CN104918713B - 用于铁路的正摩擦控制组合物 - Google Patents

Abstract

用于滑动钢表面的具有高和正摩擦性能的摩擦控制组合物，包括能够降低水含量的水不溶性烃、流变添加剂、凝固点降低剂、摩擦改进剂和润滑剂。

Description

用于铁路的正摩擦控制组合物

相关申请引用

本实用新型专利申请要求下列临时专利申请的优先权：用于铁路轨道的摩擦改进剂组合物，申请于2013年1月7日，其序列号为61/848,596；用于铁路轨道的摩擦改进剂组合物，申请于2013年2月21日，其序列号为61/850,690；用于铁路轨道的摩擦改进剂组合物，申请于2013年2月26日，其序列号为61/850,923；具有高和正性特性的摩擦改进剂，申请于2013年8月6日，其序列号为61/958,789；具有高和正性特性的摩擦改进剂，申请于2013年11月4日，其序列号为61/962,265；具有高和正性特性的摩擦改进剂，申请于2013年12月4日，其序列号为61/963,448。

发明领域

本发明涉及具有高和正摩擦特性，用于在铁路行业中两个滑动钢表面(即在钢轨上的钢轮)之间以正性方式(positive manner)控制摩擦的摩擦控制组合物。

背景技术

钢制运输车轮和钢轨存在需要控制两个表面之间摩擦的许多问题。未能以正性方式控制摩擦可能会导致噪音问题、大量磨损和次最优性能(从效率的角度)，上述问题是由于两个滑动钢制表面之间的负摩擦所导致的滑动-粘附振动(slip-stick oscillation)引起的。因此，具有高和正摩擦以控制钢轨和钢轮运输系统中的滑动和滚动滑动接触的摩擦改进剂在本领域中是公知的。Kelsan Technologies的多项专利描述了摩擦改进剂组合物(参见，美国专利Nos.6,759,372；6,855,673；7,045,489；7,160,378；7,244,695和7,939,476号)。这些专利描述了由Kelsan商品化的水基系统。

然而，这些水基摩擦改进剂产品的一些存在多种问题。问题的实例如下所示：

当在水基系统中使用氨时，氨可以导致设备生锈。当所述组合物变干时，胶乳可能导致齿轮和其他可移动机械零件的问题。当这些组合物被注入到轨头上时，其可以在液体上形成表层(skin)，并且产物在被列车车轮带起之前能够在短时间内干燥，与列车车轮接触时这可以引起流出或飞溅，因此无法由列车车轮沿着轨道传递。

所需要的是用于轨道涂布器顶部的摩擦改进剂组合物，其有助于阻止与其接触的设备生锈。

本发明的另一个目的是消除现有技术组合物上的胶乳表层，使得当施加该产品时不形成表层，而是在轨头上形成软的、非干燥沉积物。这一软的、非干燥沉积物由列车车轮带起，并且沿着轨道传递而形成以正性方式控制车轮和轨道之间摩擦的连续膜。

根据本发明的另一个目的，所述摩擦控制组合物表现为触变凝胶或液体，其受到剪切而变稀，并且在静止条件下恢复其较稠的较粘状态。该组合物的触变性用于促进施用于轨道并且促进其以较稠状态保留在轨道上而不形成表层。不同于上述讨论的现有技术的组合物，该组合物不在由列车车轮的滚动接触喷出或挤出的低粘度液体上形成表层。因此，为了液体状流动，可在施用于轨道时通过常规的轨行式泵系统(rail-mounted pumpsystem)将该组合物进行混合。在轨道上施用之后，该组合物在静止条件下变稠，但不干燥或形成表层，并保持位于轨道上，直到由列车车轮啮合(engagement)而剪切，以在“传递(carry down)”期间沿着轨道分布。

本发明的另一目的是为了获得不使该组合物的流变性降级的凝固点降低剂。

而本发明的又一目的是为了获得引起增稠剂(例如粘土)加入一种基质而使其具有改进的分散性的组合物。

另外，固体的粘性的现有技术的组合物，诸如在美国专利No.4,915,856中所描述的是本领域熟知的。但是，这些固体的粘性的摩擦改进剂有其自身问题，诸如费用，并且其需要机械支架和涂布器以将该产品施加于车轮上。对于固体粘性组合物，使用实用性和有效期对于货运列车也可能是一个问题。

本发明的另一个目的是将滑动摩擦由负改变为正。

本发明的另一个目的是通过减少或消除车轮与轨道间的滑动-粘附振动而减少噪音。

本发明的另一个目的是减少横向蠕滑(lateral creep)，当列车，尤其是货运列车，经过弯道时，其通过将车轮与铁轨间的摩擦由负变为正而降低横向力。减少横向力的好处包括当列车沿轨道行进时提高列车的稳定性，并且以相关的方式降低轨头、轨道连接和连接板上的磨损。此外，车架(bogey)或货运车厢(truck)以一种降低颠簸和跳跃运动的更为顺畅的方式进入弯道。

本发明的另一个目的是减少其中车轮向前滑动的纵向蠕滑(longitudinalcreep)，例如当车轮沿和缓的弯道行进时在运输系统中发生的。在纵向蠕滑中，如果车轮轻微地偏离平衡，机车牵引车轮并且车轮沿着纵向滑动。如果这种蠕滑始终发生，将产生短距波磨(short pitch corrugation)。存在轨头上的磨损痕迹，其类似于在土路上遇到的波磨。通过减少这种蠕滑，车轮因此不会滑动，并且短距波磨也得以抑制。

本发明的另一个目的是减少其中车轮和轨道之间存在不稳定性的旋转蠕滑(spincreep)，并且车轮几乎仅在轨头的顶部转动一小圈。

本发明的摩擦控制组合物通过将负摩擦变为正摩擦而减少(如果不能消除的话)这三种不同类型的蠕滑。在北美，横向力是重载铁路的主要问题之一，其可以按照本发明而得以优选地减少。类似地，减少纵向蠕滑(如果不消除的话)以抑制轨道中短距波磨的形成。减少或消除旋转蠕滑也是希望的，以减少车轮和轨道上的磨损。

所有这些蠕滑都是微小的，并且是例如在微米大小的范围内。本文的摩擦控制组合物有效地将摩擦由负变为正，从而减少或消除蠕滑和相伴的粘滑。

发明概述

本发明涉及新的摩擦控制组合物。更具体地说，本发明涉及可应用于相互间有潜在的滑动或滚动滑动接触的钢轨或钢制车轮的摩擦控制组合物。

该摩擦控制组合物将钢表面之间的摩擦或摩擦系数从负变为正，从而减少或消除横向、纵向和/或旋转蠕滑，并相应减少或消除横向力和车轮-轨道磨损，同时增加列车的稳定性。

根据本发明的优选实施方案，由于表层的形成被认为抑制列车车轮通道上所施用的组合物的均一触变性质和有效剪切，因此上述的形成表层的Kelsan专利的保持剂(retentivity agent)得以避免，并且获得改进的传递。因此，本组合物优选依赖于触变性质，以利于该组合物的施用、所施用组合物的位置的维持以及后续的列车车轮剪切，以提供所需的粘度以在更长的传递距离上增加量的组合物的分布。

该摩擦控制组合物的优选液体实施方案包括与现有技术的液体组合物相比降低量的水。通过使用水不溶性烃而降低水的含量，已发现该水不溶性烃进一步增强摩擦控制组合物的稳定性。

在本文中参照说明性的组合物更详细地描述了所述摩擦控制组合物。除非另有规定，组成百分比都是以重量百分比(w/w％)计。

用于在轨道顶部施用的本发明的摩擦控制组合物，包含：

(a)约4至约40w/w％的水；

(b)约2至约20w/w％的流变添加剂；

(c)约10至约40w/w％的水不溶性烃；

(d)约10至约40w/w％的水溶性多元醇凝固点降低剂；

(e)约9至约24w/w％的液体或固体摩擦改进剂；和

(f)约1至约20w/w％的液体或固体润滑剂。

任选地，该组合物还可以含有一种或多种的：

(g)1至3w/w％的表面活性剂或润湿剂

(h)0.1至0.5w/w％的腐蚀抑制剂，和/或

(i)0.05至0.2w/w％的杀生物剂/杀真菌剂

在优选的实施方案中，摩擦控制组合物基本上由上述组分组成，因此，表层的形成和上述形成表层的Kelsan专利的保持剂优选得以避免，其被本发明组合物的触变性质所取代。因此，本文优选的组合物基本上不包含Kelsan专利中描述的成膜保持剂，该保持剂选自丙烯酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、噁唑啉、环氧树脂、醇酸树脂、氨基甲酸酯丙烯酸、改性的醇酸树脂、丙烯酸胶乳、丙烯酸环氧树脂杂合物、聚氨酯、苯乙烯丙烯酸酯和苯乙烯丁二烯基化合物。

在优选的组合物中，水不溶性烃选自异链烷烃、植物油、生物基甘油三酯与脂肪油。

根据本发明，摩擦控制组合物的另一实施方案包含：

(a)15至29w/w％的水

(b)4至13w/w％的流变添加剂

(c)11至28w/w％的水不溶性烃(如异链烷烃、植物油、生物基甘油三酯或脂肪油)。

(d)22至40w/w％的凝固点降低剂

(e)9至24w/w％的液体或固体摩擦改进剂

(f)1至6w/w％的液体或固体润滑剂。

如上所述，该组合物也可任选地含有一种或多种的：

(g)1至3w/w％的表面活性剂或润湿剂

(h)0.1至0.5w/w％的腐蚀抑制剂，和/或

(i)0.05至0.2w/w％的杀生物剂/杀真菌剂

由于水基系统的一些问题，实验了多种其他化合物以部分替代水。业已发现，将水不溶性烃加入组合物(例如，异链烷烃如SOTROL 220)有助于降低凝固点，还有助于稳定甚至改善该制剂的流变性。当水不溶性烃与其他凝固点降低剂如甘油相比较时，这尤为准确。较之异链烷烃具有环境优势的其他水不溶性烃是植物油、生物基甘油三酯和脂肪油诸如卡诺拉油(canola oil)。这些油不像异链烷烃那样具有相同的凝固点优势，但它们是环境友好的。

将水不溶性烃(无论是异链烷烃或油)加入部分水基系统是反常的，因为人们会认为其不会与水充分混匀，并且无论如何会分离。然而，我们认为粘土具有允许水不溶性烃结合于粘土上并保持终产物均匀的受体位点(receptor site)。结果是，可包含较低量的水、并且在异链烷烃的情况下较低量的可溶性多元醇凝固点降低剂(如甘油)的组合物。正如上面所指出的，水基系统存在维持系统的问题，并且典型的凝固点降低剂可对该组合物引起负的流变性影响。

附图说明

图1示出了用于制造本文公开的摩擦控制组合物的一个实施方案的流程图；

图2是直方图，其示出了对于干燥的车轮-轨道系统和包含根据本发明的摩擦控制组合物的车轮-轨道系统的轨道车轴(trail axles)的5.7°弯道的外轨(high rail)上的L/V比率；

图3是类似于图2的直方图，其示出了对于干燥的车轮-轨道系统和包含根据本发明的摩擦控制组合物的车轮-轨道系统的导联车轴(lead axles)的5.7°弯道的外轨上的L/V比率；

图4是直方图，其示出了针对图2的车轮-轨道系统的轨道车轴的横向力分布；

图5是类似于图4的直方图，其示出了针对图2的车轮-轨道系统的导联车轴的横向力分布；

图6是类似于图2的直方图，其示出了在距离该摩擦控制组合物的施用点6.9英里距离处，对于图2的车轮-轨道系统的导联车轴的外轨L/V比率；和

图7是类似于图6的直方图，其示出了在距离摩擦控制组合物的施用点6.9英里距离处，对于图2的车轮-轨道系统的导联车轴的内轨(low rail)L/V比率。

发明详述

现在转至图1，可以通过加入多种组分并随后对其进行混合而以批量方式制备该组合物。在下面的实施例中陈述制备该组合物的多种方法的细节。

图1以图形示出了处理步骤。在步骤1中，将水、水不溶性烃(例如SOTROL 220)和润湿剂(例如VAN WET 9N9)充入批量容器(batch container)中。在步骤2中缓慢将流变添加剂(例如VAN GEL B、石灰)充入到容器中。在步骤3中将此混合物在高剪切力下分散形成触变凝胶。在步骤4中缓慢充入水溶性多元醇凝固点降低剂(例如甘油)，同时混合该组合物。步骤5需要将以下组分加入到混合物中，同时搅拌：液体或固体润滑剂(例如超细钼、炭黑)；液体或固体摩擦改进剂(例如硫酸钡和滑石)；腐蚀抑制剂(例如苯甲酸铵)；和杀生物剂/杀真菌剂(例如苯并异噻唑啉酮)。在步骤6中将此混合物分散，直到在赫格曼计(Hegmangauge)上细度(grind)是5-7微米。

在混合处理中，该组合物作为触变凝胶或液体而形成。该触变组合物可以是混合的或剪切以降低其粘度并增加其流动性能至足以作为液体使用常规的泵系统施用到轨头的值。例如，当根据ASTM D 2983-02a使用Brookfield粘度计测量时，通过混合获得的粘度可以是约5,000至约15,000cP。更优选地，剪切混合的粘度可以是在约8,000至约12,000cP的范围内。粘度范围可以反映施用于轨道的特定方式，并且已经发现上述范围满足泵送、喷涂和其他施用技术。

一旦终止混合和剪切，该组合物具有介于约300至约400十分之一毫米的范围内的静态稠度(static thickness)或锥入度稠度(cone penetration consistency)，根据ASTMD 217-97使用处于未工作状态的标准锥体试验进行测量。更优选地，锥入度的范围可以介于约355至约375十分之一毫米之间。静态稠度或锥入度稠度可以改变，以反应天气状况。

已经发现前述的触变性能与现有技术的摩擦改进剂制剂相比，足以允许轨道施用的便利以及增加的分布或沿着轨道路径“传递”。

术语“水不溶性烃”是指一般不与水基溶液混溶的烃。不溶烃在水中具有小于或等于10wt％，甚或更具体地，小于或等于5wt％，甚或更具体地，小于或等于1wt％的溶解度，在约70°F的环境条件和一个大气压下。这样的水不溶性烃的实例包括异链烷烃如SOTROL 220(C13-C16异构烷烃)以及植物油如精制卡诺拉油。其他潜在的水不溶性烃包括生物基甘油三酯、脂肪油、聚α烯烃(如DURASYN 162和SYNFLUID PAO2)以及合成酯(如二-辛基己二酸酯和异丙基油酸酯)。

已经发现，水不溶性烃较之水赋予组合物令人惊讶的优点。水基系统包含氨，这可能引起设备生锈。此外，当组合物变干时，水基系统中的胶乳可引起齿轮和其他可移动机械零件的问题。最终，当与列车车轮接触时，可以在水基系统上形成的表层可引起流出或飞溅，因此摩擦改进剂化合物随后不能由列车车轮沿着轨道传递。在组合物中较少的水可以有助于全部这些问题。我们已发现，用水不溶性烃取代一些水是有利的。

在过去，人们曾试图降低其摩擦控制组合物中的水的水平，他们有时试图使用冷冻抑制剂例如甘油代替一部分水。然而，这具有如下缺点，即，高含量的水溶性多元醇凝固点降低剂(例如甘油)可以对摩擦改进剂组合物产生负面影响，因为当增稠剂(例如粘土)未保留在均一系统中时，这些类型的凝固点降低剂可引起流变性问题。

我们已经发现，用水不溶性烃(例如SOTROL 220)代替部分水可通过消除或减少上文所述的负面效应而改善整个组合物。将水不溶性烃加入该系统是反常的，因为根据定义，水不溶性烃不应与包含水的组合物充分混合。然而，我们令人惊奇地发现，某些水不溶性烃类(例如SOTROL 220和精制卡诺拉油)与本文描述的组合物混合良好，因为水不溶性烃与组合物中的粘土进入基质。

术语“摩擦改进剂”是指改变摩擦系数的固体粉末，在这一情况下，从负到正。这样的液体或固体摩擦改进剂的实例包括滑石和硫酸钡。摩擦改进剂可以从以下摩擦改进剂的列表中选择，但不限于这些摩擦改进剂：WHITING(碳酸钙)、BLANC FIXE(硫酸钙)、矿物纤维、硅灰石粉末、粉末状腰果壳、碳酸钙、氧化铝、无定形硅、氧化硅、氧化镁、碳酸镁、氧化铅和煤焦炭。

术语“液体或固体润滑剂”是指降低两个滑动金属表面之间的摩擦的液体或固体的材料。两种优选的润滑剂的实例是超细二硫化钼和炭黑(在一些实施方案中相互结合使用)。其他可能的液体或固体润滑剂的非排他性列表包括石墨和硬脂酸锌。然而本发明并不仅限于这些润滑剂。

术语“润湿剂”是指制剂中的有助于将液体浸湿固体的表面活性剂。这种润湿剂的一个优选实例包括：Triton X-100。其他可能的润湿剂的非排他性列表包括，UNIVAR碳酸丙烯酯technical”、CO630、TEXAANOL和TEXAPON P。

术语流变剂是指在水中膨胀以产生触变混合物的粘土或其他物质。一种这样的流变剂的实例包含粘土如VAN GEL B。可与粘土一起使用的流变剂的另一个实例是熟石灰。其他可能的流变剂的非排他性列表包括甲基乙基羟基纤维素和乙基羟基纤维素。

术语凝固点降低剂通常是指与水混合时降低水的凝固点的醇。该凝固点降低剂的一个优选实例包括SUPER KPO甘油。其他可能的凝固点降低剂的非排他性列表包括乙醇、甲醇、异丙醇和丁醇。

本文公开了制备摩擦控制组合物的多种方法。在一个实施方案中，该组合物通常包含a)约15至约29重量百分比的水；b)约1至约3重量百分比的表面活性剂或润湿剂(例如碳酸丙烯酯)；c)1至约6重量百分比的液体或固体润滑剂(例如二硫化钼和炭黑)；d)约1至约10重量百分比的流变控制剂(例如粘土和石灰)；(e)约11至28百分比的水不溶性烃(例如SOTROL 220或卡诺拉油)(f)约22至40重量百分比的凝固点降低剂(例如甘油)；(g)约9至24重量百分比的液体或固体摩擦改进剂(例如滑石和硫酸钡)；(h)约0.1至0.5的防锈组合物(例如COUNTER RUST)；和(i)约0.05至0.2重量百分比的杀生物剂或杀真菌剂(例如硝丁基吗啉)。

下面的实施例1-6示出了根据本发明其他的优选的摩擦控制组合物，其包含：

(a)24至25w/w％的水

(b)4至7w/w％的流变添加剂

(c)14至18w/w％的水不溶性烃(如异链烷烃、植物油、生物基甘油三酯或脂肪油)。

(d)22至32w/w％凝固点降低剂

(e)14至18w/w％的液体或固体摩擦改进剂

(f)2至3w/w％的液体或固体润滑剂

(g)1至3w/w％的表面活性剂或润湿剂

(h)0.2至0.5w/w％的腐蚀抑制剂

(i)0.1至0.2w/w％的杀生物剂/杀真菌剂

在本发明的一个实施方案(参见实施例5)中，已经发现，添加水不溶性烃(作为非排他性实例，链烷烃类或异链烷烃类溶剂SOTROL220)有助于降低凝固点，还有助于稳定甚或改善该制剂的流变性。当水不溶性烃与其他凝固点降低剂如甘油相比较时，这是尤为准确的。添加水不溶性烃是反常的，因为人们会认为其不会与本发明的水基制剂混匀，并且无论如何会分离。然而，我们认为粘土具有允许水不溶性烃结合于粘土上并保持终产物均匀的受体位点。

在本发明的又一个实施方案(参见实施例1-4)中，已经发现，添加植物油(作为非排他性实例，精制的卡诺拉油)具有链烷烃或异链烷烃如SOTROL 220的一部分优势，但还包括环境优势，例如具有更高的燃点并且是可生物降解的。

在本发明的又一个实施方案(参见实施例2-3)中，已经发现，添加炭黑具有一些优势。炭黑最初作为固体润滑剂加入制剂中，以通过使用较之二硫化钼更为廉价的润滑剂而降低成本。然而，除了降低制剂的成本以外，令人惊奇地发现炭黑也有助于组合物的稳定性(即较少的分离)，并能够提供令人惊讶的粘度的增加，其在一些实施方案中也是非常有益的。可以按照0.5至5％的范围添加炭黑。

在本发明的又一个实施方案(参见实施例1)中，我们使用表现出有限的水溶性的非质子溶剂(例如碳酸丙烯酯，在25℃下其在水中的溶解度为17.5％)，而不使用在下文其他实施例中使用的高含量的甘油。碳酸丙烯酯引起增稠剂(例如粘土)进入基质，使得其具有更好的溶解性，并且较之用甘油获得的产物能够产生更高摩擦的产物。碳酸丙烯酯也有助于作为凝固点降低剂并且改善在较低温度下的产物功效。

在本发明的又一个实施方案(参见实施例7)中，可能希望在某些寒冷天气环境中(例如在等于或低于大约负40摄氏度下)该制剂包含较高量的凝固点降低剂如甘油或丙二醇。在这些极端寒冷的天气环境下，可能希望用凝固点降低剂代替一部分(甚或全部)的水不溶性烃。在用于寒冷天气的组合物的至少一个实施方案中，甘油相对于水的比例应至少为63％的甘油对37％的水。对于其他凝固点降低剂，该降低剂相对于水的比例可作为凝固点曲线的函数而变化。基于这些液体共混物的凝固点行为，其通常被称为低共熔混合物(eutectic mixture)。在55％或更多丙二醇的任何比例下，丙二醇：水的混合物保持凝固点等于或低于-40°。对于降至-40°F的低温，甘油：水的比例应在63-70％甘油的范围内。

实施例1(以下的量是重量百分比)

添加UNIVAR碳酸丙烯酯technical 2.0

至自来水 24.0

在桶中并慢速搅拌。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第一部分 4.5

同时在带罩搅拌器中以高速搅拌30分钟。

缓慢添加SUPER KPO甘油 31.6

并且在高速下混合10分钟。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第二部分 2.5

同时在带罩搅拌器中以高速搅拌30分钟。

缓慢添加精制的卡诺拉油AGRIPURE 60 17.8

并且在高速下混合15分钟。

在搅拌时按顺序添加，

二硫化钼THOMPSON CREEK SUPERFINE 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加重晶石，硫酸钡BARIMITE XF 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加滑石，硅酸镁NICRON 604 11.3

并且在高速下混合15分钟。

添加COUNTER RUST LT-267 0.2

并且在中速下混合15分钟。

添加抗真菌剂，硝丁基吗啉BIOBAN P 1487 0.1

并且在中速下混合15分钟。

分散，直到在赫格曼计上细度是5-7。

实施例2：

添加自来水至容器中 24.0

在慢速下搅拌。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第一部分 4.5

同时在带罩混合器中以高速搅拌。

添加润湿剂，TRITON X-100至混合物中 2.0

缓慢添加SUPER KPO甘油 29.5

并且在高速下混合10分钟。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第二部分 2.5

同时在带罩混合器中高速搅拌30分钟。

缓慢添加精制的卡诺拉油AGRIPURE 60 14.6

并且在高速下混合15分钟。

按顺序添加同时搅拌，

二硫化钼THOMPSON CREEK SUPERFINE 2.0

并且在高速下混合15分钟。

添加重晶石，硫酸钡BARIMITE XF 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加滑石，硅酸镁NICRON 604 15.0

并且在高速下混合15分钟。

添加炭黑 2.5

并且在高速下混合15分钟。

添加COUNTER RUST LT-267 0.2

并且在中速下混合15分钟。

添加抗真菌剂K 80078 0.2

并且在中速下混合15分钟。

分散，直到在赫格曼计上细度是4-8。

实施例3：

将自来水加入容器 25.0

在慢速下搅拌。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第一部分 4.5

同时在带罩混合器中高速搅拌。

添加润湿剂TRITON X-100至混合物中。 2.5

缓慢添加SUPER KPO甘油 27.9

并且在高速下混合10分钟。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第二部分 2.5

同时在带罩混合器中高速搅拌30分钟。

缓慢添加

精制的卡诺拉油AGRIPURE 60 14.6

并且在高速下混合15分钟。

按顺序添加同时搅拌，

二硫化钼THOMSON CREEK SUPERFINE 2.0

并且在高速下混合15分钟。

添加重晶石，硫酸钡BARIMITE XF 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加滑石，硅酸镁NICRON 604 15.0

并且在高速下混合15分钟。

添加炭黑 2.5

并且在高速下混合15分钟。

添加熟石灰，Ca(OH)₂ 0.1

并且在高速下混合15分钟。

添加COUNTER RUST LT-267 0.2

并且在中速下混合15分钟。

添加抗真菌剂，PROXEL GXL Antimicrobial 0.2

并且在中速下混合15分钟。

分散，直到在赫格曼计上细度是4-8。

实施例4

将自来水添加至容器中 24.0

并且在慢速下搅拌。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第一部分 4.5

同时在带罩混合器中高速搅拌。

添加润湿剂，TRITON X-100至混合物中 2.0

缓慢添加SUPER KPO甘油 28.5

并且在高速下混合10分钟。

缓慢添加VAN GEL B(粘土)的第二部分 2.5

同时在带罩混合器中高速搅拌30分钟。

缓慢添加

精制的卡诺拉油AGRIPURE 60 17.8

并且在高速下混合15分钟。

按顺序添加同时搅拌，

二硫化钼THOMPSON CREEK SUPERFINE 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加重晶石，硫酸钡BARIMITE XF 3.0

并且在高速下混合15分钟。

添加滑石，硅酸镁NICRON 604 11.3

并且在高速下混合15分钟。

添加COUNTER RUST LT-267 0.2

并且在中速下混合15分钟。

添加抗真菌剂，PROXEL GXL抗微生物 0.2

并且在中速下混合15分钟。

分散，直到在赫格曼计上细度是4-8。

实施例5

添加TRITON X-100 1.0

和自来水 24.0

至桶中并搅拌。

缓慢添加VAN GEL B(粘土) 4.6

同时在带罩混合器中搅拌，其将变得非常稠。缓慢添加同时搅拌

异链烷烃类溶剂SOTROL 220 30.0

当充分分散后，缓慢添加甘油 22.0

同时搅拌，

检查该产物依然是触变性的。

按顺序添加同时搅拌，

分散，直到在赫格曼计上细度是5-7。

实施例6

添加自来水 25.0

至桶中并搅拌。

添加VAN GEL B(粘土) 2.5

和GARAMTIE粘土 1.5

添加TRITON X-100 2.0

缓慢添加同时在带罩混合器中搅拌，其将变得非常稠。

缓慢添加甘油同时搅拌， 31.5

按顺序添加同时搅拌，

分散，直至均一。

在前述实例中，实现上述提到的触变性能。即，经剪切混合的组合物具有约8,000至约12,000cP范围内的稠度或粘度，以便于使用常规的技术施用于轨道上。静态组合物具有约355至约375的稠度或锥入度稠度，以保持轨道上的组合物用于通过列车车轮路径的后续传递。

实施例7

添加TRITON X-100 2.0

和自来水 25.0

至桶中并搅拌。

添加VAN GEL B(粘土) 2.0

GARAMITE(粘土) 2.0

当充分分散后，缓慢添加甘油 46.0

同时搅拌，

检查该产物依然是触变性的，

按顺序添加同时搅拌，

分散，直到在赫格曼计上细度是5-7。

使用本文公开的摩擦控制组合物的性能数据已经证实了该组合物令人惊讶地较之现有技术尖端的轨道摩擦组合物改进剂更有效。在下列试验中，具有286,000磅装载的煤车的“新鲜”列车越过准备施用实施例2的组合物的涂布器。该涂布器被安装于轨道的场侧(field side)并且以常规方式将经剪切混合的液体组合物泵送到轨头上，并且在轨道中测试弯道之前进行计量。在与列车车轮啮合之前，该组合物在轨道上恢复到其静止状态。列车是“新鲜的”，原因在于车轮未经预先处理，而是车轮是干燥的并且具有通常在列车运输中遇到的污染物。该产物由车轮带起，并且在车轮-轨道“接触片(contact patch)”中沿着轨道传递至弯道，以提供本发明的益处。

关于图2，示出了由于根据上述实施例2使用该摩擦控制组合物而导致横向力的减少和实现正的摩擦系数或摩擦。为了达到该目的，对干燥的车轮-轨道系统与带有如上所述以液体形式施加到轨道顶部的本发明的摩擦控制组合物的车轮-轨道系统进行了比较。

图2示出了对于干燥的车轮-轨道系统和包含实施例2的摩擦控制组合物的车轮-轨道系统的轨道车轴的5.7°弯道的外轨上的L/V比率分布。如由较低的L/V比率所示出的，该摩擦控制组合物降低了横向力。即，实施例2的组合物将摩擦由负变正、限制轨头上的车轮的蠕滑并且降低了横向啮合力和/或由轮缘与轨道的轨道侧面的接触。因此，L/V比率得以降低。

还发现，实施例2的组合物倾向于限制L/V比率的变化，从而导致数据点的更近的集合。这也被认为与列车行进的平顺和提高的列车稳定性相关。

关于图3，示出了对于干燥的车轮-轨道系统相比于包含实施例2的摩擦控制组合物的车轮-轨道系统，图2的车厢的导联车轴的L/V比率。由于稳定性提高，经处理的车轮-轨道系统的L/V比率降低至小于干燥的车轮-轨道系统的L/V比率的值。

关于图4和图5，直方图示出了图2和图3的列车车厢的轨道和导联车轴的横向力分布。正如所示出的，横向力得以降低。

关于图6和图7，示出了本发明组合物的经改进的“传递”。如上所述，传递是该摩擦控制组合物沿着轨道以有效量从施用位置传多远。沿着轨道传递的越远，则对于铁路乘客来讲越好，因为该摩擦控制组合物在一个较长的距离发挥作用(例如粘滑和蠕滑同时得以降低，伴以实现上述其他益处)。通过要求较少的涂布器和还有较少的摩擦控制产品，这可以为铁路乘客节省大量的资金。

为此，在距离施用点6.9英里处测量了图2-5的车轮-轨道系统的L/V比率，示于图6和图7中。已经发现，在第三方测试中，本文公开的摩擦控制组合物较之现有技术产品具有两到三倍的传递。这一显著增加对于第三方测试者和潜在的客户均是令人惊讶的。

关于优选的实施方案，本发明已经进行了描述。然而，对于本领域技术人员，可以做出诸多变化和修改而不背离本文所述的本发明的范围将是显而易见的。在说明书中，术语“包含(comprising)”作为开放式术语使用，基本上等同于短语“包括但不限于”，并且术语“包含(comprise)”具有相应的含义。参考文献的引用并非是承认这些参考文献为本发明的现有技术。

Claims (16)

1.用于在轨道顶部施用的触变性摩擦控制组合物，包含：

(a)15至29w/w％的水；

(b)2至20w/w％的流变添加剂，其选自粘土、甲基乙基羟基纤维素和乙基羟基纤维素及其混合物；

(c)10至40w/w％的水不溶性组分；

(d)10至40w/w％的水溶性多元醇凝固点降低剂；

(e)9至24w/w％的固体摩擦改进剂，其选自硫酸钡、滑石、碳酸钙、硫酸钙、矿物纤维、硅灰石粉末、粉末状腰果壳、氧化铝、氧化硅、氧化镁、碳酸镁、氧化铅和煤焦炭及其混合物；和

(f)1至20w/w％的液体或固体润滑剂；且

其中所述水不溶性组分选自异链烷烃、植物油、生物基甘油三酯、脂肪油、聚α烯烃和合成酯；和

其中所述组合物不含表层形成保持剂，所述表层形成保持剂选自丙烯酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、噁唑啉、环氧树脂、醇酸树脂、氨基甲酸酯丙烯酸、改性的醇酸树脂、丙烯酸胶乳、丙烯酸环氧树脂杂合物、聚氨酯、苯乙烯丙烯酸酯和苯乙烯丁二烯基化合物。

2.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，包含：

(a)15至29w/w％的水；

(b)4至13w/w％的流变添加剂；

(c)11至28w/w％的水不溶性组分；

(d)22至40w/w％的水溶性多元醇凝固点降低剂；

(e)9至24w/w％的固体摩擦改进剂；和

(f)1至6w/w％的液体或固体润滑剂。

3.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，包含：

(a)24至25w/w％的水；

(b)4至7w/w％的流变添加剂；

(c)14至18w/w％的水不溶性组分；

(d)22至32w/w％的水溶性多元醇凝固点降低剂；

(e)14至18w/w％的固体摩擦改进剂；和

(f)2至3w/w％的液体或固体润滑剂。

4.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，其中所述水不溶性组分选自异链烷烃和脂肪油。

5.权利要求4的触变性摩擦控制组合物，其中所述水不溶性组分选自C13至C16异构烷烃和卡诺拉油。

6.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，其中所述组合物具有由剪切混合实现的根据ASTM D 2983-02a使用Brookfield粘度计测量的介于5,000至15,000cp范围内的粘度，并且一旦终止剪切混合并恢复到静止条件，所述组合物具有根据ASTM D 217-97的介于300至400微米范围内的锥入度稠度。

7.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，进一步包含下列的一种或多种：

(h)0.1至4w/w％的腐蚀抑制剂；和

(i)0.05至2w/w％的杀生物剂。

8.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，进一步包含下列的一种或多种：

(h)0.1至4w/w％的腐蚀抑制剂；和

(i)0.05至2w/w％的杀真菌剂。

9.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，进一步包含：腐蚀抑制剂、杀生物剂、炭黑、石灰或它们的组合。

10.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，进一步包含：腐蚀抑制剂、杀真菌剂、炭黑、石灰或它们的组合。

11.权利要求2的触变性摩擦控制组合物，其中所述水不溶性组分选自异链烷烃、卡诺拉油、聚α烯烃和合成酯。

12.权利要求11的触变性摩擦控制组合物，进一步包含：腐蚀抑制剂、杀生物剂、炭黑、石灰或它们的组合。

13.权利要求11的触变性摩擦控制组合物，进一步包含：腐蚀抑制剂、杀真菌剂、炭黑、石灰或它们的组合。

14.权利要求1的触变性摩擦控制组合物，由以下组成：

(a)15至29w/w％的水；

(b)2至20w/w％的流变添加剂；

(c)10至40w/w％的水不溶性组分；

(d)10至40w/w％的水溶性多元醇凝固点降低剂；

(e)9至24w/w％的固体摩擦改进剂；和

(f)1至20w/w％的液体或固体润滑剂；且

其中所述水不溶性组分选自异链烷烃、植物油、生物基甘油三酯、脂肪油、聚α烯烃和合成酯。

15.一种将铁路轨道的摩擦由负改进为正的方法，包括：

通过施加剪切混合权利要求1的触变性摩擦控制组合物以使所述组合物的稠度或粘度变稀或降低；

将稠度或粘度变稀或降低的所述触变性摩擦控制组合物施加至轨道的顶部；和

使轨道顶部上的稠度或粘度变稀或降低的所述触变性摩擦控制组合物沉降至增加的粘度的静止条件，当用于火车车轮啮合的未干燥的组合物剪切变稀且所述触变性摩擦控制组合物沿着轨道分布以使摩擦由负变为正时，所述增加的粘度足以使所述触变性摩擦控制组合物保持在轨道顶部上的位置。

16.权利要求15的方法，其中稠度或粘度变稀或降低的所述组合物具有由剪切混合实现的根据ASTM D 2983-02a使用Brookfield粘度计测量的介于5,000至15,000cp范围内的粘度，并且一旦终止剪切混合并恢复到静止条件，所述组合物具有根据ASTM D 217-97的介于300至400微米范围内的锥入度稠度。