DK146392B - Konsistent smoeremiddel - Google Patents

Description

(19) DANMARK

fm FREMLÆGGELSESSKRIFT od 146392 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 4932/76 (51) Int.CI.3: C 10 M 5/00 (22) Indleveringsdag: 01 nov 1976 (41) Aim. tilgængelig: 03 jun 1977 (44) Fremlagt: 26 sep 1983 (86) international ansøgning nr.: - (30) Prioritet: 02 dec 1975 DE 2554077 (71) Ansøger: ‘DEUTSCHE TEXACO AKTiENGESELLSCHAFT; 2000 Hamburg 13, DE.

(72) Opfinder: Hans Dieter ‘Grasehoff; DE.

(74) Fuldmægtig: Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co__ (54) Konsistent smøremiddel

Ved sporanlæg for skinnebundne køretøjer, f.eks. jernbaner, sporvognsskinner, tipvognsbaner eller storrumsgravemaskinbaner, er anlæggene som bekendt i kurver eller sporskifter eller vigespor ud-0 sat for forøget slid på grund af tværkræfter. Det samme gælder for jj sporkransene på skinnekøretøjerne. Man forsøger derfor ved påføring .O af smøremidler at beskytte skinner, skifte- eller vigespor og/eller if sporkransene mod dette forhøjede slid. Samtidig søger man at for- ^ mindske den fra de pågældende steder hidrørende støjbelastning.

^ Til smøring af disse dele af skinneanlæg eller skinnekøretøjer an- 2 148392 vendes der fortrinsvis smørefedt, der som hovedbestanddel indeholder mineralsmøreolier samt som fortykkelsesmiddel fedtsyresæber, navnlig calciumsæber. Alt efter kravene indeholder sådanne smørefedttyper desuden små andele af de gængse tilsætningsstoffer eller additiver, f.eks. korrosionsbeskyttelsesstoffer, oxidationsbeskyttelsesstoffer eller højtrykstilsætninger og lignende. Ofte indeholdes der i de gængse smørefedtstoffer af denne art yderligere faste smørestoffer såsom grafit eller molybdendisulfid. Sammensætningen og virkningsmåden for kendte sporkranssmørefedtstoffer er f.eks. beskrevet i "Anforderungsnorm der Deutschen Bundesbahn", Stoff-Nr. 077.02, januar 1974, og i "Standard Handbook of Lubrication Engineering",

Mc Graw-Hill, 1968, kapitel 43, side 18-21.

En ulempe ved de kendte smørefedtstoffer til skinner eller skinnekøretøjer ligger deri, at de indeholder store andele (for det meste 80-90%) mineralsmøreolie, som ikke eller ikke i tilstrækkeligt omfang kan nedbrydes biologisk. Især ved anvendelsen af sådanne smørefedtstoffer til vedligeholdelse af sporanlæg på sporveje kan der gennem regn eller gaderengøring komme større mængder af disse biologisk ikke-nedbrydelige mineraloliebestanddele ud i spildevandsledningsnettet og i væsentligt omfang bidrage til miljøforurening. Lignende farer for miljøet opstår ved smøring af eventuelt skinnebundne affalds- og storrumsgravemaskiner, eftersom tove, lænker og andre smurte dele ofte kommer i umiddelbar berøring med overfladevandet .

Det er således formålet med opfindelsen at tilvejebringe et især til skinner og skifte- og vigespor i sporanlæg samt til skinnekøretøjer anvendeligt smøremiddel, som besidder en smørefedtagtig konsistens og e.r biologisk nedbrydeligt, og hvis anvendelse i øvrigt ikke giver anledning til betænkeligheder.

Opfindelsen angår således et konsistent smøremiddel, især til skinner, vige- og skiftespor samt skinnekøretøjer, bestående af smørevirksomme olier, et fortykkelsesmiddel, additiver samt eventuelt et fast smørestof, hvilket middel er ejendommeligt ved, at det består af en emulsion af biologisk nedbrydelige vegetabilske eller animalske olier eller fedtstoffer samt eventuelt aliphatiske monoalkoholer med mindst 18 carbonatomer i et vandholdigt fortykkelsesmiddel af geldannende vegetabilske polysaccharider samt et emulgeringsmiddel .

3 146392

Det er allerede kendt, at vandholdige geler af polysac-charider af vegetabilsk oprindelse, f.eks. alginaterne eller methyl-cellulose og andre cellulosederivater, har en fortykkende og filmdannende virkning samt en vis emulgerings- og dispergeringsevne.

Da geler af denne art overvejende indeholder vand, har man åbenbart hidtil anset dem for uegnede til opbygning af smøremidler med smørefedtagtig konsistens.

Det har imidlertid nu vist sig, at der ud fra vandholdige polysaccharidgeler og native olier eller smeltede fedtstoffer kan fås emulsioner, der er udmærkede smøremidler, og hvis konsistens lader sig indstille til·at være smørefedtagtig. Da de vandholdige polysaccharidgeler nedbrydes bakterielt, kommer man frem til biologisk fuldstændigt nedbrydelige og uskadelige smøremidler, når man i gelerne emulgerer native olier eller fedtstoffer. Det er fordelagtigt i disse smøremiddelemulsioner yderligere at indarbejde fedtalkoholer, dvs. aliphatiske monoalkoholer med mindst 18 car-bonatomer. Sådanne fedtalkoholer kan fås ud fra native olier.

Biologisk nedbrydelige højere alkoholer er imidlertid også egnede, og disse fås ved fremgangsmåden ifølge K. Ziegler (DT-PS 1.014.088) og bliver tilbage efter afdestillation af den eller de op til 18 carbonatomer indeholdende alkoholfraktioner som destillationsremanens. En tilsætning af sådanne fedtalkoholer forbedrer den vandholdige polysaccharidgels emulgeringsevne, bevirker en forbedret valkebestandighed (målt efter DIN 51.804) af det dannede smøremiddel og virker yderligere konsistensregulerende, navnlig når efter påføringen af smøremidlet dets vandandel fordamper lidt efter lidt.

Endvidere skal det her omhandlede smøremiddel indeholde et gængst emulgeringsmiddel, der ligeledes er biologisk nedbrydeligt og giver en tilstrækkelig bestandighed af emulsionen. Da den vandholdige polysaccharidgel allerede har emulgeringsvirkning, og denne eventuelt forøges ved tilsætning af en fedtalkohol, kan andelen af emulgeringsmidlet holdes lav, således som der vil fremgå af det følgende.

Det foretrækkes yderligere at suspendere grafit, molybden-disulfid eller et andet kendt fast smøremiddel i findelt eller kolloid form i det af den vandholdige polysaccharidgel, den native olie eller fedtstoffet samt eventuelt fedtalkoholen og emulgatoren bestående smøremiddel. Faste smøremidler af denne art forøger smø- 4 146392 remiddelfilmenes trykbestandighed i betydelig grad. Deres slidformindskende virkning lader sig yderligere forbedre ved tilsætning af et alkalinetaltetraborat, især natriumtetraborat (boraks). Som følge af konsistensen af det her omhandlede smøremiddel kan man i de fortykkede emulsioner indarbejde betydelige andele af sådanne faste stoffer, uden at der indtræder en afsætning.

Det foretrækkes endvidere, at der til det omhandlede smøremiddel sættes glycerol til forbedring af midlets opførsel i kulde og som yderligere regulator af konsistensen. I stedet kan man også anvende trimethylolpropan, mannitol eller lignende, mindst trivalente aliphatiske alkoholer.

I de her omhandlede smøremidler er andelene af de ovenfor angivne bestanddele, der alle er biologisk nedbrydelige eller i det mindste ikke frembyder nogen fare, ikke særlig kritisk og lader sig ændre inden for forholdsvis vide grænser således, at den til hvert enkelt anvendelsesformål nødvendige konsistens og smørevirkning opnås, således som det fremgår af de følgende eksempler.

Til anvendelsesformål, hvor der ikke stilles store krav til smørevirkningen, belasteligheden og frostbestandigheden, kan det her omhandlede smøremiddel bestå af 0,2-10 vægt-% af det geldannende polysaccharid, 1-50 vægt-S af den native olie eller fedtstof, 0-50 vægt-% af fedtalkoholen med mindst 18 carbonatomer og 10-95 vægt-% vand.

Jo højere (inden for de ovenstående intervaller) andelen af det geldannende polysaccharid er, desto tykkere er den opnåede konsistens. Smøremidler af denne art belyses nærmere i den følgende Tabel I.

Til mere krævende anvendelsesformål skal det her omhandlede smøremiddel ud over de ovennævnte bestanddele indeholde 10-50 vægt-% glycerol eller en lignende, mindst trivalent alkohol, 0,25-30 vægt-% findelt grafit eller M0S2, 0-6 vægt-% natriumtetraborat og 0,05-5 vægt-% emulgeringsmiddel. Sammensætninger af denne art er belyst nærmere i den følgende Tabel II.

I en foretrukken sammensætning består smøremidlet ifølge opfindelsen af 0,5-5 vægt-% alginat- eller cellulosederivat-fortykkelses- middel, 5 146392 2-10 vægt-% nativ olie eller fedtstof, 10-30 vægt-% fedtalkohol med mindst 18 C-atomer, 20-30 vægt-% glycerol eller anden mindst trivalent alkohol, 0,25-15 vægt-% grafit eller MoS2, 2-5 vægt-% natriumtetraborat, 0,5-3 vasgt-% emulgeringsmiddel og 20-60 vægt-% vand.

Fremstillingen af det her omhandlede smøremiddel ud fra de ovenfor angivne bestanddele kan hensigtsmæssigt ske på den måde, at man går ud fra vandet og deri homogent fordeler alginatet eller cellulosederivatet ved hjælp af en hurtigomrører ved stuetemperatur og lader blandingen kvælde. Efter at en kvældning er indtrådt, hvilket ved alginater kræver ca. 1 time/ tilsættes de øvrige bestanddele under stadig langsom omrøring, bedst i en med planetrøre-værk udstyret, opvarmelig beholder. Ved anvendelse af højeremole-kylære alkoholer, der kan have smeltepunkter på 50-65°C, eller naturlige fedtstoffer skal smørefedtansatsen opvarmes til flydende-gørelse af alle bestanddelene. Den rækkefølge, i hvilken de enkelte bestanddele tilsættes, er i almindelighed ikke kritisk.

De som fortykkelsesmidler i de her omhandlede smøremidler anvendelige alginater er som bekendt vandopløselige salte af den ud fra alger udvundne alginsyre, som er tungtopløselig i vand.

Talrige salte, f.eks. Na-, K-, NH4~, Ca- eller Mg-salte, eller sådanne laveremolekylære aminer, af alginsyren kan fås i handelen og anvendes som gel-, filmdannere og fortykkelsesmidler. Til lignende formål kendes også i handelen værende derivater af den naturlige cellulose, f.eks. methyl- eller ethylethere eller carboxymethyl-cellulose og salte deraf. Cellulosederivater af denne art danner i forholdsvis lav koncentration holdbare, højviskose, vandige opløsninger og har ofte god emulgerings- og dispergeringsevne. Desuden er de lidet følsomme overfor tilsætningen af vandopløselige alkoholer. Ligesom alginaterne er de desuden ret ufølsomme overfor vandets hårdhed. Som fortykkelsesmidler egner sig således til det her omhandlede smøremiddel såvel alginater som cellulosederivater og blandinger af begge.

Som animalske eller vegetabilske fedtstoffer eller olier kan smøremidlet ifølge opfindelsen f.eks. indeholde oksetalg, svinefedt, klovolie, rapsolie, olivenolie, kokosolie, palmekerne-olie eler ricinusolie eller lignende olier, der overvejende er glycerider af mættede eller umættede fedtsyrer med ca. 6-24 car- 6 146392 bonatomer.

Som faste smørestoffer kan de her omhandlede smøremidler indeholde grafittyper, især med en middelkornstørrelse på under ca. 40 μ, og/eller tilsvarende findelt eller kolloidt molybden-disulfid. Deres slidformindskende virkning kan hensigtsmæssigt forøges ved tilsætning af et alkalimetalborat, f.eks. boraks.

Smøremidlerne ifølge opfindelsen skal endelig indeholde en gængs emulgator, der især ved højere andele af højeremolekylære alkoholer og animalske eller vegetabilske fedtstoffer eller olier er i stand til - alt efter vandandelen - at give bestanddelene form af en vand-i-olie- eller en olie-i-vand-emulsion. Egnede emulgatorer er f.eks. fedtsyresæber, f.eks. Na- og K-oleat eller -stearat, fedtsyreestere, såsom sorbitanmonooleat eller glycerol-monostearat, eller lignende, samt uldfedtalkoholer.

I de følgende tabeller I og II er der givet eksempler på sammensætningen og egenskaberne af smøremidler ifølge opfindelsen: I tabel I er der angivet seks grundsammensætninger nr. 1-6.

De indeholder de for opfindelsen væsentlige stofkombinationer. Sammenligningseksempel 7 angiver et calciumsæbesmørefedt, som svarer til Specifikation nr. 077.02 fra Deutsche Bundesbahn.

I eksempel 1 indeholder smøremidlet kun rapsolie, men ingen faste smørestoffer til forøgelse af trykoptagelsesevnen. Belasteligheden målt efter Almen-Wieland-metoden (AW), er tilsvarende lav og andrager 500 kp. Sammenlignet med det mineralolieholdige cal-ciumsæbefedt (sammenligningseksempel 7) er fedtet imidlertid allerede tydeligt bedre.

Ved tilsætning af 10 vægt-% grafit (eksempel 2) opnår man 1 . samménligning med eksempel 1 en særdeles betydelig forbedring af trykoptagelsesevnen. Det samme gælder ved tilsætninger af na-triumtetraborat (eksemplerne 3 og 4), og som ganske særlig virksom har tilsætningen af molybdendisulfid vist sig, således som det fremgår af eksemplerne 5 og 6. Med en tilsætning på 1,5% M0S2 (eksempel 6) bliver resultatet - henført til AW-testen - fra eksempel 2 med tilsætning af 10% grafit langt overgået.

Eksemplerne 8-16 i tabel II er sammensætninger, der ud over andre fortykkelsesmidler indeholder tilsætninger af højeremolekylære alkoholer og glycerol.

Som optimale for smøringen kan man anse de sammensætninger, hvis trykoptagelsesevne, målt efter Almen-Wieland, kommer op på eller overskrider ca. 2000 kp.

7 146332

Som særlig fordelagtig viser sig en tilsætning af molybdendisulfid, med hvilken man allerede med en andel på kun 0,5% (eksempel 16) kan opnå en belastelighed af smørefilmen på 2200 kp.

8 146392 -μ Τ3 0) cd Ή Μ 0) m X! ai cm tn o g · a t" Η Γ* υ o

r—I

td q o o — •H (3

___—-— -P +> A

—~————————— iji cd td

•H ti A

Ό -ri οι h m o) O -ri Ό o o o ,d o q cn m m til dl d 1 w h tn o <u ---- 1 Φ ,£

in o td O

„ m o m o μ h tn

fr) «. CM Γ0 O dl Ό· -P

10 CM O CM H H d1 Μ1 M CjlHa •Η -H dl

___s — O

o O

H m o cm cm m in in cm cn cm h ro m* •n' cm ---1_ 1 o g oo ro tn st.cn o H ^ io » cm σ> cm H in "fl* "M* H o o ro ____V * o ·· ·· cn o in (Ud) cm cn m cm t n t n mtMoicMH cn ’άι'α] H Li p p

M m__;__-MM

r-l O +J «i «I

ma m r-l o tf -P -P

og in ο h m· in d) tn tn

CdScMCMOOCMrMH '^'Μ'Ι-Η r-jC S

ώ tn O P P

"S ooo ω S Λ! ti

m-----O

O m o S tji &

m cm o* o q -Η -H

rH cm cn CM Η >^·Μ<ΐη •Η ·Η -Η

___Α ti C

do= = = = ss » οι in O g g L tn tu d) tn +> i fi g m cd ΰ q ti > * & ti dl dl dl # t n >i + q -P η Λ * +i d) 0 tn td -P ti Ό td tn -p q dl S dl tn Η P H -P 0 E-l 3>i-rl

u-l O ·& (d -Η I -Η X -P

η ΰ m μ -μ Ό q o o

* q td ·η -ptdq o >i -P

+ tn μ ·· d) μ <d grHd + -H-P tn if C 41 H g O >i # P + Od) q o dl tu o> <q o< ω d)0+P-P dl 00 ft β Ή +1 -ri -p d)g -p · ti d) 12 td r-ι te +> Ό 3 in h in & i q o IJI ή Λ ή ·η m ή ο q •riT3tnr4u-i>iM tn -P t! d) f i? S a 3 ni h +) q 3 td .μ g „ -+ * •μ td td g P o td ο h -p id h + + + <j > tf H O S g ^ Ο Μ > ai * + + + 9 146392 J J- o in o o m ro co o

id ^ m o - ^ ro lo (N

Η H ID 00 (N H O 'S* 04 o +) * H 04 O (d in ^ o o m o r^cotn d)

H in H in 04 Η 04 04 es H

o ______-__d ’f d3 o

* o o o o 0) I

in * * m o * ^ιοο H d ». in o *. «.o oo co H o (ti

HH in ro es HH ro oo 04 S -P

Η Ή Η Λ

----—--- M

* Λ O

# o o o o O « ω in *. » « o in * o- H o

ro ·. uo o o «· o o σι oa O O

HH-tfHOOOlHH ^ oo oa 0 - - * in o o o o o m - - «.o*· oo od o cm *. vo o o *· o σι oo m ΗΗ04Γ0 00 04 Η 04(004 1 ti * m o o o ° in .. «. * o m ro o H * vo o o * σι oo m HH00 00 00 04 04 00 04 p-----—-- H d> _ _ HH * m O o „2 pi, O m - «.o o > co oo o

HgH«.mo- -o m o id

(Ud) HinrooaHH co «s1 H

Λ to (d >M___

H W

in o o Ό o o >. » m oho ·. o» o o *· ιο σι oo σι H ID 04 HH ΟΟΟΟΗ in o o o o o «*·*· m oa oo o kt-'Oo < o oa σι

00 H 10 04 Η H '4,'3*H

-P

d -p fd d) o (d d ^ >d tr> -H d d η

d) 00 Η H *P 0 H

WH ιΡΌ-ίβ-ΗΙ OlH

0O Η Ή P -P Td Hg ha rsH-umd (dg 3— tn · d) p (d g d

H Hto^d-PH D-H

η ρ ρ Ododjcutua -rid <U d)H<UCn0 d dJOOOjd-H« M o +>ϋ H0-HH+J d) -P * Ai <D S +> g (dH o ρ h (d (tf -P rø ΜΗωΟιΐ ·· (dg ΰ>ι Λΰ)θ·Ρ&ι-ΗΛ ή in -H o) d +J 3 <

Hx!OOora<DH«H>r tn -Ρ A! <D in en -P c ,¾ >iaw d (dH dianJHgd) „ „

HdJidHHldASPO 0 Η -P Cd Η H * f <a>ri!OpjOMOa 3 Q CO > rti I +

Claims (8)

146392 10

1. Konsistent smøremiddel, især til skinner, skifte- eller vigespor og skinnekøretøjer, bestående af smørevirksomme olier, et fortykkelsesmiddel, additiver samt eventuelt et fast smøremiddel, kendetegnet ved, at det omfatter en emulsion af biologisk nedbrydelige vegetabilske eller animalske olier eller fedtstoffer samt eventuelt aliphatiske monoalkoholer med mindst 18 carbon-atomer i et vandholdigt fortykkelsesmiddel af geldannende vegetabilske polysaccharider samt et emulgeringsmiddel.

2. Smøremiddel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere indeholder grafit, molybdendisulfid eller andre faste smøremidler suspenderet i findelt form.

3. Smøremiddel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det indeholder alkalimetaltetraborat, især natriumtetraborat.

4. Smøremiddel ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det til forbedring af egenskaberne i kulden indeholder glycerol eller en lignende, mindst trivalent aliphatisk alkohol.

5. Smøremiddel ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at det geldannende polysaccharid består af et alginat eller et cellulosederivat såsom methylcellulose.

6. Smøremiddel ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at det omfatter' 0,2-10 vægt-% af det geldannende polysaccharid, 1- 50 vægt-% af den native olie eller det native fedtstof, 0-50 vægt-% af fedtalkoholen med mindst 18 carbonatomer og 10-90 vægt-% vand.

7. Smøremiddel ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det yderligere indeholder 10-50 vægt-% glycerol eller en lignende, mindst trivalent aliphatisk alkohol, 0,25-30 vægt-% findelt grafit eller M0S2, 0-6 vægt-% natriumtetraborat og 0,05-5 vægt-% emulgeringsmiddel.

8. Smøremiddel ifølge ethvert af kravene 1-7, kendetegnet ved, at det har følgende sammensætning: 0,5-5 vægt-% alginat- eller cellulosederivat-fortykkelses- middel, 2- 10 vægt-% nativ olie eller nativt fedtstof. 10-30 vægt-% fedtalkohol med mindst 18 carbonatomer.