Brevet FR2319463A1 — publié le 19770225

La présente invention concerne des agents de polissage, qui conviennent pour le polissage du verre ou de matériaux analogues au verre, mais comprend également des agents de polissage en grains séparés, pour lesquels on a optimisé les performances de polissage dans d'autres domaines d'application (meulage ou polissage des plastiques, du bois, du métal, de la pierre, des pierres précieuses) elle concerne en particulier des agents de polissage destinés a l'optique de précision. L'optimisation des performances de polissage ou de la stabilité d'un agent de polissage dans une opération de polissage déterminée dépend de plusieurs facteurs : par exemple de la concentration de l'agent de polissage en grains séparés dans la suspension aqueuse, de la pression, de l'adaptation mutuelle de la dureté du support des grains, de l'agent de polissage et du matériau a polir. On a constaté présent qu'une attention insuffisante avait été accordée jusqu" ici a un facteur très important, à savoir la reparti- tion des grosseurs de grains de ces agents de polissage. Ceci pourrait être attribué au fait que les techniques de mesure connues 3usgu'a présent pour déterminer la répartition des grosseurs de grains des agents de polissage n'étaient pas suffisamment précises. La répartition des grosseurs de grains a cependant une influence déterminante sur les performances de polissage (d'enlèvement de matière) depuis le début du polissage, ainsi que sur la propreté du polissage et sur la fatigue de l'agent de polissage après une utilisation prolongée.Un agent de polissage conforme d l'invention, destiné en particulier d l'optique de précision, est caractérisé en ce que sa granulométrie se rapproche suffisamment de la grosseur maxima de grains observée pour le matériau a polir, pour que le rapport de la grosseur maxima a la grosseur minima de grains soit inférieur a 5. Dans le cas des agents de polissage que l'on peut se procurer actuellement, ce facteur est nettement plus élevé.T'invention repose sur la constatation que pour l'opération de polissage donnée, un agent de polissage est optimum (clest- -dire que le grain de l'agent de polissage remplit safonction pendant un temps optimum), lorsque au début du polissage, tous les grains présentent la grosseur de grains maxima autorisée, et qu'un agent de polissage ne peut plus être utilisé économiquement lorsque presque tous les grains ont dépassé une limite inférieure déterminée du fait de leur fragmentation progressive . Ceci sera expliqué plus en détail dans ce qui suit. En principe, on peut comprendre sans démonstration que la dureté d'une surface (de verre) polie dépend du fait que pour un grain, un support de grains et une dureté du matériau a polir donnés, on ne dépasse pas une grosseur de grains maxima autorisée en d'autres termes : un agent de polissage déterminé ne donne une surface proprement polie que si l'on ne dépasse pas uné grosseur de grains maxima déterminée. Cette grosseur de grains maxima n'est pas une constante, mais elle varie d'un procédé à l'autre.Dans le cas de pressions élevées, d'une faible tolérance sur la courbure des surfaces et de matériaux relativement tendres, tels que des verres tendres ou des matières plastiques, on a comme limite supérieure le domaine de 1 a 5 microns environ, dans le cas d'exigences plus faibles (par exemple polissage d'écrans de TV ou de verres de tableaux de bord), une grosseur de grains maxima de 20 a 25 microns ; dans ce dernier cas, la grosseur de grains maxima n'est souvent pas déterminée seulement par la propreté de surface exigée, mais aussi par l'aptitude à la mise en suspension de la poudre de polissage. D'autre part, ii se produit lors du polissage, du fait de l'action continuelle de forces sur le grain de polissage séparé, une fragmentation progressive des grains. Cette fragmentation progressive des grains peut être établie par des méthodes de mesure appropriées (par exemple par photo sédimentation aux rayons X avec un Sedigraph 5000 de la Société Micromeritics Corp.U.S.A., par des méthodes de dispersion reproductibles appropriées, chimiques (DIN 58750) et physiques, par exemple exposition aux ultra-sons I a 5 secondes, 40 Khz, 250 w dans une cuve de 10 litres) mais est impossible ou très difficile a observer par la sédimentation ordinaire dans une pipette, par exemple selon Andreasen-Bbrner, et à relier aux performances de polissage à l'instant considéré. C'est ainsi que l'on a pu dans un cas de la pratique, observer qu'après un polissage de plusieurs heures (5 a- 10 heures) avec une suspension de produits de polissage il s'était produit une fragmentation des grains, et que l'on devait cesser d'utiliser l'agent de polissage dans le procédé considéré compte tenu de ses performances de polissage encore insuffisantes. il faut remarquer ici que dans le cas d'un agent de polissage du verre à haute activité (à base d'oxyde de cérium), les performances de polissage ne dépendent naturellement pas seulement de facteurs mécaniques (grosseur de grains) mais qu'ils existe une contribution importante de l'activité chimique particulière du produit ou encore de l'hydrolyse de la surface du verre ; un enlèvement de matières par polissage déterminé (à côté d'un lissage et d'un nivelage de la surface du verre) est cependant exigé pour presque tous les procédés de polissage en tant que- caractérisque d'aptitude. L'invention sera examinée plus en détail en se référant au dessin, qui reproduit diverses courbes de passage cumulé des répartitions des grosseurs de grains des divers agents de polissage. Toutes les indications sur les grosseurs de grains se rapportent à des mesures avec le Sedigraph 5000 de la Micromeritics Corp., un photosédimentomètre à rayons X, qui a été préparé en vue de- cet essai sur le plan chimique (pyrophosphate de sodium et Tamol conformément à la Din 58750) et mécanique (dispersion ultra-sonore dosée). La courbe la représente l'agent de polissage typique que l'on peut se procurer sur le marché, aux grains grossiers ; celuici comprend par exemple des diamètres de grains de 63 à environ 2 microns et présente une médiane des grosseurs de grains (=/u50%) de 15 microns.La courbe 2a montre l'allure typique de la courbe de passage cumulé pour un agent de polissage ordinaire, très fin (grosseur de grains maxima 5 à 10 microns, minima 0,3 micron, médianeju50% 1,5 micron). Les courbes lb et 2b montrent l'allure escarpée de la courbe de passage cumulé exigée conformément à l'invention (umax = envi ron 50% = environ minimum) pour les deux types d'agent de polissa- ge ci-dessustandis que les courbes Ic et 2c montrent l'état final úse", également donné par les courbes la et 2b ou 2 a et 2b. La valeur max (100%) correspond à la grosseur de grains maxima observée pour le matériau à polir. Optimiser un matériau de polissage équivaut à maximiser la surface qui est limitée par les courbes de passage cumulé avant et après l'utilisation de l'agent de polissage. Comme un agent de polissage usé présente toujours une allure des courbes de passage cumulé très escarpées, on doit pour cette raison exiger une allure aussi escarpée que possible de la courbe de passage cumulé avant l'utilisation, c'est-à-dire que la surface entre lb et lc ou 2b et 2c soit maxima, et reste inférieure à la grosseur maxima de grains autorisée, par exemple 15 ou 2 microns.Des agents de polissage préférés, en particulier ceux à base d'oxydes de terres rares sont caractérisés conformément à l'invention en ce que l'allure de la courbe de passage cumulé est définie par la différence des grosseurs de grains déterminée avec le Sédigraph 5000 entre /ug0% etzul0%, le rapport 90%/ 50% étant inférieur à 1,5 et le rapport 50%/ 10% étant inférieur à 2,0. Une raison de l'allure peu escarpée des courbes de passage cumulé des agents de polissage utilisés jusqu'à présent réside dans les procédés de fabrication ordinairement utilisés jusqu'ici, qui se contentent souvent d'un broyage tres simple et d'un tamisage (Din 100 = 63 microns). Pour l'obtention des limites de grosseurs de grains exigées conformément à l'invention pour des agents de polissage, il est nécessaire d'avoir,outre une méthode de broyage onvenablement dosable et un tamisage normal, soit un criblage soit une mise en suspension en tant que processus de classage supplémentaire. On peut aussi envisager pour celà l'utilisation non publiée précédemment de la calcination par pulvérisation pour la production de produits de meulage ayant des grosseurs de grains comprises entre des limites étroites. Cependant, il faut en outre accorder une attention particulière à une technique de mesure des grosseurs de grains appropriée ainsi qu'à la dureté de grains spécifiques de l'agent de polissage, de façon que les grosseurs de grains conviennent à l'application en polissage considérée. REVENDICATIONS 1. Agent de polissage, en particulier pour ltoptique de préci sion, caractérisé en ce que sa granulométrie s'approche suffisamment de la grosseur de grains maxima observée pour le matériau à polir, pour que le rapport de la grosseur de grains maxima a la grosseur de grains minima soit inférieur à 5. 2. Agent de polissage, en particulier à base d'oxydes de terres rares,suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'allure de la courbe de passage cumulé est définie par la différence entre les grosseurs de grains déterminée avec le Sedigraph 5000 entre /U90% et 10%, le rapportZu908/u50% étant inférieur à 1,5 et le rapport 50%/ 10% étant inférieur à 2,0.