CH623604A5

CH623604A5 -

Info

Publication number: CH623604A5
Application number: CH1306976A
Authority: CH
Inventors: Hans Dieter Grasshoff
Original assignee: Texaco Ag
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1981-06-15
Also published as: SE422469B; DE2554077C3; ATA695876A; DK146392B; AT353930B; SE7612464L; JPS5269410A; FR2333855B1; DK493276A; IT1068856B; DE2554077B2; GB1571605A; FR2333855A1; DE2554077A1; BE848794A; US4115282A; DK146392C; NL7613380A

Description

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für die Schienen und Weichen von Gleisanlagen sowie für Schienenfahrzeuge verwendbares Schmiermittel zu schaffen, das eine schmierfettartige Konsistenz besitzt und biolo-35 gisch voll abbaubar und unbedenklich ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein konsistentes Schmiermittel, insbesondere für Schienen, Weichen und Schienenfahrzeuge, enthaltend schmierwirksame öle oder Fette, ein Verdik-kungsmittel, gegebenenfalls Additive sowie gegebenenfalls 40 einen Festschmierstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus einer Emulsion besteht, welche biologisch abbaubare pflanzliche oder tierische Öle bzw. Fette sowie gegebenenfalls aliphatische Monoalkohole mit mindestens 18 Kohlenstoffato-men in einem wasserhaltigen Verdickungsmittel aus Gele bil-45 denden pflanzlichen Polysacchariden sowie gegebenenfalls ein Emulgiermittel enthält.

Es war bereits bekannt, dass wasserhaltige Gele von Polysacchariden pflanzlicher Herkunft, wie die Alginate oder Methylzellulose und andere Zellulosederivate, eine verdickende so und filmbildende Wirkung sowie ein gewisses Emulgier- und Dispergiervermögen besitzen. Da Gele dieser Art überwiegend Wasser enthalten, hat man sie bisher offenbar zum Aufbau von Schmiermitteln mit schmierfettartiger Konsistenz für ungeeignet gehalten.

55 Demgegenüber wurde gefunden, dass sich aus wasserhaltigen Polysaccharidgelen und nativen Ölen bzw. geschmolzenen Fetten Emulsionen schaffen lassen, die ausgezeichnete Schmiermittel darstellen und deren Konsistenz sich schmierfettartig einstellen lässt. Da die wasserhaltigen Polysaccharid-60 gele bakteriell abgebaut werden, gelangt man zu biologisch voll abbaufähigen und unbedenklichen Schmiermitteln, wenn man in den Gelen native öle bzw. Fette emulgiert. Es ist vorteilhaft, in diese Schmiermittelemulsion zusätzlich Fettalkohole, das heisst aliphatische Monoalkohole mit mindestens 18 Kohlen-« Stoffatomen, einzuarbeiten. Solche Fettalkohole sind aus nativen Ölen erhältlich. Es sind jedoch auch biologisch abbaubare höhere Alkohole geeignet, die beim Verfahren von K. Ziegler (DT-PS1014 088) erhalten werden und nach dem Abdestillie

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ren der bis zu 18C-Atome enthaltenden Alkoholfraktion(en) als Destillationsrückstand hinterbleiben. Ein Zusatz solcher Fettalkohole verbessert das Emulgiervermögen des wasserhaltigen Polysaccharidgels, bewirkt eine verbesserte Walkbeständigkeit (gemessen nach DIN 51 804) der erhaltenen Schmiermittel und 5 wirkt zusätzlich konsistenzregulierend, insbesondere wenn nach dem Auftragen des Schmiermittels sein Wasseranteil allmählich verdampft.

Weiterhin soll das erfindungsgemässe Schmiermittel vorzugsweise ein gebräuchliches Emulgiermittel enthalten, das i o ebenfalls biologisch abbaubar ist und eine hinreichende Beständigkeit der Emulsion gewährleistet. Da das wasserhaltige Poly-saccharidgel bereits Emulgierwirkung besitzt und diese gegebenenfalls durch Zusatz eines Fettalkohols erhöht wird, kann der Anteil des Emulgiermittels niedrig gehalten werden, wie 15 noch erläutert wird.

Es wird bevorzugt, in dem aus dem wasserhaltigen Polysac-charidgel, dem nativen öl bzw. Fett sowie gegebenenfalls Fettalkohol und dem Emulgator bestehenden Schmiermittel zusätzlich Graphit, Molybdändisulfid oder einen anderen bekannten 20 Festschmierstoff in feinteiliger oder kolloidaler Form zu suspendieren. Festschmierstoffe dieser Art erhöhen die Druckbeständigkeit der Schmiermittelfilme erheblich. Ihre ver-schleissmindernde Wirkung lässt sich durch Zusatz eines Alkali- insbesondere Natriumtetraborats (Borax) weiter ver- 25 bessern. Infolge der Konsistenz der erfindungsgemässen Schmiermittel lassen sich in die verdickten Emulsionen erhebliche Anteile solcher Feststoffe einarbeiten, ohne dass ein Absetzen eintritt.

Weiterhin wird es bevorzugt, den erfindungsgemässen 30 Schmiermitteln zur Verbesserung ihres Kälteverhaltens und als zusätzlichen Konsistenzregler Glycerin zuzusetzen. An seiner Stelle kann man auch Trimethylolpropan, Mannit oder ähnliche, mindestens dreiwertige aliphatische Alkohole verwenden. 35

In den erfindungsgemässen Schmiermitteln sind die Anteile der vorstehend aufgeführten Bestandteile, die alle biologisch abbaubar oder zumindest unbedenklich sind, nicht besonders kritisch und lassen sich in verhältnismässig weiten Grenzen so abändern, dass die für den jeweiligen Verwendungszweck 40 erforderliche Konsistenz und Schmierwirkung erreicht wird, wie aus den Beispielen ersichtlich ist.

Für Verwendungszwecke, die an die Schmierwirkung, Belastbarkeit und Frostbeständigkeit keine hohen Ansprüche stellen, kann das erfindungsgemässe Schmiermittel aus 45

0,2-10 Gew.-% des gelbildenden Polysaccharids, 1 -50 Gew.-% des nativen Öles bzw. Fettes 0-50 Gew.-% des Fettalkohols mit mindestens 18

Kohlenstoffatomen und 50

10-95 Gew.-% Wasser bestehen. Je höher (innerhalb vorstehender Bereiche) der Anteil des gelbildenden Polysaccharids ist, um so grösser ist die erreichte Konsistenz. Schmiermittel dieser Art werden in der nachstehenden Tabelle 1 erläutert. 55

Für anspruchsvollere Verwendungszwecke sollen die erfindungsgemässen Schmiermittel zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen

10-50 Gew.-% Glycerin oder einen ähnlichen, mindestens m dreiwertigen aliphatischen Alkohol 0,25-30 Gew.-% feinteiligen Graphit oder M0S2

0-6 Gew.-% Natriumtetraborat und 0,05-5 Gew.-% Emulgiermittel enthalten. Zusammensetzungen dieser Art sind in der nachfol- 65 genden Tabelle 2 erläutert.

In einer bevorzugten Zusammensetzung besteht das erfindungsgemässe Schmiermittel aus:

0,5-5 Gew.-% Alginat- oder

■ Zellulosederivat-Verdickungsmittel, 2-10Gew.-% natives öl bzw. Fett 10-30 Gew.-% Fettalkohol (mit mindestens 18C-Atomen) 20-30 Gew.-% Glycerin oder mindestens dreiwertiger Alkohol

0,25-15 Gew.-% Graphit oder M0S2 2-5 Gew.-% Natriumtetraborat 0,5-3 Gew.-% Emulgiermittel und 20-60 Gew.-% Wasser.

Die Herstellung der erfindungsgemässen Schmiermittel aus den vorstehend aufgeführten Bestandteilen kann zweckmässig in der Weise erfolgen, dass man das Wasser vorlegt und darin das Alginat bzw. Cellulosederivat mittels Schnellrührer bei Raumtemperatur homogen verteilt und quellen lässt. Nachdem eine Quellung eingetreten ist, was bei Alginaten etwa eine Stunde erfordert, werden die übrigen Bestandteile unter ständigem langsamen Rühren zugegeben, am besten in einem mit Planetenrührwerk ausgerüsteten beheizbaren Behälter. Bei Verwendung höhermolekularer Alkohole, die Schmelzpunkte von 50 bis 65 °C haben können, oder natürlicher Fette muss der Schmierfettansatz bis zur Verflüssigung aller Bestandteile erwärmt werden. Die Reihenfolge, in der die einzelnen Bestandteile zugesetzt werden, ist im allgemeinen nicht kritisch.

Die als Verdickungsmittel in den erfindungsgemässen Schmiermitteln verwendbaren Alginate sind bekanntlich wasserlösliche Salze der aus Algen gewonnenen Alginsäure, die in Wasser schwerlöslich ist. Zahlreiche Salze, zum Beispiel die Na-, K-, NH4-, Ca- oder Mg-Salze oder solche niedermolekularer Amine, der Alginsäure sind im Handel erhältlich und werden als Gel-, Filmbildner und Verdickungsmittel verwendet. Für ähnliche Zwecke sind auch Derivate der natürlichen Cellulose wie Methyl- oder Äthyläther oder Carboxy-methylcellu-lose und deren Salze bekannt und im Handel. Cellulosederivate dieser Art bilden in relativ niedriger Konzentration haltbare, hochviskose wässrige Lösungen und besitzen häufig gutes Emulgier- und Dispergiervermögen. Ausserdem sind sie gegen den Zusatz wasserlöslicher Alkohole wenig empfindlich. Wie die Alginate sind sie überdies gegen die Wasserhärte recht unempfindlich. Als Verdickungsmittel eignen sich daher für die erfindungsgemässen Schmiermittel sowohl Alginate als auch Cellulosederivate und Gemische von beiden.

Als tierische oder pflanzliche Fette bzw. öle können die erfindungsgemässen Schmiermittel zum Beispiel enthalten: Rindertalg, Schweineschmalz, Klauenöl, Rüböl, Oliven-,

Kokos-, Palmkern- oder Rizinusöl und ähnliche öle, die vorwiegend Glyceride von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit etwa 6- bis 24C-Atomen darstellen.

Als Festschmierstoffe können die erfindungsgemässen Schmiermittel Graphite, insbesondere mit einer mittleren Kri-stallitgrösse unter etwa 40 Mikron und bzw. oder ähnlich fein-teiliges bzw. kolloidales Molybdändisulfid enthalten. Ihre ver-schleissmindernde Wirkung soll zweckmässig durch Zusatz eines Alkaliborates, etwa Borax, erhöht werden.

Die Schmiermittel nach der Erfindung sollen vorzugsweise schliesslich einen üblichen Emulgator enthalten, der insbesondere bei höheren Anteilen an höhermolekularen Alkoholen und tierischen oder pflanzlichen Fetten bzw. Ölen in der Lage ist, den Bestandteilen - je nach Wasseranteil - die Form einer Wasser-in-Öl- oder Öl-in-Wasser-Emulsion zu verleihen. Geeignete Emulgatoren sind zum Beispiel Fettsäureseifen wie Na-und K-Oleat bzw. -Stearat, Fettsäureester wie Sorbitanmono-oleat oder Glycerinmonostearat und dergleichen sowie Wollfettalkohole.

In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 sind Beispiele für die

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Zusammensetzung und Eigenschaften von erfindungsgemässen sen, wie aus den Beispielen 5 und 6 hervorgeht. Mit einem

Schmiermitteln wiedergegeben : Zusatz von 1,5 % M0S2 (Beispiel 6) wird das Ergebnis - bezogen

In der Tabelle 1 sind sechs Grundformulierungen Nr. 1 bis 6 auf den AW-Test - von Beispiel 2 mit Zusatz von 10% Graphit aufgeführt. Sie enthalten die erfindungswesentlichen Stoffkom- weit übertroffen.

binationen. Das Vergleichsbeispiel 7 gibt ein der Deutschen 5 Die Beispiele 8 bis 16 der Tabelle 2 sind Formulierungen,

Bundesbahn-Spezifikation 077.02 entsprechendes Calciumsei- die neben anderen Verdickungsmitteln Zusätze von höhermo-

fenschmierfett wieder. lekularen Alkoholen und Glyzerin enthalten.

In Beispiel 1 enthält das Schmiermittel nur Rüböl, jedoch Als für die Schmierung optimal können die Formulierungen keine Festschmierstoffe zur Steigerung des Druckaufnahme- angesehen werden, deren Druckaufnahmevermögen, gemessen

Vermögens. Entsprechend niedrig ist mit 500 Kp die Belastbar- 10 nach Almen-Wieland, etwa 2000 Kp erreicht bzw. überschrei-

keit, gemessen nach der Almen-Wieland-Methode (AW). Im tet.

Vergleich zum mineralölhaltigen Calciumseifenfett (Ver- Als besonders vorteilhaft erwies sich ein Zusatz von Molyb-

gleichsbeispiel 7) ist das Fett jedoch schon deutlich besser. dändisulfid, mit dem bereits mit einem Anteil von nur 0,5 % (Bei-

Durch Zusatz von 10 Gew.-% Graphit (Beispiel 2) erzielt spiel 16) eine Belastbarkeit des Schmierfilms von 2200 Kp man im Vergleich zu Beispiel 1 eine sprunghafte Verbesserung 15 erreicht werden konnte.

des Druckaufnahmevermögens. Das gleiche gilt bei Zusätzen von Natriumtetraborat (Beispiel 3 und 4), und als ganz beson- Beispiele ders wirksam hat sich der Zusatz von Molybdändisulfid erwie-

Tabelle 1

1 2 3 4 5 6 7

Alginat* Gew.-%

2

O

Wasser Gew.-%

95

85

92

90

92 "

93,5

Rüböl Gew.-%

2

Emulgator** Gew.-%

1

Graphit*** Gew.-%

10

Molybdändisulfid****

3

1,5

Gew.-%

Natriumtetr abor at

3

5

Gew.-%

Konsistenz nach

DIN 51 804:

Ruhpenetration

420

413

433

418

421

420

430

W alkpenetration

445

441

450

443

435

450

Almen-Wieland-Test, Kp

500

1500

1250

1650

>2500

2000

250

*** synthetisch, Durchschnittskorngrösse: <30 p.m **** Durchschnittskorngrösse: <0,3 um

* Ammoniumalginat ** Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat,

0 mineralölhaltiges Calciumseifenfett

(nach Spezifikation 077.02 der Deutschen Bundesbahn)

Tabelle 2

10

11

12

13

14

15

16

Alginat

1,5*

1,5**

5**

1,5**

Methylcellulose

1,0

Wasser

67,5

55,5

36,5

26,5

45,0

55,0

10

65

Alkohole (>Cis)

10,0

30,0

50

Glyzerin

20,0

30,0

30

Rüböl

10,0

2,0

2,5

25

2,0

Rindertalg

10,0

30,0

Emulgator

1,5°

1,0

2,0°°

1,5

1,0

Graphit

10,0

10

Molybdändisulfid

0,5

Konsistenz nach

DIN 51 804:

Ruhpenetration

402

360

358

295

293

407

384

271

433

Walkpenetration

423

391

403

333

338

391

386

282

458

Almen-Wieland-Test, Kp 1900

1800

1600

2500

2200

2100

2500

2200

* Natriumalginat ** Ammoniumalginat ° Kaliumoleat 00 Sorbitanmonooleat

G

Claims

623604 PATENTANSPRÜCHE

1. Konsistentes Schmiermittel, insbesondere für Schienen, Weichen und Schienenfahrzeuge, enthaltend schmierwirksame öle bzw. Fette und ein Verdickungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Emulsion besteht, welche biologisch abbaubare pflanzliche oder tierische Öle bzw. Fette in einem wasserhaltigen Verdickungsmittel aus Gele bildenden pflanzlichen Polysacchariden enthält.

2. Konsistentes Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Graphit, Molybdändisulfid oder andere Festschmierstoffe in feinteiliger Form suspendiert enthält.

3. Konsistentes Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Alkali-, insbesondere Natriumtetraborat enthält.

4. Konsistentes Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zur Verbesserung des Kälteverhaltens Glycerin oder einen ähnlichen, mindestens dreiwertigen aliphatischen Alkohol enthält.

5. Konsistentes Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gelbildende Polysaccharid aus einem Alginat oder einem Zellulosederivat, wie Methylzellulose, besteht.

6. Konsistentes Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es

0,2-10 Gew.-% des gelbildenden Polysaccharids, 1 -5 Gew.-% des nativen Öls bzw. Fetts 0-50 Gew.-% eines Fettalkohols mit mindestens 18 Kohlenstoffatomen und

10-90 Gew.-% Wasser enthält.

7. Konsistentes Schmiermittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich

10-50 Gew.-% Glycerin oder einen ähnlichen, mindestens dreiwertigen aliphatischen Alkohol

0,25-30 Gew.-% feinteiligen Graphit oder M0S2, 0-6Gew.-% Natriumtetraborat und

0,05-5 Gew.-% Emulgiermittel enthält.

8. Konsistentes Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

0,5-5 Gew.-% Alginat- oder

Zellulosederivat-Verdickungsmittel, 2-10 Gew.-% natives öl bzw. Fett

10-30 Gew.-% Fettalkohol mit mindestens 18 C-Atomen

20-30 Gew.-% Glycerin oder mindestens dreiwertiger Alkohol,

0,25-15 Gew.-% Graphit oder M0S2 2-5Gew.-% Natriumtetraborat 0,5-3 Gew.-% Emulgiermittel und

20-60 Gew.-% Wasser.

Die Gleisanlagen für schienengebundene Fahrzeuge wie Eisenbahn, Strassenbahn, Feldbahnen oder Grossraumbagger sind bekanntlich an Kurven oder Weichen durch Querkräfte erhöhtem Verschleiss ausgesetzt. Dasselbe gilt für die Spurkränze der Schienenfahrzeuge. Schienen, Weichen und/oder die Spurkränze der Fahrzeuge werden deshalb durch Aufbringen von Schmiermitteln gegen diesen erhöhten Verschleiss zu schützen versucht. Gleichzeitig sucht man die von diesen Stel-

2

Ien ausgehende Lärmbelästigung zu verringern. Zur Schmierung dieser Teile von Gleisanlagen oder Schienenfahrzeugen wurden vornehmlich Schmierfette verwendet, die als Hauptbestandteil Mineralschmieröle sowie als Verdickungsmittel Fett-5 säureseifen, insbesondere Calciumseifen, enthielten. Je nach den Erfordernissen enthalten solche Schmierfette ausserdem kleine Anteile der üblichen Zusatzstoffe oder Additive wie Korrosionsschutz-, Oxidationsschutzstoffe oder Hochdruckzusätze und dergleichen. Vielfach sind in den gebräuchlichen 10 Schmierfetten dieser Art noch Festschmierstoffe wie Graphit oder Molybdändisulfid enthalten. Die Zusammensetzung und Wirkungsweise von bekannten Spurkranzschmierfetten wird zum Beispiel beschrieben in der Anforderungsnorm der Deutschen Bundesbahn, Stoff-Nr. 077.02, Januar 1974 und im «Stanis dard Handbook of Lubrication Engineering», McGraw-Hill, 1968, Kap. 43, S. 18-21.

Ein Nachteil der bekannten Schmierfette für Schienen bzw. Schienenfahrzeuge ist darin zu sehen, dass sie grosse Anteile (meist 80 bis 90%) Mineralschmieröl enthalten, das biologisch 20 nicht oder nicht hinreichend abgebaut werden kann. Insbesondere bei Verwendung solcher Schmierfette zur Wartung der Gleisanlagen von Strassenbahnen können durch Regen oder die Stadtreinigung grössere Mengen dieser biologisch nicht abbaubaren Mineralölbestandteile in das Abwassernetz gelan-25 gen und in erheblichem Masse zur Umweltschädigung beitragen. Ähnliche Umweltgefahren entstehen bei der Schmierung von gegebenenfalls schienengebundenen Abraum- oder Grossraumbaggern, da Seile, Gelenke und andere geschmierte Teile häufig mit dem Oberflächenwasser unmittelbar in Berührung 30 kommen.