DE2849561A1

DE2849561A1 - Klebestreifen zum schuetzen eines elektrisch isolierten schienenstosses

Info

Publication number: DE2849561A1
Application number: DE19782849561
Authority: DE
Inventors: Bruce A Marteness; Gerald J Sundsrud
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1979-05-17
Also published as: JPS5477645A; US4209130A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota

V.St.A.

Klebestreifen zum Schützen eines elektrisch isolierten Schienenstoßes

Bei einem elektrisch isolierten Schienenstoß können magnetische Feldlinien in dem Baum zwischen zwei Schienen konzentriert werden, insbesondere wenn die Stoßriegel oder -laschen kein Metall enthalten, wie in der US-Patentschrift 3 369 752 beschrieben ist. Die magnetischen Feldlinien neigen zum Anziehen von Eisen- und anderen ferromagnetischen Teilchen, die den Baum zwischen den Schienen überbrücken und einen elektrischen Kurzschluß bewirken können. Im allgemeinen ist es dann erforderlich, den Stoß auseinanderzunehmen, um die ferromagnetischen Teilchen zu entfernen.

Die US-Patentschriften 3 810 707 und 4- 001 167 beschreiben Klebstoffe, die klebrig und selbst-dichtend sind, aber nicht druckempfindliche Klebstoffe sind, weil sie stärker adhäsiv als kohäsiv sind. Die Klebstoffe nach der US-Patentschrift 3 239 478 basieren auf den gleichen Bestandteilen wie die Klebstoffe nach den vorstehend genannten US-Patentschriften, sind aber druckempfindliche Klebstoffe.

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Das Problem .des; Schützens eines elektrisch isolierten Schienenstoßes vor dem elektrischen Kurzschluß durch den Raum zxirischen den anstoßenden Schienen wird gemäß der Erfindung auf ein Kleinstmaß dadurch zurückgeführt, daß man gegen die Unterseiten und um die Enden der Schienen über deren Verbindungsstelle herum einen Klebestreifen fügt, der aus (a) einem dünnen pigmentierten plastischen Filmträger, der schwach, biegsam und hochgradig streckbar ist, aber einer Zerstörung unter ungünstigen Umweltsbedingungen widersteht, und (b) einer Klebeschicht besteht, die aggressivklebrig, hochgradig streckbar, selbst-dichtend und stärker adhäsiv als kohäsiv ist und eine Dicke innerhalb des ungefähren Bereichs von 0,25 ^is 1,25 raa hat.

Der Filmträger wird als "schwach" bezeichnet um anzuzeigen, daß eine sehr geringe Kraft ausreichend ist, um ihn erheblich zu strecken. Im speziellen soll der Filmträger, wenn er bei gewöhnlicher Raumtemperatur (22⁰O) getestet wird, eine Dehnung von mindestens 300 % haben und sich um mindestens 300 % unter einer Kraft von 200 bis 1800 g je cm Breite, vorzugsweise von 700 bis 1200 g je cm Breite strecken. Bei Verwendung eines stärkeren Filmträgers würde dieser zum Abziehen des Klebstoffs von den Schienen während der Schienenkontraktionszeitspannen, insbesondere bei kalten Temperaturen, führen können. Andererseits wäre der Klebestreifen schwer zu handhaben, wenn sich dessen Filmträger um 300 % unter einer Kraft unter 200 g je cm Breite strekken ließe.

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Als Filmträger wird besonders ein Polyäthylenfilm geringer Dichte mit einer Dicke von etwa 100 Mikrometer, der zum Schutz gegenüber ultraviolettem Licht stark pigmentiert ist, weil der Filmträger gegenüber gewöhnlichen Umweltsbedingungen widerstandsfähig sein soll, bevorzugt. Das Pigment zeigt vorzugsweise eine helle Farbe, weil ein dunkler Filmträger soviel Strahlung von der Sonne absorbieren könnte, so daß ein unerwünschtes lokalisiertes starkes Erwärmen auftritt. Vorzugsweise hat der Filmträger eine Bruchdehnung von etwa 800 % und streckt sich mindestens um 300 % unter einer Kraft von etwa 900 g je cm Breite. Der gleiche Filmträger streckt sich bei einer Dicke von 200 Mikrometer unter einer Kraft von etwa 1800 g je cm Breite um mindestens 3OO °/o. Obwohl ein pigmentierter Filmträger mit einer Dicke von nur 20 Mikrometer geeignet sein kann, werden dünnere Filmträger als zu zart beurteilt, um für den industriellen Gebrauch verwendbar zu sein.

Aufgrund der biegsamen streckfähigen Natur des Filmträgers wird es nach der gegenwärtigen Technik als unpraktisch angesehen, die Klebstoffmasse direkt auf den Filmträger als Schicht aufzutragen. Statt dessen sollte die Klebeschicht nach bekannten Übertragungstechniken aufgebracht werden.

Die Klebeschicht des Streifens der Erfindung basiert vorzugsweise auf hoch aromatischen, hoch siedenden, viskosen Prozessölen, die durch Einarbeiten begrenzter Mengen von bestimmten Block-

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copolymerisaten aus nichtelastisclieii Vinylarenpolymerisaten und elastisciien konjugierten-Dienpolymerisaten gewünschtenfalls gemeinsam mit kleinen Mengen anderer Modifiziermittel modifiziert sind. Der Anteil des Copolymerisate kann etwa 25 "bis 100 Teile je 100 Gewientsteile des Prozessöls ausmachen, übersteigt aber vorzugsweise nicht 50 Teile, weil das Prozessöl viel weniger kostspielig ist als das Copolymerisat.

Bevorzugte Copolymerisate haben den Formeltyp Δ-Β-Α, worin jeder Α-Block ein nicht-elastomerer Polymerisafblock aus einem Vinylaren ist und ein mittleres Molekulargewicht von etwa 5°00 "bis etwa 125 000 oder auch höher hat und B ein Polymerisatblock aus einem konjugierten Dien ist und ein mittleres Molekulargewicht von etwa 75 000 bis etwa 250 000 hat. Die gesamte A-Komponente kann zwischen etwa 10 und etwa 4-0 % ausmachen, wobei bevorzugte Beispiele aus zwischen etwa 15 und etwa 30 % Polystyrol-A-Block bestehen und der Rest Polyisopren- oder Polybutadien-B-Blöcke sind.

Bevorzugte Prozessöle sind hoch-siedende viskose Materialien mit einem Anfangssiedepunkt von mindestens etwa 37O°C und einer SSU-Viskosität bei 99°C von mindestens etwa 250. Die Analyse mittels der Ton-Gel-Methode ergibt einen Gehalt an Aromaten von mindestens 50 °/o und im allgemeinen von über 55 %·

Die Neigung der aromatischen Prozessöle, bei niedrigen Tempera-

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türen zu kristallisieren und ein Sprödewerden oder einen Verlust an Stoßfestigkeit bei der Klebemasse zu bewirken, kann durch Wahl von Prozessölen mit niedrigerer Viskosität oder durch Zusatz von kleinen Mengen nicht-kristallisierender paraffinischer öle oder Polymerisate verringert werden. Der Anteil von solchen Zusätzen muß gering sein, um ein übermäßiges Erweichen und Fließen des Klebstoffs bei hohen Benutzungstemperaturen zu vermeiden, wobei eine solche Tendenz des Erweichens und Fließens auch gegeben ist, wenn Blockpolymerisate niedrigen Molekulargewichts oder mit geringem Styrolgehalt verwendet werden.

Die Zugabe von kleinen Mengen verträglicher Polyolefinpolymerisate niedrigen Molekulargewichts, wie z.B. Polyäthylen, dient ebenfalls als Mittel zur Beseitigung des Erweichens und plastischen Fließens dieser Massen, kann aber zu einer Verringerung der Adhäsions- und Dehnungswerte führen. Der Anteil von solchem Polyolefinzusatz muß daher auf nicht mehr als 30 Teile oder vorzugsweise 25 Teile je 100 Teile des Oopolymersats beschränkt bleiben.

Die aromatischen Prozessöle ergeben im allgemeinen eine geeignete Klebrigkeit und gute Haftfestigkeit auf den Schienen. Wenn eine zusätzliche Klebrigkeit erforderlich ist, kann diese durch Einarbeiten von kleinen Mengen verträglicher Klebrigmacherharze, wie z.B. Polyterpenharz oder anderen nicht-kristallisierenden harzartigen Klebrigmachern, von denen eine Reihe in der US-Patent-

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schrift 3 239 4-78 angegeben wird, erreicht werden.

Der Klebestreifen der Erfindung haftet gut an Stahl, der nur oberflächlich abgeputzt worden ist und noch durch Schmutz, Feuchtigkeit oder Reif bzw. Eis, öl oder anderes fremdes Material verunreinigt sein kann. Klebeschichten mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm sind für diesen Zweck besonders geeignet. Wenn die Klebeschicht dünner als etwa 0,25 mm ist, ist es erwünscht, die Schienenoberfläche vor dem Aufbringen des Streifens zu reinigen. Andererseits sind Dicken der Klebeschicht über 0,8 mm nicht erforderlich und stellen daher eine Verschwendung dar.

Adhäsionswert

Zur Messung des Adhäsionswerts der Klebemasse wird eine 640 Mikrometer dicke Schicht aus dem Klebstoff auf einen biaxial-orientierten Polyäthylenterephthalatfilmträger mit einer Dicke von 50 Mikrometer aufgetragen. Der erhaltene Streifen wird gegen eine saubere Platte aus korrosionsfestem Stahl gelegt, und eine 2,25-kg-Hartgummiwalze wird zweimal über die Länge des Streifens mit einer Geschwindigkeit von 30 cm je Minute geführt. Unter Benutzung eines Instron-Zugprüfgeräts wird der Streifen bei einer Gleitbackengeschwindigkeit von 30 cm je Minute bei einem Winkel von 90° zu der Stahlplatte abgezogen.

Bei diesem Test soll die Klebemasse einen Adhäsionswert von min-

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destens 100Og je cm Breite haben. Bei niedrigeren Werten könnte der Streifen beginnen, sieb, von den Schienen bei starker Kontraktion der letzteren abzulösen. Bei Benutzung eines Trägermaterials jedoch, das sich um 300 % unter einer Kraft wenig über 200 g je cm Breite dehnt, ist ein Adhäsionswert in der Nähe von 500 g je cm Breite geeignet.

Dehnung

Die Dehnung der Klebemasse wird getestet, wie in der Spalte 7» Zeile 63 ff. Der US-Patentschrift 3 810 707 angegeben ist. Die Dehnung sollte mindestens 5OO % bei der Testtemperatur (22⁰C) und vorzugsweise über I5OO % ausmachen, weil Klebemassen mit höherer Dehnung die Neigung besitzen, besser an verunreinigten Schienenoberflächen zu haften.

Die einzige Figur in der Zeichnung ist eine schematische Teildarstellung eines elektrisch isolierten Schienenstoßes des in der US-Patentschrift 3 369 752 beschriebenen Typs. Ein Paar elektrisch isolierte Verbindungsstäbe 10 (einer davon ist dargestellt) wird über der Verbindungsstelle zwischen zwei Schienen 12, 14 durch eine Reihe von Bolzen 16, die gegen zwei Paar Grundplatten 18 wirken, befestigt. Zwischen den Enden der Schienen ist ein isolierter Endpfoäben 20, der im allgemeinen etwa 1 cm dick ist. Ein Klebestreifen 21 wird um die Vorsprünge 22, 24 am Fuß der Schienen 12, 14 an deren Verbindungsstelle um die Unterseiten

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der Schienen und um die Vorsprünge am Fuße der letzteren auf der anderen Seite gewickelt. Der Klebestreifen 21, der eine Breite von 10 cm haben kann, hat einen schwachen, streckbaren plastischen Filmträger 26 und eine klebrige, selbst-dichtende Klebeschicht 28, die an den Schienen haftet.

Bei einer typischen Ausführungsform können sich beide Schienen während der Wärme des Tages ausdehnen, so daß sie den Endpfosten (wie dargestellt) berühren, und bei Facht zusammenziehen, so daß ein Gesamtabstand zwischen den Schienen und dem Endpfosten von 2 oder 3 cm gegeben ist. Es ist bemerkenswert, daß trotz dieses Vorgangs der Klebestreifen an den Schienen durch seine Klebeschicht haften bleibt und in wirksamer Weise verhütet, daß ferromagnetische Teilchen den Spalt zwischen den Schienen überbrücken. Auch wenn der Klebestreifen reißen sollte, wenn die Schienen sich zusammenziehen und einen ungewöhnlich großen Zwischenraum bilden, würde die Klebeschicht während des nachfolgenden Ausdehnens der Schienen aufgrund seiner selbst-dichtenden Matur sich sfelbst wiederherstellen bzw. heilen.

Beispiel

In diesem Beispiel sind alle Teile Gewichtsteile. Eine bevorzugte Klebemasse wurde hergestellt, indem zunächst

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54,2 Teile Prozessöl auf Basis von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt über 37O⁰G und einer SSTJ-Viskosität bei 9-9-°G von 478 und mit einem Gehalt an Aromaten nach der Ton-Gel-Methode von 57»6 % auf 270⁰G erwärmt wurden. Unter inerter Atmosphäre und fortwährendem Rühren wurden 5i7 Teile Butylzimat-"pulver als Antioxidans und Beschleuniger und unmittelbar anschließend 12,5 Teile eines Styrol-Isopren-Blockcopolymerisats vom A-B-A-Typ mit einem Gehalt an Polystyrol von 14 °/o sowie 8,5 Teile Styrol-Butadien-Blockcopolymerisat vom A-B-A-Typ mit einem Gehalt an Styrol von 28 % zugegeben. Das Lösen der Copolymerisate wurde durch fortwährendes Rühren in etwa 3 Stunden erreicht. Dann wurden 7j6 Teile Polyterpenharzklebrigmacher, 5>7 Teile weißes Mineralöl und 5,¹? Teile gepulvertes Polyäthylenharz mit einem Schmelzindex von 70 zugegeben.

Die gut vermischte Klebemasse wurde auf ein mit Silicon behandeltes Papier unter Benutzung einer Rakelaufstreichvorrichtung

und bei einer Temperatur von etwa 120⁰G, die ausreichte, um eine; . für ein Verstreichen geeignete Konsistenz zu erhalten, gestrich-' en. Nach dem Abkühlen hatte der Überzug eine Dicke von etwa 0,64 mm.

Der Adhäsionswert dieser Klebemasse betrug 2500 g je cm Breite, und die Dehnung der Klebemasse lag über 15OO %.

Ein Polyäthylenfilm niedriger Dichte mit einer Dicke von 100

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Mikrometer wurde gegen die freie Oberfläche der Klebeschicht gedruckt. Der Film wurde dann zu Stücken mit einer Breite von 10 cm und einer Länge von 23 cm zerschnitten, die nach Entfernung des mit Silicon behandelten Papiers zum Aufbringen auf elektrisch isolierte Schienenstöße geeignet waren. Der Streifen dieses Beispiels zeigte nach dem Entfernen des mit Silicon behandelten Papiers die folgenden Werte (ASTM-Testmethode D-412):

Zugfestigkeit bei 21°0 3320 kPa
Zugfestigkeit bei -18°0 5350 kPa.

In jedem Fall lag die Dehnung über 700 %. . "

Dr. Ve/Ht

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Claims

1.) Klebestreifen zum Schützen eines elektrisch isolierten Schienenstoßes vor elektrischem Kurzschluß durch den Raum zwischen den Stoßflächen von anliegenden Schienen, dadurch gekennzeichnet, daß er "besteht aus

Ca) einem pigmentierten plastischen Filmträger, der einer Zerstörung unter ungünstigen Umweltsbedingungen widersteht, eine Dehnung von mindestens 300 % hat und sich um mindestens 300% unter einer Kraft von 200 "bis 1800 g je cm Breite streckt, und Cb) einer Klebeschicht, die klebend und selbst-dichtend ist und einen Adhäsionswert von mindestens 500 g je cm Breite ("bei einer Klebeschichtdicke von 640 Mikrometer auf einem 50 Mikrometer dicken biaxial-orientierten Polyäthylenterephthalatfilmträger gegenüber einer Stahlplatte nach dem zweimaligen Führen einer 2,25-kg-Hartgummiwalze über die Länge des Streifens mit einer Geschwindigkeit von 30 cm je Minute auf einem Instron-Zugprüfgerät bei einer Gleitbackengeschwindigkeit von 30 cm je Minute und einem Winkel von 90° zu der Stahlplatte) und eine Dehnung von mindestens 500 % (gemäß der Testmethode nach der Spalte 7, Zeile 63 ff. der US-Patentschrift 3 810 707) aufweist und stärker adhäsiv als kohäsiv ist und eine Dicke innerhalb des ungefähren Bereichs von 0_s25 bis 1,25 mm hat.

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2. Klebestreifen n^ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pigmentierte plastische Träger aus Polyäthylen geringer Dichte "besteht und eine Dicke von 20 bis 200 Mikrometer hat.

5· Klebestreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der pigmentierte plastische Träger um mindestens 300 % unter einer Kraft von 700 "bis 1200 g je cm Breite streckt.

4. Klebestreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht als Hauptteil ein Prozessöl auf Basis von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Viskosität von mindestens etwa 250 (SSU/99°ö)? einem Anfangssiedepunkt von mindestens etwa 37O°C und einem Gehalt an Aromaten ( nach der Ton-Gel-Methode) von mindestens etwa 50 % und als kleineren Teil ein Blockcopolymerisat des ITormeltyps A-B-A enthält, worin die Α-Komponenten etwa 10 bis 40 % des gesamten Oopolmerisats ausmachen, jeder Α-Block ein nicht-elastomerer Yinylarenpolymerisatblock mit einem mittleren Molekulargewicht von etxfa 5OOO bis etxira 125 000 ist und jeder B-Block ein elastomerer konjugiertes-Dien-Polymerisatblock mit einem mittleren Molekulargewicht von etxfa 75 000 bis etwa 250 000 ist, und daß der Anteil des besagten Copolymerisats etwa 25 bis etwa 50 Teile je 100 Teile des besagten Öls ausmacht.

5- Klebestreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht ein Polyclefinpolymerisat in einem Anteil bis

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herauf zu etwa 30 Teilen je 100 Teile Copolymerisat enthält.

6. Klebestreifen nach. Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemasse einen geringen Anteil Klebrigmacherharz enthält.

7. Klebestreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemasse einen kleinen Anteil von paraffinischein Öl enthält.

8. Verwendung des Klebestreifens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Schützen eines elektrisch isolierten Schienenstoßes vor dem elektrischen Kurzschluß, dadurch gekennzeichnet, daß man gegen die Unterseiten und um die Vorsprünge am Fuße der Schienen über die Verbindungsstelle derselben einen Klebestreifen fügt, der besteht aus

(a) einem pigmentierten plastischen Filmträger, der einer Zerstörung unter ungünstigen Umweltsbedingungen widersteht, eine Dehnung von mindestens 300 % hat und sich um mindestens 300 % unter einer Kraft von 200 bis 1800 g je cm Breite streckt, und

(b) einer Klebeschicht, die klebend und selbst-dichtend ist und beim Testen nach den im Anspruch 1 angegebenen Testmethoden einen Adhäsionswert von mindestens 500 g je cm Breite und eine Dehnung von mindestens 500 % aufweist und stärker adhäsiv als kohäsiv ist und eine Dicke innerhalb des ungefähren Be-

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reichs von 0,25 "bis 1,25 Dim hat,

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