Die vorhergehend beschriebenen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden genaueren Darlegung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie sie auch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die Zeichungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, es wird vielmehr Wert gelegt auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung.

1 zeigt die Veränderung der Güte (Qualität) einer Bandverbindung (Zugfestigkeit, „tensile strength") eines typischen Verbindungssystems gemäß des Standes der Technik in Abhängigkeit vom Alter des Systems;

2 zeigt die Zugfestigkeit („tensile strength") einer erfindungsgemäß hergestellten Bandverbindung als eine Funktion des Alters der Mischung; und

3 zeigt die Zugfestigkeit („tensile strength") einer erfindungsgemäß hergestellten Bandverbindung als Funktion der relativen Feuchtigkeit.

Beschichtete Schleifmittel umfassen üblicherweise die Produkte, bei denen Schleifkörner auf einer Trägerunterlage befestigt sind und die verwendet werden können, um die Oberfläche eines Artikels, auf dem sie angewandt werden, abzuschleifen oder anderweitig abzutragen.

Die Trägerunterlage eines beschichteten Schleifmittels kann starr sein, ist aber im allgemeinen flexibel und enthält üblicherweise ein Material, wie Papier, Gewebe, eine faserhaltige Unterlage, Polymerfilm, vulkanisierte Fasern, Metallnetze oder eine Kombination solcher Materialien und ähnliches. Bei manchen Ausführungsformen enthält die Trägerunterlage anfänglich eine Ansammlung loser Fasern zu welchen die Schleifkörner mit oder ohne weiterem Bindemittelmaterial gegeben werden, um ein Schleifgewebe zur Verfügung zu stellen, das überall Körner aufweist. Die lose Ansammlung von Fasern und Körnern kann komprimiert werden, wenn kein Bindemittel vorhanden ist, oder anderweitig fixiert oder gehärtet werden, wenn ein Bindemittel zugegen ist, um ein beschichtetes Schleifmittel zu bilden.

Die Schleifkörner können aus jedem Material sein, welches die Fähigkeit hat, ein Werkstück abzuschleifen, wie beispielsweise Sand, Flint, Korund, Metalloxiden, wie Aluminiumoxid, Aluminium-Zirconiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, Diamant, Siliciumcarbid, Granat und ähnlichem. Die Körner können in ein Bindemittelmaterial eingebettet oder mit diesem vermischt sein, wodurch sie an der Trägerunterlage befestigt werden. Die Körner können in einem speziellen Muster aufgetragen werden oder statistisch (zufallsmäßig) verteilt sein.

Das Bindemittelmaterial ist im allgemeinen jedes geeignete Material, mit welchem Schleifkörner auf der Trägerunterlage befestigt werden können und das widerstandsfähig genug ist, die Wirkung des Schleifprozesses ins Gegenteil zu verkehren. Typische Bindemittelmaterialien sind Phenolharze, Hautleime, Klarlacke, Epoxidharze, Acrylate, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Polyurethanharze, Lacke, Emaille und alle anderen aus einer Vielzahl von Materialien, welche die Fähigkeit besitzen, die Schleifkörner in haftender Verbindung auf der Trägerunterlage zu stabilisieren. Im allgemeinen wird das Bindemittelmaterial so ausgewählt, daß es eine maximale Effizienz des Schleifmittels im Hinblick auf die vorgesehene Abschleiffläche bietet. Bei der Auswahl des Bindemittelmaterials wird darauf geachtet, daß dieses dem Erweichen oder Anbrennen oder beidem widerstehen kann bei gleichzeitiger ausreichender Haftfähigkeit.

Die Körner können mit dem Bindemittelmaterial gemischt werden und die Mischung kann auf der Trägerunterlage in einer gleichmäßigen oder gemusterten Form abgelegt werden. Alternativ dazu kann auch die Trägerunterlage mit dem Bindemittelmaterial beschichtet werden und die Körner danach darauf abgelagert werden. Viele alternative Formen an Trägerunterlagen, Kornmaterialien, Bindemittelmaterialien, Mittel zur Anordnung der Körner auf der Trägerunterlage, Mittel zum Befestigen der Körner und ähnliches sind im Stand der Technik bekannt und werden als Abwandlungen angesehen, die alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Nutzen sein können. Um beschichtete Schleifbänder herzustellen wird das beschichtete Schleifmittel in Streifen geschnitten und mit Hilfe eines Haftmittels verspleißt.

Während der Bildung des Polyurethanhaftmittels erfolgt eine Polymerisierungsreaktion zwischen einer Isocyanatgruppe (-NCO) in einer Isocyanatkomponente und einer Gruppe in einer Hydroxylkomponente, die eine aktive Wasserstoffgruppe enthält, wie beispielsweise einer Hydroxylgruppe in einem Polyol. Die Isocyanatkomponente enthält zwei oder mehr Isocyanatgruppen und die Hydroxylkomponente enthält zwei oder mehr Hydroxylgruppen. Wenn drei oder mehr Isocyanat- oder Hydroxylgruppen in einer Komponente vorhanden sind, ist Vernetzung zwischen Ketten möglich. Vernetzungsmittel können zugegeben werden, um die Vernetzung zu fördern.

Die Isocyanatgruppen der Isocyanatkomponente sind blockiert, so daß sie nicht mit den aktiven Wasserstoffgruppen der Hydroxylkomponente, beispielsweise eines Polyols, reagieren können. Die blockierende Gruppe wird durch Erwärmung auf eine erhöhte Temperatur von der Isocyanatgruppe entfernt, wodurch die freigelegte Isocyanatgruppe mit der Hydroxylgruppe reagieren kann.

Ein blockiertes Isocyanatsystem basiert auf der Umkehrbarkeit von Additionsreaktionen von Isocyanaten bei erhöhten Temperaturen. Das blockierte Isocyanatsystem ist relativ stabil bei Umgebungstemperatur (Raumtemperatur), die Blockierung wird jedoch bei Erwärmung durch Freisetzung des Blockierungsmittels aufgehoben. Dann kann die Reaktion des vom Blockierungsmittel befreiten Isocyanats mit einem nucleophilen Mittel, beispielsweise einem Alkohol oder Amin, erfolgen. Der Reaktionsweg kann wie folgt dargestellt werden:

R und R' stellen organische Gruppen oder Ketten dar. B stellt das blockierende Mittel dar. Einige blockierende Mittel, die kommerziell verwendet werden, sind Phenole, Oxime, Alkohole, Caprolactam und Diethylmalonat. Die Wahl des blockierenden Mittels hängt zum Teil von dessen Flüchtigkeit und Verarbeitungstemperatur ab. Einige der Vorteile von blockiertem Isocyanat bei der Verwendung zum Verbinden von beschichteten Schleifbändern sind dessen lange Verarbeitungszeit und Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeitgehalten in der Umgebungsluft. Dies führt zu einem Verfahren mit einer gleichmäßigeren Qualität der Bandverbindung.

Ein Polyurethan mit angemessenen physikalischen Eigenschaften für ein Bandverbindungshaftmittel weist ein hohes Molekulargewicht auf. Um dies zu erreichen, ist einer der Bestandteile ein Prepolymer (Vorpolymer). Das Prepolymer enthält eine Anzahl von sich wiederholenden Einheiten, aber auch mindestens zwei reaktive Gruppen, die üblicherweise am Ende eines im wesentlichen linearen Polymers liegen.

Nach einem von zwei Ansätzen enthält das Prepolymer blockierte Isocyanatgruppen. Das Prepolymer mit den blockierten Isocyanatgruppen wird mit einer Hydroxylkomponente gemischt und dann erwärmt, um die Blockiermittel zu entfernen, wodurch die Polyurethanreaktion fortschreiten kann.

In einem zweiten Ansatz wird ein einfaches Isocyanat, wie ein Diisocyanat, dessen Isocyanatgruppen blockiert sind, mit einem Prepolymer, das Hydroxylgruppen enthält, wie einen Polyol, gemischt. Das Gemisch wird zur Entfernung des Blockiermittels erwärmt, um das Polyurethan zu bilden.

Ein blockiertes Polyisocyanat, welches erhältlich ist durch Blockieren der endständigen Isocyanatgruppen eines nicht blockierten Polyisocyanats, gebildet aus einem aliphatischen und/oder alicyclischen Diisocyanat mit einem Blockiermittel, ist bei Raumtemperatur stabil. Bei Erwärmung des blockierten Polyisocyanats jedoch lösen sich die blockierenden Gruppen von den endständigen Isocyanatgruppen des blockierten Polyisocyanats ab, und das erhaltene, nicht-blockierte Polyisocyanat kann als Härtungsmittel für ein Polyol dienen. Die Polyurethanzusammensetzung kann ein Polyol als Hauptbestandteil und das blockierte Polyisocyanat als Härtungsmittel enthalten und ist in der Lage, ein Haftmittel mit ausgezeichneten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, wie chemischer Beständigkeit, Flexibilität und Witterungsbeständigkeit. Als Blockiermittel können Phenol, Cresol, Ethylacetacetat, Diethylmalonat und Butanonoxim ausgewählt werden. Die Temperaturen zur Entfernung des Blockiermittels liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 100 bis etwa 180°C, abhängig vom speziellen Blockiermittel und der Formulierung.

Das Polyisocyanat kann ein Diisocyanat, beispielsweise ein aliphatisches Diisocyanat oder ein alicyclisches Diisocyanat sein. Beispiele für geeignete aliphatische Diisocyanate sind C₄ bis C₃₀ aliphatische Diisocyanate und für geeignete alicyclische Diisocyanate C₈ bis C₃₀ alicyclisches Diisocyanate. Beispiele für solche Diisocyanate sind Tetramethylen-1,4-diisocyanat, Pentamethylen-1,5-diisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexamethylen-1,6-diisocyanat, Lysindiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,3-Bis(isocyanatmethyl)-cyclohexan und 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat. Von diesen sind Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat besonders bevorzugt. Die vorgenannten Diisocyanate können einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Beispiele für geeignete Polyole sind Polyetherpolyole, die durch eine Additionsbindung von mindestens einem organischen Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylenoxiden (wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und Cyclohexanoxid) und Phenylalkylenoxiden (wie Styroloxid und Phenylpropylenoxid), mit mindestens einer der obengenannten Polyhydroxyverbindungen in Gegenwart eines stark basischen Katalysators (wie den Hydroxiden von Lithium, Natrium oder Kalium; Alkoholaten und Alkylaminen) erhalten werden; Polyetherpolyole, erhalten durch Umsetzung multifunktioneller Verbindungen, wie Ethylendiamin, mit einem Alkylenoxid; und polymere Polyole, erhalten durch Polymerisierung von Acrylamid oder einer ähnlichen Substanz unter Verwendung der obengenannten Polyether als Reaktionsmedien.

Beispiele für Polyesterpolyole sind Polyesterpolyolharze, erhalten durch eine Kondensationsreaktion mindestens einer organischen, dibasischen Säure (wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dimersäure, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure und Terephthalsäure) mit mindestens einem mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Alkohol (wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Neopentylglycol, Trimethylolpropan und Glycerin); und Polycaprolactampolyolen, erhalten durch ringöffnende Additionspolymerisation von &egr;-Caprolactam mit einem mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Alkohol.

Beispiele für Epoxidpolyole sind Epoxidpolyole eines Novolaktyps, eines &bgr;-Methylepichlorhydrintyps, eines cyclischen Oxirantyps, eines Glycidylethertyps, eines Glycolethertyps, eines epoxidierten, aliphatisch ungesättigten Verbindungstyps, eines epoxidierten Fettsäureestertyps, eines Polycarboxylestertyps, eines Aminoglycidyltyps, eines epoxidierten, halogenierten Verbindungstyps und eines Resorcintyps.

Die vorgenannten Polyole haben ein Molekulargewichts-Zahlenmittel von etwa 500 bis etwa 5000. Die vorgenannten Polyole können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Des weiteren können die vorgenannten Polyole vor ihrer Verwendung urethanmodifiziert werden.

Beispiele für geeignete Härtungsmittel sind aromatische Amine, wie p,p'-Methylendianilin (MDA), 4,4'-Methylen-bis-(2-chloranilin) (MOCA), Ethacure-100 (Diethyltoluoldiamin), Ethacure-220 und Ethacure-300 oder andere Amine mit ähnlicher Struktur. Polyole, wie Trimethylolpropan (TMP), Glycole mit verschiedenen Hauptketten und/oder aromatische Polyole können den aromatischen Aminen als weiteres Härtungsmittel für das blockierte Polyurethanprepolymer zugegeben werden. Das -NCO/-OH Verhältnis liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,9 bis etwa 1,1. Besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von etwa 1.

Im Hinblick auf das blockierte Polyisocyanat, welches als Härtungsmittel für eine Einkomponenten-Polyurethanzusammensetzung („one pack polyurethane composition") verwendet wurde, wird die Zusammensetzung auf hohe Temperaturen, beispielsweise 120°C, erwärmt, um das Blockierungsmittel von den terminalen Isocyanatgruppen des blockierten Polyisocyanats freizusetzen, damit das Polyisocyanat als Härtungsmittel wirken kann. Wenn das Haftmittel beispielsweise gebildet wird, indem eine Einkomponenten-Polyurethanzusammensetzung mit einem Polyol als Hauptbestandteil und einem blockierten Polyisocyanat als Härtungsmittel erhitzt wird, kann die Erwärmung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 100 bis etwa 200°C durchgeführt werden.

Beispiele für kommerziell erhältliche, blockierte Isocyanatprepolymere sind Desmocap und Baypret von Bayer, Adiprene BL-16 von Uniroyal und Catapol von ARNCO.

Somit umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schleifbands die Bildung eines blockierten Isocyanat-Urethansystems, indem eine blockierte Isocyanatkomponente mit einer Hydroxylkomponente gemischt wird, die Enden eines Streifens eines beschichteten Schleifmittels zusammen mit dem blockierten Isocyanat-Urethansystem verbunden werden und der Streifen erwärmt wird, um das Blockierungsmittel von den Isocyanatgruppen zu entfernen und es den nunmehr nicht mehr blockierten Isocyanatgruppen zu ermöglichen, mit den Hydroxylgruppen der Hydroxylkomponente zu reagieren.

Gemäß einer Ausführungsform enthält die erste Komponente ein durch blockiertes Isocyanat terminiertes Polyurethanprepolymer und die zweite Komponente Polyamin oder Polyol. Gemäß einer alternativen Ausführungsform enthält die erste Komponente ein Polymer mit hohem Molekulargewicht enthaltend mehrere Hydroxylfunktionen und die zweite Komponente blockierte Polyisocyanate.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Vorteile der Verwendung von Haftmittelsystemen enthaltend blockierte Isocyanate für Bandverbindungen.

2 zeigt die Haftmittelfestigkeit einer Bandverbindung als Funktion des Alters des Gemischs. Das Gemisch enthält Adiprene BL-16 (Urethanelastomer mit blockierten Isocyanat Härtungsstellen) und Ethacure 100 (Diethyltoluoldiamin). Die Darstellung zeigt deutlich, daß die Zerreißfestigkeit der Bandverbindung durch das Alter des Gemischs in einem Bereich von null bis 140 Stunden nicht beeinflußt wurde.

3 zeigt die Festigkeit des Bandverbindungshaftmittels als eine Funktion der relativen Feuchtigkeit. Die Proben wurden in einer konstanten relativen Feuchtigkeit zwei Tage lang exponiert. Das Aussetzen des Bandverbindungshaftmittels gegenüber einer feuchten Umgebung hatte keine Auswirkung auf die Funktion der Bandverbindung.

Ein System, das ein Polyesterurethan (Bayer Desmolco 1976), P5 90 Teile; ein blockiertes Isocyanat auf TDI-Basis (Bayer, BL 1265), 6,15 Teile; Katalysator, 0,9 Teile; und Methylethylketon 0,5 Teile enthielt, wurde hergestellt. Das verwendete Blockierungsmittel war Caprolactam. Das Haftmittel wurde bei 121 °C (250°F) gehärtet. Zwei Proben hatten eine durchschnittliche Festigkeit von 40,6 kg/cm (227,1 lb/in) für ein frisches Gemisch. Drei Proben hatten eine durchschnittliche Festigkeit von 40,4 kg/cm (224,2 lb/in), nachdem sie 24 Stunden lang in einem Topf gehalten und dann bei 121 °C gehärtet wurden. Die Daten weisen darauf hin, daß das Leistungsverhalten des Haftmittels nicht durch die Zeitdauer beeinflußt wird, während der das System in dem Topf gehalten wurde.

Während die Erfindung teilweise unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde ist für Fachleute klar, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung, wie in den Ansprüchen angegeben, abzuweichen.