Brevet FR2572322A1 — publié le 19860502

La présente invention concerne une meule destinée à l'obtention d'un fini spéculaire et notamment une meule convenant mieux aux abrasifs fins destinés aux verres opti- ques, aux substrats de semiconducteurs ou autres. Comme procédés d'usinage de la surface d'une pièce d'oeuvre devant être polie jusqu'à présenter un effet de miroir, on a connu d'une façon générale le pierrage, le super-finissage, le rodage, le meulage avec des abrasifs appliqués, le polissage, l'émeulage, etc. Le pierrage et le super-finissage font usage d'une meule de même que pour un meulage normal et lui sont supérieurs. Dans le super-finis- sage, on utilise une meule de même que pour un meulage nor- mal, et il lui est supérieur en efficacité de travail. La raison en est la suivante: Le meulage fin s'effectue tou- jours par la cassure des grains d'abrasif qui a lieu sous la haute fréquence de vibration de la meule et les fréquents changements de direction de ces vibrations. De même, l'effi- cacité de l'opération de pierrage est fonction des possi- bilités de meulage fin obtenu par cassure des grains d'abrasif. Le rodage est un procédé de finition convenant pour la surface d'une pièce d'oeuvre à usiner telle qu'un outil de coupe, ce procédé étant utilisé pour des surfaces étroites et de dimensions très précises. Le procédé de meu- lage à l'aide d'abrasifs appliqués a seulement pour but de finir la surface de la pièce d'oeuvre à usiner pour lui conférer un bel aspect sans qu'il soit question de préci- sion dimensionnelle. Comme indiqué ci-dessus, dans les opérations d'usinage o l'on recherche une finition de haute précision, par exemple le finissage de surface des lentilles pour appareils photographiques, microscopes, etc., le procédé de rodage a été de loin le plus utilisé. Cependant, l'in- convénient de ce procédé est que l'opération de rodage prend beaucoup de temps. Le procédé de finissage à la meule est supérieur quant à sa capacité opératoire, mais ses per- formances d'abrasion dépendent du rapport de charge 257232Z des grains d'abrasif. De ce fait, il a été demandé d'aug- menter le rapport de charge des grains d'abrasif de façon à améliorer les performances d'abrasion. On s'est alors trouvé en face d'une limite pratique du rapport de charge des grains d'abrasif qui est due au problème posé par la force de liaison existant entre ces grains. Par conséquent, le rapport de charge des grains d'abrasif n'a pu dépasser % en pratique, ce qui a fixé une limite aux performances d'abrasion. La présente invention fournit une meule dans la- quelle le rapport de charge des grains d'abrasif est élevé par l'amélioration d'un agent de liaison, et qui est capable de donner en peu de temps un fini spéculaire de haute pré- cision. Un autre but de la présente invention est de four- nir une meule qui améliore les performances d'abrasion de façon telle que la précision d'usinage et la fonction du fluide de refroidissement sont renforcées, et qu'une longue durée de vie peut être atteinte. Un autre but encore de la présente invention est de fournir une meule qui peut être dotée d'une excellente résistance mécanique et d'excellentes performances d'abra- sion pouvant être obtenues en élevant le rapport de charge des grains d'abrasif au-dessus de 90 %. La présente invention concerne une meule caracté- risée en ce que, dans la structure d'un agent de liaison qui lie les grains d'abrasif, se trouvent, en mélange, un produit préparé à l'aide d'une résine et d'une solution d'huile d'anacarde ou d'un de ses dérivés, et un agent ten- sio-actif. L'huile d'anacarde utilisée dans la présente in- vention est un liquide similaire aux laques de Rhus (laques du Japon), contenu dans l'enveloppe externe de la noix d'acajou qui est une espèce de plante tropicale. Son principal ingrédient consiste en un mélange OH de Cardanol ( 27 OH OH - (x), et de Cardol ( C H), etc. ( COOH 15 27 C H 27 HO L'huile d'anacarde ou un de ses dérivés est ame- née à réagir avec une résine qui est un agent de liaison du type résine synthétique afin de préparer une résine phéno- lique modifiée par l'huile d'anacarde. L'agent de liaison du type résine synthétique contenant ce produit réactionnel est mélangé avec des grains d'abrasif et une petite quantité d'agent tensio-actif y est de plus ajoutée. Le mélange est chauffé et mis sous pression selon la méthode normale de fabrication d'un produit conformé, ce qui donne la meule de la présente invention. On peut utiliser comme résine, c'est-à-dire comme agent de liaison qui est mis à réagir avec l'huile d'ana- carde ou un de ses dérivés, des résines thermodurcissables telles que des résines phénoliques, des résines époxydes, des résines de polyester insaturé, etc., des résines thermo- plastiques telles qu'une résine de polyamide, une résine de polyoléfine, une résine de chlorure de vinyle, etc. Les grains d'abrasif que l'on peut utiliser dans la présente invention ne sont pas astreints à quelque limitation que ce soit. Selon les buts poursuivis, on peut convenablement utiliser des oxydes métalliques ayant des points de fusion élevés tels que l'oxyde de cérium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de chrome; des grains d'abrasif tel que du nitrure de bore cristallin cubique; du diamant, de l'alumine, du saphir, du carbure de silicium, du carbure de bore, du ni- trure de silicium, etc. Dans la présente invention, l'agent tensio-actif est utilisé principalement pour conférer de la mouillabi- lité à la surface d'une meule abrasive qui reçoit un apport de fluides de meulage au moment de l'opération de meulage. La résine modifiée par l'huile d'anacarde, préparée en fai- sant réagir de l'huile d'anacarde ou un de ses dérivés avec un agent de liaison du type résine synthétique, est de na- ture hydrophobe. Cependant, en ajoutant une petite quantité d'agent tensio-actif dans la structure d'une meule abrasive, la tension d'interface entre un solide et un liquide est réduite; et par suite des effets d'émulsionnement, d'ap- titude au mouillage et de perméabilisation ainsi créés, le film liquide n'est pas interrompu entre la meule abrasive et la pièce d'oeuvre devant être finie, ce qui augmente la capacité opératoire de meulage et d'abrasion et la force de rinçage et empêche également l'usure prématurée par frottement des grains d'abrasif. Les agents tensio-actifs utilisés ici ne sont pas particulièrement limités à un type quelconque. Par exemple, on peut citer un sel de sodium d'acide alkylsul- fonique, un sel de sodium d'ester d'acide sulfonique et d'alcool supérieur, et autres. L'agent tensio-actif est ajouté en une quantité appropriée qui se situe dans les limites de la plage dans laquelle la résistance mécanique de la meule abrasive n'est pas altérée. La Demanderesse a constaté que les performances d'une meule abrasive qui comporte un agent de liaison con- tenant un phénol modifié par l'huile d'anacarde étaient améliorées en raison directe de l'augmentation de la pro- portion d'huile d'anacarde ajoutée (taux de modification par l'huile d'anacarde), et elle s'est rendue compte qu'il est possible d'élever le rapport de charge des grains d'abrasifs jusqu'à 98 % au cas o la quantité d'agent de liaison reste constante. Par comparaison avec un cas o la méthode classique nécessite environ 45 minutes pour obtenir une surface finie ayant une rugosité de surface Rmax de nm à partir d'un verre cristallisé ayant une rugosité 257232Z de surface Rmax de 100 nm en utilisant une meule ne compor- tant pas d'huile d'anacarde, on peut obtenir, dans les mêmes conditions, une surface finie à 10 nm en environ trois minutes en utilisant une meule abrasive contenant 2,4 % d'huile d'anacarde. Exemples Des exemples de la présente invention sont donnés ci-dessous. On fabrique une meule dans les conditions suivan- tes en liant une poudre d'oxyde de cérium (diamètre 2 pm) avec un agent de liaison qui est préparé avec une résine phénolique contenant une novolaque phénolique et un produit de réaction avec de l'huile d'anacarde (phénol modifié par l'huile d'anacarde). Conditions de formation: 1. Rapport de mélange entre les grains d'abrasif et l'agent de liaison Poudre d'oxyde de cérium............. 96 % en poids Agent de liaison contenant la résine phénolique modifiée par l'huile d'anacarde............... 4 % en poids 2. Rapport d'addition (% en poids) de l'huile d'anacarde par rapport à la novolaque phénolique (novolaque phénolique:huile d'anacarde) 100:0 (Exemple Comparatif) :10 (Exemple 1) :20 (Exemple 2) :40 (Exemple 3) :60 (Exemple 4) 3. Usinage à la forme: Formage à la presse Température de formage: 150'C Pression: 19,6 MPa Temps de formage: 10 minutes 4. Forme et dimensions du produit conformé: Diamètre: 150 mm Epaisseur: 10 mm On a formé sur la surface à meuler des rainures en V profondes chacune de 3 mm à des intervalles de 8 mm. En utilisant les produits conformés préparés aux Exemples respectifs 1 à 4 et à l'Exemple Comparatif, on a effectué l'opération de meulage dans leS conditions sui- vantes et on a soumis les produits meulés obtenus à des essais de détermination des propriétés. Conditions d'Essai 1) Machine de meulage Machine de type Oscar 2) Vitesse de rotation de la coupelle 500 tr/min 3) Pression 98 kPa 4) Amplitude de la tige 15 mm x 122 courses par minute ) Matière à meuler Verre cristallisé (rugosité de surface Rmax, 100 nm) 6) Concentration de la suspension Eau:100 g/5 litres Les résultats des essais sont indiqués sur le Tableau 1. Tableau 1 Exemple Exemple Exemple Exemple Exemple Comparatif 1 2 3 4 Rapport de charge de l'huile d'ana- 0 0,4 0,8 1,6 2,4 carde dans la meule (%) tres Dureté de la meule très dure dure normale doue cetrè douce Temps requis pour un meulage jusqu'à 45 20 10 4 3 effet de miroir (min) Usinabilité par Usinabilité par un peu moins non non formation de fendillé npu min o o formation de fendille fendillé fendillé fendillé fendillé rainures en V D'après le Tableau 1, on voit qu'avec 4 % en poids d'agent de liaison, les performances de meulage se sont amé- liorées à mesure qu'était augmentée la proportion d'huile d'anacarde ajoutée (taux de modification par l'huile d'ana- carde). Dans l'Exemple Comparatif, il faut 45 minutes pour obtenir une surface finie ayant une rugosité de surface Rmax de 60 nm. Par contre, dans l'Exemple 1, il ne faut que 3 minutes pour obtenir une surface finie à 10 nm. Néanmoins, il ne faut pas augmenter immodérément la proportion d'huile d'anacarde car il y a naturellement une limite pour obtenir la force de liaison requise d'un agent de liaison. Ainsi, on peut dire qu'il est avantageux d'augmenter autant que possible la proportion d'addition de l'huile d'anacarde ou d'un de ses dérivés en se tenant dans les limites de la plage mentionnée ci-dessus. En outre, à mesure qu'était augmentée la propor- tion d'huile d'anacarde, l'apparition de fendillements au moment de l'usinage de rainures en V diminuait. Il n'est apparu aucun fendillement dans les Exemples 4 et 5. Ceci est le résultat des effets dus au squelette à longue chaîne que présente l'huile d'anacarde. On a pu se rendre compte que le rapport des grains- d'abrasif pouvait être porté à 98 %. Conformément à la présente invention, comme décrit ci-dessus, il est clair que les performances d'une meule abrasive peuvent être considérablement améliorées en élevant le rapport de charge des grains d'abrasif à plus de 96 %, valeur qui est supérieure à la limite de la méthode clas- sique. Comme décrit ci-dessus, un effet de la présente invention est d'améliorer encore les performances d'abrasion par la mouillabilité superficielle au moment de l'opération, qui est obtenue en ajoutant de plus un agent tensio-actif à l'agent de liaison contenant un produit réactionnel d'une résine et d'une solution d'huile d'anacarde ou d'un de ses dérivés, et de plus, les diverses propriétés conférées par l'agent tensio-actif permettent de tirer effectivement le meilleur parti des performances d'abrasion, ce qui donne une meule qui peut accroître la précision d'usinage de la pièce à finir et augmenter l'aptitude au lavage de la sur- face de la pièce, et présenter également une longue durée de vie. REVENDICATIONS 1. Meule caractérisée en ce que dans la structure d'un agent de liaison qui lie les grains d'abrasif se trouve un produit réactionnel préparé à l'aide d'une résine et d'huile d'anacarde ou un de ses dérivés. 2. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de charge de l'huile d'anacarde dans la meule est de 0,4 à 2,4 %, de préférence de 1,6 à 2,4 %. 3. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de charge des grains d'abrasif est de 96 à 98 %. 4. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un agent tensioactif est de plus contenu dans la structure de l'agent de liaison.