Papier de verre

Le papier de verre , également connu sous le nom de papier de verre ou d' abrasif enduit , est un type de matériau constitué de feuilles de papier ou de tissu sur lesquelles est collée une substance abrasive sur une face. Dans la fabrication moderne de ces produits, le sable et le verre ont été remplacés par d'autres abrasifs tels que l'oxyde d'aluminium ou le carbure de silicium. Il est courant d'utiliser le nom de l'abrasif pour décrire le papier, par exemple « papier d'oxyde d'aluminium » ou « papier de carbure de silicium ».

Il existe de nombreuses variétés de papier de verre, avec des variations dans le papier ou le support, le matériau utilisé pour le grain, la taille du grain et la liaison.

Le papier de verre est produit dans une gamme de granulométries et est utilisé pour enlever de la matière des surfaces, que ce soit pour les rendre plus lisses (par exemple, pour la peinture et la finition du bois ), pour enlever une couche de matière (comme une vieille peinture ) ou parfois pour rendre la surface plus rugueuse (par exemple, comme préparation au collage ). La granulométrie du papier de verre est généralement indiquée sous la forme d'un nombre inversement proportionnel à la taille des particules. Un petit nombre tel que 20 ou 40 indique un grain grossier, tandis qu'un grand nombre tel que 1500 indique un grain fin.

Le premier exemple enregistré de papier de verre remonte au XIIIe siècle en Chine, lorsque des coquillages, des graines et du sable écrasés ont été liés au parchemin à l'aide de gomme naturelle .

La peau de requin ( écailles placoïdes ) a également été utilisée comme abrasif, et les écailles rugueuses du cœlacanthe sont utilisées dans le même but par les indigènes des Comores . Bouillie et séchée, la prêle rugueuse est utilisée au Japon comme matériau de polissage traditionnel, plus fin que le papier de verre.

Le papier de verre a été fabriqué à Londres en 1833 par John Oakey , dont la société avait développé de nouvelles techniques et de nouveaux procédés d'adhésion, permettant une production de masse. Les particules de verre fritté ont des arêtes vives et coupent bien, tandis que les grains de sable sont lissés et ne fonctionnent pas bien comme abrasifs. Le papier de verre bon marché était souvent présenté comme du papier de verre ; Stalker et Parker ont mis en garde contre ce type de papier dans A Treatise of Japaning and Varnishing publié en 1688.

En 1921, 3M a inventé un papier de verre avec des grains de carbure de silicium et un adhésif et un support imperméables, connu sous le nom de Wet and dry . Cela permettait une utilisation avec de l'eau, qui servait de lubrifiant pour évacuer les particules qui, autrement, obstrueraient le grain. Sa première application était dans la finition de peinture automobile.

En plus du papier, le support du papier de verre comprend du tissu ( coton , polyester , rayonne ), du film PET , de la « fibre » et du caoutchouc. Le support en tissu est utilisé pour les disques et les bandes de papier de verre, tandis que le film PET est utilisé comme support pour les grains extrêmement fins. La fibre ou la fibre vulcanisée est un matériau de support solide composé de plusieurs couches de papier imprégné de polymère. Le poids du support est généralement désigné par une lettre. Pour les supports en papier, les indices de poids vont de « A » à « F », A désignant le plus léger et F le plus lourd. La nomenclature des lettres suit un système différent pour les supports en tissu, le poids du support étant noté J, X, Y, T et M, du plus léger au plus lourd. Un support flexible permet au papier de verre de suivre les contours irréguliers d'une pièce ; un support relativement inflexible est optimal pour les surfaces régulières arrondies ou plates. Les supports en papier de verre peuvent être collés au papier ou former une structure de support séparée pour le papier de verre en mouvement, comme celui utilisé dans les bandes et disques de ponçage. Un papier ou un support plus résistant facilite le ponçage du bois. Plus le matériau de support est dur, plus le ponçage est rapide, plus le papier s'use rapidement et plus la surface poncée est rugueuse.

Un système de changement rapide est couramment utilisé avec les abrasifs à disque. Un moyeu en plastique ou en métal est collé sur l'une des faces, qui est filetée. Celui-ci s'accouple ensuite directement à la ponceuse ou à la meuleuse d'angle ou à un mandrin qui peut être monté sur une ponceuse, une meuleuse ou une perceuse . L'avantage est que le disque peut être rapidement remplacé en cas de besoin. Les disques à changement rapide sont disponibles dans des tailles d'environ 50 millimètres (2,0 pouces) et plus.

Les supports courants sont le papier , le tissu, la fibre vulcanisée et les films plastiques et sont disponibles dans une gamme de granulométries allant de très grossière (~ 2 mm) à ultrafine (sous le micromètre ). La norme internationale pour les abrasifs appliqués est la norme ISO 6344. Le papier de verre et la toile émeri sont des abrasifs appliqués destinés à une utilisation manuelle, généralement de faible précision. Les autres formes d'abrasifs appliqués comprennent les cordons, tampons, courroies et disques de ponçage. Des variantes sont disponibles pour une utilisation manuelle ou comme composants pour des outils électriques tels que des ponceuses , des meuleuses droites et des ponceuses à bande .

Les types de matériaux abrasifs comprennent :

• Verre : N'est plus couramment utilisé.
• Silex : N'est plus couramment utilisé.
• Grenat : Couramment utilisé dans le travail du bois .
• Émeri : Couramment utilisé pour abraser ou polir les métaux.
• Oxyde d'aluminium : le plus courant dans l'utilisation moderne, avec la plus grande variété de grains, le coût unitaire le plus bas ; peut être utilisé sur le métal (c'est-à-dire dans les ateliers de carrosserie) ou sur le bois.
• Carbure de silicium : Disponible en grains très grossiers jusqu'aux micrograins, courants dans les applications humides.
• Alumine-zircone : (un alliage d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de zirconium ), utilisé pour les applications de meulage mécanique.
• Oxyde de chrome (III) : utilisé dans les papiers à grains extrêmement fins ( niveau micrométrique ).
• Diamant : Utilisé pour la finition et le polissage des métaux durs, de la céramique et du verre.
• Oxyde d'aluminium céramique : Utilisé dans les applications à haute pression, utilisé à la fois dans les abrasifs appliqués et dans les abrasifs agglomérés.

Le papier de verre peut être « stéaré » lorsqu'un lubrifiant sec est ajouté à l'abrasif. Les papiers stéarés sont utiles pour poncer les couches de finition et de peinture car le « savon » stéarate empêche le colmatage et augmente la durée de vie utile du papier de verre.

Plus le grain est dur, plus il est facile de poncer des surfaces dures comme les bois durs comme le noyer , le pécan ou le wengé . Le grain utilisé pour polir le granit doit être plus dur que le granit.

La toile émeri est un type d'abrasif enduit dont l'émeri est collé sur un support en tissu . Il est utilisé pour le travail manuel des métaux. Il peut être vendu en feuilles ou en rouleaux étroits, généralement de 25 ou 50 mm de large, souvent décrits comme « ruban émeri ». Le support en tissu rend la toile émeri plus résistante à la tension que le papier, mais permet toujours de déchirer facilement une feuille à la bonne taille. L'émeri (largement remplacé par des produits améliorés tels que l'oxyde d'aluminium et le carbure de silicium) est utilisé pour frotter les surfaces très abrasées et rugueuses pour obtenir une finition lisse et brillante, notamment en horlogerie. Le papier émeri , plus couramment utilisé, a un support en papier et est généralement d'un grain plus fin.

L'émeri était considéré comme un abrasif adapté aux travaux d'ajustement et à l'ajustement final des pièces en acier pour un ajustement parfait. Il avait l'avantage, contrairement aux abrasifs plus durs, de ne pas laisser de traces abrasives dans les composants polis par la suite. L'émeri était également utilisé pour le nettoyage, comme moyen d'éliminer la rouille des composants en acier poli.

La toile émeri et le papier sont toujours vendus dans les quincailleries et les magasins de bricolage , mais ils ont été largement supplantés par l'utilisation accrue du meulage mécanique à la taille de précision, ce qui a minimisé ou éliminé le besoin d'ajustement manuel ; la disponibilité généralisée d'outils manuels électriques utilisant des accessoires de ponçage et de meulage tels que des meules à lamelles ; et un passage à d'autres formes d'abrasifs, tels que l'oxyde d'aluminium , l'aluminium zircone et le carbure de silicium .

L'émeri est classé en fonction de la taille moyenne du grain, collé au support. Les tailles courantes sont, du grossier au fin : 40, 46, 54, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 180, 220, 320, F et FF. Un chiffon de grain 46 ou 54 est utilisé pour les travaux grossièrement limés, tandis qu'un chiffon de grain 220 à 320 donnera un bon polissage .

L'utilisation successive de papier émeri à mailles de plus en plus fines permet d'obtenir des finitions presque miroir. L'eau ou l'huile sont souvent utilisées comme lubrifiant et pour faire flotter les débris abrasifs et l'abrasif usé loin de la pièce, empêchant ainsi l'accumulation de débris dans le papier émeri. Le papier perdra son efficacité si trop de débris s'accumulent, une condition connue sous le nom de « colmatage » ou « encrassement ».

À l'origine, le papier émeri était fabriqué à partir de roche émeri broyée, collée ou encollée au papier, souvent avec une colle animale pour la résistance à l'eau. Aujourd'hui, des adhésifs synthétiques sont utilisés à la place des colles naturelles et le carbure de silicium (SiC) est souvent substitué à l'émeri, le carbure de silicium étant légèrement plus dur et plus durable avec moins de tendance à se fracturer que le corindon. L'utilisation de papiers émeri naturels est rare aujourd'hui, généralement remplacés par du carbure de silicium ou des papiers d'oxyde d'aluminium pur.

La toile émeri contient des abrasifs collés sur un tissu plutôt que sur du papier. La toile est plus résistante aux déchirures, plus flexible et plus coûteuse. Les planches d'émeri ont des applications similaires au papier ou à la toile émeri. Elle est également utilisée dans le modélisme. Pour le modélisme à l'échelle 00 , les grains fins de papier émeri peuvent avoir l'apparence d'une surface en macadam .

Le tissu Crocus est une feuille abrasive semblable au papier de verre ou à la toile émeri, mais recouverte d'une couche de particules d'oxyde de fer très fines et libres plutôt que de grains abrasifs liés. Il est destiné à la finition finale des métaux et des pierres précieuses et est disponible en différentes qualités (tailles de particules). La spécification fédérale PC-458 décrit ce matériau en détail, bien que la spécification ait été annulée en 1989.

Les papiers et chiffons abrasifs avec un support imperméable permettent l'utilisation d'un lubrifiant, généralement de l'eau, qui peut à la fois décapiter les surfaces rugueuses lorsqu'il est utilisé à sec et produire une finition de type satiné semi-poli lorsqu'il est humide. Les grains superfins peuvent produire une surface d'adhérence « clé » adaptée à la peinture par pulvérisation dans des applications décoratives critiques telles que la réparation de carrosserie automobile.

Différents adhésifs sont utilisés pour coller l'abrasif au papier. La colle à peau est toujours utilisée, mais cette colle ne résiste souvent pas à la chaleur générée lors du ponçage à la machine et n'est pas étanche. Les papiers de verre imperméables ou les papiers de verre humides/secs utilisent une liaison à base de résine et un support imperméable.

Le papier de verre peut être à couche fermée ou à couche ouverte . Environ 90 à 95 % de la surface est recouverte de grains abrasifs à couche fermée. Le papier de verre à couche fermée est idéal pour le ponçage manuel ou le travail avec des matériaux plus durs. En comparaison, 50 à 70 % de la surface est recouverte de grains abrasifs avec du papier de verre à couche ouverte. La séparation entre les particules rend le papier de verre plus flexible, ce qui empêche le papier de verre de se boucher. Cependant, les écarts dans la couverture des grains limitent la capacité du papier de verre à effectuer des travaux de polissage uniformes. Le papier de verre à couche ouverte est meilleur pour les matériaux plus tendres.

Le papier de verre humide et sec est plus efficace lorsqu'il est utilisé humide, car le colmatage est réduit par les particules éliminées de la surface de meulage.

Le papier de verre est disponible dans différentes formes et tailles :

• Feuille : généralement 9 x 11 pouces (23 x 28 cm), mais d'autres tailles peuvent être disponibles
• Courroie : généralement avec support en tissu, disponible en différentes tailles pour s'adapter à différentes ponceuses à bande .
• Disque : conçu pour s'adapter à différents modèles de ponceuses à disque et à orbite aléatoire. Peut être perforé pour certains modèles de ponceuses. La fixation comprend un adhésif sensible à la pression (PSA) et un « crochet et boucle » (similaire au Velcro).
• Rouleaux : connus sous le nom de « rouleaux shag » par de nombreux entrepreneurs
• Éponge : pour les endroits exigus

La granulométrie fait référence à la taille des particules de matériaux abrasifs incorporées dans le papier de verre. Ces mesures sont déterminées par la quantité de matériau abrasif qui peut passer à travers un filtre en pouces carrés. Plusieurs normes ont été établies pour la granulométrie. Ces normes établissent non seulement la granulométrie moyenne, mais aussi la variation autorisée par rapport à la moyenne. Les deux plus courantes sont le CAMI (Coated Abrasive Manufacturers Institute, qui fait maintenant partie de l'Unified Abrasives Manufacturer's Association) des États-Unis et la catégorie « P » de la FEPA (Federation of European Producers of Abrasives) européenne. Le système FEPA est le même que la norme ISO 6344. D'autres systèmes utilisés dans le papier de verre incluent le Japanese Industrial Standards Committee (JIS), la catégorie micron (généralement utilisée pour les grains très fins). Les papiers de verre moins chers peuvent parfois n'utiliser qu'une nomenclature descriptive telle que « grossier », « moyen » et « fin » sans faire référence à aucune norme.