexametilentetramina (US-A-4 338 357) , y

- mezclas de resinas de urea-aldehido y de resinas fenólicas, por ejemplo un prepolímero de urea-formaldehído y

una resina fenólica en fase A (US-A-4 038 046) o una resina de urea-formaldehído y un resol en presencia de un catalizador ácido (US-A-5 551 961) .

Las composiciones resinosas antedichas son poco costosas y permiten obtener estructuras de refuerzo que presentan buenas propiedades, particularmente en términos de flexibilidad y de poder adherente.

En efecto, es importante que la estructura pueda tener una flexibilidad suficientemente elevada, es decir, que la resina no sea demasiado “dura”, para que la operación de corte descrita anteriormente pueda hacerse en condiciones aceptables, en general lo menos posible de polvos y procurando que la resina no se quite de las cercanías de los bordes cortados de la estructura (el vidrio no debe estar descubierto) .

Pero aún es necesario que el poder adherente (llamado también “pegajosidad”, o “tack“, adhesividad en inglés) no sea demasiado importante para no ensuciar las herramientas de corte, limitar la contaminación durante el almacenamiento por polvos que se adhieren a las estructuras, y evitar tener que colocar un material anti-adhesivo sobre la estructura antes de que sea enrollada o entre las estructuras cortadas.

Bajo un punto de vista reglamentario, es necesario disponer de composiciones resinosas no contaminantes, es decir, que contienen –pero que también generan durante la aplicación sobre la estructura de refuerzos o ulteriormente-los menos posibles compuestos considerados como que pueden perjudicar a la salud humana o al ambiente.

A este respecto, las composiciones resinosas antedichas no son totalmente satisfactorias.

Las resinas de urea-formaldehído no son estables térmicamente y se deterioran liberando formaldehído desde que la temperatura sobrepasa 100º C. En consecuencia se puede liberar formaldehído a nivel de fabricación de la estructura de refuerzo, durante el secado en el recinto calentado, y durante la utilización de la muela abrasiva.

Las resinas fenólicas se obtienen por condensación de fenol y formaldehído, ya sea en una relación molar formaldehído/fenol inferior a 1 en presencia de un catalizador ácido (novolacas) o en una relación molar formaldehído/fenol superior a 1 en presencia de un catalizador básico (resoles) . Las novolacas apenas contienen formaldehído libre, pero se utilizan conjuntamente con un catalizador de reticulación tal como hexametilendiamina y hexametilentetramina que no es estable térmicamente y genera emisiones de formaldehído y de amoníaco durante la fabricación de la estructura de refuerzo y la utilización de la muela abrasiva. Los resoles contienen formaldehído libre en cantidad relativamente importante.

La presente invención tiene por objetivo poner a punto una composición resinosa apta para revestir una estructura de hilos de vidrio destinada a reforzar artículos abrasivos aglomerados, en particular muelas, que confiere a la estructura una gran flexibilidad y un débil poder adherente, y que limita el riesgo de emisiones contaminantes de formaldehído y de compuestos nitrogenados.

Este objetivo se alcanza gracias a la invención, que propone una estructura de refuerzo revestida por una composición resinosa que comprende los constituyentes siguientes en las proporciones indicadas, expresadas en porcentajes en peso de los materiales sólidos:

- 75 a 98% de una mezcla... [Seguir leyendo]

1. Estructura de hilos de vidrio revestida por una composición resinosa, en particular para el refuerzo de artículos abrasivos aglomerados, caracterizada por que la composición resinosa comprende los constituyentes siguientes en las proporciones indicadas, expresadas en porcentajes en peso de los materiales sólidos:

- 75 a 98% de una mezcla de al menos una novolaca que presenta una temperatura de transición vítrea inferior o igual a 60º C y de al menos una novolaca que presenta una temperatura de transición vítrea superior a 60º C,

-0, 5 a 10% de al menos una cera,

-0 a 3, 5% de al menos un agente plastificante.

2. Estructura de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la novolaca que tiene la temperatura de transición vítrea más baja representa 50 a 80% en peso de la mezcla de las novolacas.

3. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada por que la novolaca que tiene la temperatura de transición más baja presenta una temperatura de transición vítrea superior a 40º C.

4. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que la novolaca que tiene la temperatura de transición más alta presenta una temperatura de transición vítrea superior o igual a 80º C, preferiblemente inferior o igual a 100º C.

5. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que las novolacas se obtienen por reacción de fenol y formaldehído en una relación molar formaldehído/fenol que varía de 0, 75 a 0, 85.

6. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que la cera se elige entre ceras de parafinas, preferiblemente una cera de poli (etileno) o de poli (propileno) , y ceras de etilenbisamida, preferiblemente N, N'-etilenbis (esteramida) .

7. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el contenido de cera no sobrepasa el 5%, preferiblemente es inferior o igual a 3% en peso de los materiales sólidos de la composición resinosa.

8. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el agente plastificante se elige entre fosfatos de alquilo, ftalatos, trietanolamina, aceites y alcoholes polihidroxilados.

9. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que el contenido de agente plastificante no sobrepasa el 1% en peso de los materiales sólidos de la composición resinosa.

10. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que está compuesta por hilos de vidrio continuos, presentándose preferiblemente en forma de un material no tejido tal como un manto o una estera, de una malla o de un tejido, o de una estera de hilos cortados.

11. Estructura de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada por que los hilos presentan un diámetro que varía de 9 a 24 !m, preferiblemente 9 a 17 !m.

12. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 11, caracterizada por que los hilos presentan un índice (o masa lineica) comprendido entre 34 y 4800 tex, preferiblemente entre 34 y 1200 tex.

13. Estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que se presenta en forma de un tejido que tiene un gramaje que varía de 100 a 1000 g/m2.

14. Composición resinosa apta para revestir la estructura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que comprende los compuestos siguientes, expresados en porcentajes en peso -25 a 55% de al menos una novolaca que tiene una temperatura de transición vítrea inferior o igual a 60º C -10 a 30% de al menos una novolaca que tiene una temperatura de transición vítrea superior a 60º C -0, 5 a 6, 5% de al menos una cera -0 a 2, 5% de al menos un agente plastificante

- 25 a 45% de al menos un alcohol -0 a 15% de agua

15. Composición resinosa de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada por que el alcohol se elige entre metanol, etanol, isopropanol y mezclas de estos alcoholes.

16. Artículo abrasivo aglomerado a base de partículas abrasivas unidas por un ligante, caracterizado por que contiene una estructura de refuerzo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

17. Artículo de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que se trata de una muela abrasiva.