ES2627981T3

ES2627981T3 - Partícula abrasiva y agente abrasivo con elevada potencia abrasiva

Info

Publication number: ES2627981T3
Application number: ES14830942.0T
Authority: ES
Inventors: Irene BOCK; Thomas Kamps
Original assignee: Klingspor AG
Current assignee: Klingspor AG
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: EP2941354B1; EP2941354A1; US10308851B2; CN105992805A; WO2015090283A1; JP6343027B2; PL2941354T3; CN105992805B; JP2017507226A; US20160298013A1

Abstract

Partícula abrasiva (01) que presenta una envoltura (02) y un volumen hueco (03) dispuesto en el interior de la envoltura (02), caracterizada porque la envoltura (02) presenta una estructura de capas (06) que comprende una pluralidad de capas (07).

Description

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DESCRIPCION

Partfcula abrasiva y agente abrasivo con elevada potencia abrasiva

La presente invencion se refiere a partfculas abrasivas y a agentes abrasivos que usan las partfculas abrasivas con elevada potencia abrasiva.

Las partfculas abrasivas genericas se componen, entre otros, de materiales ceramicos y se usan para la fabricacion de agentes abrasivos. Los agentes abrasivos sirven, a este respecto, a su vez, para el procesamiento o la rectificacion de un producto abrasivo. Las partfculas abrasivas ceramicas son adecuadas debido a las propiedades de material ceramicas para la aplicacion y para la fabricacion de agentes abrasivos correspondientes. Ademas de las propiedades de materiales puros, no obstante, para la potencia abrasiva de un agente abrasivo, en particular durante la vida util del agente abrasivo o por lo que respecta al deterioro del agente abrasivo y de las partfculas abrasivas, desempenan un papel importante tambien otras propiedades distintas de las partfculas abrasivas.

Por el documento US 2007/0293130 A1 se conoce un agente abrasivo que presenta partfculas abrasivas y micropartfculas huecas que estan incrustadas en un material de matriz. Las micropartfculas sirven para mejorar las propiedades de desgaste.

Por el documento WO 03/018261 A2 se conoce una herramienta abrasiva que presenta un borde abrasivamente efectivo que comprende el grano abrasivo y cuerpos de llenado huecos.

Por el documento DE 23 49 326 se conocen granos abrasivos huecos.

Hasta la fecha son insatisfactorias las partfculas abrasivas disponibles por lo que respecta a su potencia abrasiva y especialmente por lo que respecta a la modificacion de la potencia abrasiva durante el deterioro.

Por tanto, la presente invencion tiene por objetivo perfeccionar partfculas abrasivas y agentes abrasivos genericos con el uso de partfculas abrasivas de tal modo que se posibilite una potencia abrasiva mejorada tambien en caso de deterioro continuo de las partfculas abrasivas.

Este objetivo se soluciona mediante las partfculas abrasivas de acuerdo con la invencion de acuerdo con la reivindicacion 1 asf como los agentes abrasivos de acuerdo con la invencion segun la reivindicacion 11. Son objeto de las reivindicaciones dependientes realizaciones ventajosas de las partfculas abrasivas y agentes abrasivos.

La idea basica de la presente invencion consiste en proponer una partfcula abrasiva hueca que presente una envoltura, presentando la envoltura un volumen hueco situado en el interior. Asf se crea una geometna de la partfcula abrasiva que tiene distintas ventajas frente a partfculas abrasivas masivas conocidas. En el caso de partfculas abrasivas masivas, en funcion de la geometna de la partfcula abrasiva y de la orientacion de la partfcula abrasiva con respecto a la superficie del producto abrasivo durante el procedimiento de abrasion con el deterioro de la partfcula abrasiva se amplfa la superficie de la partfcula abrasiva, la cual entra en contacto con el producto abrasivo. Esta ampliacion de la superficie conduce, no obstante, a una disminucion de la potencia abrasiva debido a una disminucion correspondiente de la presion de apriete en el producto abrasivo.

Por el contrario, las partfculas abrasivas propuestas que presentan una envoltura y un volumen hueco dispuesto en la envoltura tienen la ventaja de que durante el deterioro de la partfcula abrasiva se limita la ampliacion de la superficie, la cual entra en contacto con el producto abrasivo, debido a la presencia del volumen hueco. Dicho en otras palabras, esto significa que las partfculas abrasivas de acuerdo con la invencion conservan tambien en caso de desgaste y deterioro una superficie de contacto en gran medida constante con respecto al respectivo producto abrasivo y, por tanto, se genera una presion de apriete constante. Asf se posibilita una potencia abrasiva estable.

La partfcula abrasiva presenta una envoltura con una estructura de capas. Una estructura de capas posibilita, por ejemplo, fabricar una partfcula abrasiva a partir de diferentes materiales en capas alternas. Dichas capas alternas pueden influir positivamente, por un lado, en la estabilidad mecanica de la partfcula abrasiva. Por otro lado, puede mejorarse debido a una estructura de capas a partir de materiales identicos o diferentes, no obstante, tambien la potencia abrasiva. Esto se aplica en particular cuando debido a la estructura de capas de la envoltura se fabrican geometnas especialmente preferentes de las partfculas abrasivas de cuerpos huecos, que muestran potencias abrasivas especialmente elevadas y potencias abrasivas especialmente constantes. Como ejemplo de geometnas de este tipo que comprenden una envoltura y un volumen hueco situado en el interior se mencionan sin exclusiones de otras geometnas tetraedro, piramide, cubo, prisma, paralelepfpedo, cono, botella, cilindro y en general poliedros de las mas diversas formas.

A este respecto, es especialmente ventajoso que el volumen hueco este libre de restos de material del procedimiento de fabricacion. Dichos restos de material se originan, por ejemplo, durante la descomposicion termica de material de soporte para el apoyo de espacios huecos y en el caso de las partfculas abrasivas pueden tener un efecto desventajoso en la potencia abrasiva de las partfculas. Por consiguiente, una ventaja especial de las partfculas abrasivas es que el volumen hueco en cada momento de la fabricacion de las partfculas abrasivas este separado o en voladizo, y que de esta manera no esten dispuestos ningun material de soporte ni restos de material que sobran del

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mismo en el volumen hueco de las parffculas abrasivas.

Es adicionalmente ventajoso que la envoltura de las parffculas abrasivas presente un espesor de envoltura en gran medida constante. Debido al espesor de envoltura en gran medida constante se posibilita que la superficie de la parffcula abrasiva que entra en contacto con el producto abrasivo permanezca en gran medida constante independientemente de la respectiva orientacion y el estado de deterioro de la parffcula abrasiva. De esta manera se posibilita, a su vez, una continuidad suficiente de la potencia abrasiva de la respectiva parffcula abrasiva de un agente abrasivo.

Ademas, la potencia abrasiva puede influirse asf positivamente cuando la superficie interior de la envoltura y/o la superficie exterior de la envoltura presenta una estructura escalonada. La superficie interior es, a este respecto, la superficie de la envoltura que limita con el volumen hueco. Dichas estructuras escalonadas conducen tanto sobre la superficie interior como sobre la superficie exterior de la envoltura a una pluralidad de angulos espaciales de 90° o menos. Las puntas de este tipo de la superficie de envoltura o de la envoltura reducen la superficie de contacto entre la parffcula abrasiva y el producto abrasivo. Por consiguiente, una estructura escalonada de la envoltura sobre la superficie interior y/o la superficie exterior mejora la potencia abrasiva de las parffculas abrasivas. La mejora es posible siempre que mediante la disminucion de la superficie de contacto pueda aumentarse la presion de apriete al rectificar y, ademas, en una parffcula abrasiva correspondiente junto con una estructura escalonada permanezca aun homogeneo el efecto abrasivo en la superficie, de modo que el aumento de la presion de apriete no tiene ninguna consecuencia negativa para la distribucion de la potencia abrasiva por la superficie.

Las parffculas abrasivas de acuerdo con la invencion estan dotadas en una forma especialmente ventajosa de una envoltura con estructura de capas, formandose las capas de la envoltura en un procedimiento de serigraffa de varios pasos. Por medio de un procedimiento de serigraffa de varios pasos de este tipo pueden realizarse aproximadamente todas las geometffas de parffculas abrasivas con espacio hueco situado en el interior. Ademas, un procedimiento de serigraffa de varios pasos posibilita capas especialmente finas de la envoltura, de modo que tambien son posibles parffculas abrasivas pequenas o mas pequenas con una envoltura y un volumen hueco situado correspondientemente en el interior.

No obstante, es posible tambien fabricar las parffculas abrasivas a traves de un dispositivo para la impresion en tres dimensiones y un procedimiento de impresion correspondiente (impresion en 3D). Se conocen dispositivos y procedimientos genericos, por ejemplo, por el ambito de “prototipado rapido”.

Ademas, se influye en la estabilidad y la potencia abrasiva de las parffculas abrasivas de acuerdo con la invencion de manera especialmente positiva cuando el volumen hueco esta rodeado por completo por la envoltura.

No obstante, como alternativa puede ser tambien ventajoso que la envoltura de la parffcula abrasiva presente dos o mas perforaciones hacia el espacio hueco, estando dispuestas las perforaciones en direcciones espaciales diferentes las unas de las otras. Como direccion espacial de una perforacion en la envoltura con respecto al volumen hueco debe distinguirse, a este respecto, la perpendicular sobre la envoltura o la envoltura concebida en el lugar de la perforacion. Las perforaciones de este tipo hacia el volumen hueco de la parffcula abrasiva tienen distintos efectos ventajosos. Por un lado, de esta manera la superficie que entra en contacto con el producto abrasivo puede hacerse aun mas fuerte independientemente de la orientacion o la alineacion entre parffculas abrasivas y el producto abrasivo. Ademas, mediante una disposicion correspondiente de perforaciones en distintas direcciones espaciales puede fabricarse una parffcula abrasiva con un bajo consumo de materiales, que a pesar de una parffcula abrasiva comparable alcanza sin perforaciones una potencia abrasiva comparable.

Es especialmente deseable que las perforaciones en la envoltura de la parffcula abrasiva y de la envoltura correspondientemente restante de la parffcula abrasiva esten dispuestas unas con respecto a otras de tal modo que se forma una estructura de barras a partir de la envoltura. A este respecto, son preferentes especialmente aquellas estructuras de barras que reproducen los cantos de una estructura poliedrica. Las estructuras de barras de este tipo tienen asimismo la ventaja de que la superficie de la parffcula abrasiva que entra en contacto con el producto abrasivo es, independientemente de la alineacion y el deterioro de la parffcula abrasiva, en gran medida constante y, ademas, muy pequena en comparacion con parffculas abrasivas masivas correspondientes. Por consiguiente se posibilita una potencia abrasiva muy alta durante todo el procedimiento de deterioro de la parffcula abrasiva, que igualmente aun no tiene ninguna repercusion negativa en la distribucion del efecto abrasivo.

Ademas, es especialmente ventajoso que en el volumen hueco de las parffculas abrasivas esten dispuestas sustancias de accion abrasiva. Las sustancias de accion abrasiva de este tipo son materiales que al hacer contacto con el producto abrasivo y/o la parffcula abrasiva influyen positivamente en el procedimiento de abrasion. A este respecto, puede estar previsto que tanto el volumen hueco de parffculas abrasivas con perforaciones como sin perforaciones en la envoltura presente sustancias de accion abrasiva de este tipo. En el caso de parffculas abrasivas con perforaciones hacia al volumen hueco es, no obstante, especialmente ventajoso que las sustancias de accion abrasiva tras la fabricacion de las parffculas abrasivas puedan incorporarse en un procedimiento de inmersion o similar en las parffculas abrasivas. No obstante, como alternativa o de manera adicional puede estar previsto tambien que al menos en partes de las capas de la envoltura esten contenidas sustancias de accion abrasiva de este tipo.

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Ademas, es especialmente deseable que las partfculas abrasivas propuestas esten formadas por masa de moldeo ceramica. As^ las propiedades ventajosas de partfculas abrasivas ceramicas pueden enlazarse con las propiedades descritas anteriormente de las partfculas abrasivas con envoltura y volumen hueco. Ademas, es especialmente ventajoso que las partfculas abrasivas, en particular la envoltura de las partfculas abrasivas, esten formadas a partir de un gel de un sistema sol-gel.

Asimismo, son objetos de la presente invencion agentes abrasivos que comprenden partfculas abrasivas de acuerdo con la divulgacion siguiente y anterior. A este respecto, puede estar previsto que los agentes abrasivos presenten un sustrato sobre el que estan fijadas las partfculas abrasivas con un aglutinante correspondiente.

A continuacion se explican aspectos y configuraciones individuales de los agentes abrasivos y partfculas abrasivas de acuerdo con la invencion a modo de ejemplo mediante dibujos unicamente esquematicos.

Muestran:

la Figura 1 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion en una primera configuracion;

la Figura 2 la partfcula abrasiva de acuerdo con la Figura 1 en un estado de deterioro a modo de ejemplo;

la Figura 3 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion de acuerdo con una segunda configuracion;

la Figura 4 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion de acuerdo con una tercera configuracion;

la Figura 5 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion de acuerdo con una cuarta configuracion;

la Figura 6 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion de acuerdo con una quinta configuracion y

la Figura 7 una partfcula abrasiva de acuerdo con la invencion de acuerdo con una sexta configuracion.

La Figura 1 muestra una partfcula abrasiva 01 con una envoltura 02. En la Figura 1 esta indicado con lmeas discontinuas, ademas, el volumen hueco 03 dispuesto en el interior de la envoltura 02 de la partfcula abrasiva 01. En distintos puntos de la partfcula abrasiva 01 esta indicado, ademas, el espesor de envoltura m. Como se deduce de la Figura 1, a este respecto el espesor de envoltura m es en gran medida constante para toda la partfcula abrasiva 01. Una partfcula abrasiva, como esta representada en la Figura 1, tiene, por consiguiente, las ventajas de que una ampliacion continua o al menos por secciones de la superficie de contacto entre la partfcula abrasiva y un producto abrasivo durante el deterioro de la partfcula abrasiva se limita en gran parte por el volumen hueco 03 situado en el interior o se elimina. A pesar de ello, la envoltura 02 de la partfcula abrasiva 01 ofrece una estabilizacion mecanica suficiente para existir bajo las fuerzas emergentes durante el procedimiento de abrasion.

Las ventajas de un volumen hueco 03 en el interior de la envoltura 02 de una partfcula abrasiva 01 estan representadas a modo de ejemplo en la Figura 2. La Figura 2 muestra la partfcula abrasiva 01 de la Figura 1 en un estado parcialmente ya deteriorado o rebajado. A este respecto, la superficie 04 de la envoltura 02 entra en contacto con el producto abrasivo, que no esta representado en la Figura 2 y causa, en general, un deterioro del cuerpo abrasivo 01 en direccion de la flecha 05. A partir de la Figura 2 puede verse facilmente que la superficie 04 esta reducida por un lado claramente en comparacion con una superficie correspondiente de un cuerpo masivo sin volumen hueco 03, lo que conduce ya a una clara mejora de la potencia abrasiva.

Ademas, puede reconocerse claramente que la superficie 04 tambien en caso de deterioro adicional de la partfcula abrasiva 01 permanece esencialmente inalterada en direccion de la flecha 05, por lo que se mantiene la potencia abrasiva en conjunto elevada de la partfcula abrasiva 01. Aunque la superficie 04 por lo que respecta a la geometna de la partfcula abrasiva 01 representa una direccion o alineacion especial, en concreto en paralelo a la base de la envoltura 02, sf que puede comprenderse facilmente que tambien en un contacto del producto abrasivo a lo largo de los planos a y b indicados punteados las propiedades resultantes, en particular las propiedades ventajosas del volumen hueco 03, como se describio anteriormente, se realizan en medidas iguales o al menos muy similares. Por tanto, las ventajas de las partfculas abrasivas 01 de acuerdo con la invencion no dependen de una alineacion determinada de las partfculas abrasivas 01 con respecto al producto abrasivo. Al contrario, la ventaja de las partfculas abrasivas 01 de acuerdo con la invencion que comprenden una envoltura 02 y un volumen hueco 03 dispuesto en el interior de la envoltura es mas bien precisamente que la potencia abrasiva y la modificacion de la potencia abrasiva durante el deterioro de la partfcula abrasiva 01 sera o es independiente de la alineacion con respecto al producto abrasivo. Ademas, puede reconocerse en la representacion de la Figura 2 tambien la superficie interior 11 de la envoltura 02, la cual separa el volumen hueco 03 de la envoltura 02.

La partfcula abrasiva 01 de la Figura 3 muestra esencialmente la misma forma geometrica que la partfcula abrasiva 01 de la Figura 1. A diferencia de la Figura 1, la envoltura 02 de la partfcula abrasiva 01 se compone, no obstante, de una estructura de capas 06 que esta construida a partir de capas 07 individuales. Como esta representado tambien en la Figura 3, en una estructura de capas 06 de este tipo de la envoltura 02 es posible, aunque no absolutamente necesario, alinear las capas 07 de la estructura de capas 06 en paralelo a ejes de simetna preferentes de la partfcula abrasiva 01.

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Para las capas 07 de la estructura de capas 06 puede estar previsto, ademas, que estas se compongan de diferentes materiales. Ademas de los materiales ceramicos son concebibles, por ejemplo, tambien capas 07 a partir de sustancias de accion abrasiva. Ademas, tales partfculas abrasivas tienen la ventaja de que pueden fabricarse en el marco de procedimientos de serigraffa de varios pasos, por lo que pueden conseguirse geometnas complejas y espesores de capa individuales y especialmente pequenos de las capas 07.

La partfcula abrasiva 01 de la Figura 4 presenta, asimismo, una envoltura 02 con una estructura de capas 06. La envoltura 02 rodea, a este respecto, por completo un volumen hueco no representado o indicado en la Figura 4. Ademas, la envoltura 02, aparte de la estructura de capas 06 que comprende las capas 07, presenta sobre la superficie exterior 08 de la envoltura 02 una estructura escalonada 09. Las ventajas de una estructura escalonada 09 como tal son los angulos espaciales a que resultan de la misma de la partfcula abrasiva con 90° o menos. Debido al angulo espacial a resultante de la estructura escalonada 09 se da como resultado en una orientacion de la partfcula abrasiva 01 hacia una superficie de un producto abrasivo, como esta trazada en la Figura 4 punteada por el plano s, que no entre en contacto toda la superficie exterior 08 de la envoltura 02, la cual discurre en paralelo al plano s, con el producto abrasivo, sino en primer lugar mas bien solo las puntas o cantos de la estructura escalonada 09 de la envoltura 02. Tambien de esta manera, por tanto, la superficie de accion abrasiva de la partfcula abrasiva 01 se hace independiente en gran medida del estado de deterioro y de la alineacion de la partfcula abrasiva y la superficie tambien disminuye adicionalmente, lo que posibilita una presion de apriete mayor. Ambos sirven de nuevo para aumentar la potencia abrasiva, tanto de manera momentanea como durante el deterioro de la partfcula abrasiva 01. Al mismo tiempo, la uniformidad del procedimiento de abrasion con respecto a la superficie del producto abrasivo no se influye negativamente por la estructura escalonada. La superficie interior, no representada en la Figura 4, de la partfcula abrasiva 01 puede presentar asimismo una estructura escalonada.

La Figura 5 muestra una partfcula abrasiva 01, en la que estan presentes en total cuatro perforaciones 10 con respecto al volumen hueco 03. Las lmeas r representadas punteadas indican, a este respecto, las diferentes direcciones espaciales de las perforaciones 10 de la envoltura 02. Las direcciones espaciales de las perforaciones 10 deben entenderse, en cada caso, como perpendiculares a la envoltura o a la envoltura concebida en el lugar de la perforacion 10. En la Figura 5 estan dispuestas las diferentes perforaciones 10, por tanto, en cada caso en diferentes direcciones espaciales unas con respecto a otras. Las perforaciones de este tipo pueden servir para aumentar activamente la potencia abrasiva de la partfcula abrasiva mediante la minimizacion de la superficie de contacto entre partfculas abrasivas y productos abrasivos, siempre y cuando de esta manera se alcance una presion de apriete aumentada en constante homogeneidad de superficie del procedimiento de abrasion. Ademas, las perforaciones 10 posibilitan tambien que por ejemplo en el marco del procedimiento de inmersion o un recubrimiento por inmersion se dispongan sustancias o materiales de accion abrasiva en el volumen hueco o sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior de la partfcula abrasiva 01.

Otra variacion representa la partfcula abrasiva 01 de la Figura 6. La partfcula abrasiva 01 tiene ademas de una envoltura 02 en total seis perforaciones, de modo que la envoltura 02 forma una estructura de barras, que forma o reproduce, a su vez, los cantos de un poliedro, en este caso los cantos de un paralelepfpedo o cubo. Tambien las perforaciones 10 de la partfcula abrasiva 01 de la Figura 6 estan dispuestas en conjunto en tres direcciones espaciales en angulo recto las unas con respecto a las otras. Mediante la estructura de barras representada se posibilita, asimismo, una potencia de abrasion elevada durante todo el deterioro de la partfcula abrasiva 01 y, al mismo tiempo, un alojamiento de sustancias de accion abrasiva en el volumen hueco 03. Por la expresion de la estructura de barras, tal como se entiende en la presente descripcion, no obstante, no debe entenderse solo una disposicion como esta representada en la Figura 6. Tambien como estructura de barras sirve una envoltura, en la que las perforaciones 10 son claramente mas pequenas en comparacion con la Figura 6.

Otra variacion de una partfcula abrasiva 01 esta representada en la Figura 7. Tambien la partfcula abrasiva 01 de la Figura 7 forma con su envoltura 02 y las perforaciones 10 una estructura de barras. En el caso de la Figura 7, las barras del de la envoltura 02 forman los cantos de un tetraedro, estando presente en el interior de la envoltura 02 un volumen hueco 03.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Partfcula abrasiva (01)

que presenta una envoltura (02) y un volumen hueco (03) dispuesto en el interior de la envoltura (02), caracterizada porque la envoltura (02) presenta una estructura de capas (06) que comprende una pluralidad de capas (07).
2. Partfcula abrasiva (01) segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el volumen hueco (03) esta libre de restos de material.
3. Partfcula abrasiva (01) segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la envoltura (02) presenta un espesor de envoltura (m) en gran medida constante.
4. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizada porque una superficie interior (11) de la envoltura (02) y/o superficie exterior (08) de la envoltura (02) presenta una estructura escalonada (09).
5. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque

las capas (07) de la envoltura (02) se forman en un procedimiento de serigraffa de varios pasos.
6. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque

el volumen hueco (03) esta rodeado completamente por la envoltura (02).
7. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizada porque la envoltura (02) presenta dos o mas perforaciones (10) hacia el volumen hueco (03), estando dispuestas al menos dos perforaciones (10) en direcciones espaciales (r) diferentes unas de otras.
8. Partfcula abrasiva (01) segun la reivindicacion 7, caracterizada porque la envoltura (02) y las perforaciones (10) forman una estructura de barras.
9. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque

en el volumen hueco (03) estan dispuestas sustancias de accion abrasiva.
10. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque

la envoltura (02) esta formada a partir de masa de moldeo ceramica.
11. Partfcula abrasiva (01) segun una de las reivindicaciones 1 a 10,

caracterizada porque la envoltura (02) esta formada a partir de un gel de un sistema sol-gel.
12. Agente abrasivo caracterizado porque

el agente abrasivo presenta partfculas abrasivas (01) de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11.