Herramienta abrasiva reforzada con fibras cortas.

Una composición, que comprende:

un material aglutinante orgánico;

un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico;una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en dondelas microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente1000 μm; y

uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficiosen el proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro demanganeso

Herramienta abrasiva reforzada con fibras cortas

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Fibras de hilos cortados se utilizan en muelas abrasivas basadas en una resina densa para aumentar la resistencia mecánica y la resistencia al impacto. Las fibras de hilos cortados, típicamente de una longitud de 3-4 mm, son una pluralidad de filamentos. El número de filamentos puede variar en función del proceso de fabricación pero típicamente consiste en 400 a 6000 filamentos por haz. Los filamentos se mantienen juntos mediante un adhesivo conocido como un agente de encolado, aglutinante o revestimiento que, en última instancia, debería ser compatible con la matriz de la resina. A un ejemplo de una fibra de hilos cortados se le alude como 183 Cratec®, disponible de Owens Corning.

La incorporación de fibras de hilos cortados en una mezcla seca de muela abrasiva se consigue generalmente mezclando las fibras de hilos cortados, resina, cargas y el grano abrasivo durante un tiempo especificado y luego moldeando, curando o tratando de otro modo la mezcla para formar una muela abrasiva acabada.

A partir del documento US 3.762.894 A se conoce un medio abrasivo que comprende una capa de partículas abrasivas fijadas a un respaldo de una esterilla de fibras de vidrio impregnada con una resina sintética mediante un aglutinante de resina sintética, en donde una o ambas de las resinas contienen fibras cortas de aproximadamente 0, 003 a 0, 012 mm de diámetro y 0, 1 a aproximadamente 3 mm de longitud. Las fibras son de vidrio, amianto, material cerámico o grafito, en una cantidad entre aproximadamente 2 y 20 por ciento en peso, basado en el material de la resina sólida.

En cualquiera de estos casos, muelas reforzadas con fibras de hilos cortados adolecen típicamente de un cierto número de problemas, incluido un deficiente rendimiento de molienda, así como una vida inadecuada de la muela.

Por lo tanto, existe la necesidad de técnicas mejoradas de refuerzo para herramientas de tratamiento abrasivo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Una realización de la presente invención proporciona una composición que comprende un material aglutinante orgánico (p. ej. resina termoestable, resina termoplástica o caucho) , un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico y microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico. Las microfibras son filamentos individuales y pueden incluir, por ejemplo, fibras de lana mineral, fibras de lana de escoria, fibras de lana de roca, fibras de lana (mineral) de roca, fibras de vidrio, fibras de material cerámico, fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de poliamida, y combinaciones de las mismas. Las microfibras tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 μm. En un caso particular, las microfibras tienen una longitud media en el intervalo de aproximadamente 100 a 500 μm y un diámetro menor que aproximadamente 10 micras. La composición incluye, además, uno o más materiales de carga activos, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso. Estos materiales de carga reaccionan con las micofibras para proporcionar diversos beneficios del proceso abrasivo (p. ej. vida mejorada de la muela, elevada relación G y/o anti-carga de la cara de la herramienta abrasiva) . Además, los materiales de carga activos pueden ser compuestos de manganeso, compuestos de plata, compuestos de boro, compuestos de fósforo, compuestos de cobre, compuestos de hierro, compuesto de zinc y combinaciones de los mismos. La composición puede incluir, por ejemplo, de 10% en volumen a 50% en volumen del material aglutinante orgánico, de 30% en volumen a 65% en volumen del material abrasivo y de 1% en volumen a 20% en volumen de las microfibras. En otro caso particular, la composición incluye de 25% en volumen a 40% en volumen del material aglutinante orgánico, de 50% en volumen a 60% en volumen del material abrasivo y de 2% en volumen a 10% en volumen de las microfibras. En otro caso particular, la composición incluye de 30% en volumen a 40% en volumen del material aglutinante orgánico, de 50% en volumen a 60% en volumen del material abrasivo y de 3% en volumen a 8% en volumen de las microfibras. En otra realización, la composición está en forma de un artículo abrasivo utilizado en el tratamiento abrasivo de una pieza de trabajo. El artículo abrasivo comprende un material aglutinante orgánico que incluye uno de una resina termoestable, una resina termoplástica o un caucho; un material abrasivo dispersado en el material orgánico; una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en donde las microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 μm y un diámetro menor que aproximadamente 10 μm; y uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficios del proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso; en donde el artículo abrasivo incluye de 10% en volumen a 50% en volumen del material aglutinante orgánico, de 30% en volumen a 65% en volumen del material abrasivo y de 1% en volumen a 2 15

20% en volumen de las microfibras. En tal caso, el artículo abrasivo es una muela u otra forma adecuada para el tratamiento abrasivo.

Otra realización de la presente invención proporciona un método para el tratamiento abrasivo de una pieza de trabajo. El método incluye montar la pieza de trabajo en una máquina capaz de facilitar el tratamiento abrasivo, y acoplar operativamente un artículo abrasivo a la máquina. El artículo abrasivo incluye un material aglutinante orgánico, un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico y una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en donde las microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 μm. Además de ello, el artículo abrasivo comprende uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficios del proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso. El método continúa con la puesta en contacto del artículo abrasivo con una superficie de la pieza de trabajo.

Las características y ventajas descritas en esta memoria no son todas inclusivas y, en particular, a un experto ordinario en la técnica le resultarán evidentes muchas características y ventajas adicionales a la vista de los dibujos, descripción y reivindicaciones. Además de ello, debe señalarse que el lenguaje utilizado en la memoria descriptiva ha sido principalmente seleccionado para fines de capacidad de lectura e instruccionales, y no para limitar el alcance de la materia objeto de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIGURA es una gráfica que representa el análisis de la resistencia mecánica de composiciones configuradas de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Como se ha mencionado previamente, fibras de hilos cortados se pueden utilizar en muelas abrasivas basadas en una resina densa para aumentar la resistencia mecánica y la resistencia al impacto, en que la incorporación de fibras de hilos cortados en una mezcla seca de muela abrasiva se consigue generalmente mezclando las fibras de hilos cortados, resina, materiales de carga y el grano abrasivo durante un tiempo especificado. Sin embargo, el tiempo de combinación o mezcladura juega un papel importante para conseguir una calidad de la mezcla utilizable. Una mezcladura inadecuada resulta en mezclas no uniformes que dificultan el llenado y la extensión y conducen a materiales compuestos no homogéneos con propiedades más bajas y una elevada variabilidad. Por otra parte, una mezcladura excesiva conduce a la formación de “bolas de pelusa” (racimos de múltiples fibras de hilos cortados) que no pueden re-dispersarse en la mezcla. Además de ello, el propio hilo cortado es efectivamente un haz de filamentos unidos entre sí. En cualquier caso, racimos o haces de este tipo disminuyen eficazmente la homogeneidad de la mezcla de molienda y la hacen más difícil de transferir y extender en un molde. Además, la presencia de racimos o haces de este tipo dentro del material compuesto disminuye las propiedades del material compuesto tales como resistencia mecánica y módulo y aumenta la variabilidad de las propiedades. Adicionalmente, elevadas concentraciones de vidrio tales como hilos cortados o racimos de los mismos tienen un efecto perjudicial sobre la vida de la muela abrasiva. Además, el aumento del nivel de fibras de hilos cortados en la muela también... [Seguir leyendo]

1. Una composición, que comprende: un material aglutinante orgánico; un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico; una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en donde las microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 ∃m; y uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficios en el proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde el material aglutinante orgánico es uno de una resina termoestable, una resina termoplástica, un caucho o una resina fenólica.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde las microfibras son orgánicas.

4. La composición de la reivindicación 1, en donde las microfibras son inorgánicas.

5. La composición de la reivindicación 1, en donde las microfibras incluyen fibras de lana mineral o una o más de fibras de vidrio, fibras de material cerámico, fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de poliamida, o al menos una de fibras de lana de escoria, fibras de lana de roca y fibras de lana (mineral) de roca.

6. La composición de la reivindicación 1, en donde las microfibras tienen una longitud media en el intervalo de aproximadamente 100 a 500 ∃m y un diámetro menor que aproximadamente 10 ∃m.

7. La composición de la reivindicación 1, en donde la composición incluye: de 10% en volumen a 50% en volumen del material aglutinante orgánico, preferiblemente de 25% en volumen a 40% en volumen del material aglutinante orgánico, más preferiblemente de 30% en volumen a 40% en volumen del material aglutinante orgánico; de 30% en volumen a 65% en volumen del material abrasivo, preferiblemente de 50% en volumen a 60% en volumen del material abrasivo; de 1% en volumen a 20% en volumen de las microfibras, preferiblemente de 2% en volumen a 10% en volumen de las microfibras, más preferiblemente de 3% en volumen a 8% en volumen de las microfibras,

8. La composición de la reivindicación 1, en donde la composición está en forma de un artículo abrasivo utilizado en el tratamiento abrasivo de una pieza de trabajo, en donde el artículo abrasivo es preferiblemente una muela.

9. Un artículo abrasivo, que comprende: un material aglutinante orgánico que incluye una de una resina termoestable, una resina termoplástica o un caucho; un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico; una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en donde las microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 ∃m y un diámetro menor que aproximadamente 10 ∃m; y uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficios en el proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso; en donde el artículo abrasivo incluye de 10% en volumen a 50% en volumen del material aglutinante orgánico, de 30% en volumen a 65% en volumen del material abrasivo y de 1% en volumen a 20% en volumen de las microfibras.

10. El artículo de la reivindicación 9, en donde las microfibras incluyen fibras de lana mineral o una o más de fibras de vidrio, fibras de material cerámico, fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de poliamida, o al menos una de fibras de lana de escoria, fibras de lana de roca y fibras de lana (mineral) de roca.

11. Un método de procesamiento abrasivo de una pieza de trabajo, comprendiendo el método: montar la pieza de trabajo en una máquina capaz de facilitar el procesamiento abrasivo; acoplar operativamente un artículo abrasivo a la máquina, comprendiendo el artículo abrasivo: un material aglutinante orgánico; un material abrasivo dispersado en el material aglutinante orgánico;

una pluralidad de microfibras uniformemente dispersadas en el material aglutinante orgánico, en donde las microfibras son filamentos individuales que tienen una longitud media menor que aproximadamente 1000 ∃m; y uno o más materiales de carga activos que reaccionan con las microfibras para proporcionar beneficios en el proceso abrasivo, en donde el uno o más materiales de carga activos incluyen dicloruro de manganeso; y poner en contacto el artículo abrasivo con una superficie de la pieza de trabajo.

12. El método de la reivindicación 11, en el que las microfibras incluyen fibras de lana mineral o una o más de fibras de vidrio, fibras de material cerámico, fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de poliamida, o al menos una de fibras de lana de escoria, fibras de lana de roca y fibras de lana (mineral) de roca.