Brevet FR2822728A1 — publié le 20021004

PRODUCTION DE SURFACES ABRASIVES ENDUITES DESSiNES Arrière-plan La présente invention concerne des abrasifs enduits et plus spécialement un procédé ou une fabrication d'abrasifs enduits avec une surface à dessin. On sait bien qu'il y a des avantages importants à obtenir du dépôt sélectif de matières abrasives sur un substrat. Ils peuvent s'échelonner de 0 la suppression de grain gaspillé par non-dépôt sur ies parties d'un substrat qui ne reçoivent pas dJabrasion active pendant l'utilisation classique, à la création d'agglomérats de matière abrasive qui assurent une utilisation efficace du grain abrasif et de la place pour évacuer la matière pendant la rectification. La présente invention fournit une manière très efficace et -- 15 polyvalente de produire des surfaces abrasives enduites à dessin qui peuvent être conçues pour toutes les façons d'applications abrasives enduites. Dans la production d'un abrasif enduit classique, un support est fourni avec une couche primaire, dont la fonction principale est de lier le grain abrasif déposé sur celle-ci au support. Le grain est par conséquent appliqué avant que la couche primaire ne soit entièrement durcie de manière qu'elle permette encore au grain de coller à sa surface. Une couche de rencollage est ensuite appliquée sur le grain adhéré à la couche 2 5 primaire et la fonction principale de cette couche est d'accrocher le grain au support. Il sera par conséquent évident que, si une couche primaire est appliquée suivant un dessin plutôt que comme un revêtement uniforme sur la matière de support, le grain déposé sur celui-ci n'adhèrera qu'au dessin suivant lequel la couche primaire a été déposée. Cela fournit une possibilité connue pour la production de surfaces à dessin. Cela signifie cependant que du grain abrasif non-adhéré doit être recuoilli et séparé du support pendant que le processus de fabrication se poursuit. Ce qui peut mener à des problèmes et est généralement inefficace. De plus, I' impression sélective de zones spécifiques avec la couche primaire n'est pas simple puisque cela signifie que, au lieu d'utiliser un enducteur à rouleau simple avec une racle pour garantir une uniformité ou un mécanisme de dépôt à matrice fendue, plusieurs orifices de dépôt doivent être maintenus à écoulement libre pour garantir une surface abrasive enduite à dessin uniforme. U n autre processus met en _uvre l' utilisation d' une couche de masquage qui permet le dépôt d'une couche primaire et/ou de grain abrasif uniquement en des endroits correspondant à des trous dans la couche de masquage. Cela peut être tout à fait efficace mais l'enlèvement de la couche de masquage peut mener à des problèmes s'il y a eu pénétration derrière la couche qui pourraient entraner une difficulté d'enlèvement de la couche, ou s'il y a eu un chevauchement tel que l'enlèvement de la couche entrane également le détachement de l'abrasif. De plus, la couche de masquage peut ne pas être réutilisable à moins qu'elle ne soit soigneusement nettoyée et cela représente une gêne et une dépense inutiles. Le dépôt de grain est généraiement réalisé par alimentation par gravité ou par dépôt électrostatique. Dans un processus d'alimentation par gravité, le grain est déposé à partir d'une trémie de dépôt d'une manière uniforme (de préférence), bien que ceci dépende de la garantie que le grain reste hautement fluide. La tendance est cependant au sur-dépôt de sorte que, lorsque la surface du substrat passe au-dessus d'un rouleau pour inverser le sens de déplacement, la surface enduite fait face vers le bas et le grain en excès non adhéré par la couche primaire tombe. Il a été proposé de déposer du grain sélectivement sur le substrat en utilisant une série de boucliers orientés de manière à obtenir un dessin désiré. Dans un tel processus, le support est généralement uniformément revêtu avec la couche primaire de sorte que la production d'une surface à dessin est une fonction du contrôle physique de dépôt de grain sur la couche primaire. Bien que de tels processus soient tout à fait efficaces, I'utilisation devient plus problématique à mesure que la taille du grain abrasif devient plus petite puisque les grains plus petits sont plus susceptibles de produire des problèmes qui pourraient mener à une interruption dans le dessin. De plus, il existe le problème possible de sur-application et de manque de définition du dessin à moins que le positionnement des boucliers et la vitesse de la ligne ne soient contrôlés de manière appropriée. Dans un processus de dépôt électrostatique, souvent appelé processus PH (projection vers le haut), un plateau contenant du grain abrasif est placé entre deux électrodes, I'électrode supérieure étant mise à la terre et l'électrode inférieure étant conçue pour porter une charge. Un support qui a reçu une couche primaire est passé entre les électrodes et au- dessus du plateau de grain abrasif. Pour commencer le dépôt de grain, I'électrode inférieure est chargée et du grain abrasif est projeté vers le haut dans la direction de l'électrode mise à la terre et adhère à la couche primaire sur le substrat. Cela donne un revêtement contrôlable, très - uniforme, et est largement utilisé pour cette raison. Il n'est pas facilement conçu pour la production de dessins excepté à travers l'utilisation de dépôts de couche primaire à dessin, qui présentent les inconvénients indiqués 2 o précédemment. La présente invention fournit un processus extrêmement efficace et polyvalent pour la production de surfaces à dessin sur un abrasif enduit en utilisant une technique de dépôt PH efficace. Description Générale de l'lnvention La présente invention fournit un processus pour la production d'un abrasif enduit ayant une surface à dessin qui comprend le dépôt de grain abrasif sur un substrat grâce à une technique de projection électrostatique dans laquelle le champ par lequel le grain est projeté est contrôlé pour faire en sorte que le grain soit préférentiellement déposé suivant le dessin désiré. En principe, le dessin est créé par la génération d'un champ de dépôt électrostatique non homogène correspondant au dessin. Le "dessin" peut être un anneau périphérique simple autour d'un disque abrasif ou de lignes le long des bords d'une feuille abrasive. Selon une autre solution, ce peut être un dessin de points, chaque point ayant une configuration désirée quelconque et les éléments du dessin ayant un espacement désiré quelconque. La définition de chaque élment du dessin n'est pas nécessairement précise car des champs électrostatiques entre des électrodes ne sont pas définis par des lignes claires de démarcation. Il y a cependant un niveau de dépôt nettement plus élevé correspondant aux zones d'intensité de champ électrostatique les plus grandes et cela est la base du "dessin" tel que le terme est utilisé dans le présent document. Dans le contexte de la présente invention, le terme "non homogène" est destiné à transmettre des variations imposées :5 intentionnelles dans 1'intensité du champ électrostatique par lequel le grain abrasif est projeté vers le support. Il ne concerne pas des effets de bord qui -- sont souvent observés dans les zones autour des bords des électrodes, o il peut y avoir une certaine atténuation de la résistance du champ. Les variations peuvent être produites de plusieurs manières, dont chacune peut fournir des avantages significatifs pour différentes applications. Le champ peut par exemple être essentiellement uniforme entre des électrodes classiques mais être localement intensifié par le passage d'un substrat de dépôt traité entre les électrodes. Ainsi, par exemple, un support ayant une première et une seconde surfaces principales avec une couche primaire appliquée à la première surface importante et un dessin imprimé sur la seconde surface principale avec une encre conductrice intensifiera localement, lorsqu'elle passe entre les électrodes, le champ et par conséquent le dépôt sur la première surface principale opposée aux zones imprimées. Si la résistance du champ est ajustée de sorte que, en l'absence de l'intensification locale, il est insuffisant de réaliser un dépôt important du grain sur le substrat, le grain sera déposé suivant un dessin qui correspond au dessin imprimé sur le côté inverse du film. Ce dessin peut être aussi simple qu'une série de points ou de bandes ou peut-être des dessins plus complexes que désiré. Parfois, il peut être souhaitable d'imprimer des bandes le long des bords latéraux d'une feuille pour assurer un dépôt amélioré dans une zone qui est souvent munie de manière inappropriée de grain abrasif lors de l'utilisation de processus PH classiques. L' impression est plus fréquemment appliquée au côté arrière du substrat, qui est le côté opposé à celui sur lequel le grain abrasif doit être déposé. Cela cependant n'est pas essentiel et l'impression sur le côté pour recevoir le grain peut souvent avoir des avantages. Ce mode de réalisation du processus est particulièrement efficace lorsque le support est un film plastique ou papier plutôt qu'une matière en tissu qui peut produire une variation locale moins intense du champ et par conséquent une définition moins claire du dessin désiré. La création du dessin en utilisant une impression d'encre conductrice a le grand avantage d'être extrêmement polyvalent et, puisqu'elle emploie un équipement de dépôt PH classique, peut être - utilisée conjointement avec un poste d'impression approprié pour générer un dessin désiré quelconque sans modification importante de l'équipement de dépôt de grain PH entre des séries de différents dessins. Le procédé de l'invention est bien conçu pour étre utilisé dans un processus continu tel que la technique de production abrasive enduite classique qui génère un gros rouleau, (appelé "jumbo"), d'abrasif enduit qui est ensuite coupé et/ou collé pour produire des disques abrasifs ou des bandes abrasives. Il peut également être utilisé dans la production de disques individuels dans lesquels des disques individuels de matière de support sont placés dans le champ de dépôt de grain PH pour recevoir le grain abrasif. Ces disques peuvent recevoir des dessins appropriés à l'encre conductrice avant d'être insérés dans le champ. Un autre procédé de modification de l'intensité du champ électrostatique est à travers l'utilisation d'électrodes profilées. Dans son mode de réalisation le plus simple, I'électrode mise à la terre est de forme annulaire. Si elle doit être utilisoe dans un processus connu, le champ devra être généré de manière interrompue et coordonné avec le passage du support entre les électrodes. Il est cependant possible de produire des disques individuels qui ont été pré-coupés et positionnés sur un convoyeur passant entre les électrodes à condition que la synchronisation de dépôt puisse être contrôlée avec précision pour correspondre à la position du disque. L'électrode à dessin peut être soit l'électrode sous tension soit l'électrode mise à la terre, avec le même résultat. Un autre perfectionnement serait d'avoir des dessins similaires à la fois sur l'électrode sous tension et sur l'électrode mise à la terre. Des électrodes à dessin peuvent être facilement façonnées par une impression à dessin en utilisant de l'encre conductrice sur un substrat isolant tel qu'un film de polyester ou de fluorure de polyvinylidène. Selon une autre solution, un film isolant à revêtement métallique peut étre attaqué pour donner le dessin désiré. D'autres techniques bien connues dans l'art peuvent également être empioyées pour réaliser des électrodes à dessin. Une électrode à dessin particulièrement efficace a la forme d'un stratifié dans lequel un support commun, o une base, une couche d'une matière conductrice est recouverte par une matière isolante avec des saillies conductrices à travers une couche isolante fournissant sur la surface un dessin de segments conducteurs en contact électrique avec la couche de base conductrice. Dans une forme simple, la surface de I'électrode est une série de petites plaques, qui sont en réalité, des mini électrodes uniformément espacoes et séparées par une matière isolante. Comme auparavant, I'électrode à dessin peut être l'électrode mise à la terre ou l'électrode sous tension, ou peut-être les deux. Comme auparavant, ces électrodes sont conçues pour être utilisées soit en mode de production continu dans la forme d'un gros rouleau soit dans la production de disques individuels dans une approche soigneusement enregistrée. Description des Dessins La figure 1 est une vue schématique d'un processus continu utilisant une matière de support rétro-imprimée. La figure 2a représente un montage pour produire des disques individuels avec du grain abrasif déposé de manière prédominante autour du bord d'un disque avec la rétro-impression appropriée. La figure 2b représente des vues avant et arrière du disque obtenu, avec l'arrière imprimé du disque sur la gauche et la surface enduite d'abrasif sur la 1 0 droite. La figure 3 représente un montage pour la production de disques individuels utilisant une électrode mise à la terre de forme annulaire. La figure 4 représente une section transversale d'une électrode stratifiée. La figure 5(a, b et c) représente en forme schématique trois agencements différents utilisant des électrodes stratifiées. La figure 6 représente un montage dans lequel un substrat rétro imprimé et des électrodes stratifiées sont tous les deux employés. La figure 7 comprend trois images balayées de disques abrasifs produits suivant le processus décrit dans l'Exemple 1 ci-dessous. Description des Modes de Réalisation Préférés L'invention est maintenant décrite avec une référence particulière aux dessins qui illustrent certaines des combinaisons et des applications potentielles de l'invention. Ils ne représentent pas bien entendu un résumé exhaustif des options qui seraient évidentes à l'homme du métier en fonction des descriptions qu'elles contiennent. Sur la figure 1, une électrode, 8, connectée à la terre, 1, est opposée à l'électrode sous tension, 9, connectée à une source d'alimentation, 7. Un convoyeur de grain, 6, portant du grain, 5, passe entre les électrodes adjacentes à l'électrode sous tension. Une matière de support abrasive enduite, 3, ayant une couche d'une couche primaire non durcie, 2, et un dessin, 4, imprimé sur l'arrière à l'encre conductrice, passe entre les électrodes adjacentes à l'électrode mise à la terre. Lorsque les parties à dessin du support entrent dans la zone entre les électrodes, du grain est projeté par le convoyeur pour être déposé sur la couche primaire dans les zones opposées au dessin imprimé sur le côté opposé du support. La figure 2a représente un montage similaire à celui illustré sur la figure 1 excepté que le dessin a la forme d'un anneau et que le support a la forme d'un disque séparé. La figure 2b représente des côtés arrière (sur la gauche) et avant (sur la droite) du disque après traitement en utilisant le montage sur la figure 2a. L'arrière a été imprimé avec un anneau, 4, à l'encre conductrice et le résultat est un anneau correspondant de grain abrasif, 5, -- adhéré à la couche primaire, 2, sur le côté avant du support 3. La figure 3 utilise une électrode annulaire mise à la terre, 8, et une électrode annulaire sous tension opposce, 9. Un plateau de support, 10, portant du grain abrasif, 5, est opposé à un disque 3, portant une couche primaire, 4. Lorsque l'électrode sous tension est connectée à une source d'alimentation, 7, du grain est projeté sur le disque de support par le plateau de support pour produire un dessin similaire à celui représenté sur 2 5 la figure 2b. La figure 4 représente un agencement différent dans lequel les électrodes mises à la terre et sous tension ont sous la forme de stratifiés comprenant une plaque de support conductrice qui a été fortement attaquée pour laisser une pluralité d'éléments conducteurs, 11, et une matière isolante, 12, remplissant les espaces attaqués entre les éléments. Les électrodes ont la forme de courroies se déplaçant sur des poulies pour fournir une électrode qui se déplace à la vitesse de la matière de support à mesure qu'elle se déplace entre les électrodes. En réalité, les électrodes sont une pluralité de mini-électrodes de sorte que le champ sera une pluralité de champs individuels plutôt qu'un champ continu entre deux électrodes statiques. Il y aura par conséquent une période étendue pendant laquelle des paires opposées de mini-électrodes génèreront un champ approprié pour propuiser le grain du plateau de convoyeur sur la couche primaire sur le support. Sur la figure il est indiqué qu'il n'est pas nécessaire que les deux électrodes aient une forme stratifiée illustrée sur la figure 4 mais peuvent être combinées avec une électrode statique qui peut être soit l'électrode sous tension soit l'électrode mise à la terre. Sur la figure 6 le montage illustré sur la figure 4 est combiné avec un dessin imprimé sur le côté inverse du support à l'encre conductrice pour accentuer la puissance du champ entre les mini-électrodes. Exemple 1 Dans cet Exemple, nous illustrons les résuitats de l'utilisation d'un procédé suivant l'invention. L'appareil utilisé est tel qu'illustré sur la figure 3 excepté que l'électrode mise à la terre était une électrode plate à la place de l'électrode annulaire illustrée sur le dessin. L'électrode annulaire sous tension avait un diamètre extérieur de 20,32 cm, une largeur radiale de 4,45 cm. Une matière de support en fibre vuicanisée enduite d'une colle de contact, (utilisée comme substitut pour la couche primaire non durcie qui serait utilisée dans une opération commerciale), a été fixée à l'électrode mise à la terre. La séparation entre la matière de support et l'électrode sous tension était de 1,11 cm. Un plateau de grain abrasif était placé entre les électrodes adjacentes à l'électrode sous tension qui était ensuite connectée à une alimentation CC de 10 à 30 kV. Le dessin du dépôt est illustré par les images balayées présentées comme figure 7 qui représente trois disques enduits de cette manière avec différents temps de dépôt. Elles illustrent un dessin de dépôt clair dans la zone périphérique préférée o pratiquement toute l'abrasion se produit lors de l'utilisation d'un tel disque abrasif. L'invention a été décrite précédemment en termes de son application à la production d'abrasifs enduits par une variation d'un processus de dépôt PH classique. Elle est cependant également adaptable à des processus dans lesquels une couche d'une poudre fonctionnelle est appliquée sur la surface d'une couche comprenant du grain abrasif pouvant être dispersé sur un liant durcissable. Cette poudre fonctionnelle est destinée à acheminer des propriétés de surface spécifiques et peut souvent comprendre du grain abrasif fin. Un processus employant un tel revêtement est décrit dans les documents USPP 5.833.724 et 5.863.306. Le revêtement peut être appliqué en utilisant une technique de projection PH et il est entendu que l'utilisation de la présente invention dans le contexte d'un tel processus est également considérée comme étant dans le cadre prévu de l' invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production d'un abrasif enduit avec une surface à dessin qui comprend le dépôt de grain abrasif sur un substrat par une technique de projection électrostatique utilisant un champ généré par des électrodes opposées portant des charges différentes dans lesquelles le champ par lequel le grain est projeté est contrôlé pour faire en sorte que le grain soit préférentiellement déposé sur le substrat suivant un dessin désiré. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le champ est contrôlé en imprimant le substrat suivant le dessin désiré avec une encre conductrice. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le champ est contrôlé en faisant en sorte qu'au moins une des électrodes utilisées pour - générer le champ de projection électrostatique soit profilée suivant le dessin désiré. 4 Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'électrode profilée a une forme annulaire. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les deux électrodes utilisées pour générer le champ électrostatique sont profilées suivant le dessin désiré. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une des électrodes utilisées pour générer le champ de projection est une électrode stratifiée qui a une surface générant un champ comprenant une pluralité d'éléments conducteurs agencés suivant un dessin correspondant au dessin désiré, lesdits éléments étant séparés par une matière isolante et fixés à une électrode de support commune conductrice. 7. Procédé selon la revendication 1, qui est conduit d'une manière continue dans lequel le substrat se déplace entre des électrodes opposées générant le champ électrostatique par lequel le grain abrasif est déposé suivant le dessin désiré. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel au moins une des électrodes est une électrode stratifiée qui a une surface générant un champ comprenant une pluralité d'éléments conducteurs agencés suivant un dessin correspondant au dessin désiré, lesdits éléments étant séparés par une matière isolante et fixés à une plaque de support commune 1 0 conductrice. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, pendant que le grain est déposé, I'électrode stratifiée se déplace à la même vitesse et