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用于滑动或滚动滑动接触的钢表面的固体棒组合物。该固体棒组合物包含乙烯基酯树脂，例如约20至约80重量％的乙烯基酯树脂，固体润滑剂，例如约0至约80重量％的润滑剂，和任选的摩擦改良剂，例如约0至约40重量％的摩擦改良剂，或固体润滑剂与摩擦改良剂的组合。该固体棒包含润滑剂或摩擦改良剂中的至少一种。还公开了通过施用该固体棒组合物至一个或多于一个的金属表面，控制金属表面和第二金属表面之间的摩擦的方法，以及包括将固体棒组合物施用到轮子或轨道表面上的在轨道系统中减小横向力的方法。

1.  一种包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物。

2.  一种固体棒组合物，包含：
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；
b)0至约80重量％的润滑剂；和
c)0至约40重量％的摩擦改良剂，
其中所述固体棒组合物包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合。

3.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约30至约60重量％的乙烯基酯树脂。

4.  根据权利要求3所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约40至约55重量％的乙烯基酯树脂。

5.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约30至约70重量％的固体润滑剂。

6.  根据权利要求5所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约45至约65重量％的固体润滑剂。

7.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约1至约30重量％的摩擦改良剂。

8.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；和
b)约20至约80重量％的润滑剂。

9.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含
a)约40至约60重量％的乙烯基酯树脂；和
b)约40至约60重量％的润滑剂。

10.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述乙烯基酯树脂选自乙烯基聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双酚乙烯基酯树脂、环氧乙烯基酯树脂、双酚环氧乙烯基酯树脂、基于酚醛环氧的乙烯基酯树脂和溴化双酚环氧乙烯基酯树脂。

11.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述固体润滑剂选自二硫化钼、二硫化钨、石墨、氮化硼、硼酸、硬脂酸铝、硬脂酸锌、煤尘、碳纤维和其混合物。

12.  根据权利要求11所述的固体棒组合物，其中所述固体润滑剂选自石墨、二硫化钼和其混合物。

13.  根据权利要求12所述的固体棒组合物，其中所述固体润滑剂是二硫化钼。

14.  根据权利要求2所述的固体棒组合物，其中所述组合物不包含热固性增塑剂。

15.  一种控制金属表面和第二金属表面之间的摩擦的方法，该方法包括将权利要求2的固体棒组合物施用至一个或多于一个的所述金属表面。

16.  一种降低轨道系统中横向力的方法，包括将权利要求2的固体棒组合物施用到轮子或轨道表面上。

包含乙烯基酯的固体棒组合物
技术领域
本发明涉及固体棒组合物。更具体地，本发明涉及包含乙烯基酯的固体棒组合物。
发明背景
在许多机器和机械系统的设计和操作中，处于滑动或滚动滑动接触下的金属机械部件的摩擦和磨损的控制是非常重要的。例如，许多钢轨和钢轮运输系统(包括货运、客运和公共交通系统)受到发出高的噪声和机械部件例如轮子、轨道和其它轨道部件例如轨枕的大量磨损的困扰。发出噪声和机械部件磨损的起因可以直接归因于系统运行期间轮子和轨道之间产生的摩擦力和行为。
在轮子于轨道上滚动的动态系统中，存在不断移动的接触区。为了讨论和分析，方便的是将接触区处理为静态接触区，而轨道和轮子移动通过该接触区。当轮子以与轨道完全相同的方向移动通过接触区时，轮子处于在轨道上滚动接触的最佳状态。在该情况下，在轮子和轨道之间不存在明显的摩擦。然而，因为轮子和轨道的外形通常不重合，并且进行移动而不是精确的滚动，轮子和轨道移动通过接触区的各自速度并不总是相同的。当固定轴轨道车通过弯道时通常观察到这种现象，其中如果内部轮子和外部轮子以不同圆周速度转动时，才可以在两个轨道上保持真正的滚动接触。这在大多数固定轴轨道车上是不可能的。因此，在该条件下，轮子相对于轨道进行滚动和滑动的组合运动。当在斜坡上失去牵引力从而导致驱动轮滑动时，还可能产生滑动。
滑动移动的大小大致取决于接触点处的轨道和轮子速度之间的差(表示为百分比)。该百分比差异称为蠕滑率(creepage)。
在蠕滑水平大于约1％时，由于滑动产生明显的摩擦力，这些摩擦力导致噪声和部件磨损(H.Harrison，T.McCanney和J.Cotter(2000)，轨/轮界面的COF测量的最新发展(Recent Developments in COFMeasurements at the Rail/Wheel Interface)，Proceedings The 5^thInternational Conference on Contact Mechanics and Wear ofRail/Wheel System CM 2000(SEIKEN Symposium No.27)，第30-34页，此处通过引用并入本文)。产生噪声是由于轮子和轨道系统之间存在的负摩擦力特性。负摩擦力特性为：在蠕滑曲线饱和的区域中轮子和轨道之间的摩擦通常随着系统蠕滑率的增加而降低。理论上，可以通过使机械系统非常刚性，降低移动部件之间的摩擦力至非常低的水平，或通过将摩擦特性从负性改为正性，即通过增加蠕滑曲线饱和区域中轨道和轮子之间的摩擦，来降低或消除轮子-轨道系统上的噪音和磨损水平。遗憾地，通常不能赋予机械系统更大刚性，例如在大多数列车使用的轮子和轨道系统情况下。可替代地，减小轮子和轨道之间的摩擦力可能极大地妨碍附着力和刹车，并不总是适于轨道应用。在许多情况下，为轮子和轨道之间赋予正摩擦特性有效地降低噪声水平和部件磨损。
还已知：使列车在轨道上移动所必需的间隙的存在而产生的持续往复运动，可能加重列车轮子和轨道的磨损。这些作用可在轨道表面产生波状波纹图案，称为波状磨损(corrugation)。波状磨损使得噪声水平增加到超过平滑轨道-轮子界面的噪声水平，并且最终只能通过打磨或机械加工轨道和轮子表面解决该问题。这是既费时又昂贵的。
本领域存在许多已知润滑剂，其中的一些被设计用来降低轨道道路和捷运系统上的轨道和轮子磨损。例如，U.S.4,915,856公开了一种固体抗磨损、抗摩擦润滑剂。该产品是悬浮在固体聚合载体中的抗磨损和抗摩擦试剂的组合，用于应用在轨道顶部。载体和轮子的摩擦活化抗磨损和抗摩擦剂。然而，该产品在现场条件下表现出较差的保持性，必须以频繁的间隔再次涂敷。
U.S.5,308,516、U.S.5,173,204和WO 90/15123涉及具有高的正摩擦特性的固体摩擦改良剂组合物。这些组合物表现出增加的作为蠕滑函数的摩擦，并包含树脂，以赋予这些制剂固体稠度。采用的树脂包括胺和聚酰胺环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚乙烯或聚丙烯树脂。欧洲专利申请0 372 559涉及用于润滑的固体涂料组合物，其能够为施用位置提供最佳摩擦系数，同时能够降低磨损量。
虽然现有技术中多种固体棒组合物表现出一定范围内的摩擦特性，包括润滑剂组合物或具有正摩擦特性的组合物，但是这些固体棒组合物的局限性是其消耗速率快。必须将固体棒组合物重复施用至轨道头或轮缘界面，以保证适当的有效性，而且由于该棒的快速消耗速率，该重复施用可能导致高的成本。因此，需要表现出降低的消耗和磨损以延长棒的寿命的固体棒组合物，同时仍然有效控制处于滑动或滚动滑动接触的金属机械部件的摩擦和磨损。该固体棒组合物可以有效地用于封闭或开放的轨道系统。
发明内容
本发明涉及固体棒组合物。更具体地，本发明涉及包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物。
本发明的一个目的是提供改善了的固体棒组合物。
本发明提供了包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物。该固体棒组合物可以进一步包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合。
本发明还涉及固体棒组合物(A)，包含：
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；
b)0至约80重量％的润滑剂；和
c)0至约40重量％的摩擦改良剂，
其中该固体棒组合物包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合。
本发明涉及如上限定的固体棒组合物(A)，其中所述组合物包含约30至约60重量％的乙烯基酯树脂，更优选约40至约55重量％的乙烯基酯树脂。
本发明涉及如上限定的固体棒组合物(A)，其中所述组合物包含约30至约70重量％的固体润滑剂，更优选约45到约65重量％的固体润滑剂。
本发明涉及如上限定的固体棒组合物(A)，其进一步包含1至约30重量％的摩擦改良剂。
本发明的一个实施方案的一个实例涉及固体棒组合物(B)，包含：
a)约20至约80重量％乙烯基酯树脂；和
b)约20至约80重量％润滑剂。
本发明的另一优选实施方案涉及固体棒组合物(C)，包含：
a)约40至约60重量％的乙烯基酯树脂；和
b)约40至约60重量％的润滑剂。
本发明还提供了如上限定的固体棒组合物(A-C)，其中所述乙烯基酯树脂选自乙烯基聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双酚乙烯基酯树脂、环氧乙烯基酯树脂、双酚环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧基乙烯基酯树脂和溴化双酚环氧乙烯基酯树脂。
本发明还涉及如上所述的固体棒组合物(A-C)，其中所述固体润滑剂选自包括二硫化钼、二硫化钨、石墨、氮化硼、硼酸、硬脂酸铝、硬脂酸锌、煤尘、碳纤维和其混合物的组。在一个优选实施方案中，固体润滑剂选自石墨、二硫化钼和其混合物。在另一个优选实施方案中，固体润滑剂是二硫化钼。
本发明涉及如上所述的固体棒组合物(A-C)，其中所述组合物不包含热固性增塑剂。
本发明还提供了通过施用固体棒组合物至一个或多于一个的金属表面，控制金属表面和第二金属表面之间的摩擦的方法，其中所述固体棒组合物包含：
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；
b)0至约80重量％的润滑剂；和
c)0至约40重量％的摩擦改良剂，
其中所述固体棒组合物包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合。所述金属表面可以是轨道表面或轮子。
本发明还提供了通过施用如上所述固体棒组合物(A-C)至一个或多于一个的金属表面，控制金属表面和第二金属表面之间的摩擦的方法。
本发明提供了降低轨道系统中横向力的方法，包括将如上所述固体棒组合物(A-C)施用到轮子或轨道表面上。
本发明提供了表现出控制钢表面之间摩擦的性质的固体棒组合物，并可以用于降低轨道系统中的磨损和能量消耗。此外，当与包含其它树脂组合物的固体棒组合物比较时，本发明的包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物提供了优异性能，其中所述其它树脂组合物包括现有技术的间苯二甲酸和邻苯二甲酸不饱和聚酯树脂、卤化不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂或聚丙烯树脂(例如U.S.5,308,516中公开的内容，其通过引用并入本文)。与本领域已知的固体棒组合物相比，本发明的固体棒组合物降低了消耗并降低了磨损。因此，与已知的固体棒组合物相比，本发明的固体棒组合物持续更长时间，并具有成本优势。
该发明内容不一定描述了本发明的全部特征。
附图说明
根据下列参考附图的说明中，本发明的这些和其它特征将变得更明显：
图1显示了用于测量实验室受控打磨环境中固体棒组合物的消耗速率的棒测试设备(STA)。图1A显示了STA的主轮(20)和棒固定架(50)。图1B显示了STA的砂流下器(trickler)(30)、砂流下器棒(70)和砂流下器电动机(60)。图1C显示了STA的夹轮(nib wheel)(40)和主轮(20)的相互作用。图1D显示了安装在框架(100)上的STA的不同部件。
图2显示了利用STA测试测量的固体棒组合物样品的消耗速率。图2A显示了由不同类型树脂制成的并包含51％(重量/重量)二硫化钼(MoS₂)的固体棒组合物样品的消耗速率。图2B显示了由不同类型树脂制成的并包含60％(重量/重量)二硫化钼(MoS₂)的固体棒组合物样品的消耗速率。
图3显示了与包含环氧乙烯基酯树脂的固体棒组合物相比，包含间苯二甲酸聚酯树脂的标准低摩擦系数(LCF)固体棒组合物的作为车辆移动距离函数的消耗速率。图3A-3C分别显示了车辆A-C的结果，该车辆装配有固体棒组合物。
详细说明
本发明涉及固体棒组合物。更具体地，本发明涉及包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物。
下面说明优选实施方案。
本发明的固体棒组合物通常包含乙烯基酯树脂、固体润滑剂和任选的摩擦改良剂。
本发明提供了用于处于滑动或滚动滑动接触的钢表面的固体棒组合物。该固体棒组合物优选包含乙烯基酯树脂，例如约20至约80重量％的乙烯基酯树脂，固体润滑剂，例如约0至约80重量％的润滑剂，和任选的摩擦改良剂，例如约0至约40重量％的摩擦改良剂，或固体润滑剂和摩擦改良剂的组合，其中所述固体棒包含润滑剂或摩擦改良剂中的至少一种。
该固体棒组合物优选不含热固性增塑剂，例如WO 2006/084386公开的，这是因为与不含热固性增塑剂的固体棒组合物相比，该固体棒组合物的磨损降低。不希望受理论限制，认为热塑性棒熔化，增加了棒的消耗速率。因此，具有延长寿命(即降低消耗磨损)优点的棒优选不含热固性增塑剂。
因此，本发明还提供了用于处于滑动或滚动滑动接触下的钢表面上的固体棒组合物，该固体棒组合物包含乙烯基酯树脂，例如约20至约80重量％的乙烯基酯树脂，固体润滑剂，例如约0至约80重量％的润滑剂，和任选的摩擦改良剂，例如约0至约40重量％的摩擦改良剂，或固体润滑剂与摩擦改良剂的组合，其中所述固体棒包含润滑剂或摩擦改良剂中的至少一种，并且该固体棒不含热固性增塑剂。
可以使用任何合适的设备例如推动摩擦计(push tribometer)或TriboRailer测量摩擦系数(H.Harrison，T.McCanney和J.Cotter(2000)，轨/轮界面的COF测量的最新发展(Recent Developmentsin COF Measurements at the Rail/Wheel Interface)，Proceedings The 5^thInternational Conference on Contact Mechanics and Wear ofRail/Wheel Systems CM 2000(SEIKEN Symposium No.27)，第30-34页，此处通过引用并入本文)。
如此处公开的，具有低摩擦系数(LCF)的组合物的特征可以为用推动摩擦计测量时具有小于约0.2的摩擦系数。优选在现场条件下，LCF表现出约0.2或更小的摩擦系数。正摩擦特性是轮子和轨道系统之间的摩擦随着系统蠕滑率的增加而增加的摩擦特性。如此处公开的，具有高的正摩擦系数(HPF)的组合物的特征可以为用推动摩擦计测量时具有约0.28至约0.4的摩擦系数。优选在现场条件下，HPF表现出约0.35的摩擦系数。具有非常高的正摩擦系数(VHPF)的组合物的特征可以为用推动摩擦计测量时具有约0.45至约0.55的摩擦系数。优选，在现场条件下，VHPF表现出0.5的摩擦系数。参见WO02/026919(其通过引用并入本文)中LCF、HPF和VHPF组合物的实例。
当本发明的不含摩擦改良剂的固体棒组合物中包含润滑剂时，该组合物通常具有低的摩擦系数。本发明的固体棒组合物中包含的摩擦改良剂通常为组合物提供了高或非常高的摩擦系数。
术语“正摩擦特性”表示处于滑动或滚动滑动接触的两个表面之间的摩擦系数(CoF)随着两个表面之间的蠕滑增加而增加。术语“蠕滑”是本领域的常用术语，其含义对于本领域技术人员而言是明显的。例如，在铁路行业中，蠕滑率可以描述为在轮子和轨道之间的接触点处(假设静态接触区和动态的轨道和轮子)，轨道滑动速度的大小相对于轮子切向速度的大小之间的百分比差。
本领域中的多种方法可以用于测定摩擦控制组合物是否表现出正摩擦特性。例如，但不希望限于，在实验室中，可以利用圆盘流变仪或Amsler机器鉴定正摩擦特性((H.Harrison，T.McCanney和J.Cotter(2000)，轨/轮界面的COF测量的最新发展(Recent Developmentsin COF Measurements at the Rail/Wheel Interface)，Proceedings The 5^thInternational Conference on Contact Mechanics and Wear ofRail/Wheel System CM 2000(SEIKEN Symposium No.27)，第30-34页，此处通过引用并入本文)。其它双滚轮系统可以用于测定组合物的摩擦控制特性(例如A.Matsumo，Y.Sato，H.Ono，Y.Wang，M.Yamamoto，M.Tanimoto和Y.Oka(2000)，比例模型上轨轮之间的蠕滑力特征(Creepforce characteristics between rail and wheel on scaled model)，Proceedings The 5^th International Conference on Contact Mechanicsand Wear of Rail/Wheel System CM 2000(SEIKEN Symposium No.27)，197-202页；此处通过引用并入本文)。可以利用例如但是不限于推动摩擦计测定组合物的野外滑动摩擦特性。
与弯曲轨道相关的轮子尖啸噪声可以由几种因素造成，包括轮缘与轨距面的接触，以及由于轮子横过轨头的横向蠕滑造成的粘滑。不希望受理论限定，认为轮子尖啸噪声最可能是由轮子横过轨头的横向蠕滑引起的，而轮缘接触轨距起重要作用，但是起次要作用。此处公开的研究表明可以将不同的摩擦控制组合物施用至轨道-轮子界面的不同表面，以有效控制轮子尖啸噪声。例如，现有技术已知的具有正摩擦特性的组合物，例如WO 02/26919(通过引用并入本文)，或表现出高(HPF)或非常高(VHPF)摩擦系数的本发明的固体棒组合物可以施用至轨头-轮子界面，以降低踏面横过轨头的横向粘滑，以及例如WO02/26919公开的低摩擦控制组合物，或表现出低摩擦系数(LCF)的本发明的固体棒组合物可以施用至轨距面-轮缘，以降低列车车厢导向轴的轮缘影响。
乙烯基酯树脂的实例包括但是不局限于乙烯基聚酯树脂、乙烯基酯树脂、双酚乙烯基酯树脂、环氧乙烯基酯树脂、双酚环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧基乙烯基酯树脂，以及溴化双酚环氧乙烯基酯树脂。
此处，我们证明当与其它树脂组合物相比时，在固体棒组合物中使用乙烯基酯树脂提供了优异性能，所述其它树脂组合物包括现有技术的间苯二甲酸和邻苯二甲酸不饱和聚酯树脂、卤代不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂或聚丙烯树脂(例如U.S.5,308,516，其通过引用并入本文)。
术语″不饱和聚酯树脂″是指来自不同酸、二醇和产生不同和改变性能单体的热固性树脂。不饱和聚酯树脂的主要类型包括邻苯二甲酸和间苯二甲酸不饱和聚酯树脂：作为理想化学结构的典型间苯二甲酸聚酯的一个实例如下所述：

术语″乙烯基酯树脂″表示分子结构类似于聚酯树脂的树脂，但是主要不同在于其活性位点的位置。与聚酯树脂相比时，乙烯基酯分子的特征还在于酯基更少。乙烯基酯树脂的活性位点位于分子链末端。不希望受理论限制，因为分子链长度可以用于吸收冲击载荷，这可以使乙烯基酯树脂比聚酯树脂更有韧性和更有弹性。环氧基乙烯基酯的理想化学结构的一个实例如下所述：

环氧树脂通常表现出强的机械性能和耐环境降解性能。术语“环氧”是指由键连至已经以某种方式键连的两个碳原子的氧原子构成的化学基团。最简单的环氧是已知为术语“α-环氧”或“1，2-环氧”的三元环形结构。简单环氧(环氧乙烷)的理想化学结构如下所示：

环氧树脂可以为琥珀色或褐色，并表现出的有用的性能包括良好的耐化学性、耐热性和高粘合强度。环氧树脂由类似于任一端具有活性位点的乙烯基酯的长链分子结构形成。然而，环氧乙烯基酯树脂中，环氧基团代替酯基团形成这些活性位点。不希望受理论限制，缺乏酯基团表示环氧树脂可以具有良好的防水性，在环氧分子中心的两个环基可以比线性基团更好地吸收机械和热应力。以下提供了典型的环氧树脂(双酚A的双缩水甘油醚)的理想化学结构：

适用于本发明的固体棒组合物的乙烯基酯树脂包括但是不限于：
·乙烯基聚酯树脂，例如但是不限于DION VPE 7100^TM
·乙烯基酯树脂，例如但是不限于HETRON 922^TM，HETRON 980^TM，ESTAREZ 7222PA^TM，和DION 9800^TM
·双酚乙烯基酯，例如但是不限于DION 31038^TM
·双酚环氧乙烯基酯树脂，例如但是不限于SWANCOR 901^TM，VIPELF010^TM，VIPEL FOO7^TM和DION VER9100^TM
·酚醛环氧乙烯基酯树脂，例如但是不限于SWANCOR 900^TM，SWANCOR 907^TM，SWANCOR 907^TM，VIPEL F085^TM，VIPEL FO86^TM，和DERAKANE 470-300^TM
·溴化双酚环氧乙烯基酯树脂，例如但是不限于DION FR9300^TM。
本发明组合物中乙烯基酯树脂的量是约20至约80重量％，或其间任何量，例如约25至约75重量％，约30至约70重量％，约35至约65重量％，约40至约60重量％，约40至约55重量％，约40至约50重量％和其间的任何量，或约20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78和80重量％，或其间任何量。
如本领域熟练技术人员已知的，可能需要催化剂以引发如上所述的树脂的硬化过程。催化剂的实例包括但是不局限于过氧化甲乙酮(例如但是不限于LUPEROX DDM-9^TM)、过氧化氢异丙苯(例如但是不限于TRIGONOX 239A^TM)、过氧化苯甲酰、过氧化乙酰丙酮、过氧酯(例如但是不限于USP 245；用于丙烯酸酯化环氧化大豆油)或三氟化硼二乙醚(etherate)(BEF；用于天然油类，例如鱼油、大豆油和桐油)。本领域技术人员可以容易地确定其它催化剂的使用，或待加入的催化剂的量，以改变树脂的硬化速率，不应该认为以任何方式限制本发明。
术语“润滑剂”表示能够降低处于滑动或滚动-滑动接触的两个表面之间的摩擦系数的化学品、化合物或其混合物。固体润滑剂包括但是不局限于二硫化钼、二硫化钨、石墨、氮化硼、硼酸、硬脂酸铝、硬脂酸锌、和碳化合物例如但是不限于煤尘和碳纤维。如果使用，优选本发明的固体棒组合物中的润滑剂是二硫化钼、石墨或其混合物，最优选二硫化钼。
本发明的棒组合物中提供的固体润滑剂可以包含石墨和二硫化钼的混合物。石墨的量可以超过二硫化钼的量，例如石墨∶二硫化钼的比例为约3∶1至约1∶1，或其间的任何比例，例如3∶1、2.8∶1、2.6∶1、2.4∶1、2.2∶1、2∶1、2.0∶1、1.8∶1、1.6∶1、1.4∶1、1.2∶1和1.0∶1。然而，在本发明的固体棒组合物中，钼的量还可以超过石墨的量，例如石墨∶二硫化钼的比例还可以为约1∶3至约0∶1，或其间的任何比例，例如1∶3、1∶2.5、1∶2.3、1∶2.0、1∶1.7、1∶1.5、1∶1.3、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1、0.4∶1、0.2∶1和0∶1，或其间的任何比例。
存在于本发明的组合物中时，润滑剂的量为约1至约80重量％，或其间的任何量，例如约5至约75重量％，约10至约75重量％，约15至约75重量％，约20至约75重量％，约25至约75重量％，约30至约70重量％，约35至约65重量％，约40至约65重量％，约45至约65重量％，约50至约60重量％和其间的任何量，或约2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78和80重量％，或其间的任何量。
术语′摩擦改良剂′表示赋予本发明的摩擦控制组合物正摩擦特性的材料，或与不含摩擦改良剂的类似组合物相比增强摩擦控制组合物的正摩擦特性的材料。固体棒组合物中摩擦改良剂的量可以为0至约40重量％，或其间的任何量，例如约5至约40重量％或其间的任何量，约15至约35重量％或其间的任何量，或0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38和40重量％，或其间的任何量。
摩擦改良剂优选包括粉化矿物，并具有约0.5微米至约10微米的粒径。此外，摩擦改良剂可以是在水中可溶的，不可溶的或部分可溶的，并优选在组合物沉积于表面上并蒸发组合物液体组分后，粒径保持为约0.5微米至约10微米。U.S.5,173,204和WO 98/13445(通过引用并入本文)中所述的摩擦改良剂可以用于本文所述的组合物。摩擦改良剂可以包括但是不局限于：
白垩(碳酸钙)
碳酸镁
滑石(硅酸镁)
膨润土(天然粘土)
煤尘(粉碎的煤)
重晶石粉(硫酸钙)
Asbestors(石棉的滑石棉衍生物)
陶土；高岭土型粘土(硅酸铝)
无定形二氧化硅(合成的)
天然存在的
板岩粉
硅藻土
硬脂酸锌
硬脂酸铝
碳酸镁
白铅(氧化铅)
碱式碳酸铅
氧化锌
氧化锑
白云石(MgCo CaCo)
硫酸钙
硫酸钡(例如Baryten)
聚乙烯纤维氧化铝氧化镁氧化锆
或其组合。
本发明的组合物可以包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合，其量导致组合物的特征为摩擦系数约0.1至约0.26，或其间的任何值，例如当使用Amsler机器测量时，本发明组合物的摩擦系数可以为约0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.22、0.24或0.26。
本发明的固体棒组合物优选不包含热固性增塑剂。术语′增塑剂′或′热固性增塑剂′表示能够降低固体棒组合物硬度的化学品、化合物或其混合物，例如邻苯二甲酸二辛酯、己二酸酯、和聚合物增塑剂例如WO2006/084386中公开的。与本发明的固体棒组合物相比时，包含热固性增塑剂的固体棒组合物表现出更高的磨损速率。
本发明的固体棒组合物可以任选包含其它组分，例如但是不限于着色添加剂，降低固化的乙烯基酯树脂的粘性的蜡(例如苯乙烯中直至5重量％的蜡)，粘度降低剂例如丙酮，防腐剂，稠性调节剂，消泡剂，苯乙烯和流变控制剂，单独使用或组合使用。
当施用于钢表面时，本发明的固体棒组合物可以装入涂敷器。该涂敷器可以配备装有弹簧的机构，棒加入到其上。在涂敷期间，装有弹簧的机构向棒施加压力，使得棒能够作用于钢表面。直涂敷器的非限定实例包括WO2006/026859(通过引用并入本文)公开的，以及可以从KelsanTechnologies(North Vancouver，Canada)、US 4,811,818、US 5,054,582、US 5,251,724、US 5,337,860、US 20030101897(其通过引用全部并入本文)获得的其它涂敷器。圆形涂敷器也可以用于本发明的固体棒组合物。圆形涂敷器的实例包括但是不局限于US 6,854,908(其通过引用并入本文)中公开的或可以从Kelsan Technologies(North Vancouver，Canada)获得的其它圆形涂敷器。
直型或者圆形涂敷器中使用的固体棒通常比涂敷器的长度短，并包括与涂敷器中存在的其它固体棒的有效接口连接的装置。该有效接口连接可以包括固体棒的包括凹陷的第一端，而第二端包括与凹陷配合接合的伸出部，参见例如WO2006/116877(其通过引用并入本文)，或其它可以从Kelsan Technologies(North Vancouver，Canada)获得的其它相配的组合物棒。该结构确保当插入涂敷器时，固体棒与已经放置在涂敷器中的棒正相配，从而将棒保留在涂敷器中直至消耗掉。这导致使用期间棒很少或没有浪费，这是因为另外的棒可以插入涂敷器中，并且所有的先前棒可以前进贴靠钢表面。在没有有效接口的情况下，在再装入之前或之后，小块的未使用的固体棒保持在涂敷器内，并且棒的最后部分通常从涂敷器与轮子表面之间的间隙离开涂敷器。该棒的废弃部分可以阻塞沿着轨道使用的装置，例如转辙器或在钢轨上移动的轮子，并且该废物还涉及环境问题。
可以使用模制方法生产用于有效配合的如上所述的包括伸出部和凹陷的固体棒设计。通过挤出生产的固体棒，例如包含低或高密度聚乙烯作为热塑性聚合物载体的已知固体棒，通常包括产生上述涉及废物以及可能的转辙器阻塞问题的平直末端。本发明的固体棒组合物可以利用模制方法生产，并优选包括含凹陷的第一端，以及含配合接合凹陷的伸出部的第二端，以在用于涂敷器中时，在棒之间产生有效接合。
当固体棒组合物在压力下涂敷于以滚动滑动和另一钢表面接触的一个钢表面时，例如在钢轨上移动的钢轮，固体棒组合物随着连续涂敷到表面而磨损。固体棒组合物随着轮子在轨道上移动的累积距离而消耗。一旦固体棒组合物消耗掉，就用另一棒替换，以保持组合物至钢表面的涂敷。
此处我们证实了，当与其它树脂组分(包括间苯二甲酸和邻苯二甲酸不饱和聚酯树脂和卤化不饱和聚酯树脂)相比时，使用乙烯基酯树脂(例如但是不限于乙烯基酯树脂和环氧乙烯基酯树脂)提供了改善的消耗和磨损性能。
如此处公开的，已经发现包含乙烯基酯树脂和一定含量润滑剂(例如但是不限于50％或60％(重量/重量的二硫化钼-MoS₂))的固体棒组合物的棒消耗速度(60分钟的位移)低于包含间苯二甲酸聚酯和卤化间苯二甲酸聚酯树脂的相应固体棒组合物(图2A和2B)。包含一定范围的不同乙烯基酯树脂的固体棒组合物的硬度类似于包含通常用于已知的固体棒组合物的卤化聚酯树脂或间苯二甲酸聚酯树脂的固体组合物棒的硬度(见表2，实施例)。这表明硬度不是固体棒组合物中树脂的耐磨性的良好指标。
如此处公开的，与包含间苯二甲酸聚酯树脂的标准LCF棒相比，装配有包含环氧乙烯基酯树脂的固体棒组合物的电车表现出作为移动距离函数的更小的消耗(图3A，图3B和图3C)。
通过拥有与本领域已知的固体棒组合物相比降低了的消耗速率和磨损，包含乙烯基酯树脂的固体棒组合物，相对于已知的固体棒组合物，有利地持续更长时间，并具有成本优势。
本发明的固体棒组合物还可以进一步包含本领域技术人员知道可以被取代或改变的组分而不脱离本发明的范围和实质。此外，完全考虑到本发明的固体棒组合物可以与其它润滑剂或摩擦控制组合物联合使用。例如，但是不希望限于，本发明的组合物可以与其它摩擦控制组合物一起使用，例如但是不限于U.S.5,308,516；U.S.5,173,204；WO02/26919，和美国公开20030195123和2004038831(通过引用并入本文)中公开的那些。
在下面的实施例中进一步说明本发明。然而，应理解这些实施例仅用于说明，不应以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：固体棒组合物
利用标准方法制备用于测试的包含乙烯基酯的固体棒组合物实例。非限制性样品组合物包括表1中列出的那些。对于每个测试，改变固体棒组合物的树脂组分。如下所述测试树脂组分：
1.I组树脂-通常用于本领域已知的固体棒组合物的树脂：卤化间苯二甲酸聚酯(HETRON 99P^TM)；具有三水合氧化铝的间苯二甲酸聚酯(DION FR 850-200^TM)；和卤化聚酯(POLYLITE 33441-00^TM)，
2.II组树脂-本发明的乙烯基酯树脂：双酚环氧乙烯基酯(DION VER9100-00^TM)；溴化双酚环氧乙烯基酯(DION FR 9300^TM)；乙烯基聚酯(DION VPE 7100-06^TM)；和酚醛环氧基乙烯基酯(DERAKANE470-300)。
表1：包含51％(重量/重量)或60％(重量/重量)润滑剂(二硫化钼；MoS₂)的固体棒组合物样品

应理解表1中所示的固体棒组合物中润滑剂的浓度不限于51％(重量/重量)或60％(重量/重量)，可用于固体棒组合物的润滑剂的量可以为约0至约80％(重量/重量)。类似地，固体棒组合物可以包含约0至约40％(重量/重量)的摩擦改良剂。优选地，固体棒组合物包含润滑剂、摩擦改良剂，或润滑剂和摩擦改良剂两者。
实施例2：棒硬度测试(D型硬度计)
使用本领域技术人员已知的D-型硬度计(用于橡胶性质的ASTM D2240标准测试方法-硬度计硬度)，测量包含实施例1中给出的不同树脂组分和51.87％、20.82％或10.00％(重量/重量)润滑剂(二硫化钼(MoS₂))的固体棒组合物样品的平均硬度。该方法包括将硬度计压在样品上，并测量材料抗力。测量压痕的深度，其提供了材料硬度的度量。
表2中给出结果，表明与包含通常用于已知固体棒组合物的卤化聚酯树脂或间苯二甲酸聚酯树脂(I组树脂)的样品相比，包含乙烯基酯树脂(II组树脂)的固体棒组合物样品具有类似或更低的平均硬度。
表2：包含不同树脂组分和51.87％，20.82％或10.00％(重量/重量)二硫化钼(MoS₂)的固体棒组合物样品的平均硬度

实施例3：棒测试设备(STA测试)
Kelsan Technologies Corporation开发了棒测试设备和测试方法，以在一个较长的时间和不同粗糙表面的条件下测量固体棒组合物的的消耗速率。
如图1D中所示，棒测试设备(10)包括用于安装下列部件的框架(100)：标准棒安装架(50)，其容纳固体棒组合物样品；耐磨钢主轮(20)和协作夹轮(40)；砂涂敷器组件(120)；和控制箱(110)。如图1B所示，砂涂敷器组件(120)包括砂流下器(trickler)(30)，其中装有砂子，用于将砂子引到主轮(40)表面上的砂流下器棒(70)和砂流下器电动机(60)。
在使用中，砂流下器(30)装有砂子，其可以已经被筛分，以除去大于已知尺寸例如但是不限于300微米的颗粒。在标准棒安装架(50)中安装待测试的固体棒组合物样品。主轮(20)可以设置为以已知速率转动，例如但是不限于约32公里/小时(kph)。通过由砂流下器电动机(60)驱动的砂流下器棒(70)，将砂子引到主轮(20)的表面上。以已知压力例如但是不限于约138千帕，使得夹轮(40)作用至主轮(20)。随着主轮(20)转动，它驱使夹轮(40)转动并且砂流入夹轮(40)和主轮(20)之间的界面(130)，产生打磨环境。然后在已知压力下，将固体棒组合物样品施用至主轮的施用表面(150)，并暴露至打磨环境。通过在压力(例如但是不限于15psi)下使刮刀(140)作用于施用表面(150)，可以使用刮刀(140)清洁施用表面(150)，以免累积样品。替代地或另外，可以使用刷子(没有显示)清洁施用表面(150)。控制箱(110)控制STA的各个部件的操作。
基于测试期间观察到的棒的位移，可以使用下列磨损速率计算法测量样品的消耗速率。首先可以通过棒的高度(H)乘以其宽度(W)计算磨损表面的面积(A)，即H×W＝A。然而，随着棒磨损，它与转轮表面相符，因此磨损表面稍微弯曲。因此为了获得更加准确的表示，可使用如下所述弧长公式获得弯曲侧的长度(L)：

磨损表面面积乘以观察到的棒位移(D)得到棒磨损的体积(V)。体积乘以密度(ρ)得到消耗的产物的重量(m)。

测量棒位移的时间间隔(t)乘以转动速度(rpm)和辊周长(II×转动直径)得到棒施用的总距离(d)。总距离除以棒消耗的重量得到样品棒的磨损速率。

实施例4：样品磨损-棒消耗速率
使用此处实施例3中公开的STA测试方法，测量固体棒组合物样品的消耗速率。使用实施例1中给出的不同树脂组分，根据表1制备固体棒组合物样品(51％和60％(重量/重量)的MoS₂)。使用的STA方案如下所述：
·加砂量设定为925的恒定输送速率，为约80克/小时。
·以32psi的压力将夹轮(40)作用于主轮(20)
·使用具有3.5lb(15.6N)弹力的标准棒安装架(50)施用样品组合物棒。
·主轮(20)的转速设定为482rpm或20英里/小时(mph)(32kph)。
样品测试60分钟，读取每20分钟样品的位移变化。通过使用上述设定运转主轮(20)20分钟，在每个棒测试之间进行清洁循环，其中使用砂子和夹轮(40)。
图2A和2B中给出了每个样品棒60分钟的平均位移，这表明对于51％和60％(重量/重量)MoS₂的样品，包含乙烯基酯树脂(II组树脂)的固体棒组合物的棒消耗速率低于包含间苯二甲酸聚酯和卤化间苯二甲酸聚酯树脂(I组树脂)的相应样品。
实施例5：现场试验-固体棒组合物的消耗
进行现场试验，以评估与包含环氧乙烯基酯树脂的固体棒组合物相比下的包含间苯二甲酸聚酯树脂的标准低摩擦系数(LCF)固体棒组合物的消耗速率。三辆电车(车辆A，B和C)安装有LCF棒或环氧乙烯基酯树脂棒，并测定作为移动距离的函数的棒消耗量。
结果示于图3A、图3B和图3C，表明在每种情况下，与包含间苯二甲酸聚酯的LCF棒相比，环氧乙烯基酯树脂棒表现出更小的作为移动距离函数的消耗速率。
所有引用文献通过引用并入本文。
已经关于一个或更多个实施方案描述了本发明。然而，可以在不脱离如所附权利要求限定的本发明范围的条件下进行多种改变和改进，这对于本领域熟练技术人员是显而易见的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种固体棒组合物，包含：
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；
b)0至约80重量％的润滑剂；和
c)0至约40重量％的摩擦改良剂，
其中所述固体棒组合物包含润滑剂、摩擦改良剂或其组合，其中所述固体棒组合物不包含热固性增塑剂。
根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述棒的消耗速率使用棒测试设备测量时为0.03英寸/小时。
2.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约30至约60重量％的乙烯基酯树脂。
4.根据权利要求3所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约40至约55重量％的乙烯基酯树脂。
3.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约30至约70重量％的润滑剂。
4.根据权利要求5所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约45至约65重量％的润滑剂。
5.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含约1至约30重量％的摩擦改良剂。
6.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含
a)约20至约80重量％的乙烯基酯树脂；和
b)约20至约80重量％的润滑剂。
7.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述组合物包含
a)约40至约60重量％的乙烯基酯树脂；和
b)约40至约60重量％的润滑剂。
8.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述乙烯基酯树脂选自乙烯基聚酯树脂、双酚乙烯基酯树脂、环氧乙烯基酯树脂、双酚环氧乙烯基酯树脂、基于酚醛环氧的乙烯基酯树脂和溴化双酚环氧乙烯基酯树脂。
9.根据权利要求1所述的固体棒组合物，其中所述润滑剂选自二硫化钼、二硫化钨、石墨、氮化硼、硼酸、硬脂酸铝、硬脂酸锌、煤尘、碳纤维和其混合物。
10.根据权利要求11所述的固体棒组合物，其中所述润滑剂选自石墨、二硫化钼和其混合物。
11.根据权利要求12所述的固体棒组合物，其中所述润滑剂是二硫化钼。
12.一种控制金属表面和第二金属表面之间的摩擦的方法，该方法包括将权利要求1的固体棒组合物施用至一个或多于一个的所述金属表面上。
13.一种降低轨道系统中横向力的方法，包括将权利要求1的固体棒组合物施用到轮子或轨道表面上。