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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wachsen einer Fahrradkette mit folgenden Schritten i) Herstellen oder Bereitstellen einer Zusammensetzung, umfassend oder bestehend aus einem Wachs, ii) Herstellen oder Bereitstellen einer Fahrradkette, iii) Inkontaktbringen der Fahrradkette mit der Zusammensetzung, sodass die Fahrradkette zumindest teilweise in die Zusammensetzung eintaucht, iv) Behandeln der Zusammensetzung mit Schall, v) Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem eine gewachste Kette hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, eine Verwendung von Schall zum Wachsen einer Fahrradkette sowie eine Zusammensetzung zum Wachsen einer Fahrradkette.
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Die optimale Schmierung von Fahrradketten ist ein entscheidender Faktor für die Leistung und Langlebigkeit eines Fahrrads. Eine gut geschmierte Kette reduziert Reibung, minimiert Verschleiß und sorgt für eine effiziente Kraftübertragung vom Fahrer auf das Rad. Traditionell werden Fahrradketten mit ölbasierten Schmiermitteln behandelt, um diese Vorteile zu erzielen. Diese Schmiermittel bieten jedoch nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile. Da die ölbasierten Schmiermittel flüssig sind und einen flüssigen Film auf der Fahrradkette bilden, können Schmutzpartikel anhaften und die Kette verschmutzen. Zudem ist ein häufiges Nachschmieren notwendig, da die Schmiermittel bei Berührung der Kette übertragen werden und somit verloren gehen und bei hohen Kettengeschwindigkeiten beim Umlenken der Kette abgespritzt werden.
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In den letzten Jahren hat sich eine alternative Methode der Kettenschmierung etabliert: die Verwendung von festen Schmiermitteln. Eine Schmierung mit festen Schmiermitteln bietet zahlreiche Vorteile gegenüber der Schmierung mit herkömmlichen ölbasierten Schmiermitteln. Feste Schmiermittel bilden eine trockene, glatte Schutzschicht auf der Kette, die das Eindringen von Schmutz und Staub verhindert. Dadurch bleibt die Kette länger sauber und benötigt seltener eine erneute Schmierung. Zudem reduzieren feste Schmiermittel die Reibung zwischen den Kettengliedern und führt zu einer leiseren und effizienteren Fahrt.
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Allerdings stellt die Auftragung von festen Schmiermitteln auf Fahrradketten eine erhebliche Herausforderung dar. Die herkömmlichen Methoden zur Auftragung von festen Schmiermitteln sind umständlich und oft ineffizient. Üblicherweise muss die Kette zuerst gründlich gereinigt und dann in geschmolzenes festes Schmiermittel getaucht werden, was einen erheblichen Aufwand an Zeit und Material erfordert. Insbesondere die Entfernung von ölbasierten Schmiermitteln von der Kette ist dabei nur mit erheblichem Zeitaufwand und unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln oder speziellen Reinigungsmitteln möglich. Diese Mittel sind üblicherweise umweltbelastend, gesundheitsschädlich und müssen speziell entsorgt werden. Darüber hinaus besteht die Schwierigkeit, eine gleichmäßige und dauerhafte Schmiermittelschicht des festen Schmiermittels auf den Kettengliedern zu erzielen. Besonders problematisch ist das Eindringen des festen Schmiermittels in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Kettengliedern, da gerade diese Bereiche für die Reduktion von Reibung und Verschleiß entscheidend sind. Die unzureichende Verteilung des festen Schmiermittels in diese Zwischenräume kann die Wirksamkeit der Schmierung erheblich beeinträchtigen.
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Es fehlt derzeit an einem Verfahren, zur effektiven und einfachen Auftragung von festen Schmiermitteln auf Fahrradketten, einschließlich der gezielten Schmierung der Zwischenräume zwischen den Kettengliedern.
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Wünschenswert ist es zudem, dass auf eine Entfernung der auf der Kette befindlichen fett- oder ölbasierten Schmiermittel vor dem Aufbringen der festen Schmiermittel auf die Kette verzichtet werden kann. Unbenutzte Fahrradketten werden von Werk aus mit einem Öl oder Fett beschichtet, damit sie für den direkten Einsatz am Fahrrad vorbereitet sind und zudem ein Rosten der Fahrradketten während der Lagerung verhindert wird. Sofern diese fett- oder ölbasierten Schmiermittel vor dem Aufbringen der festen Schmiermittel auf die Kette nicht entfernt werden, führt dies zu einer Erniedrigung des Schmelzpunktes des aufgebrachten festen Schmiermittels und die schmutzabweisenden Eigenschaften des festen Schmiermittels sowie die Schmiereigenschaften können nachteilig beeinträchtigt werden. Auch verhindert oder verschlechtert ein Öl- oder Fettfilm auf der Kette die Haftung der festen Schmiermittel.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zum Schmieren einer Fahrradkette zur Verfügung zu stellen, bei der das feste Schmiermittel gleichmäßig auf die Kettenglieder und möglichst in alle Zwischenräume zwischen den Kettengliedern mit dem festen Schmiermittel ausgefüllt werden. Zudem soll es ermöglicht werden, dass auf ein vorheriges Reinigen der Fahrradkette verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Wachsen einer Fahrradkette mit folgenden Schritten
- i) Herstellen oder Bereitstellen einer Zusammensetzung, umfassend oder bestehend aus einem Wachs,
- ii) Herstellen oder Bereitstellen einer Fahrradkette,
- iii) Inkontaktbringen der Fahrradkette mit der Zusammensetzung, sodass die Fahrradkette zumindest teilweise vorzugsweise vollständig in die Zusammensetzung eintaucht,
- iv) Behandeln der Zusammensetzung mit Schall,
- v) Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung.
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Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass gewachste Fahrradketten, die durch das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurden, nicht nur an der Oberfläche gleichmäßig gewachst sind, sondern das Wachs auch mehr als 82 Vol.-% aller Zwischenräume zwischen den Kettengliedern ausgefüllt. Die Behandlung mit Schall führt dazu, dass Lufträume zwischen den Kettengliedern entfernt und durch das Wachs ersetzt werden.
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Eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass die Einwirkung von Schall dazu führt, dass an der Fahrradkette anhaftende Öle oder Fette, wie sie beispielsweise bei einer fabrikneuen Fahrradkette vorliegen, vollständig oder zumindest teilweise von der Fahrradkette entfernt werden und sich in der hergestellten oder bereitgestellten Zusammensetzung verteilen und somit von der Fahrradkette weg befördert werden. Der sonst auftretende Effekt, dass das auf der Kette befindliche Öl oder Fett zu einer Erniedrigung des Schmelzpunktes des aufgebrachten Wachses führt und die schmutzabweisenden Eigenschaften des Wachses sowie die Schmiereigenschaften nachteilig beeinträchtigt werden, tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht oder stark reduziert auf. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird davon ausgegangen, dass die Behandlung der Zusammensetzung mit Schall den zusätzlichen Effekt hat, dass mögliche Öl- oder Fettfilme auf der nicht oder schlecht gereinigten Fahrradkette aufgebrochen werden und die wachshaltige Zusammensetzung sich dadurch gleichmäßig auf der Kette verteilen kann, ohne dass eine Fett- oder Ölschicht zwischen Wachs und Kette vorliegt.
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Ein Verfahren ist somit erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Verfahrensschritte in folgender Reihenfolge durchgeführt werden: i), ii), iii), iv) und v) oder ii), i), iii), iv) und v)
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Ein Verfahren ist somit erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Fahrradkette in Schritt ii) oder iii) nicht frei von Ölen oder Fetten ist. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das Verfahren den folgenden Schritt nicht umfasst: Reinigen der Fahrradkette, vorzugsweise mit einem Mittel zum Entfetten der Fahrradkette.
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Wenn die Fahrradkette allerdings gereinigt wurde, ist dies nicht nachteilig für das erfindungsgemäße Verfahren. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist daher ebenfalls bevorzugt, wobei die Fahrradkette in Schritt ii) oder iii) im Wesentlichen frei von Ölen oder Fetten ist und/oder wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: Reinigen der Fahrradkette, vorzugsweise mit einem Mittel zum Entfetten der Fahrradkette, wobei dieser Verfahrensschritt vor Verfahrensschritt ii) oder iii) durchgeführt wird. Hierbei ist es bevorzugt, wenn das Reinigen in einem oder unter Verwendung eines Ultraschallreinigungsgerätes erfolgt.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei es sich bei dem Schall um Infraschall oder Ultraschall handelt, vorzugsweise um Ultraschall. Der Einsatz von Schall und insbesondere Ultraschall verbessert die Effizienz der Wachsanwendung erheblich, da die Schallwellen helfen, Lufteinschlüsse zwischen den Kettengliedern zu entfernen und eine tiefere und gleichmäßigere Penetration des Wachses zu ermöglichen. Dies führt zu einer überlegenen Schmierung und verlängert die Lebensdauer der Fahrradkette durch eine verbesserte Schutzschicht. Auch werden Verschmutzungen auf der Kette effizient entfernt, sodass auch verschmutze Ketten, z. B. geölte oder gefettete Ketten, ohne vorherige Reinigung verwendet werden können. Auch hat sich gezeigt, dass die Einwirkung von Ultraschall dazu führen kann, dass Öl- oder Fettfilme auf Fahrradketten aufgebrochen werden und hierdurch eine effiziente Schmierung durch die Zusammensetzung erfolgt.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wobei der Schall eine Frequenz im Bereich von 5 bis 200 kHz aufweist, vorzugsweises im Bereich von 20 bis 80 kHz, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 kHz, weiter bevorzugt im Bereich von 35 bis 45 kHz. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Frequenzen eine optimale Verteilung des Wachses und maximieren die Entfernung von Verunreinigungen und Luftblasen aus den Zwischenräumen der Kettenglieder gewährleisten. Dadurch wird eine gleichmäßige Wachsschicht erzielt, die zu einer verbesserten Schmierung und einer reduzierten Abnutzung der Kette führt. Die spezifischen Frequenzbereiche sind ideal, um sowohl eine gründliche Reinigung während des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch eine effektive Wachsapplikation zu gewährleisten, ohne die Kette oder die Wachszusammensetzung zu beschädigen. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Einwirkung von Schall in diesen Frequenzbereichen eine abwechselnde Zug- und Drucklast erzeugt wird, die besonders gut an die die wachsenthaltende Zusammensetzung angepasst ist. Die abwechselnde Zug- und Drucklast führt zur Bildung von Kavitationsblasen, welche nach dem Auswachsen implodieren und der entstehende Druck der Zusammensetzung Verunreinigungen, wie Schmutzpartikel, Öle oder Ölfilme, von der Oberfläche der Fahrradkette löst und der entstehende Platz auf der Fahrradkette durch die Zusammensetzung ausgefüllt wird. Insbesondere Schall mit einem Frequenzbereich von 20 bis 80 kHz, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 kHz eignet sich insbesondere für die Kombination aus erfindungsgemäß verwendeter Zusammensetzung und Fahrradketten, da es sich gezeigt hat, dass bei diesen Frequenzen ein Eindringen der Schallwellen, die Bildung von Kavitätsblasen und das Eindringen der Zusammensetzung in die bei Fahrradketten üblichen Zwischenräume besonders gut möglich ist.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei der Schall eine Leistung im Bereich von 0,1 bis 100 W pro Liter Zusammensetzung aufweist, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 60 W pro Liter Zusammensetzung, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 W pro Liter Zusammensetzung aufweist.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei der Schall eine Schallintensität im Bereich von 0,1 bis 50 W/cm2 aufweist, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 W/cm2, weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 W/cm2 aufweist.
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Diese spezifischen Schallintensitäten und/oder Leistungen ermöglichen eine optimale Wirkung des Schalls auf die Wachszusammensetzung und die Fahrradkette. Durch die präzise abgestimmte Intensität bez. Leistung werden Luftblasen und Verunreinigungen effektiv entfernt, was zu einer gleichmäßigen und tiefen Penetration des Wachses führt. Dies verbessert die Schmierung und den Schutz der Kette erheblich und verlängert ihre Lebensdauer.
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Bei zu geringer Schallintensität bzw. Leistungen kann es dazu kommen, dass Luftblasen und Verunreinigungen nicht ausreichend entfernt werden, wodurch das Wachs nicht optimal in die Zwischenräume der Kettenglieder eindringt. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Beschichtung und verringert die Effektivität der Schmierung.
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Bei zu hoher Schallintensität bzw. Leistungen besteht die Gefahr, dass die Fahrradkette oder die Wachszusammensetzung beschädigt werden. Zu hohe Intensitäten können zu einer Überhitzung oder zu einer mechanischen Beeinträchtigung der Kettenglieder oder der Zusammensetzung führen, was deren Lebensdauer und Funktionalität negativ beeinflusst. Zudem kann das Wachs selbst durch die hohen Schallintensitäten bzw. Leistungen in seiner Struktur verändert werden, was die gewünschten Schmiereigenschaften beeinträchtigt.
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Insbesondere wenn es sich bei der der Zusammensetzung um eine Emulsion handelt, sind sowohl die eingesetzten Frequenzen des Schalls als auch die Schallintensität bzw. Leistungen einzuhalten und es muss darauf geachtet werden, dass es durch die Einwirkung von Schall nicht zu einer Entmischung, d.h. einer De-Emulgierung, kommt. Sofern in den beschriebenen Frequenzen des Schalls als auch die Schallintensität bzw. Leistungen gearbeitet wird, haben eigene Untersuchungen gezeigt, dass die Stabilität der Emulsion verbessert wird und es sogar zur Bildung von kleineren Wachs-Tröpfchen und einer gleichmäßigeren Verteilung der Tröpfchen kommen kann, wodurch das Eindringen in die Fahrradkette bzw. die Zwischenräume der Fahrradkette verbessert wird, was die gewünschten Schmiereigenschaften verbessert.
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Durch die Einhaltung der optimalen Schallintensitätsbereiche bzw. Leistungsbereich wird sichergestellt, dass das Verfahren effizient und schonend arbeitet, um die bestmögliche Schmierung und den Schutz der Fahrradkette zu gewährleisten.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: Erwärmen der Zusammensetzung. Eine Erwärmung der Zusammensetzung ist insbesondere notwendig, wenn es sich bei der Zusammensetzung um ein sogenanntes HotWax handelt, und diese somit bei Raumtemperatur fest vorliegt. In diesem Fall muss die Zusammensetzung erwärmt werden, bis die Zusammensetzung schmilzt. Dieser Verfahrensschritt wird dann üblicherweise bereits vor dem Verfahrensschritt iii) durchgeführt. Ein Erwärmen ist allerdings auch sinnvoll und kann sich vorteilhaft auf die gewachste Kette auswirken, wenn die Zusammensetzung bereits flüssig ist, z.B. wenn es sich bei der Zusammensetzung um eine Emulsion handelt. Durch ein Erwärmen werden Luftblasen und Verunreinigungen besser beseitigt, was zu einer gleichmäßigen und tiefen Penetration des Wachses führt. Dies verbessert die Schmierung und den Schutz der Kette erheblich und verlängert ihre Lebensdauer der gewachsten Kette.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Zusammensetzung in Schritt iii) und/oder in Schritt iv) und/oder zwischen Schritt iii) und iv) auf eine Behandlungstemperatur im Bereich von 50 bis 180 °C, vorzugsweise im Bereich von 55 bis 110 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 80 bis 110 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 85 bis 95 °C erwärmt wird.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: Beenden des Erwärmens der Zusammensetzung und abkühlen lassen der Zusammensetzung und der Fahrradkette. Wenn es sich bei der Zusammensetzung nicht um eine Wachsemulsion handelt, erfolgt das Abkühlen, vorzugsweise, bis die Zusammensetzung Wachs aus dem flüssigen in den festen Zustand übergeht, vorzugsweise bis sich eine Haut auf der Zusammensetzung ausbildet. Das Beenden des Erwärmens der Zusammensetzung erfolgt vorzugweise nach dem Erwärmen der Zusammensetzung weiter bevorzugt nach dem Erwärmen auf die oben definierten Behandlungstemperaturen.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Fahrradkette (und/oder die Zusammensetzung) in diesem Schritt auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 90 °C, vorzugsweis im Bereich von 50 bis 70 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 55 bis 65 °C abgekühlt wird.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Fahrradkette (und/oder die Zusammensetzung) in diesem Schritt auf eine Temperatur abgekühlt wird, die maximal 10 °C, vorzugsweise maximal 7 °C, weiter bevorzugt maximal 5°C über dem Tropfpunkt der Zusammensetzung liegt. Die Bestimmung des Tropfpunktes wird nach DIN ISO 2176:1997-05 durchgeführt.
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Das Abkühlen der Fahrradkette auf die oben angegebenen Temperaturen bietet den Vorteil, dass die Zusammensetzung beim Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung bereits eine höhere Viskosität aufweist und nicht von der Fahrradkette abtropft bzw. aus den Zwischenräumen läuft. Vorzugsweise wird die Fahrradkette (und/oder die Zusammensetzung) soweit abgekühlt, bis ein signifikanter Anstieg der Viskosität beobachtet wird und anschließend folgt schritt v) in dem die Fahrradkette aus der Zusammensetzung herausgenommen wird.
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Im Rahmen dieses Textes wird unter einem Schmelzpunkt eines Wachses oder einer Zusammensetzung die Temperatur verstanden, bei dem das Wachs oder die Zusammensetzung aus dem festen in den flüssigen Zustand übergeht. In einigen Fällen kann es sich hierbei um einen Temperaturbereich handeln und in diesem Fall wird unter dem Schmelzpunkt die höhere Bereichsgrenze des Temperaturbereiches verstanden.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: viii) Temperieren der Fahrradkette, vorzugsweise, bis die Fahrradkette die Temperatur der Zusammensetzung angenommen hat. Es wird davon ausgegangen, dass das Temperieren der Fahrradkette in Schritt viii) insbesondere dazu beiträgt, dass das geschmolzene Wachs, was eine niedrige Viskosität aufweist aufgrund der Kapillarwirkung besser in Zwischenräume eindringen kann, wenn die Fahrradkette ebenfalls eine höhere Temperatur aufweist, die vorzugsweise die gleiche Temperatur aufweist, wie die erwärmte Zusammensetzung. Das Temperieren der Fahrradkette erfolgt vor dem Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung und vorzugsweise während des Erwärmens der Zusammensetzung, weiter bevorzugt während des Erwärmens auf die oben definierten Behandlungstemperaturen. Vorzugsweise erfolgt das Temperieren der Fahrradkette vor dem Abkühlen der Fahhradkette.
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Eigene Untersuchungen habe gezeigt, dass es ohne ein Temperieren der Fahrradkette zu einer sofortigen Filmbildung der Zusammensetzung nach dem Eintauchen der Fahrradkette kommen kann, da die Temperatur der Fahrradkette unterhalt des Schmelzpunktes des Wachses liegt, was zu einer Erstarrung des Wachses an der Oberfläche der Fahrradkette führt. Diese Filmbildung verhindert das Eidringen des geschmolzenen Wachses in die Zwischenräume der Kette. Durch das Temperieren wird dieser Film entfernt und die Zwischenräume können vollständig ausgefüllt werden. Alternativ kann die Fahrradkette vor dem Inkontaktbringen der Fahrradkette mit der Zusammensetzung auf eine Temperatur erwärmt werden, die über dem Schmelzpunkt der Zusammensetzung liegt.
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Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass das Temperieren der Fahrradkette zusammen mit dem Beschallen der Fahrradkette mit Schall die Eigenschaften der gewachsten Fahrradkette stärker verbessert, als wenn lediglich Schall einwirkt oder Hitze.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: ix) Abkühlen lassen der Fahrradkette über dem Wachs. Dieser Schritt erfolgt nach dem Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass hierdurch die Bildung einer gleichmäßigen Wachsschicht gefördert wird und dadurch die Schmierungseffizienz und die Langlebigkeit der Kette verbessert wird. Alternativ ist es möglich, die Fahrradkette in einem temperierten Raum abkühlen zu lassen, der eine Temperatur im Bereich von 25 bis 50 °C aufweist. Das Abkühlen über dem Wachs hat allerdings noch den Vorteil, dass Wachsteile, die abfallen bzw. tropfen, in dem Wachsbad landen und wiederverwendet werden können.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: x) Ruhen lassen der Fahrradkette, bis die Fahrradkette abgekühlt ist, vorzugweise für mindestens eine Stunde. Dieser Schritt erfolgt nach dem Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung. Das Ruhenlassen der Fahrradkette, bis sie vollständig abgekühlt ist, vorzugsweise für mindestens eine Stunde, sorgt dafür, dass das Wachs optimal aushärtet und fest haftet, wodurch die Langlebigkeit und Schmierleistung der Kette deutlich verbessert werden. Wird die Fahrradkette zu schnell verwendet, können die Reibung und der Druck, der während der Benutzung auf die Fahrradkette wirken, dazu führen, dass das Wachs aus den Zwischenräumen der Fahrradkette gedrückt wird, wenn es nicht bereits vollständig ausgehärtet ist.
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Eine erfindungsgemäße Fahrradkette ist bevorzugt, wobei das Verfahren noch folgenden Schritt umfasst: xi) Bewegen der Fahrradkette, vorzugsweise durch Umlenken der Fahrradkette über einen runden Gegenstand. Dieser Schritt erfolgt nach dem Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung und vorzugweise nach dem Ruhen lassen der Fahrradkette. Das Bewegen der Fahrradkette, vorzugsweise durch Umlenken über einen runden Gegenstand, gewährleistet dass das Wachs an der Oberfläche und in allen Zwischenräumen der Kettenglieder gebrochen wird, was zu einer verbesserten Schmierleistung und reduzierten Reibung führt.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Zusammensetzung während des Schrittes iv) in der Schwingwanne, vorzugsweise einer Schwingwanne aus Metall, enthalten ist und die Schwingwanne direkt mit einem Schallgeber, vorzugweise einem Ultraschallwandler (Transducern), beschallt wird. Die Schwingwanne dient dabei als Resonanzkörper, in dem die durch den Schallgeber erzeugten Schallwellen in die in der Wanne befindliche Zusammensetzung übertragen werden.
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Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass die direkte Beschallung der Zusammensetzung in der Schwingwanne mit einem Schallgeber erhebliche Vorteile gegenüber einem Verfahren bietet, bei dem ein Behälter mit Wachs in einem mit Wasser gefüllten Schallbad enthalten ist. Diese Methode ermöglicht eine effizientere Energieübertragung und eine gezieltere Konzentration der Schallenergie auf die Wachszusammensetzung, was zu einer besseren Durchmischung und Homogenisierung führt. Metallgefäße übertragen Vibrationen gleichmäßig und bieten zudem eine verbesserte Wärmeübertragung, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des Wachses gewährleistet wird. Die direkte Beschallung minimiert das Risiko von Kontaminationen, da keine zusätzlichen Medien wie Wasser erforderlich sind, und vereinfacht die Handhabung und Reinigung des Gefäßes. Zusätzlich wird der Geräuschpegel reduziert, und die Sicherheit des Verfahrens wird erhöht, da das Risiko von Leckagen und Überläufen minimiert wird. Insgesamt führt die direkte Beschallung des Gefäßes zu einer effizienteren, sichereren und saubereren Behandlung der Wachszusammensetzung, was die Qualität der gewachsten Fahrradkette erheblich verbessert.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei die Fahrradkette in Schritt iii) und/oder iv) in einem Korb enthalten ist, vorzugswese einen Kunststoff- oder Metallkorb, und der Korb mit Kette in die Zusammensetzung getaucht wird. Die Verwendung eines Korbs bietet erhebliche Vorteile. Sie erleichtert das Handling der Kette, da diese sicher und stabil im Korb liegt, was das Eintauchen und Herausnehmen aus der Wachszusammensetzung vereinfacht. Der Korb sorgt für eine gleichmäßige Exposition der gesamten Kette gegenüber der Wachszusammensetzung und den Schallwellen, was eine gleichmäßige Beschichtung und effektive Entfernung von Luftblasen und Verunreinigungen gewährleistet. Schmutzpartikel können sich besser absetzen, wodurch die Kette während des Wachsens gründlicher gereinigt wird, da sie nicht am Boden des Behälters in der mit den Schmutzpartikeln verunreinigten Zusammensetzung liegt. Dies ist besonders vorteilhaft für Ketten, die noch mit Öl oder Fett verunreinigt sind, da die Schalleinwirkung die Reinigung verbessert und die schmutzabweisenden Eigenschaften des Wachses verbessert werden. Ein Herauswaschen bzw. ein Entfernen des Öls oder Fettes wird durch einen Korb verbessert. Zudem reduziert die Verwendung eines Korbs das Risiko von Beschädigungen an der Kette, da sie während des Prozesses fixiert bleibt und nicht direkt mit den Wänden des Gefäßes in Kontakt kommt. Kunststoff- oder Metallkörbe verbessern auch die Reinigungs- und Wartungsmöglichkeiten, da sie leicht zu entnehmen und zu reinigen sind. Insgesamt trägt die Verwendung eines Korbs zur Effizienz, Sicherheit und Qualität des Verfahrens bei, indem sie eine gleichmäßige Behandlung der Fahrradkette sicherstellt, den Reinigungsprozess optimiert und den Prozess vereinfacht.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß entsprechend bevorzugt, wobei die Fahrradkette während des Schrittes iii) und/oder iv) einen Abstand zwischen 2 und 100 mm, vorzugsweise 2 bis 60 mm, weiter bevorzugt von 5 bis 50 mm von der Wand des Gefäßes aufweist. Der Abstand sorgt dafür, dass die Schallwellen ungehindert auf die gesamte Kette einwirken können, was eine gleichmäßige Verteilung des Wachses und eine effektive Entfernung von Luftblasen und Verunreinigungen gewährleistet. Dies trägt zu einer gleichmäßigen und vollständigen Beschichtung der Kette bei. Ein ausreichender Abstand verhindert zudem mechanische Beschädigungen der Kette durch direkten Kontakt mit der Gefäßwand, was die Lebensdauer der Kette verlängert. Darüber hinaus ermöglicht der Abstand eine bessere Zirkulation der Wachszusammensetzung um die Kette herum, wodurch Schmutzpartikel effizienter weggespült und abgesetzt werden können. Dies führt zu einer gründlicheren Reinigung der Kette während des Wachsprozesses. Insgesamt verbessert der festgelegte Abstand zwischen der Kette und der Gefäßwand die Effizienz und Qualität des Verfahrens, indem er eine optimale Schallübertragung, eine gleichmäßige Wachsbeschichtung und eine verbesserte Reinigung sicherstellt.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei der Behälter, in dem die Zusammensetzung enthalten ist, d.h. die Schwingwanne, nach unten hin konisch zuläuft. Hierdurch ist es möglich, dass die Zusammensetzung nach dem Aushärten aus dem Behälter gestürzt wird. Dies erleichtert die Lagerung der Zusammensetzung vor der nächsten Verwendung. Zudem ist es nach dem Stürzen möglich, Schmutzpartikel, die sich am Boden der ausgehärteten Zusammensetzung abgelagert haben, zu entfernen, indem sie abgekratzt werden. Hierdurch kann die Zusammensetzung häufiger wiederverwendet werden, ohne dass es zu einer Verschlechterung der Qualität der gewachsten Kette kommt.
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Ein Verfahren ist erfindungsgemäß bevorzugt, umfassend folgenden Schritten
- 1) Herstellen oder Bereitstellen einer Zusammensetzung, umfassend oder bestehend aus einem Wachs,
- 2) Herstellen oder Bereitstellen einer Fahrradkette, wobei die Fahrradkette entweder im Wesentlichen frei von Ölen oder Fetten ist oder nicht frei von Ölen oder Fetten ist,
- 3) Inkontaktbringen der Fahrradkette mit der Zusammensetzung, sodass die Fahrradkette zumindest teilweise vorzugsweise vollständig in die Zusammensetzung eintaucht, wobei die Zusammensetzung auf eine Behandlungstemperatur im Bereich von 50 bis 180 °C, vorzugsweise im Bereich von 55 bis 110 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 80 bis 110 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 85 bis 95 °C erwärmt wird oder ist,
- 4) Temperieren der Fahrradkette, vorzugsweise, bis die Fahrradkette die Temperatur der Zusammensetzung angenommen hat
- 5) Behandeln der Zusammensetzung mit Schall, vorzugsweise mit Ultraschall, wobei der Schall vorzugsweisen
- eine Frequenz im Bereich von 5 bis 200 kHz aufweist, vorzugsweises im Bereich von 20 bis 80 kHz, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 kHz, weiter bevorzugt im Bereich von 35 bis 45 kHz
und/oder - wobei der Schall eine Leistung im Bereich von 0,1 bis 100 W pro Liter Zusammensetzung aufweist, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 60 W pro Liter Zusammensetzung, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 W pro Liter Zusammensetzung aufweist,
- 6. Beenden des Erwärmens der Zusammensetzung und abkühlen lassen der Zusammensetzung und der Fahrradkette, wobei die Fahrradkette (und/oder die Zusammensetzung) in diesem Schritt auf eine Temperatur abgekühlt wird, die maximal 10 °C, vorzugsweise maximal 7 °C, weiter bevorzugt maximal 5°C über dem Tropfpunkt der Zusammensetzung liegt,
- v) Herausnehmen der Fahrradkette aus der Zusammensetzung,
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten bestehend aus oder umfassend
- a) ein Wachs.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Die nachfolgenden Ausführungen zu einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung gelten entsprechend auch für die in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Zusammensetzungen.
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Der Anteil an Wachs beträgt vorzugsweise 50,00 bis 99,99 Gew.-%, weiter bevorzugt 80,0 bis 99,95 Gew.-%, weiter bevorzugt 85,0 bis 999,00Gew.-%, bezogen auf das Trockengesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung zusätzlich umfasst
b) eine Verbindung der Formel (I)
wobei R1 ein gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder unsubstantiierter Alkylrest mit 5 bis 24 C-Atomen ist und
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R2 eine negative Ladung, Wasserstoff oder ein organischer Rest ist.
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Hierbei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Gewichtsverhältnis zwischen Wachs und der Verbindung der Formel (I) im Bereich von 7:1 bis 990:1, vorzugsweise im Bereich von 11,5:1 bis 199:1, weiter bevorzugt im Bereich von 19:1 bis 99:1, weiter bevorzugt im Bereich von 27,57:1 bis 39:1 liegt. Sofern die Zusammensetzung lediglich aus Wachs und der Verbindung der Formel (I) besteht, entsprechen diese Bereiche einem Anteil an der Verbindung der Formel (I) im Bereich von ca. 0,101 bis 12,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 8 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von ca. 2,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Trockengesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Bei der Verbindung der Formel (I) handelt es sich somit um eine Carbonsäure, ein Carbonsäuresalz, vorzugsweise eine Metallseife, oder ein Carbonsäureester.
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Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass beim Zusatz der Verbindung der Formel (I) zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf eine Entfernung der auf der Kette befindlichen fett- oder ölbasierten Schmiermittel vor dem Wachsen der Kette verzichtet werden kann. Es ist somit möglich, unbenutzte Fahrradketten, die von Werk aus mit einem Öl oder Fett als Schmiermittel beschichtet sind, und sogar benutzte Fahrradketten ohne vorherige Entfernung des alten Öls oder Fettes mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu wachsen, ohne dass die Schmiereigenschaften nachteilig beeinträchtigt werden. Dies ist insbesondere möglich, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, wobei auch ohne die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine signifikante Verbesserung zu beobachten ist, verglichen mit einer Zusammensetzung, die die Verbindung der Formel (I) nicht enthält, aber ansonsten gleich zusammengesetzt ist.
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Der Anteil an der Verbindung der Formel (I) beträgt dabei vorzugsweise 1,0 bis 20,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 1,5 bis 15,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 bis 13 Gew.-%, bezogen auf das Trockengesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Unter dem Trockengesamtgewicht der Zusammensetzung wird das Gewicht der gesamten Zusammensetzung ohne die Berücksichtigung von Wasser verstanden.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei R2 ein organischer Rest ist und folgende Struktur aufweist:
wobei die Verknüpfung mit der Verbindung der Formel (I) über R3, R4 oder R5 erfolgt und die verbleibenden Reste entweder beide -OH sind oder einer ist -OH und der andere weist die Struktur der Verbindung der Formel (III) auf,
wobei die Verbindung über R7 erfolgt und R6 ein gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder unsubstantiierter Alkylrest mit 5 bis 24 C-Atomen ist.
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Bei der Verbindung der Formel (I) handelt es sich somit um ein Monoglycerid oder ein Diglycerid. Eigene Untersuchungen habe überraschenderweise gezeigt, dass erfindungsgemäße Zusammensetzung, die Monoglyceride und Diglyceride als Verbindung der Formel (I) enthalten besonders gut zum Wachsen von Fahrradketten verwendet werden können, bei denen vor dem Wachsen die Schmiermittel, insbesondere Öle, nicht entfernt wurden. Nach dem Wachsen zeigen die Fahrradketten verbesserte Eigenschaften (Empfindlichkeit gegenüber Schmutz, Gleiteigenschaften, Haltbarkeit der Kette) vergliche mit Ketten, die mit Zusammensetzungen gewachst wurden, die die Verbindung der Formel (I) nicht enthalten, aber ansonsten gleich zusammengesetzt sind.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann entweder als sogenanntes HotWax vorliegen, das bei Raumtemperatur fest ist und vor der Anwendung erhitzt werden muss, oder als Wachsemulsion, bei der das Wachs in einer flüssigen Trägersubstanz (vorzugsweise Wasser) verteilt ist. Beide Formen ermöglichen eine effektive Schmierung der Fahrradkette und das Eindringen des Wachses in die Zwischenräume der Kettenglieder.
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Eine Zusammensetzung ist erfindungsgemäß bevorzugt, wobei es sich bei der Zusammensetzung um eine Wachsemulsion handelt. In diesem Fall beträgt der Anteil an Wasser vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, weiter bevorzugt 35 bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt 37 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann verschiedene Arten von Wachsen enthalten. Der Begriff "Wachs" bezieht sich auf eine Gruppe von organischen Substanzen, die bei 20 °C knetbar, fest bis brüchig-hart sind, eine grobe bis feinkristalline Struktur aufweisen, farblich durchscheinend bis opak, aber nicht glasartig sind, über 40 °C ohne Zersetzung schmelzen, wenig oberhalb des Schmelzpunktes leicht flüssig (wenig viskos) sind, eine stark temperaturabhängige Konsistenz und Löslichkeit aufweisen sowie unter leichtem Druck polierbar sind. Wachse verbrennen ohne Aschebildung. Diese Substanzen haben wasserabweisende Eigenschaften und können aus natürlichen Quellen wie Bienenwachs oder Carnaubawachs stammen oder synthetisch hergestellt werden, wie Paraffinwachs oder Polyethylenwachs. Die Auswahl des Wachses hängt von den spezifischen Anforderungen der Schmierung, wie Schmelzpunkt, Härte und Haftung, ab.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei es sich bei dem Wachs um ein Wachs handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus hydrierten oder teihydrierten Pflanzenölen, wie beispielsweise Sojawachs, Rizinuswachs, Kokosnusswachs, und Palmenwachs, Beerenwachs, Sonnenblumenwachs, Reiswachse, Candelillawachs, Jojobawachs, Paraffinwachs, Bienenwachs, Carnaubawachs, Montanwachs, Polyethylenwachs, Mikrokristallines Wachs und Mischungen aus den vorgenannten Wachsen.
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Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Wachse besonders geeignet sind, um zum Wachsen von Fahrradketten verwendet zu werden. Unter Verwendung der Wachse werden die oben an ein Kettenwachs gestellten Anforderungen am besten erfüllt.
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Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass von diesen Wachsen das Paraffinwachs die besten Eigenschaften aufweist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von Paraffinwachs als Wachs gewachste Fahrradketten erhalten werden, die für die meisten Anwendungen sehr gute Eigenschaften aufweisen, insbesondere weisen die Ketten Schmutz sehr gut ab und weisen eine gute Schmierung auf. Entsprechend ist eine erfindungsgemäße Zusammensetzung Verfahren bevorzugt, wobei es sich bei dem Wachs um Paraffinwachs handelt. Für spezielle Anwendungsfälle kann es allerdings sinnvoll sein, andere Wachse oder Wachsgemische zu wählen.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung zwei oder mehr Wachse umfasst. Als besonders vorteilhaft hat sich hier eine Mischung aus Paraffinwachs mit einem hydrierten oder teihydrierten Pflanzenöl oder Sonnenblumenwachs gezeigt. Sonnenblumenwachs ist ein Wachs, das aus Sonnenblumenkernen gewonnen wird und überwiegend aus gesättigten Fettsäureestern mit 42 bis 60 Kohlenstoffatomen besteht. Es zeichnet sich zudem über einen hohen Schmelzpunkt aus, der üblicherweise im Bereich von 74 bis 77 °C liegt. Der Zusatz von Sonnenblumenwachs zu Paraffinwachs hat eine ähnliche Wirkung, wie der Zusatz der Verbindung der allgemeinen Formel (I), sodass auf eine Reinigung, d.h. Entfettung der Fahrradkette vor dem Wachsen der Fahrradkette mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, verzichtet werden kann. Auch hydrierte oder teihydrierte Pflanzenöle zeigen diesen Effekt.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist somit eine Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten bestehend aus oder umfassend
- a) ein Wachs, bei dem es sich vorzugsweise um Praffinwachs handelt,
und - b) hydrierten oder teihydrierten Pflanzenöl oder Sonnenblumenwachs.
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Zudem lässt sich durch das Mischen von Wachsen der Schmelzpunkt bzw. der Tropfpunkt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung einstellen. Dies ist beispielsweise erforderlich, um die Fahrradkette an die Temperaturen während der Benutzung anzupassen. So ist es sinnvoll, eine Zusammensetzung an niedrige Temperaturen anzupassen, sodass die gewachste Kette im Winter optimale Eigenschaften aufweist, oder an hohe Temperaturen anzupassen, sodass die gewachste Kette im Sommer optimale Eigenschaften aufweist.
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Durch die gezielte Auswahl und Kombination unterschiedlicher Wachse kann die Flexibilität und Performance der Schmierung unter verschiedenen klimatischen Bedingungen maximiert werden. Weiterhin ermöglicht das Mischen von Wachsen eine Feinabstimmung der Viskosität und Härte der Zusammensetzung, was die Langlebigkeit und Effizienz der Schmierung weiter verbessert. Dies ist besonders vorteilhaft, um die Schmierleistung unter extremen Wetterbedingungen sicherzustellen und den Verschleiß der Fahrradkette zu minimieren. Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei es sich bei dem Wachs um ein Wachs handelt, das von Pflanzen gewonnen oder aus Pflanzenteilen extrahiert wird.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei das Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 bis 120 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 54 bis 70 °C aufweist, weiter bevorzugt im Bereich von 56 bis 58 °C aufweist.
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Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass Wachse mit den definierten Schmelzpunkten erhebliche Vorteile bieten. Diese Schmelzpunkte ermöglichen eine optimale Balance zwischen Anwendungsfreundlichkeit und Leistungsfähigkeit des Wachses. Bei der Anwendung schmilzt das Wachs leicht, wodurch eine gleichmäßige und gründliche Beschichtung der Fahrradkette gewährleistet wird. Gleichzeitig bleibt das Wachs bei normalen Umgebungsbedingungen fest, was eine hohe Temperaturstabilität sicherstellt. Diese Eigenschaften minimieren die Wärmebelastung und das Risiko einer Überhitzung während der Anwendung. Zudem unterstützen die spezifischen Schmelzpunkte die effiziente Verteilung des Wachses in die Zwischenräume der Kettenglieder, was zu einer verbesserten Schmierung und einer längeren Lebensdauer der Kette führt.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung mindestens zwei Wachse enthält und das erste Wachs einen Schmelzpunkt im Bereich von 40 bis 120 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100 °C aufweist, vorzugsweise im Bereich von 54 bis 70 °C aufweist, weiter bevorzugt im Bereich von 56 bis 58 °C aufweist und das zweite Wachs einen höheren Schmelzpunkt als das erste Wachs aufweist. Diese Kombination von Wachsen bietet erhebliche Vorteile im Bereich der Schmierung von Fahrradketten, da sie eine optimale Viskosität und Haftung bei unterschiedlichen Temperaturen gewährleistet, den Verschleiß der Kette reduziert und die Lebensdauer der Kettenschmierung verlängert.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung ein Gleitadditive enthält, vorzugweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolframdisulfid (WS2), Molybdändisulfid (MoS2), Polytetrafluorethylen (PTFE), Bornitrid (BN), Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), Polyalphaolefin (PAO), Keramikpulver (z.B. Zirconiumdioxid, Aluminiumoxid), Calciumsulfonat, Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP), Graphen und Grafit. Besonders bevorzugt ist der Zusatz von Graphen und/oder Grafit als Gleitadditv.
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Der Anteil an Gleitadditiv beträgt dabei vorzugsweise 0,001 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,01 bis 7 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Bei zu geringen Anteilen an Gleitadditiv kann keine Verbesserung der Gleiteigenschaften erzielt werden, währen bei zu großen Anteilen mit steigendem Anteil keine signifikante Verbesserung der Gleiteigenschaften mehr beobachtet werden kann und es teilweise zu einer Entmischung der Gleitadditive aus der Zusammensetzung oder zu Klumpen Bildung kommen kann. Bei der Verwendung von Graphen als Gleitadditiv haben eigene Untersuchungen bereits bei sehr geringen Mengen im Bereich von 10 bis 50 ppm eine Verbesserung der Gleiteigenschaften gezeigt, insbesondere wenn Graphen mit Grafit gemischt wird. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen wird davon ausgegangen, dass Graphen in einem kleinen Anteil bis 50 ppm bereits ausreicht, um eine initiale Schmierung zu gewährleisten. Aufgrund des Aufbaus von Graphen kann es sehr tief in die Kette eindringen und dort als Gleitadditiv wirken. Während des Fahrens wird anschließend Grafit durch die Krafteinwirkungen zermahlen und fungiert anschließend als Gleitadditiv und sorgt dafür, dass die Kette über eine sehr lange Fahrt geschmiert wird. Das Graphen schmiert dabei - trotz des geringen Anteils von weniger als 50 ppm - in der Anfangsphase und führt zu einer guten Schmierung kurz nach der Inbetriebnahme der Kette, während das Graphen für eine langanhaftende Schmierung sorgt.
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Durch die Einhaltung der optimalen Schallleistungs- und Gleitadditivanteilsbereiche wird sichergestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren effizient und schonend arbeitet, um die bestmögliche Schmierung und den Schutz der Fahrradkette zu gewährleisten.
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Insbesondere bei hohem Anteil des Gleitadditivs kann es zu einer Entmischung des Additivs aus der Zusammensetzung kommen. Der Anteil, bei dem es zu einer Entmischung kommt, ist von dem verwendeten Wachs, dem Gleitadditiv und auch von den weiteren Bestandteilen der Zusammensetzung abhängig. In vielen Fällen kommt es bei einem Gleitadditivanteil von über 5 Gew.-% zu einer Entmischung. Eigene Untersuchungen habe allerdings gezeigt, dass durch die Verwendung von Schall, insbesondere Ultraschall, während des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Entmischen vermieden werden kann. So ist es zudem möglich, einen Anteil an Gleitadditiv noch weiter zu steigern, ohne dass es zu einer Entmischung kommt. Durch einen höheren Anteil an Gleitadditiv kann die Schmierleistung der Zusammensetzung erheblich verbessert werden, was zu einer noch effizienteren Reduktion von Reibung und Verschleiß der Fahrradkette führt. Der Anteil an Gleitadditiv beträgt dann vorzugsweise 5,0 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 6,0 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 8 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Dies verlängert die Lebensdauer der Kette und sorgt für eine gleichmäßige und dauerhafte Schmierung. Zusätzlich ermöglicht der Einsatz von Schall, insbesondere Ultraschall, dass ein höherer Anteil der Gleitadditive in die Zwischenräume der Kettenglieder gelangt, was die Schmierwirkung weiter optimiert.
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Darüber hinaus bietet die Verwendung von Ultraschall weitere Vorteile im Zusammenhang mit Gleitadditiven. Ultraschallwellen können die Agglomeration von Gleitadditivpartikeln verhindern, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Additive in der Wachszusammensetzung erreicht wird. Dies führt zu einer verbesserten Konsistenz und Homogenität der Schmierung. Zudem erleichtert der Einsatz von Ultraschall die Dispersion von nanoskaligen Gleitadditivpartikeln wie Graphen, was die Effizienz und Wirksamkeit der Schmierung weiter erhöht. Durch diese gleichmäßige Verteilung und tiefere Penetration der Gleitadditive in die Kettenglieder wird die Reibung weiter reduziert und die Lebensdauer der Fahrradkette zusätzlich verlängert.
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Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Einwirkung von Ultraschall auf erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Gleitadditive umfassen, die Partikel der Gleitadditive aufgrund der Ultraschalleinwirkung zerkleinert werden können. Dieser Effekt konnte besonders bei Grafit, aber auch bei Polytetrafluorethylen (PTFE), Bornitrid (BN), Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), Polyalphaolefin (PAO), Keramikpulver (z.B. Zirconiumdioxid, Aluminiumoxid), Calciumsulfonat und Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP) beobachtet werden. Lediglich bei Wolframdisulfid und Molybdändisulfid (MoS2) tritt der Effekt nicht auf. Die Zerkleinerung der Gleitadditivpartikel führt dazu, dass diese besser in die Zwischenräume der Fahrradketten eindringen können. Dadurch wird eine gleichmäßigere und tiefere Schmierung erzielt, was die Reibung und den Verschleiß der Kette weiter reduziert. Zusätzlich verbessert die feinere Partikelgröße die Stabilität und Homogenität der Schmierzusammensetzung, was zu einer insgesamt effizienteren und langlebigeren Schmierung führt. Die verbesserte Verteilung der Gleitadditive erhöht die Wirksamkeit der Schmierung auch unter extremen Bedingungen, wodurch die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Fahrradkette optimiert werden.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pentyl, Heptyl, Nonyl, Undecyl, Tridecyl, Pentadecyl, Heptadecyl, Nonadecyl, Pentadecenyl, Heptadecenyl, Nonadecenyl, Docosenyl, Heptadecadienyl, Heptadecatrienyl, Nonadecatetraenyl, Nonadecapentaenyl, Docosahexaenyl und diesen Alkylen, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen, insbesondere Hydroxygruppen, aufweisen.
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Eigene Untersuchungen habe gezeigt, dass die Wahl der Gruppe R1 sich sehr stark auf die Eigenschafen der resultierenden Zusammensetzung auswirken kann. Abhängig von dem Verwendeten Wachs kann durch die Wahl der Gruppe R1 die Polarität der Verbindung der Formel (I) eingestellt werden. In eigenen Untersuchungen zeigten Verbindungen der Formel (I) die besten Eigenschaften, wenn die Gruppe R1 den oben aufgeführten Gruppen entspricht.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist besonders bevorzugt, wobei die Verbindung der Formel (I) Stearinsäure, ein Stearat (vorzugsweise Zinkstearat), 12-Hydroxystearinsäure, ein 12-Hydroxystearat (Vorzugseise Zink-12-Hydroxystearat), Glyceryl Monostearate (GMS), Glyceryl Monooleate (GMO), Glyceryl Monopalmitate (GMP), Glyceryl Monolaurate (GML), Glyceryl Monomyristate (GMM), Glyceryl Distearate, Glyceryl Dioleate, Glyceryl Dipalmitate, Glyceryl Dilaurate und Glyceryl Dimyristate, wobei Starinsäure und Stearate (insbesondere Zinkstearat) besonders bevorzugt sind. Bei den Stearaten handelt es sich vorzugsweise um Zinkstearate oder Lithiumstearate.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, wobei R2 eine negative Ladung ist und die Zusammensetzung zusätzlich ein Kation enthält, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium (Na+), Zink (Zn2+), Calcium (Ca2+), Barium (Ba2+), Kalium (K+), Lithium (Li+), Ammonium (NH4 +), Tetramethylammonium (N(CH3)4 +), Tetraethylammonium (N(C2H5)4 +), Tetrabutylammonium (N(C4H9)4 +), Triethylammonium (N(C2H5)3H+), Cholin (C5H14NO+), Pyridinium (C5H5NH+), Methylammonium (CH3NH3 +), Ethanolammonium (HOCH2CH2NH3 +), Morpholinium (C4H10NO+), besonders bevorzugt sind Zink (Zn2+) und Lithium (Li'), sodass es sich bei der Verbindung der Formel (I) um Zinkseifen oder Lithiumseifen handelt.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, zusätzlich umfassend einen Emulgator, vorzugweise ein Emulgator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lecithin, Gummi Arabicum, Agar, Pektin, Guarkernmehl, Polysorbat 80 (Tween 80), Sorbitanmonostearat (Span 60), Polyglycerin-10 Dioleat, Sodium Stearoyl Lactylate (SSL), Casein, Whey Protein (Molkenprotein), Sojaprotein, Gelatine, Glyceryl Monostearate (GMS), Glyceryl Oleate, Cetearyl Alcohol, Xanthan, Carrageenan und Methylcellulose.
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Eigene Untersuchungen habe gezeigt, dass sich die Anwesenheit von Emulgatoren in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ebenfalls vorteilhaft auf die Eigenschaften der unter Verwendung der Zusammensetzung gewachst Fahrradketten auswirkt. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, wird davon ausgegangen, dass Emulgatoren die Durchmischung zwischen den Wachsen und ggf. auf den Fahrradketten vorhandenen Ölen fördern, sodass eine homogene Mischung aus Wachs und Öl entsteht, die nicht zu den oben geschilderten Nachteilen führt. Zudem wird davon ausgegangen, dass durch die Anwesenheit von Emulgatoren auch der Abtransport von Ölen von der Kette verbessert wird.
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Der Anteil an Emulgator beträgt dabei vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 1,0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Trockengesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung ist bevorzugt, die einen Emulgator und/oder eine Verbindung der Formel (I) enthält.
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Emulgatoren, die möglicherweise eine der Verbindung der Formel (I) entsprechen, werden im Zweifel und insbesondere zur Berechnung der Gewichtsanteile als eine Verbindung der Formel (I) aufgefasst.
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Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und diesbezüglich möglicher Kombinationen von einem oder mehreren hier vorstehend angegebenen Aspekten der Erfindung miteinander, gelten diese für die erfindungsgemäße Zusammensetzungen jeweils angegebenen Erklärungen entsprechend, und umgekehrt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine gewachste Kette hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine gewachste Kette hergestellt durch Wachsen mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung von Schall, insbesondere Ultraschall zum Wachsen einer Fahrradkette mit einer Zusammensetzung, umfassend oder bestehend aus einem Wachs. Hierbei ist es erfindungsgemäß, wenn es sich bei der Zusammensetzung um eine erfindungsgemäße Zusammensetzung handelt.
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Eine erfindungsgemäße Verwendung ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung vor Behandlung mit Schall, nach der Behandlung mit Schall und/oder gleichzeitig mit der Behandlung mit Schall erwärmt wird.
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Eine erfindungsgemäße Verwendung ist bevorzugt, wobei der Schall, vorzugsweise der Ultraschall, durch einen Schallgeber erzeugt wird und der erzeugte Schall bzw. Ultraschall direkt auf die Zusammensetzung wirkt.
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Eine erfindungsgemäße Verwendung ist bevorzugt, wobei die Zusammensetzung eine Wachsemulsion ist.
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Die weiter oben für ein erfindungsgemäßes Verfahren beschriebenen Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Schallfrequenzen und Intensitäten, sind auch entsprechend für eine erfindungsgemäße Verwendung anzuwenden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung einer Verbindung der Formel (I) als Additiv in Zusammensetzungen zum Wachsen von Fahrradketten.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung von Sonnenblumenwachs als Additiv in Zusammensetzungen zum Wachsen von Fahrradketten, wobei das Wachs ein Paraffinwachs ist oder dieses enthält.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten.
Beispiele:
Beispiel 1: Herstellen einer Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten:
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In einem Homogenisator wurden 980 g eines Paraffinwachses mit einem Tropfpunkt von 58 °C geschmolzen es wurden 20 g Grafitpulver hinzugegeben und anschließend wurde die Mischung gründlich homogenisiert. Die homogene Zusammensetzung wurde in Formen gegossen, auf ca. 23 °C abgekühlt und aus den Formen entnommen. Die Zusammensetzung konnte anschließend zum Wachsen von Fahrradketten verwendet werden.
Beispiel 2: Herstellen einer Zusammensetzung zum Wachsen von Fahrradketten:
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In einem Homogenisator wurden 980 g eines Paraffinwachses mit einem Tropfpunkt von 58 °C geschmolzen es wurden 20 g Grafitpulver und 50 g Stearinsäure hinzugegeben und anschließend wurde die Mischung gründlich homogenisiert. Die homogene Zusammensetzung wurde in Formen gegossen, auf ca. 23 °C abgekühlt und aus den Formen entnommen. Die Zusammensetzung konnte anschließend zum Wachsen von Fahrradketten verwendet werden.
Beispiel 3: Wachsen einer Fahrradkette:
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Die Zusammensetzung aus Beispiel 1 wurde in eine beheizbaren Schwingwanne gegeben und auf 90 °C erwärmt. Anschließend wurde eine handelsübliche Fahrradkette (Shimano CN-HG601 118gl.) in die flüssige Zusammensetzung gegeben und für 10 Minuten temperiert, bis die Fahrradkette die Temperatur der Zusammensetzung angenommen hat. Während dieser Zeit wurde die Zusammensetzung mit Ultraschall beschallt.
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Anschließend wurde das Erwärmen der Zusammensetzung und die Einwirkung von Ultraschall beendet und die Zusammensetzung wurde auf ca. 59 °C abgekühlt, bevor die Fahrradkette aus der Zusammensetzung entnommen wurde. Nachdem die Kette für ca. 1 Stunde ruhen gelassen wurde das Wachs auf der Fahrradkette durch mehrfaches Umlenken der gewachsten Fahrradkette um einen runden Holzstab gebrochen. Die Fahrradkette konnte anschließend bei einem Fahrrad verwendet werden.
Beispiel 4: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei allerdings eine Zusammensetzung aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Beispiel 5: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei allerdings keine Beschallung mit Ultraschall erfolgte.
Beispiel 6: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei allerdings keine Beschallung mit Ultraschall erfolgte und wobei allerdings eine Zusammensetzung aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Beispiel 7: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die Fahrradkette vor der hinzugeben in die flüssige Zusammensetzung vollständig von dem auf der fabrikneuen Kette befindlichen Öl befreit wurde.
Beispiel 8: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die Fahrradkette vor der hinzugeben in die flüssige Zusammensetzung vollständig von dem auf der fabrikneuen Kette befindlichen Öl befreit wurde und eine Zusammensetzung aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Beispiel 9: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die Fahrradkette vor der hinzugeben in die flüssige Zusammensetzung vollständig von dem auf der fabrikneuen Kette befindlichen Öl befreit wurde und keine Beschallung mit Ultraschall erfolgte.
Beispiel 10: Wachsen einer Fahrradkette:
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Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die Fahrradkette vor der hinzugeben in die flüssige Zusammensetzung vollständig von dem auf der fabrikneuen Kette befindlichen Öl befreit wurde und keine Beschallung mit Ultraschall erfolgte und wobei allerdings eine Zusammensetzung aus Beispiel 2 verwendet wurde.
Ergebnisse
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Ein Rose REVEAL PLUS 105 E-Rennrad wurde auf einen Tacx Neo 2 Smart T2850 Rollentrainer gespannt und die jeweiligen Fahrradketten aus den Beispielen 3 bis 10 wurden aufgezogen. Das E-Rennrad wurde so eingerichtet, dass eine permanente Leistung von 150 Watt erzeugt wurde und der Rollentrainer wurde so eingerichtet, dass ein permanenter Widerstand von 150 W erzeugt wurde. Unter diesen Bedingungen wurden die Fahrradketten aus den Beispielen 3 bis 10 belastet, bis eine Fahrleistung von umgerechnet 1000 Km erreicht wurde.
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Anschließend wurde die Kettenlänge in einem Abstand von 10 Kettengliedern gemessen und hierdurch der Verschleiß bestimmt. Zudem wurde die Geräuschentwicklung während der letzten 100 Km bewertet.
| Beispiel | Entfettet Kette | Ultraschall | Verbindung der Formel (I) | Geräuschentwicklung | Verschleiß der Fahrradkette nach 1000 Km bei 150 W Leistung |
| 3 | nein | ja | nein | + | + |
| 4 | nein | ja | ja | ++ | ++ |
| 5 | nein | nein | nein | - | - |
| 6 | nein | nein | ja | + | + |
| 7 | ja | ja | nein | + | ++ |
| 8 | ja | ja | ja | ++ | ++ |
| 9 | ja | nein | nein | ○ | ○ |
| 10 | ja | nein | ja | + | ○ |
| - schlecht, o neutral, + gut, ++ sehr gut |
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Mit Ausnahme der Fahrradkette aus Beispiel 5 zeigten alle gewachsten Fahrradkette eine geringe Anhaftung von Schmutzpartikeln an der Fahrradkette.