DE2554077B2

DE2554077B2 - Konsistentes Schmiermittel, insbesondere für Schienen, Weichen u. Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2554077B2
Application number: DE2554077A
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter 2050 Hamburg Grasshoff
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea International AG
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DK146392C; BE848794A; DE2554077C3; SE7612464L; FR2333855B1; DE2554077A1; GB1571605A; JPS5269410A; NL7613380A; US4115282A; DK493276A; CH623604A5; ATA695876A; FR2333855A1; IT1068856B; DK146392B; AT353930B; SE422469B

Description

besteht

5. Konsistentes Schmiermittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich

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

0,25 bis 30 Gew.-% feinteiligen Graphit oder M0S2 0 bis 6 Gew.i'o Natriumtetraborat und
0,05 bis 5 Gew.-% Emulgiermittel

enthält

6. Konsistentes Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

0,5 bis 5 Gew.-°/o

2 bis 10Gew.-%
10bis30Gew.-%

20 bis 30 Gew.-%

0,25bisl5Gew.-%
2 bis 5 Gew.-%
0,5 bis 3 Gew.-%
20 bis 60 Gew.-%

besteht.

Alginat- oder Zellulosederivat-

Verdickungsmittel

natives öl und/oder Fett

Fettalkohol mit mindestens 18

C-Atomen

Glycerin oder mindestens

dreiwertigem Alkohol

Graphit oder M0S2

Natriumtetraborat

Emulgiermittel und

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 Stellen ausgehende Lärmbelästigung zu verringern. Zur Schmierung dieser Teile von Gleisanlagen oder Schienenfahrzeugen wurden vornehmlich Schmierfette verwendet, die als Hauptbestandteil Mineralschmieröle sowie als Verdickungsmittel Fettsäureseifen, 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 Schmierfetten dieser Art noch Festschmierstoffe wie Graphit oder Molybdändisulfid enthalten. Die Zusammensetzung und Wirkungsweise von bekannten Spurkranzschmierfetten wird z. B. beschrieben in der Anforderungsnorm der Deutschen Bundesbahn, Stoff-Nr. 077.02, Januar 1974 und im »Standard 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 80-90%) Mineralschmieröl enthalten, das· biologisch 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 gelangen 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 kommen.

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 biologisch voll abbaubar und unbedenklich ist.
Gegenstand der Erfindung ist das in den Patentan-Sprüchen gekennzeichnete Schmiermittel.

Es war bereits bekannt, daß wasserhaltige Gele von Polysacchariden pflanzlicher Herkunft, wie die Alginate oder Methylzellulose und andere Zellulosederivate, eine verdickende 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.

fco 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 Polysaccharidgele 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 Sduniermittelemulsion zusätzlich Fettalkohole, d.h. aliphatische Monoalkohole mit mindestens 18 Kohlenstoffatomen, einzuarbeiten. Solche Fettatlkohole sind aus nativen ölen erhältlich. Es sind jedoch auch biologisch abbaubare höhere Alkohole geeignet, die beim Verfahren von K. Ziegler (DE-PS 1014 088) erhalten werden und nach dem Abdestillieren der bis zu 18 C-Atome enthaltenden Alkoholfraktion(en) als Destillationsrückstand hinterbleiben. Ein Zusatz solcher Fettalkohole verbessert das Emulgiervermögen des wasserhaltigen Polysaccharidgels, bewirkt eint verbesserte Walkbeständigkeit (gemessen nach DIN 51 804) der erhaltenen Schmiermittel und wirkt zusätzlich konsistenzregulierend, insbesondere, wenn nach dem Auftragen des Schmiermittels sein Wasseranteil allmählieh verdampft

Weiterhin soil das erfindungsgemäße Schmiermittel ein gebräuchliches Emulgiermittel enthalten, das ebenfalls biologisch abbaubar ist und eine hinreichende Beständigkeit der Emulsion gewährleistet Da da» wasserhaltige Polysaccharidgel bereits Emulgierwirkung besitzt und diese ggf. durch Zusatz eines Fettalkohols erhöht wird, kann der Anteil des Emulgiermittels niedrig gehalten werden, wie noch erläutert wird.

Es wird bevorzugt in dem aus dem wasserhaltigen Polysaccharidgel, dem nativen Öl bzw. Fett sowie ggf. Fettalkohol und dem Emulgator bestehenden Schmiermittel zusätzlich Graphit, Molybdändisulfid oder einen anderen bekannten Festschmierstoff in feinteiliger oder kolloidaler Form zu suspendieren. Festschmierstoffe dieser Art erhöhen die Druckbeständigkeit der Schmiermittelfilme erheblich. Ihre verschleißmindernde Wirkung läßt sich durch Zusatz eines Alkali-, insbesondere Natriumtetraborats (Borax) weiter verbessern. J5 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 Schmiermitteln zur Verbesserung ihres Kälteverhaltens und als zusätzlichen Konsistenzregler Glycerin abzusetzen. An seiner Stelle kann man auch Trimethylol propan, Mannit oder ähnliche, mindestens dreiwertige aliphatische Alkohole verwenden.

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 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

0,2 bis 10 Gew.-% des gelbildenden Polysaccharide,

1 bis 50 Gew.-% des nativen Öls und/oder Fetts

0 bis 50 Gew.-% des Fettalkohols mit mindestens 18 ^b0

Kohlenstoffatomen und 10 bis 95 Gew.-°/o Wasser

bestehen. Je höher (innerhalb vorstehender Bereiche) der Anteil des gelbildenden Polysaccharide ist, umso größer ist die erreichte Konsistenz. Schmiermittel dieser Art werden in der nachstehenden Tabelle 1 erläutert.

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

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

0,25 bis 30 Gew.-% feinteiligen Graphit oder MoS₂ 0 bis 6 Gew.-% Natriumtetraborat und 0,05 bis 5 Gew.-% Emulgiermittel

enthalten. Zusammensetzungen dieser Art sind in der nachfolgenden Tabelle 2 erläutert

In einer bevorzugten Zusammensetzung besteht das erfindungsgemäße Schmiermittel aus:

0,5 bis 5 Gew.-%

2 bis 10 Gew.-% 10bis30Gew.-%

20 bis 30 Gew.-%

0,25 bis 15 Gew.-⁰/ 2 bis 5 Gew.-% 0,5 bis 3 Gew.-% 20 bis 60 Gew.-%

Alginat- oder Zellulosederivat-Verdickungsmittel, natives öl bzw. Fett .Fettalkohol (mit mindestens 18 C-Atomen)

Glycerin oder mindestens dreiwertigem Alkohol 1 Graphit oder MoS₂ Natriumtetraborat Emulgiermittel und 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 ca. 1 h erfordert, werden die übrigen Bestandteile unter sSändigem 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, z. B. die Na-, K-, NH₄-, Ca- oder Mg-Salze oder solche niedermolekularer Amine, der Alginsäure sind im Handel erbältlich und werden als Gel-, Filmbildner und Verdickungsmittel verwendet Für ähnliche Zwecke sind auch Derivate der natürlichen Cellulose, wie Methyl- oder Äthyläther oder Carboxymethylcellulose 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 z. B. 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 24 C-Atomen

darstellen.

Als Festschmierstoffe können die erfindungsgemäßen Schmiermittel Graphite, insbesondere mit einer mittleren Kristallitgröße unter etwa 40 Mikron, und bzw. oder ähnlich feinteiliges bzw. kollcjdales Molybdändisulfid enthalten. Ihre verschleißmindernde Wirkung soll zweckmäßig durch Zusatz eines Alkaliborates, etwa Borax, erhöht werden.

Die Schmiermittel nach der Erfindung sollen 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-ÖI- oder Öl-in-Wasser-Emulsion zu verleihen. Geeignete Emulgatoren sind z. B. Fettsäureseifen, wie Na- und K-Oleat bzw. -Stearat, Fettsäureester, wie Sorbitanmonooleat oder Glycerinmonostearat und dergleichen sowie Wollfettalkohole.

In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 sind Beispiele für die Zusammensetzung und Eigenschaften von erfindungsgemäßen Schmiermitteln wiedergegeben:

In der Tabelle 1 sind sechs Grundformulierungen Nr. 1 bis 6 aufgeführt. Sie enthalten die erfindungswesentlichen Stoffkombinationen. Das Vergleichsbeispiel 7 gibt ein der Deutschen Bundesbahn-Spezifikation 077.02 entsprechendes Calciumseifenschmierfett wieder.

In Beispiel 1 enthält das Schmiermittel nur Rüböl,

Tabelle 1

jedoch keine Festschmierstoffe zur Steigerung des Druckaufnahmevermögens. Entsprechend niedrig ist mit 500Kp die Belastbarkeit, gemessen nach der Almen-Wieland-Methode (AW). Im Vergleich zum mineralölhaltigen Calciumseifenfett (Vergleichsbeispiel 7) ist das Fett jedoch schon deutlich besser.

Durch Zusatz von 10 Gew.-% Graphit (Beispiel 2) erzielt man im Vergleich zu Beispiel 1 eine sprunghafte Verbesserung des Druckaufnahmevermögens. Das gleiche gilt bei Zusätzen von Natriurnietraborat (Beispiele 3 und 4), und als ganz besonders wirksam hat sich der Zusatz von Molybdändisulfid erwiesen, wie aus den Beispielen 5 und 6 hervorgeht Mit einem Zusatz von 1,5% M0S2 (Beispiel 6) wird das Ergebnis — bezogen auf den AW-Test — von Beispiel 2 mit Zusatz von 10% Graphit weit übertroffen.

Die Beispiele 8 bis 16 der Tabelle 2 sind Formulierungen, die neben anderen Verdickungsmitteln Zusätze von höhermolekularen Alkoholen und Glycerin enthalten.

Als für die Schmierung optimal können die Formulierungen angesehen werden, deren Druckaufnahmevermögen, gemessen nach AIrnen-Wieland, etwa 2000 Kp erreicht bzw. überschreitet

Als besonders vorteilhaft erwies sich ein Zusatz von Molybdändisulfid, mit dem bereits mit einem Anteil von nur 0,5% (Beispiel 16) eine Belastbarkeit des Schmierfilms von 2200 Kp erreicht werden konnte.

Beispiele
1

2	2	2	2	2	2
95	85	92	90	92	93,5
2	2	2	2	2	2
1	1	1	1	1	1
	10

Beispiele
8 9

1,5

Alginat*), Gew.-%
Wasser, Gew.-%
Rüböl, Gtw.-%
Emulgator**), Gew.-%
Graphit***), Gew.-%
Molybdänsulfid****), Gew.-%
Natriumtetraborat, Gew.-%

Konsistenz nach DIN 51 804:
Ruhepenetration
Walkpenetration
Almen-Wieland-Test, Kp

*) AmmoniumalginaL
**) Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat.
***) Synthetisch, Durchschnittskorngröße: < 30 μΐη.
****) Durchschnittskorngröße: <0,3μηι.

°) Mineralölhaltiges Calciumseifenfett (nach Speziflkation 077.02 der Deutschen Bundesbahn).

Tabelle 2

420	413	433	418	421	420	430
445	441	450	443	435	435	450
500	1500	1250	1650	>2500	200	250

10

12

13

15

16

Alginat

Methylcellulose
Wasser
Alkohole (>C,g)

*) Natriumalginat.
**) Ammoniumalginat.

1,5*) 1,5*) 1,5**) 1,5**) 1,5**) 5**) 1,5**) 1,0 1,0

67,5 67,5 55,5 36,5 26,5 45,0 55,0 10 65

10,0 30,0 50

7 Fortsetzung

	Beispiele	9	10	11	12	13	14	15	16
	8	20,0	30,0	30,0	30,0	30,0			30
Glyzerin	20,0		2,0			2,0	2,5	25	2,0
Rüböl	10,0	10,0		30,0	30,0
Rindertalg		1,5°)	1,0	2,0°°)	2,0°°)	1,5	1,0		1,0
Emulgator	1,5°)		10,0		10,0	10,0	10,0	10
Graphit									0,5
Molybdänsulfid
Konsistenz nach DIN 51 804:		360	358	295	293	407	384	271	433
Ruhpenetration	402	391	403	333	338	391	386	282	458
Walkpenetration	423	1800	1600	2500	2500	2200	2100	2500	2200
Almen-Wieland-Test, Kp	1900
°) Kaliumoleat
°°) Sorbitanmonooleat

Claims

Patentansprüche:

1. Konsistentes Schmiermittel für Schienen, Weichen und Schienenfahrzeuge, bestehend aus schmierwirksamen nativen ölen, einem Verdikkungsmittel, Additiven sowie gegebenenfalls einem Festschmierstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

1. einer Emulsion von biologisch abbaubaren pflanzlichen oder tierischen ölen und/oder Fetten sowie gegebenenfalls aliphatischen Monoalkoholen mit mindestens 18 Kohlenstoffatomen in einem wasserhaltigen Verdickungsmittel aus Gele bildenden pflanzlichen Polysacchariden sowie einem Emulgiermittel, gegebenenfalls

2. Festschmierstoffen, in feinteiliger Form suspendiert, insbesondere Graphit oder Molybdändisulfid und gegebenenfalls

3. Glycerin oder einem ähnlichen, mindestens dreiwertigen aliphatischen Alkohol

besteht

2. Konsistentes Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Alkali-, insbesondere Natriumtetraborat, enthält

3. Konsistentes Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gelbildende Polysaccharid aus einem Alginat oder einem Zellulosederivat, insbesondere Methylzellulose, besteht

4. Konsistentes Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

0,2 bis 10 Gew.-% des gelbildenden Polysaccha-

rids,

1 bis 50 Gew.-°/o des nativen Öls und/oder Fetts
0 bis 50 Gew.-% des Fettalkohols mit mindestens

18 Kohlenstoffatomen und
10 bis 90 Gew.-% Wasser