Les articles abrasifs renferment une multitude de particules abrasives solidement liées entre elles par un liant. Ces articles sont largement employés pour l'usinage de pièces en matériaux divers, notamment dans les opérations de découpe, d'ébavurage, de rectification et de polissage.

De manière classique, on distingue :

- les articles abrasifs appliqués (« coated abrasives ») qui comprennent un support flexible à la surface duquel sont réparties des particules abrasives enchâssées dans un liant. Le support flexible peut être une feuille de papier ou un réseau de fibres, par exemple un mat, un feutre ou un tissu. Ces articles peuvent adopter des formes variées : feuilles, disques, courroies, cônes, ...

- les articles abrasifs agglomérés (« bonded abrasives ») qui sont obtenus à partir d'un mélange de particules abrasives et de liant, mis en forme et rendu compact par moulage sous pression. Il s'agit pour l'essentiel de meules abrasives.

Les articles abrasifs agglomérés auxquels se rapporte plus particulièrement l'invention sont des meules abrasives utilisées pour découper des matériaux durs, notamment de l'acier. Ces meules sont mises en œuvre sur des machines fonctionnant à une vitesse périphérique élevée, et de ce fait elles doivent pouvoir résister aux fortes contraintes mécaniques engendrées par celle-ci.

En particulier, il est important que les exigences suivantes soient satisfaites :

- les particules abrasives doivent être adaptées à la nature du matériau à traiter : elles doivent être suffisamment solides pour ne pas s'effriter au contact dudit matériau, et conserver des arêtes acérées pour pouvoir le couper,

- le liant doit présenter une bonne résistance à la rupture en traction afin que les particules abrasives restent liées à lui et ne soient pas arrachées sous l'effet de la force centrifuge. En outre, le liant doit pouvoir résister aux températures élevées qui résultent des frottements importants avec le matériau à traiter ; le liant ne doit ni fluer ni être dégradé sous l'effet de la chaleur,

- la meule abrasive ne doit pas s'user prématurément ni éclater ; elle doit garder ses caractéristiques dimensionnelles initiales le plus longtemps possible pour que la découpe s'effectue dans de bonnes conditions. Il est usuel de consolider la meule abrasive en y incorporant au moins une structure à base de fils de renforcement, tels que des fils de verre, qui peut se présenter par exemple sous la forme d'un tissu.

Toutefois, étant donné que les fils de verre nu n'ont quasiment aucune adhérence avec le liant, il est nécessaire de revêtir la structure de fils de verre d'une composition résinique qui assure la liaison entre le verre et le liant.

De manière connue, on obtient la structure de renforcement en faisant passer les fils de verre dans un bain d'une composition résinique constituée d'une solution alcoolique renfermant de l'ordre de 70 % en poids d'une résine, puis entre deux rouleaux de manière à éliminer l'excédent de résine, et enfin dans une enceinte chauffée à une température de l'ordre de 100 à 145°C pendant quelques minutes au maximum afin de réduire la quantité de solvant par rapport à la résine jusqu'à une valeur d'environ 5 % à 12 %. La structure de renforcement ainsi obtenue est collectée sous la forme d'un enroulement, par exemple une bobine, ou découpée soit en feuilles soit directement à la forme et aux dimensions désirées de la meule finale, par exemple au moyen d'un emporte-pièce.

Dans une étape ultérieure, la meule abrasive est obtenue selon le procédé qui consiste à déposer dans un moule, en alternance, plusieurs couches du mélange des particules abrasives et de liant d'une part, et de la structure de renforcement d'autre part, et à mouler l'ensemble par compression, à froid ou à chaud. Après démoulage, l'article obtenu est traité thermiquement dans des conditions de température permettant de réticuler le liant et finalement obtenir la meule abrasive.

Les compositions résiniques les plus couramment utilisées pour la fabrication des structures de renforcement précitées comprennent au moins une résine thermodurcissable choisie parmi :

- les résines urée-aldéhyde, par exemple une résine urée-formaldéhyde (GB-A-419 812),

- les résines phénoliques, par exemple une ou plusieurs novolaques (GB-A-1 151 174 et WO-A- 2009/004250), ou un résol en solution associé à une novolaque solide (US-A-4 338 357), et

- les mélanges de résines urée-aldéhyde et de résines phénoliques, par exemple un prépolymère urée-formaldéhyde et une résine phénolique au stade A (US-A-4 038 046) ou une résine urée-formaldéhyde et un résol en présence d'un catalyseur acide (US-A-5 551 961 ).

Les compositions résiniques précitées permettent d'obtenir des structures de renforcement qui présentent de bonnes propriétés, notamment en termes de flexibilité et de pouvoir collant.

II est en effet important que la structure puisse avoir une flexibilité suffisamment élevée, c'est-à-dire que la résine ne soit pas trop « dure », afin que l'opération de découpe décrite précédemment puisse se faire dans des conditions acceptables, en générant le moins de poussières possible et en faisant en sorte que la résine ne soit pas enlevée au voisinage des bords découpés de la structure (le verre ne doit pas être à nu). Mais il faut encore que la structure ait un pouvoir collant (aussi appelé « pégosité » ou « tack » en anglais) pas trop important afin que les outils de découpe ne soient pas souillés par la résine et que, pendant le stockage, les structures ne collent pas entre elles et les poussières n'adhèrent pas auxdites structures. On évite ainsi d'avoir à placer un matériau anti-adhésif sur la structure avant qu'elle soit enroulée ou entre les structures découpées.

La structure doit en outre présenter des propriétés mécaniques acceptables, notamment une résistance à la traction suffisamment élevée pour que l'article abrasif final, en particulier la meule, n'éclate pas dans les conditions normales d'utilisation.

Enfin, sur un plan réglementaire, il faut veiller à ce que les compositions résiniques soient non polluantes, c'est-à-dire qu'elles contiennent - mais aussi qu'elles génèrent lors de l'application sur la structure de renforcement ou ultérieurement, notamment durant l'utilisation de la meule finale - le moins possible de composés pouvant nuire à la santé humaine ou à l'environnement.

Le but de la présente invention est de proposer une structure de fils de verre pouvant être utilisée pour renforcer des articles abrasifs agglomérés, en particulier des meules, qui présente un bon compromis entre les différentes propriétés précitées.

La structure de renforcement conforme à l'invention est revêtue d'une composition résinique qui comprend les constituants suivants dans les proportions indiquées, exprimées en pourcentage en poids des matières solides :

- 75 à 98 % d'un mélange d'au moins une novolaque présentant une température de transition vitreuse inférieure ou égale à 60°C et d'au moins une novolaque présentant une température de transition vitreuse supérieure à 60°C,

- 0,5 à 10 % d'au moins une cire,

- 1 à 15 % d'au moins un agent réticulant choisi parmi les imines et les mélamines modifiées de formule

dans laquelle R-ι , R ₂ , R3, R4, R5 et R ₆ , identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical -CH ₂ OH, -CH ₂ OCH ₃ ou -CH ₂ OCH ₂ OCH ₃ , au moins un des radicaux R-ι à R ₆ étant différent de H,

- 0 à 10 % d'au moins un agent plastifiant.

La novolaque présentant la température de transition la plus basse donne de la souplesse à la structure et permet d'avoir un niveau de flexibilité élevé. Elle permet de compenser la trop grande rigidité de la novolaque à plus haute température de transition vitreuse et ainsi d'ajuster la flexibilité au niveau désiré. Comme déjà mentionné, il est important d'avoir une flexibilité élevée pour que la découpe de la structure puisse être effectuée correctement, notamment sans que la composition de résine puisse « s'écailler » au niveau des bords en laissant le verre à nu.

De préférence, la novolaque ayant la température de transition vitreuse la plus basse, c'est-à-dire inférieure ou égale à 60°C, représente 10 à 50 % en poids du mélange des novolaques.

De manière avantageuse, la température de transition vitreuse de la novolaque de plus basse température de transition vitreuse est supérieure à 20°C. De la même manière, la température de transition vitreuse de la novolaque ayant la température de transition la plus élevée est supérieure ou égale à 80°C, et avantageusement inférieure ou égale à 100°C.

Les novolaques conformes à l'invention peuvent être choisies parmi les novolaques connues de l'homme du métier obtenues par réaction d'un composé phénolique, de préférence le phénol, et d'un aldéhyde, de préférence le formaldéhyde, en présence d'un catalyseur acide (pH de l'ordre de 4 à 7). De préférence, le rapport molaire formaldéhyde/phénol varie de 0,75 à 0,85. Le choix de la novolaque est opéré en fonction de la température de transition vitreuse désirée.

Les novolaques utilisables dans le cadre de l'invention renferment moins de 0, 1 % en poids de formaldéhyde libre, et de préférence moins de 0,05 %.

La cire joue le rôle d'agent anti-adhésion (« anti-blocking ») et permet de compenser le fort pouvoir collant de la novolaque qui a la température de transition vitreuse la plus basse. Comme déjà dit, un pouvoir collant pas trop élevé permet, d'une part, de conserver les structures de renforcement découpées dans un état de propreté très intéressant qui évite la contamination par des poussières, et d'autre part de pouvoir manipuler ces structures découpées avec un risque minimal qu'elles adhèrent les unes aux autres sous une pression modérée, notamment pendant le stockage.

La cire est choisie parmi les cires de paraffines, par exemple les cires de polyéthylène ou de polypropylène, et les cires d'éthylènebisamide, notamment le N,N'-éthylènebis(stéramide). De manière avantageuse, la cire est microcristalline.

De préférence la teneur en cire n'excède pas 3 % en poids des matières solides de la composition résinique, et avantageusement est inférieure ou égale à 2 %.

L'agent de réticulation améliore les propriétés mécaniques des fils constituant la structure, en particulier en augmentant leur résistance à la traction. Comme indiqué précédemment, l'agent de réticulation est choisi parmi les imines, en particulier l'hexaméthylènetétramine et les mélamines modifiées répondant à la formule précitée, dans laquelle de préférence au moins un des radicaux R-ι à R ₆ , est égal à -CH ₂ OCH ₃ et avantageusement 4 à 6 de ces radicaux sont égaux à -CH ₂ OCH ₃ . De manière particulièrement préférée, la mélamine modifiée est l'hexaméthoxyméthylmélamine. On préfère les mélamines modifiées parce qu'elles ont la capacité de réagir avec les novolaques sans libération de formaldéhyde. La quantité d'agent de réticulation représente de préférence 3 à 9 % en poids des matières solides de la composition résinique, et avantageusement 7 à 8 %.

L'agent plastifiant contribue à améliorer la souplesse de la composition résinique. A titre d'exemples de tels agents, on peut citer les alkylphosphates, les phtalates, la triéthanolamine, les huiles et les alcools polyhydriques, notamment le glycérol et les glycols.

De préférence, la teneur en agent plastifiant n'excède pas 3 % en poids des matières solides de la composition résinique.

Parce que la composition résinique revêtant la structure de renforcement selon l'invention est relativement stable dans le temps, il est possible de conserver la structure de renforcement pendant un période de temps importante, notamment jusqu'à 90 jours sans perte notable des propriétés.

La structure de renforcement peut être composée de fils de verre continus, de préférence se présentant sous la forme d'un non-tissé tel qu'un voile ou un mat, d'une grille ou d'un tissu, ou encore d'un mat de fils coupés.

Les fils de verre sont des fils dits « de renforcement » produits industriellement à partir de filets de verre fondu s'écoulant des multiples orifices d'une filière, ces filets étant étirés mécaniquement sous la forme de filaments continus qui sont rassemblés en fils de base, puis collectés par bobinage sur un support en rotation.

Les fils de verre conformes à l'invention sont ainsi des fils de base, et des produits dérivés de ces fils, notamment les assemblages de ces fils de base en stratifils. De tels assemblages sont obtenus en dévidant simultanément plusieurs enroulements de fils de base puis en les rassemblant en mèches qui sont bobinées sur un support en rotation. Les fils de verre peuvent subir une opération de torsion pour produire des fils textiles pour la réalisation de tissus.

Les fils sont constitués de filaments de verre dont le diamètre peut varier dans une large mesure, par exemple de 9 à 24 μητι, de préférence 9 à 17 μητι. De manière avantageuse, les fils de verre présentent un titre (ou masse linéique) compris entre 34 et 4800 tex, de préférence entre 34 et 1200 tex.

Les fils peuvent être constitués de tout type de verre, notamment E, C et AR (alcali- résistant). De préférence, il s'agit de verre E.

Selon un mode de réalisation préféré, la structure est un tissu composé de fils de verre présentant un grammage qui varie de 100 à 1000 g/m ² .

La composition résinique en tant que telle, avant son application sur la structure de renforcement, constitue également un objet de l'invention. Ainsi la composition résinique comprend les composés suivants, exprimés en pourcentage en poids

25 à 55 % d'au moins une novolaque ayant une température de transition vitreuse supérieure ou égale à 60°C

10 à 30 % d'au moins une novolaque ayant une température de transition vitreuse inférieure à 60°C

- 0,5 à 6,5 % d'au moins une cire 0,5 à 9 % d'au moins un agent de réticulation choisi parmi les imines, en particulier l'hexaméthylènetétramine et les mélamines modifiées répondant à la formule précitée, en particulier l'hexaméthoxyméthylmélamine,

0 à 3 % d'au moins un agent plastifiant

- 25 à 45 % d'au moins un alcool

0 à 15 % d'eau

A titre d'alcool conforme à l'invention, on peut citer le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol et les mélanges de ces alcools.

La préparation de la composition résinique peut se faire par simple mélange des constituants dans un récipient approprié, avantageusement pourvu de moyens d'agitation : de préférence, les novolaques sont sous la forme d'une solution dans l'éthanol ou un mélange d'éthanol et de méthanol, la cire est une dispersion dans l'eau, l'agent de réticulation est en solution dans l'eau et l'agent plastifiant est liquide.

Le cas échéant, la composition résinique peut comprendre des additifs tels que des émulsifiants, des pigments, des charges, des agents anti-migration, des coalescents, des agents mouillants, des biocides, des organosilanes, des agents anti-mousse, des colorants, des agents anti-oxydants. La teneur en additifs n'excède pas 3 % des matières solides de la composition résinique.

La fabrication de la structure de renforcement revêtue est effectuée en continu en la faisant passer d'abord dans un bain d'imprégnation constitué de la composition résinique liquide, puis dans l'entrefer d'un dispositif de calandrage composé de deux rouleaux, ce qui permet d'ajuster la teneur en composition résinique à une valeur proche de 30 % en poids de matières solides, et enfin dans une enceinte chauffée afin d'éliminer une partie du solvant. De préférence, l'enceinte comprend une première zone chauffée à une température de l'ordre de 130°C et au moins une deuxième zone chauffée à une température de l'ordre de 1 10°C, le temps de séjour de la structure de renforcement dans l'ensemble des deux zones étant généralement inférieur à une dizaine de minutes, de préférence variant de 30 secondes à 3 minutes. De préférence, le pourcentage de solvant dans la structure de renforcement est inférieur à 13 %, et avantageusement inférieur à 10 %. La structure de renforcement obtenue est ensuite collectée sous la forme d'une bobine ou découpée soit en feuilles soit directement à la forme et aux dimensions de la meule abrasive finale, ces structures découpées étant ensuite stockées sous la forme d'empilements.

La structure de renforcement conforme à l'invention peut être utilisée notamment pour réaliser des articles sous la forme d'abrasifs agglomérés tels que des meules abrasives, ces articles constituant aussi un objet de l'invention.

Ces articles abrasifs peuvent être fabriqués notamment selon les techniques de moulage en compression connues de l'homme du métier. Par exemple, les meules abrasives peuvent être obtenues en déposant à l'intérieur d'un moule plusieurs couches alternées d'un mélange granulaire de particules abrasives et de liant, et de la structure de renforcement préalablement découpée aux dimensions du moule. Le nombre de structures de renforcement varie en fonction du niveau de performances souhaité pour la meule abrasive ; en général, ce nombre reste n'excède pas 10.

Le moule est mis sous une pression suffisante pour former une pièce « crue » (« green » en anglais) qui présente une cohésion telle qu'elle peut être manipulée et traitée dans les étapes suivantes sans modification substantielle de forme et de dimensions. Le moule peut être chauffé pendant la compression (moulage à chaud) à une température qui est généralement inférieure à 170°C, voire 150°C. Le liant à ce stade est à l'état non réticulé.

La pièce crue est retirée du moule et chauffée dans un four à une température permettant de réticuler le liant et de donner un réseau polymérique durci qui confère à la pièce sa forme finale. La réticulation est effectuée selon un cycle de cuisson conventionnel qui consiste à porter la pièce crue à une température de l'ordre de 100°C et à la maintenir à cette température pendant une durée variant de 30 minutes à plusieurs heures afin que les produits volatils formés puissent être évacués. Ensuite, la pièce est chauffée à une température de l'ordre de 200 à 250°C pendant 10 à 35 heures.

La meule abrasive ainsi obtenue peut être utilisée dans tous types d'applications qui requièrent des propriétés d'abrasion, par exemple dans des opérations de ponçage, d'ébavurage, de rectification, et plus particulièrement de découpe de matériaux durs, tels que l'acier.

Les exemples donnés ci-après permettent d'illustrer l'invention sans toutefois la limiter. Dans ces exemples, on évalue les propriétés de la structure de renforcement dans les conditions suivantes :

flexibilité : un échantillon de structure de renforcement (4 mm x 12 mm) est placé dans un rigidimètre qui mesure la résistance à la flexion (en mN) à différents angles de flexion. La résistance à la flexion est acceptable quand sa valeur est au plus égale à 250 mN.

pouvoir collant : on superpose quatre structures de renforcement sous forme de disque de 10 à 12 cm de diamètre et on applique une pression de 500 N pendant 1 minute. On mesure le pouvoir collant en évaluant l'aptitude des structures à pouvoir être séparées manuellement les unes des autres par un opérateur selon une échelle de valeurs allant de 1 à 5 : 1 = pas de collage; 3 = collage moyen; séparation facile; 5 = fort collage, séparation impossible.

la résistance à la traction du fil de chaîne ou de trame est mesurée dans les conditions de la norme ISO 3341 applicable pour des fils de verre jusqu'à 2000 tex. La valeur de la résistance en traction est exprimée en N/5cm.

taux de poussières : un échantillon de structure de renforcement (8 cm x 8 cm) est pesé puis plié manuellement 3 fois de manière à avoir une longueur totale de pliure de 45±1 cm. L'échantillon est déplié et pesé. Le pourcentage de perte de masse de l'échantillon correspond au taux de poussières. Le taux de poussières est un paramètre qui permet d'évaluer l'aptitude à la découpe ; il est considéré comme étant acceptable quand sa valeur est inférieure à 2 %. la perte au feu, en %, est mesurée dans les conditions de la norme ISO 1887. EXEMPLES 1 A 7

On prépare des compositions résiniques comprenant les constituants figurant dans le Tableau 1.

Chaque composition résinique sert à imprégner un tissu composé de fils de verre

((armure leno ; fil de chaîne EC 204 tex s/z ; fil de trame RO 408 tex ; Nr COUNTS (10 cm) : trame 23 ± 5 %, chaîne 24 ± 5 % (x2)) qui est ensuite séché à 140°C pendant 1 minute dans une étuve.

Les propriétés du tissu de verre figurent dans le Tableau 1.

EXEMPLE 8

Cet exemple illustre l'application de la composition résinique dans une installation industrielle.

Sur une ligne industrielle d'enduction fonctionnant en continu, on dispose un tissu de fils de verre décrit dans les exemples 1 à 7 de 0,5 m de large déroulé à partir d'une bobine. Sur le trajet, le tissu passe dans un bain d'imprégnation contenant la composition résinique de l'exemple 1 , puis il est traité dans un four comprenant une première section chauffée à 135°C et une deuxième section chauffée à 1 15°C avant d'être collecté sous la forme d'une bobine.

Le tissu de fils de verre obtenu présente les propriétés suivantes :

Taux de poussières : 0,8 %

Résistance à la traction : en chaîne : 3100 N/5 cm ; en trame : 3500 N/5 cm

Pouvoir collant à 30 jour(s) : 1 ,5

Perte au feu : 30 %

Tableau 1

Entre parenthèses : % en poids des matières solides

n. d. : non déterminé

commercialisé sous la référence « Préfère 3E 5057E X-C 69 » par la société DYNEA ; solution à 65 % en poids de matières solides dans l'éthanol

commercialisé sous la référence « PF7505 IL ^® » par la société HEXION ; solution à 70 % en poids de matières solides dans l'éthanol

commercialisé sous la référence « Hydrocer 69 » par la société SHAMROCK ; solution à 50 % en poids de matières solides dans l'éthanol

commercialisé sous la référence « Hexamine » par la société HEXION ; solution à 40 % en poids de matières solides dans l'eau

commercialisé sous la référence « Cyrez ^® 963L » par la société CYTEC ; 100 % d'hexaméthoxyméthylmélamine ; solution à 72 % de matières solides dans l'eau commercialisé sous la référence « Cohedur ^® A » par la société CYTEC ; 50 % d'hexaméthoxyméthylmélamine et 50 % de charges minérales ; teneur en matières solides 100 %

commercialisé sous la référence « Resamin ^® HF480 » par la société CYTEC ; 100 % d'hexaméthoxyméthylmélamine ; teneur en matières solides : 100 %