滑り−転がり接触における鋼鉄要素の摩耗を減少させるための方法
本発明においては、滑り接触または滑り−転がり接触している表面を有する二つの鋼鉄要素の一方または両方の摩耗を減少させるための方法を提供する。その方法には、ＨＰＦ摩擦調節組成物をその二つの鋼鉄要素の一方または両方の一つまたは二つ以上の接触表面に塗布することを含む。具体的な例としては、そのＨＰＦ摩擦調節組成物が、レオロジー調節剤、潤滑剤、摩擦調節剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【背景技術】
【０００２】
滑り接触または転がり−滑り接触をしている金属機械部品の摩擦と摩耗を制御することは、多くの機械や機械式システムの設計および運転においては非常に重要である。たとえば多くの貨物列車、客車および大量輸送システムを含む鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪輸送システムでは、大きな騒音を発生したり、機械部品たとえば車輪、レール、それに枕木などその他のレール部品などで著しい摩耗が生じるような問題がある。そのような騒音発生および機械部品の摩耗は、そのシステムの運転時に車輪とレールとの間で発生する摩擦力と挙動に直接起因していると考えてよい。
【０００３】
車輪がレール上を転がる動的システムにおいては、常に移動している接触ゾーンが存在する。考察と解析の目的では、この接触ゾーンが固定されているとして、レールと車輪とがその接触ゾーンを移動していくと考える方が便利である。接触ゾーンを車輪がレールと全く同じ方向に移動しているならば、この車輪はレールの上で最適な状態の転がり接触をしている。しかしながら、車輪とレールとが変形されたり（ｐｒｏｆｉｌｅｄ）、たびたびずらされたり、厳密な転がり以外の運動にさらされるので、接触ゾーンを通過していく車輪とレールとのそれぞれの速度が、必ずしも同じにはならないことがある。しばしばこれが観察されるのが、固定軸を持つ車両がカーブを通過する場合であり、両方のレール上で真の転がり接触が保たれるのは、内側および外側の車輪が異なった周速で回転した時だけである。ほとんどの固定軸を持つ車両では、このような事は起こりえない。したがって、そのような状態では、車輪がレールに対して、転がりと滑りとを組合せた動きをとる。滑り運動はまた、斜面で牽引力が維持できなくなり、駆動輪がスリップしたような場合にも起きる。
【０００４】
滑り運動の大きさは、接触点におけるレールと車輪との速度の違いを百分率であらわしたものに、大まかに依存している。この百分率による差は、クリーページ（ｃｒｅｅｐａｇｅ）と呼ばれている。
【０００５】
クリーページが約１％より大きくなると、滑りによる摩擦力が顕著にあらわれ、この摩擦力によって騒音と部品の摩耗が生じる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメンツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、ここに引用することにより本明細書に組み入れられているものとする）。騒音が発生するのは、車輪とレールシステムとの間に存在する負の摩擦特性の結果である。負の摩擦特性というのは、クリープ曲線が飽和している領域において、システムのクリーページが大きくなるにつれて、車輪とレールとの間の摩擦が一般に減少していく性質を言う。理論的には、車輪−レールシステムにおける騒音と摩耗レベルとを減少させるかあるいは無くするためには、その機械式システムを非常に剛直にするか、運動している部品の間の摩擦力を非常に低いレベルとするか、あるいは、摩擦特性を負から正に変える、すなわち、クリープ曲線が飽和している領域で、車輪とレールとの間の摩擦を増加させてやればよい。残念ながら、ほとんどの列車に使用されているような車輪及びレールシステムの場合のように、機械式システムの剛直性をさらに上げることは不可能なことが多い。それに代わる方法として、車輪とレールとの間の摩擦力を減少させるとなると、粘着力と制動力の大きな妨げとなり、必ずしも鉄道用途には適したものではない。騒音レベルと部品の摩耗とを減少させるためには、車輪とレールとの間に正の摩擦特性を持たせることが、多くの場合、有効である。
【０００６】
また、軌道の上で列車を移動させるためにはクリアランスの存在が必須であるが、その存在のために絶えず前後運動が生じ、その結果列車の車輪とレールとの摩耗が加速されることも知られている。これらの影響によって、波紋状のパターンがレール表面上に生じることがあり、これは波状摩耗と呼ばれている。波状摩耗があると、滑らかなレール・車輪の界面の場合を超えて、騒音レベルが高くなり、この問題は最終的には、レールおよび車輪の表面を研磨したり機械加工したりして解決するしかない。そのためには、時間も費用もかかる。
【０００７】
数多くの潤滑剤が当業界には公知であり、それらの中には、鉄道や高速輸送システムにおいてレールおよび車輪の摩耗を抑制することを目的として設計されたものもある。たとえば米国特許第４，９１５，８５６号明細書には、固形の耐摩耗性、耐摩擦性潤滑剤が開示されている。この製品は、固体ポリマー担体中に抗摩耗剤および抗摩擦剤を組合せて分散させたもので、レールの頭頂部に塗布するためのものである。車輪に対して担体が摩擦されることによって、抗摩耗剤および抗摩擦剤が活性化される。しかしながら、この製品は正の摩擦特性を示さない。また、この製品の固形組成物は効力維持性の面で劣る。
【０００８】
米国特許第５，３０８，５１６号明細書、米国特許第５，１７３，２０４号明細書および国際公開第９０／１５１２３号パンフレットは、高い正の摩擦特性を有する固形摩擦調節組成物に関するものである。これらの組成物では、クリーページの関数として摩擦が増加することを表し、樹脂を含んでいて、それによりこれらの配合を固相状態に保っている。ここで用いられた樹脂は、アミンおよびポリアミドエポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンまたはポリプロピレン樹脂などを含む。しかしながらこれらは、最適の効果を得ようとすると、クローズドループシステムとして、連続して塗布をしてやることが必要である。
【０００９】
欧州特許出願公開第０ ３７２ ５５９号明細書は、潤滑のための固形コーティング組成物に関するもので、その組成物は、塗布した場所で最適な摩擦係数を付与すると同時に、摩耗損失を低下させることが可能である。しかしながらこの組成物は、正の摩擦特性を有していない。さらに、これらの組成物が、それらが塗布された表面における耐久性あるいは効力維持性が最適化されているかについては何の示唆もない。
【００１０】
固形状スティック組成物を含め、従来技術の組成物を使用するのに伴う、いくつもの欠点が存在する。第一に、騒音が路線の中の２，３の特定の場所だけで問題になっているような場合に、摩擦調節用のスティック組成物を鉄道車両に装備させ、全域のレールに塗布させるのは、無駄が多い。第二に、軌道によっては保全サイクルが長くて、１２０日にもなるものがある。現在のスティック技術では、固形の潤滑剤や摩擦調節剤でこのような長い期間にわたって効力が続くものはない。第三に、北米の貨物輸送の実態では、大陸のいたる所で、貨車が切り離されるので、全部とは言わないまでも多くの貨車に摩擦調節剤スティックを取り付ける必要があり、これは費用もかかるし、実際的ではない。同様に、固形のスティックを使用してレールの頭頂部の摩擦を管理するためには、クローズドシステムにして、摩擦調節剤製品をレール上に充分に蓄積させねばならない。クローズドシステムとは、実質的には専用の車両のみを走らせ、外部の列車の進入又は退去を認めないシステムである。都市輸送システムが典型的にはクローズドシステムであるのに対し、貨物輸送システムは典型的には広く車両が相互に乗り入れているオープンシステムである。そのようなシステムにおいては、固形状スティック技術はあまり実用的ではない。
【００１１】
従来技術における潤滑剤組成物の多くは、固形のスティック状であるかまたは粘稠な液体（ペースト状）のいずれかの配合となっているので、霧化スプレーとして滑りシステムおよび転がり−滑りシステムに塗布することはできない。液状の摩擦調節組成物を霧化スプレーにより塗布すれば、多くの場合、レールシステムに塗布する組成物の量を減らすことができ、また、所望の位置に摩擦調節組成物を、より均等に分散させることができる。さらに、霧化スプレーはすぐに乾くので、好ましくない機関車の車輪のスリップの可能性を、最小限に抑えることができる。
【００１２】
固形状のスティックを使用して車輪に塗布する塗布システムに比較して、レールの頭頂部または鉄道車両の車輪に液体系の組成物を塗布することの方が明らかに有利である。液状システムを使用することにより、ハイレール（ｈｉｒａｉｌ）、線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ）あるいは車上（ｏｎｂｏａｒｄ）システムなど、場所に応じた塗布方法が可能となる。固形の塗布システムでは、車輪に連続的に薬剤を塗布していくので、このように場所に応じた塗布をするようなことはできない。さらに、固形状のスティック塗布法では移行率が低いので、線路の条件が完全に整わない限り、効果が得られないであろう。これは、クラス１鉄道路線（Ｃｌａｓｓ １ ｒａｉｌ ｌｉｎｅ）ではあり得ない状況である。その理由は、カバーすべき軌道が膨大で、また、固形状スティック潤滑剤を備えていない車両があるからである。液状システムでは、薬剤はレールの頭頂部に塗布され、列車の車軸すべてが接触しうるので、薬剤の効果が即座に得られ、そのような問題を避けることができる。しかしながら、常にそのようになるとも限らないのであって、その理由は、塗布された膜が、レールに付着したまま残って、摩擦制御作用を発揮する能力に限度があるからである。ある種の状況においは、液状薬剤がたった１編成の列車が通過するだけで失われてしまうこともある。
【００１３】
国際公開第９８／１３４４５号パンフレット（引用することにより、本明細書に組み入れたものとする）には、転がり−滑り接触をしている２種の鋼鉄体の間で正の摩擦特性を有する一連の摩擦組成物を示す数種の水性組成物が記載されている。摩擦調節に関しての好ましい性質をいくつか示しはするものの、これらの組成物では効力維持性が低く、長期間にわたってレール上に留まることができず、好適な効果を得るには繰り返し塗布する必要がある。また、それらの組成物は水系であるために、使用可能な温度範囲の下限に限度がある。それらの組成物も、特定の用途では有用ではあるとはいうものの、最適の効果を得るには繰り返し塗布する必要があり、それにともない費用がかさむ。その上に、それらの液状組成物のいくつかの特性が原因で、それらの組成物は霧化スプレーで塗布するには適していないことが判明した。国際公開第０２／２６９１９号パンフレット（引用することにより、本明細書に組み入れたものとする）にも、水系の摩擦制御剤が開示されていて、それには、鋼鉄表面上におけるその組成物の有利な性能を引き延ばすための効力維持剤が含まれる。
【００１４】
米国特許第６，３８７，８５４号明細書および米国特許第５，４９２，６４２号明細書には、約２，５００のＭＷを有するポリオキシアルキレングリコール潤滑剤、約１２，０００のＭＷを有するポリオキシアルキレングリコール増粘剤および溶媒（たとえばプロピレングリコール）を含む水系の潤滑性組成物が開示されている。しかしながら、米国特許第６，３８７，８５４号明細書および米国特許第５，４９２，６４２号明細書に開示されている組成物は、正の摩擦特性を有していない。それらの物質は、摩擦調節剤、たとえば本明細書に記載するＨＰＦ組成物とは区別される純然たる潤滑剤である。レールの頭頂部に塗布しようとすると、これらのタイプの潤滑剤では、車輪のスリップまたはブレーキの問題を避けるためには、精巧で複雑で高価な制御システムを必要とする。本明細書に記載されているような真の摩擦調節剤ならばその種の塗布制御を必要としない。
【００１５】
重量牽引（ｈｅａｖｙ ｈａｕｌ）の際の、曲線部における高い横圧による悪影響に対する関心が高まっている。定量的な関係を得るのは困難ではあるが、高い横圧は、軌道構造の劣化、レールの摩耗およびレールの転覆脱線を加速する大きな因子であると考えられる。横圧は、車輪−レールの界面における摩擦係数（ＣＯＦ）、列車運転状況、軌道の形態、貨車軌道舵取り性能および車輪／レールの変形（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）などに依存する（Ｄ．クレッガー（Ｄ．Ｃｒｅｇｇａｒ）、セブンス・アニュアル・アドバンスト・レール・マネージメント・レール／ホイール・インターフェース・セミナー（Ｓｅｖｅｎｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒａｉｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｅｍｉｎａｒ）、シカゴ（Ｃｈｉｃａｇｏ）、２０００年５月）。鉄道がコスト削減、効率向上していくにつれて、レール頭頂部の摩擦の制御は、横圧を制御するための実行可能なオプションとして注目をあびるようになり、軌道の応力状態とそれに伴う軌道の構造劣化を抑える、代わりのアプローチ方法を表すものとなってきた。列車による横圧によりよく対応するために、軌道部品のグレードアップと強化に頻繁に投資する代わりとして、この技術は、車輪−レールの界面の摩擦管理を改良することによってそれら力を軽減させることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、滑り接触または滑り−転がり接触している表面を有する二つの鋼鉄要素、特に、滑り接触または滑り−転がり接触している車両の車輪とレールとの一方または両方の摩耗を減少させるための方法を提供する。その方法は、二つの鋼鉄表面の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に対して高い正の（ＨＰＦ）摩擦調節組成物を塗布することを含む。
【００１７】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠陥を克服することである。上記の目的は、主クレームの特徴を組み合わせることにより達成される。従クレームには、本発明のさらに有利な実施態様が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００１９】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法を提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００２０】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこでは、そのＨＰＦ組成物が、レオロジー調節剤、潤滑剤、摩擦調節剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。
【００２１】
本発明はさらに先に定義した方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００２２】
本発明さらに、上述の方法を提供し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０パーセントの効力維持剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤。
【００２３】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約９５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤および
（ｆ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤。
【００２４】
本発明はなおさらに先に定義した方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤および
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤。
【００２５】
本発明はさらに、上述の方法を提供し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤；
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤および
（ｆ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤。
【００２６】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；
（ｆ）約０．０２〜約３０重量パーセントの潤滑剤および
（ｇ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤。
【００２７】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレール（ｌｏｗ ｒａｉｌ）およびハイレール（ｈｉｇｈ ｒａｉｌ）を含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００２８】
本発明はさらに、上述の方法に関し、ここでその方法は、線路脇（ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）用グリース潤滑剤を塗布することなく、実施される。
【００２９】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレールおよびハイレールを含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてそのＨＰＦ組成物をローレール、ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーにも塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００３０】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレールおよびハイレールを含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーとを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そして、中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物をハイレールのゲージフェース／ゲージコーナーまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００３１】
本発明はさらに、先に定義した方法に関し、そこでは、そのＬＣＦ組成物が、レオロジー調節剤、潤滑剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。
【００３２】
本発明はさらに、先に定義した方法に関し、そこではＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００３３】
また別な例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｄ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤。
【００３４】
さらなる例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｄ）約０．５〜約９０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｅ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤。
【００３５】
さらなる例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｆ）約１〜約３０重量パーセントの潤滑剤。
【００３６】
本発明はさらに、滑り−転がり接触している表面を有する二つの鋼鉄要素の一方または両方の摩耗を減少させるための方法を提供し、それには、その二つの鋼鉄要素の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することが含まれる。
【００３７】
本発明の方法において使用される組成物は、各種の塗布技術に充分に適合した性質を示し、それによって、塗布することが必要な組成物の量を最小限とすることができる。それらの塗布技術を使用することによって、組成物を正確な量で投与することが可能となる。たとえば液状の組成物は表面上に噴霧するのに適していて、それによって、表面に均一なコーティングを与え、塗布する組成物の量を最適化することができる。さらに、塗布技術を組み合わせたり、アプリケーターの位置を組み合わせたりすることによって、組成物の組合せを滑り−転がり接触している異なった表面に塗布して、摩耗を最適化し、騒音や他の性質、たとえば横圧及び牽引力を抑制する。
【００３８】
本発明の方法は、線路脇用グリース潤滑剤の塗布を必要としないので、経済的に有利であり、かつ、線路脇用グリースを環境中に噴霧することによる汚染を減少させることができる。
【００３９】
本発明の開示では、本発明について必要な特徴を必ずしもすべて記述している訳ではないが、本発明は、記載された特徴の部分的な組合せの中にも存在している。
【００４０】
上記およびその他の本発明の特徴は、添付した図面について言及される以下の記述から、さらに明瞭になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００４２】
以下の記述は、例示だけを目的として好ましい実施態様を示すものであり、本発明を実施するために必要な特徴の組合せに何ら制限を加えるものではない。
【００４３】
本発明の高い正の（ＨＰＦ）摩擦調節組成物は、一般に、レオロジー調節剤、潤滑剤、摩擦調節剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。本発明の組成物に含ませることができるその他の任意成分としては、濡れ剤および保存剤が挙げられる。液状配合物を所望する場合には、本発明の摩擦調節組成物はさらに、水またはその他の組成物と相溶性のある溶媒を含んでいてもよい。水またはその他の相溶性溶媒を含む場合には、本発明の組成物は液状配合物として使用しても効果はあるが、組成物をペースト状または固形物の形状に配合することも可能で、そのような組成物も、本明細書に記載された摩擦組成物の多くの特徴を示す。本明細書に記載される組成物にはまた、必要に応じて、濡れ剤、分散剤、抗菌剤などを加えることができる。
【００４４】
「抗酸化剤」という用語が意味するのは、化学物質、化合物またはその組合せであって、効力維持剤の有無に関わらず、表面に保持される摩擦調節組成物の量を増やし、それによって運転の有効寿命を長くしたり、摩擦調節組成物の耐久性を向上させたりするものである。抗酸化剤の例を挙げれば（但しこれらに限定されるわけではない）：アミン型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９；スチレン化フェノール型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ；ヒンダード型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ；チオエステル型抗酸化剤（第二級抗酸化剤としても知られている）、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１；またはそれらの組合せであって、たとえば（限定されるわけではない）、ヒンダードフェノールおよびチオエステルを含む相乗効果ブレンド物、たとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０などがある。
【００４５】
好適な抗酸化剤は、グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１およびチアルコ・ケミカル（Ｔｉａｒｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）からのオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０である。
【００４６】
「正の摩擦特性」という用語が意味するのは、滑り接触または転がり−滑り接触している二つの表面の間の摩擦係数が、その二つの表面の間のクリーページが増加するにつれて増加する性質である。「クリーページ」という用語は、当業界で使用される一般的な用語であって、その意味は当業者のよく知るところである。たとえば鉄道産業においては、車輪とレールとの接触点において、接触ゾーンは固定してレールと車輪とが移動するものと仮定した時に、レールの滑り移動速度の大きさの、車輪の接線速度の大きさに対する差を百分率であらわしたものがクリーページである。
【００４７】
ある摩擦調節組成物が正の摩擦特性を示すかどうかを調べるには、当業界では各種の方法を使用することができる。実験室的には、たとえば（限定的にとらえてはならない）ディスク・レオメータまたはアムスラー（Ａｍｓｌｅｒ）試験機を使用して正の摩擦特性を調べることができる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメントツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、参考として引用し本明細書に組み入れる）。アムスラー試験機には２枚の平行なディスクがあり、この２枚のディスクに加える荷重を変えながらそれぞれを回転させる。この試験機は、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面をシミュレートするよう設計されている。それらのディスクに変速装置が付けられていて、一方のディスクの回転軸が他方よりも約１０％早く回転するようになっている。ディスクの径を変えることによって、クリープレベルを変化させることが可能である。ディスクの間の摩擦により発生するトルクを測定し、そのトルク測定値から摩擦係数を算出する。摩擦調節剤組成物の摩擦特性を測定する際には、摩擦特性の測定を実施する前に、その摩擦調節組成物を完全に乾燥させておくのが好ましい。しかしながら、濡れ状態または半乾燥状態の摩擦調節組成物を使用して測定することによって、その摩擦調節組成物についてのさらなる情報が得られることもある。同様にして、クリープ特性を測定するには、特別設計の台車と車輪を有する列車を使用するが、それによって、レールと車輪との間の接触面に作用する力を測定し、横方向と縦方向のクリープ速度を同時に求めることができる。
【００４８】
当業者には自明のことであるが、別の２種類のローラーシステムを使用して組成物の摩擦調節特性を測定することもできる（たとえばＡ．マツモ（Ａ．Ｍａｔｓｕｍｏ）、Ｙ．サトウ（Ｙ．Ｓａｔｏ）、Ｈ．オノ（Ｈ．Ｏｎｏ）、Ｙ．ワン（Ｙ．Ｗａｎｇ）、Ｍ．ヤマモト（Ｍ．Ｙａｍａｍｏｔｏ）、Ｍ．タニモト（Ｍ．Ｔａｎｉｍｏｔｏ）およびＹ．オカ（Ｙ．Ｏｋａ）（２０００）、「クリープ・フォース・キャラクタリスティクス・ビトウィーン・レール・アンド・ホイール・オン・スケールド・モデル（Ｃｒｅｅｐ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒａｉｌ ａｎｄ ｗｈｅｅｌ ｏｎ ｓｃａｌｅｄ ｍｏｄｅｌ）、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．１９７〜２０２、参考として引用し本明細書に組み入れる」。実走行での、組成物の滑り摩擦特性を測定するには、たとえば（限定されるわけではない）、プッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）またはトライボレーラー（ＴｒｉｂｏＲａｉｌｅｒ）を使用することができる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメントツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、参考として引用し本明細書に組み入れる）。
【００４９】
図１Ａに、中性の摩擦特性（ＬＣＦ）を有することを特徴とする組成物についてのアムスラー試験機で測定した％クリープ曲線に対する典型的な摩擦係数をグラフであらわしているが、クリーページが大きくなっても摩擦係数は低い。ここで判るように、ＬＣＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに、摩擦係数が約０．２未満であることである。実走行の条件下では、ＬＣＦは約０．１５以下の摩擦係数を示しているのが好ましい。正の摩擦特性とは、システムのクリーページが大きくなるにつれて、車輪とレールとのシステムの間の摩擦が大きくなっていく特性である。図１Ｂおよび図１Ｃにはそれぞれ、高い正の摩擦（ＨＰＦ）特性を有することを特徴とする組成物および非常に高い正の摩擦（ＶＨＰＦ）特性を有することを特徴とする組成物についての％クリープ曲線に対する典型的な摩擦係数をグラフであらわしている。ここで判るように、ＨＰＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに摩擦係数が約０．２８から約０．４であることである。実走行の条件下では、ＨＰＦは約０．３５の摩擦係数を示しているのが好ましい。ＶＨＰＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに、摩擦係数が約０．４５から約０．５５であることである。実走行の条件下では、ＶＨＰＦは０．５の摩擦係数を示しているのが好ましい。
【００５０】
軌道の曲線部で発生する車輪の鳴き（ｓｑｕｅａｌ）には、車輪のフランジとレールのゲージフェースとの間の接触、レールヘッドにおける車輪の横クリープによるスティックスリップを含むいくつかの原因が考えられる。理論に束縛されることなく言えば、レールヘッドにおける車輪の横クリープが車輪の鳴きの最大の原因であろうと考えられるのに対し、車輪のフランジとレールのゲージとの間の接触は、重要ではあるものの二次的な役割を果たしている。本明細書に記載するような検討から、車輪の鳴きを効果的に抑制するためには、レールと車輪との界面が異なれば、異なった摩擦調節組成物を塗布するのがよいことがわかる。たとえばレールヘッドをこする車輪の踏み面（ｗｈｅｅｌ ｔｒｅａｄ）の横方向のスリップスティックを減らすためには、レールのヘッドと車輪との界面上に正の摩擦特性を有する組成物を塗布するのがよく、また、列車車両の案内車軸（ｌｅａｄ ａｘｌｅ）でのフランジ効果を減少させるためには、レールのゲージフェースと車輪のフランジとに低摩擦調節組成物を塗布するのがよい。
【００５１】
「接触表面」という用語が意味するのは、第二の要素の表面と接触している第一の要素の表面である。たとえばその第一の要素がレールであり、その第二の表面が鉄道車両の車輪であるとすると、そのレールの上の接触表面は、そのレールのヘッドであるとすることができ、それが鉄道車両の車輪の踏み面の表面と接触することができるし、あるいは、レールのゲージフェース／ゲージコーナーが、鉄道車両の車輪のフランジの内側表面と接触することができる。
【００５２】
「ハイレール」および「ローレール」という用語が意味するのはそれぞれ、傾斜をつけた曲線部にある軌道の部分での外側のレールおよび内側のレールである。
【００５３】
「ゲージフェース／ゲージコーナー」という用語が意味するのは、レールの内側垂直断面（ゲージフェース）およびゲージフェースとレールのヘッドとの間の表面（ゲージコーナー）であって、それらはフランジの内側表面および鉄道車両の車輪の凹形の上側フランジ（すなわち、内側の踏み面）表面と接触することができる。
【００５４】
「レールのヘッド」という用語が意味するのは、レールの頭頂部または水平の部分であって、鉄道車両の車輪の踏み面と接触できる部分である。
【００５５】
「レオロジー調節剤」という用語が意味するのは、液体たとえば（限定されるわけではない）水を吸収し、物理的に膨潤することが可能な化合物である。レオロジー調節剤は増粘剤としても作用し、組成物中の成分を分散させた形態で保持するのに有効である。この添加剤は液相中に活性成分を均一な状態で懸濁させ、その組成物の流動性および粘度を調節する役目を果たす。またこの添加剤は、摩擦調節組成物の乾燥特性を調節する機能を果たしていてもよい。さらに、レオロジー調節剤は連続相マトリックスを形成して、不連続相マトリックス中にある固体状潤滑剤を維持することを可能とする。レオロジー調節剤は、（これらに限定されるわけではない）クレーたとえばベントナイト（モンモリロナイト）およびヘクトライト、たとえば（限定されるわけではない）ヘクタブライト（Ｈｅｃｔａｂｒｉｔｅ，登録商標）；レオレート（Ｒｈｅｏｌａｔｅ，登録商標）２４４（ウレタン）；カセイン；カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ、たとえばセルフロー（Ｃｅｌｆｌｏｗ，登録商標））；カルボキシ−ヒドロキシメチルセルロース；メチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基およびそれらの混合からなる群より選択される置換基を用いてそれぞれ置換したアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物；エトキシメチルセルロース、キトサン、デンプンおよびそれらの混合物などがある。アンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物の例を非限定的に挙げれば、メトセル（ＭＥＴＨＯＣＥＬ）（登録商標）（ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ））、メトロース（Ｍｅｔｏｌｏｓｅ）（登録商標）（信越（ＳｈｉｎＥｔｓｕ））、メセロース（Ｍｅｃｅｌｌｏｓｅ）（登録商標）ＨＰＭＣ（サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ））およびＨＢＲ（ヒドロキシエチルセルロース）などを含む。
【００５６】
具体的な実施態様において、レオロジー調節剤は、メチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基およびそれらの混合からなる群より選択される置換基を用いてそれぞれ置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物である。また別な実施態様においては、その置換セルロース化合物のそれぞれのアンヒドログルコース単位は、平均して約１．３〜約１．９個の置換基で置換されている。
【００５７】
「粘稠性調節剤」という用語が意味するのは、本発明の摩擦調節組成物を所望の粘稠性で配合することを可能とする各種の物質である。粘稠性調節剤の例を挙げれば（これらに限定されるわけではない）、グリセリン、アルコール、グリコールたとえばプロピレングリコールまたはそれらの組合せなどがある。それに加えて、粘稠性調節剤は摩擦調節組成物の他の性質を変えることも可能であって、たとえば組成物の低温における性質を変えて、ある程度は凝固点降下剤として機能し、それによって、本発明の摩擦調節組成物を各種の温度条件下で使用できるように配合することを可能とする。
【００５８】
「凝固点降下剤」という用語が意味するのは、本発明の組成物に添加したときに、その結果として、その凝固点降下剤を含まない場合の同一の組成物の凝固点に比較して、その組成物の凝固点を低下させるような物質であって、例を挙げれば、凝固点降下剤を含まない同一の組成物に比較して、その組成物の凝固点を少なくとも１℃または少なくとも１０℃、あるいは少なくとも１５℃低下させるようなものである。凝固点降下剤は、粘稠性調節剤にさらに加えて、本発明の組成物に添加することができる。凝固点降下剤を含む、本発明のＨＰＦ組成物を塗布することで得られる膜の摩擦係数は、約０．３〜約０．４となるべきである。
【００５９】
凝固点降下剤の例を非限定的に挙げれば、グリコールたとえばプロピレングリコールまたはグリコールエーテル、より詳しくは、プロピレングリコールエーテルまたはエチレングリコールエーテル、たとえば（限定されるわけではない）ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＥＢ（エチレングリコールブチルエーテル）などがある。凝固点降下剤は、ジプロピレングリコールメチルエステル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール三級ブチルエーテル、プロピレングリコールノルマルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートおよびエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択することができる。しかしながら、この群は非限定的なものであると理解すべきである。
【００６０】
凝固点降下剤が塩であってもよく、たとえばベタインＨＣｌ、塩化セシウム、塩化カリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、クロム酸カリウム、塩化ナトリウム、ギ酸ナトリウムまたはトリポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００６１】
さらに、凝固点降下剤が、金属酢酸塩、たとえば酢酸カリウムまたは酢酸ナトリウムを含む組成物であってもよい。そのような組成物の例としては、（限定されるわけではない）酢酸カリウムを含むクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）Ｅ３６や、酢酸ナトリウムを含むクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）ＮＡＡＣなどが挙げられる。
【００６２】
さらに凝固点降下剤が、酸、たとえばクエン酸、乳酸またはコハク酸、ヘテロサイクリックアミンたとえばニコチン酸アミド、アリールアルコールたとえばフェノール、アミノ酸、アミノ酸誘導体たとえばトリメチルグリシンまたは炭水化物たとえばＤ−（＋）−キシロースなどであってもよい。
【００６３】
本発明のＨＰＦまたはＶＨＰＦ組成物を用いて処理したレールの上で列車が明らかに滑りを起こすようなことを防止するためには、場合によっては液状の粘稠性調節剤および液状の凝固点降下剤の両方を含むそれらの組成物の溶媒成分が、（ｉ）組成物をレールに塗布した直後に蒸発してしまうか、または（ｉｉ）その処理をしたレールに列車の車輪が接触することによって発生する圧力および熱のもとで、容易に蒸発、脱水または分解するかまたはその（ｉ）と（ｉｉ）の両方であることが好ましい。潤滑剤成分たとえばＨＰＦおよびＬＣＦ組成物を含む本発明のいくつかの組成物においては、その組成物に潤滑性を付与する凝固点降下剤成分の存在が受容可能であり、その凝固点降下剤成分は、蒸発、脱水または分解によってその組成物から容易に除去される必要はない。凝固点降下剤が、たとえば９３℃以上の高い引火点を有することを特徴とするのが望ましい。しかしながら、低い引火点を有する凝固点降下剤もまた、本明細書の記載にしたがって使用できる。
【００６４】
実施例１０において、いくつかの液状凝固点降下剤候補物（それらに限定される訳ではない）について、アムスラー試験機を用いて評価して、それらが、移動している機関車の車輪とレールとの界面に存在することをシミュレートした条件下で、１対の金属ディスクの表面で、それらそれぞれが蒸発、脱水または分解するのに必要な時間を測定している。その実施例においては、それらのディスクの金属表面からの消失する時間が比較的に短かいことを示した液状凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物において使用するのに適していると判定した。しかしながら、それらの組成物が、ＬＣＦ組成物においても同様に使用することが可能であることは理解されたい。「比較的に消失時間が短い」ということが意味しているのは、プロピレングリコール（１，２ プロパンジオール）の消失時間よりも短い消失時間であるということである。実施例１０において使用された条件下では、プロピレングリコールを用いた場合で、摩擦係数が０．４となるのに約２，５００秒を要した（表１５、実施例１０参照）。したがって、実施例１０において定義される装置と条件とを使用した試験をしたときに、約２，５００秒以下の消失時間を有する凝固点降下剤を、ＶＨＰＦ、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物中で使用することが可能である。
【００６５】
逆に、ディスクの金属表面からの消失時間が比較的長いことを示す、すなわち、実施例１０で定義される条件を用いて求めた消失時間が約２５００秒よりも長い凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに適している。
【００６６】
実施例１０において試験した凝固点降下剤の消失時間が、それらの蒸気圧の値と相関していることが見出された。そのような相関があることが示唆しているのは、蒸気圧を使用することで、液状凝固点降下剤の候補物が、本発明の摩擦調節組成物、たとえばＶＨＰＦ、ＨＰＦまたはＬＣＦ組成物として使用するのに適しているかどうかを判定することもできるということである。たとえばプロピレングリコールの蒸気圧は約０．１２９（２０℃；表１５、実施例１０参照）であり、したがって、約０．１（２０℃）以上の蒸気圧を有することを特徴とする液状凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物、さらにはＬＣＦ組成物において使用することが可能である。同様にして、約０．１（２０℃）未満の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに適している。
【００６７】
ディスクの金属表面から消失する時間が比較的に短かいかあるいはその蒸気圧が０．１（２０℃）より大であることを示した凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦ、ＶＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において好適に使用することが可能である。短い消失時間を示す好適な凝固点降下剤の例を非限定的に挙げれば、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＭＡ（ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＴＢ（ジプロピレングリコール三級ブチルエーテル）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰ（ジプロピレングリコールノルマルプロピルエーテル）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＮＢ（プロピレングリコールノルマルブチルエーテル）、プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰｎＰ（ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル）およびプロピレングリコールがある。
【００６８】
ディスクの金属表面からの比較的長い消失時間を示すかまたはその蒸気圧が０．１（２０℃）未満であり、そして潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物の中で使用することが可能な凝固点降下剤の例を非限定的に示すと、ヘキシレングリコール、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰｎＢ（ジプロピレングリコールブトキシエーテル）およびアーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＴＰＭ（トリプロピレングリコールメチルエーテル）が挙げられる。
【００６９】
注目すべきは、本明細書に記載の組成物の中で凝固点降下剤を組み合わせて使用することも可能であって、２種以上の凝固点降下剤を併用することで、凝固点が低下するという相乗作用が観察された（表１６および１７、実施例１１を参照）。
【００７０】
たとえばプロピレングリコールを７％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−３℃の凝固点を示し、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭを２３．５％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−６℃の凝固点を示す。しかしながら、プロピレングリコール（７％ｗ／ｗ）とダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（２３．５％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は−２４．５℃の凝固点を示す（表１６、実施例１１参照）。プロピレングリコールまたはダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３０．５％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物では、それぞれ、−１５℃または−９℃の凝固点を示すにとどまる。
【００７１】
同様にして、プロピレングリコールを１４．８３％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−４℃の凝固点を示し、プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭを１９．０％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−３℃の凝固点を示す。プロピレングリコール（１４．８３％ｗ／ｗ）とプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（１９．０％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は、−２８．０℃の凝固点を示す（表１６、実施例１１参照）。しかしながら、プロピレングリコールまたはプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３３．８３．０％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−２０℃または−１０℃の凝固点を示すにとどまる。他の凝固点降下剤の組合せにおいても、同様の相乗作用が起きることが観察された。
【００７２】
「摩擦調節剤」という用語が意味しているのは、本発明の摩擦調節組成物に正の摩擦特性を付与する物質または液状摩擦調節組成物に、摩擦調節剤が存在しない同等の組成物と比較して、正の摩擦特性を加える物質である。この摩擦調節剤は、微粉化した鉱物質を含み、その粒径が約０．５ミクロンから約１０ミクロンの範囲であるのが好ましい。さらに、この摩擦調節剤は水に対しては可溶、不溶、一部可溶のいずれでもよく、その組成物を表面に塗布し、組成物の液体成分を蒸発させた後で、その粒径が約０．５ミクロンから約１０ミクロンの範囲に保たれているのが好ましい。米国特許第５，１７３，２０４号明細書および国際公開第９８／１３４４５号パンフレット（参考として引用し本明細書に組み入れる）に記載されているような摩擦調節剤を本明細書に記載した組成物に使用してもよい。摩擦調節剤は以下のようなものを含んでもよい（これらに限定されるわけではない）：
・ホワイティング（炭酸カルシウム）；
・炭酸マグネシウム；
・タルク（ケイ酸マグネシウム）；
・ベントナイト（天然クレー）；
・炭じん（磨砕石炭）；
・永久白（硫酸カルシウム）；
・アスベストール（アスベストからのアスベスチン誘導体）；
・チャイナ・クレー；カオリン系クレー（ケイ酸アルミニウム）；
・無定形シリカ（合成品）；
・天然スレート粉；
・珪藻土；
・ステアリン酸亜鉛；
・ステアリン酸アルミニウム；
・炭酸マグネシウム；
・鉛白（酸化鉛）；
・塩基性炭酸鉛；
・酸化亜鉛；
・酸化アンチモン；
・ドロマイト（ＭｇＣＯＣａＣＯ）；
・硫酸カルシウム；
・硫酸バリウム（たとえばバリテン（Ｂａｒｙｔｅｎ））；
・ポリエチレン繊維；
・酸化アルミニウム；
・酸化マグネシウム；および
・酸化ジルコニウム
またはそれらの組合せ。
【００７３】
「効力維持剤」という用語が意味しているのは、化学物質、化合物またはその組合せであって、運転の有効寿命を長くしたり、滑り−転がり接触をしている２つ以上の表面の間での摩擦調節組成物の耐久性を向上させたりするものである。効力維持剤は、膜の強度および基材への付着性を付与したり、増強したりする。効力維持剤は、摩擦組成物の成分と会合し、塗布した表面の上に膜を形成し、それによって、滑り−転がり接触にさらされる表面上での組成物の耐久性を向上させることが可能であるのが好ましい。典型的には、効力維持剤は、状況によって異なるが、凝集あるいは重合した後に、所望の性質（たとえば膜強度や基材への付着性の向上など）が発揮される。
【００７４】
効力維持剤が潤滑剤と摩擦調節剤成分とを結合させる能力を有しているのが好ましく、それにより、これらの成分が薄い層を形成して、車輪とレールとの接触域からの転移に耐えられるようになる。また、効力維持剤が、使用中に物理的に損なわれることなく、また使用中に燃え尽きてしまわないことがないのが好ましい。好適な効力維持剤は、固形物のとりこみ能力が高く、粘度が低く、また所望によっては、膜形成最低温度が低いものであるのが望ましい。効力維持剤の例を挙げれば以下のようなものがある（これらに限定されるわけではない）：
・アクリル樹脂、たとえば（限定されるわけではない）ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＭＶ−２３ＬＯまたはマインコート（Ｍａｉｎｃｏｔｅ，登録商標）ＨＧ５６（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・ポリビニル化合物、たとえば（限定されるわけではない）エアフレックス（Ａｉｒｆｌｅｘ，登録商標）７２８（エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））、エバノール（Ｅｖａｎｏｌ，登録商標）（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ））、ロバーセ（Ｒｏｖａｃｅ，登録商標）９１００またはロバーセ（Ｒｏｖａｃｅ，登録商標）０１６５（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・オキサゾリン、たとえば（限定されるわけではない）アクアゾル（Ａｑｕａｚｏｌ，登録商標）５０および５００（ポリマー・ケミストリー（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ））；
・スチレンブタジエン化合物、たとえば（限定されるわけではない）ダウ・ラテックス（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ）２２６および２４０（登録商標）（ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．））；
・スチレンアクリレート、たとえば（限定されるわけではない）アクロナール（Ａｃｒｏｎａｌ，登録商標）Ｓ７６０（ＢＡＳＦ）、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）Ｅ−３２３ＬＯ、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＨＧ−７４P（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））、エマルション（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ，登録商標）Ｅ−１６３０、Ｅ−３２３３（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・樹脂および硬化剤からなる２成分システムを含むエポキシ。樹脂は、摩擦調節組成物のために使用される溶媒によってその選択をすることができる。たとえば（これによって限定されると考えてはならない）水性配合物では、樹脂として適しているのは水性のエポキシで、例を挙げれば、アンカレス（Ａｎｃａｒｅｓ，登録商標）ＡＲ５５０（すなわち、２，２’−[（１−メチルエチリデン）ビス（４，１−フェニレンオキシメチレン）]ビスオキシランホモポリマー、エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））、エポタフ（ＥＰＯＴＵＦ，登録商標）３７−１４７（すなわち、ビスフェノールＡ系エポキシ、ライヒホールド（Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ））などがある。アミンまたはアミド硬化剤としては、たとえば（限定されるわけではない）アンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ，登録商標）４１９および４５６およびアンカミン（Ａｎｃａｍｉｎｅ，登録商標）Ｋ５４（エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））を水性エポキシ配合物では使用することができる。しかしながら、硬化剤なしでエポキシ樹脂単独で使用すると、効力維持性が向上することが認められた。エポキシ樹脂は硬化剤と混合して使用するのが好ましい。組成物に添加することが可能なその他の成分としては、汚れた表面への組成物の付着を促進するための炭化水素樹脂があり、たとえば（限定されるわけではない）エポジル−Ｌ（ＥＰＯＤＩＬ−Ｌ，登録商標）（エア・プロダクツ・リミテッド（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｌｔｄ．））がある。有機系の溶媒が使用されている場合には、非水系のエポキシ樹脂と硬化剤が使用されてもよい：
・アルキド、変性アルキド；
・アクリル系ラテックス；
・アクリル系エポキシハイブリッド；
・ウレタンアクリル樹脂；
・ポリウレタン分散体；および
・各種のゴム類および樹脂、である。
【００７５】
効力維持剤を含む摩擦調節組成物では、効力維持剤を約０．５から約４０重量％含ませた組成物においては、効力維持性の向上が観察される。組成物には、約１から約２０重量％の効力維持剤が含まれているのが好ましい。
【００７６】
エポキシは２成分系であるので、エポキシ混合物における樹脂または硬化剤の量を変えることによって、この効力維持剤の性質を調整することができる。たとえばエポキシ樹脂と硬化剤とからなる摩擦調節組成物における効力維持性の向上は、組成物中にエポキシ樹脂が約１〜約５０重量％含まれる場合に認められるが、このことについては以下で詳しく記す。組成物に約２〜約２０重量％のエポキシ樹脂が含まれているのが好ましい。さらに、樹脂に対する硬化剤の割合を増やして、たとえば（限定されるわけではない）０．００５〜０．８（樹脂：硬化剤の比）とすると、やはり効力維持性が上がる結果となる。以下においても述べるが、硬化剤なしでエポキシ樹脂を含む摩擦調節組成物でも、高い効力維持性がやはり認められる。理論に束縛されることなく言えば、硬化剤がないと、塗布したエポキシ膜が弾力性を持ち続け、そのために滑りおよび転がり接触で鋼鉄の表面で発生する高い圧力にも耐えられることになると考えられる。
【００７７】
組成物の効力維持性は、アムスラー試験機またはその他先に述べた適当な装置を使用し、効果が持続されるサイクル数を調べることによって、測定することができる（図３Ａ参照）。さらに鉄道産業においては、その間に所望の効果、たとえば（限定されるわけではない）騒音抑制、牽引力の抑制、横圧の抑制あるいは摩擦レベルなどが維持されている、車軸の通過数の関数としてあるいはプッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）を使用して効力維持性を測定することができる（図３Ｂおよび３Ｃ参照）。理論に束縛されることなく言えば、滑り接触および転がり−滑り接触している表面の間、たとえば（限定されるわけではない）車輪とレールとの界面に効力維持剤が耐久性の膜を形成する能力を有しているのだと考えられる。
【００７８】
さらに、本発明の摩擦調節組成物を混合し、基材に塗布するためには溶媒も使用することができる。塗布する際の必要性、たとえば組成物のコスト、要求される乾燥速度、環境への配慮などに応じて溶媒は有機溶媒を使用しても水溶媒であってもよい。有機溶媒としては、たとえば（限定されるわけではない）メタノールがあるが、塗布した組成物の乾燥時間を短縮したり、汚れた基材に対する組成物のなじみを向上させたりあるいは乾燥時間の短縮と汚れた基材へのなじみ向上との両方を目的としてその他の溶媒を使用することもできる。溶媒として好ましいのは水である。水性システムでは普通、効力維持剤は溶媒の中に本当に溶解しているのではなく、分散体となっている。
【００７９】
「潤滑剤」という用語が意味しているのは、滑り接触または転がり−滑り接触をしている二つの面の間の摩擦係数を下げることが可能な化学物質、化合物またはその混合物である。潤滑剤の例を挙げれば（限定されるわけではない）二硫化モリブデン、グラファイト、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛および炭素製品、たとえば（限定されるわけではない）炭じんおよび炭素繊維などである。本発明の組成物に使用するならば、潤滑剤としては二硫化モリブデン、グラファイトおよびテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ，登録商標）が好ましい。
【００８０】
本発明の摩擦調節組成物にはその他の成分、たとえば（限定されるわけではない）保存剤、濡れ剤、粘稠性調節剤、中和剤および消泡剤を、単独または組合せて含めることができる。
【００８１】
保存剤の例を非限定的に挙げれば（限定されるわけではない）アンモニア、アルコール、殺菌剤、たとえば（限定されるわけではない）オキサバン（Ｏｘａｂａｎ，登録商標）Ａがある。中和剤の例を非限定的に挙げると、ＡＭＰ−９５（登録商標）（２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールの溶液）がある。消泡剤の例を非限定的に挙げると、コロイズ６４８（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ６４８，登録商標）またはコロイズ６７５（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ６７５，登録商標）がある。
【００８２】
本発明の組成物に加えることができる濡れ剤としては、たとえば（限定されるわけではない）ノニルフェノキシポリオールまたはＣｏ−６３０（登録商標）（ユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ））がある。この濡れ剤は、レオロジー調節剤、摩擦調節剤および潤滑剤からなるマトリックスの中で、潤滑剤と摩擦調節剤粒子との周囲に水の層を形成させる役割を果たす。濡れ剤によって、液状の摩擦調節組成物中に効力維持剤が分散しやすくなる。濡れ剤はまた、滑り接触および転がり−滑り接触をしている表面、たとえば（限定されるわけではない）鋼鉄の車輪と鋼鉄のレールとのような表面の間に存在するグリースを乳化させることもできる。また、濡れ剤は分散を調節する働きもしていて、組成物中の固形粒子の凝集を最小限に抑える。
【００８３】
国際公開第０２／２６９１９号パンフレット（参考として引用し本明細書に組み入れる）に記載があるように、改良された効力維持性を有する摩擦調節組成物を使用することに伴う利点は、貨物輸送および大量輸送システムにおける鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪システムにおける横圧の抑制がある。横圧を抑制することによって、レールの摩耗（ゲージの広がり）が減少し、レール敷設替えのコストが削減できる横圧は、曲線部あるいは接線部の軌道に適当なストレーンゲージをとりつけて決定することができる。ここで図２を参照すると、そこには、本発明の液状の摩擦調節組成物の存在下または非存在下における、各種のタイプの車両の場合の鋼鉄車輪と鋼鉄レールシステムにかかる横圧の大きさが示されている。図２からわかるように、本発明による摩擦調節組成物（この場合はＨＰＦ）を使用すると、乾燥したレールと車輪とのシステムで測定した場合の横圧に比較して、横圧の最大値と平均値が少なくとも約５０％減少している。
【００８４】
改良された効力維持性を有する摩擦調節組成物を使用することに伴うまた別の利点は、エネルギー消費量の削減であり、これはたとえば（限定されるわけではない）貨物輸送および大量輸送システムにおける鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪システムにおける牽引力により測定できる。エネルギー消費量が削減されれば、運転コストの削減につながる。本発明による摩擦調節組成物（この場合はＨＰＦ）を使用すると、乾燥したレールと車輪とのシステムで測定した牽引力に比較して、ＨＰＦの塗布割合を上げるにつれて、牽引力が少なくとも約１３から約３０％減少する。
【００８５】
水系の薬剤をレールの頭頂部に塗布するにはいくつかの方法がある。たとえば（限定するわけではない）そのような方法には、車上（ｏｎｂｏａｒｄ）、線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ、ｔｒａｃｋｓｉｄｅとも言う）あるいはハイレール（ｈｉｒａｉｌ）などのシステムなどがある。車上システムでは、液状物をタンク（通常は最後の駆動用機関車の後に取り付ける）からレール上に噴霧する。線路脇（ｗａｙｓａｉｄｅ＝ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）では、軌道に沿って装置を設置しておいて、接近する列車によりトリガされた後、レール上に薬剤をポンプで送る。ハイレールというのは、ピックアップトラックを改造したもので、レールの上を走らせることができる。このトラックには１つまたは複数の貯液タンクとポンプと空気噴霧システムが備えられていて、それにより軌道上に薄い膜を塗布できるようになっている。このハイレールでは、線路脇に固定された自動化装置とは異なり、必要な時に必要な場所で組成物を塗布することが可能である。たった数台のハイレール車さえあれば、広大な地域をカバーすることができるが、それにひきかえ、車上システムでは列車１編成あたり少なくとも１台の機関車には薬剤を分散するための設備を設けておかなければならない。
【００８６】
本発明の摩擦調節組成物を車上（噴霧可能）組成物として使用するのならば、その組成物の粘度は最高約７，０００ｃＰ（２５℃）まであるいは約１，０００〜約５，０００ｃＰ（２５℃）とする。しかしながら、必要があれば１，０００ｃＰより低い粘度でも使用できる。低粘度のものを使用する場合には、その組成物の内容物が均一な懸濁液または溶液で維持できるような粘度とするのが望ましい。別な方法として、その組成物を撹拌して成分を溶液状態に保つことも可能である。摩擦調節組成物を線路脇用組成物として使用するのならば、その組成物の粘度は、約５，０００〜約２００，０００ｃＰ（２５℃）または約７，０００〜約３０，０００ｃＰ（２５℃）とする。しかしながら、たとえばペーストのように、粘度が２００，０００ｃＰを超えても、最終の組成物がポンプ輸送可能で流動性を有しているのなら使用することが可能である。本発明による組成物の粘度は、当業者には公知のことであるが、本発明の組成物を構成している成分の量を変化させることによって調節することが可能である。
【００８７】
ここで図３を参照すると、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面の間での液状摩擦調節組成物の耐久性に対する、効力保持剤、たとえば（限定されるわけではない）アクリル樹脂の効果が示されている。この場合のアムスラー試験機による効力維持性は、たとえば（限定されるわけではない）摩擦係数を約０．４未満あるいは用途に応じて必要とされる他の適切なレベル以下に維持している効果を摩擦調節組成物が発揮しているサイクル数により決定されている。この組成物の効力維持性は、たとえば（限定されるわけではない）効力維持剤が約１重量／重量％（ｗ／ｗ）から約１５％ｗ／ｗの範囲で、組成物中に含まれる効力維持剤の重量パーセントにほぼ直線的に依存している。この範囲においては、アムスラー試験機を使用した測定では、効力維持性が約５０００サイクルから約１３０００サイクルにまで上昇し、この組成物の有効な耐久性と使用性が約２．５倍に上がったことを示している。効力維持性が上昇することは、実走行条件下でも同様に観察され、車軸が少なくとも約５０００回通過するまでは横圧が減少していることが観察された（図３Ｂ、３Ｃ）。効力維持剤を含む本明細書に記載された摩擦調節剤組成物の長期間にわたる同様な効果が、他の性質、たとえば騒音の抑制や牽引力の抑制などの面でも本発明の組成物を塗布することにより観察される。効力維持剤を加えないと、約数百回の車軸が通過したところで、横圧の上昇、騒音レベルの上昇、あるいは牽引力の上昇が観察される。
【００８８】
本発明の組成物の粘度は、当業者公知の各種方法、たとえばブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＬＶＤＶ−Ｅ型粘度計を用いて測定することができる。このＤＶ型では、較正したスプリングを介してスピンドルを（試験液の中に挿入して）回転させる。スピンドルに対する流体の粘性抵抗をスプリングの変位から測定する。スプリングの変位は回転変換器で測定され、それによってトルク信号が得られる。ＤＶの測定範囲（ｃＰsで表す）は、スピンドルの回転速度、スピンドルの大きさと形状、その中でスピンドルを回転させる容器および較正したスプリングの最大トルクによって決まる。
【００８９】
本発明の組成物の効果を長持ちさせる効力維持剤の効き目を最高に発揮させるには、この摩擦調節組成物を塗布してから使用するより前に可能な限り長い時間かけて固化させておく必要がある。しかしながら、この時間の長さは、実走行の条件下では変化する可能性がある。実走行の試験では、本明細書に記載されているように、摩擦調節剤組成物を軌道に塗布し、塗布中および後に処理した軌道の上を通過する車両で横圧を測定すると、横圧は最初低下するが、車軸が約１２００回以上通過すると横圧が上昇するのが観察された。しかしながら、この組成物を使用前に固化させておくと、横圧の低下は約５，０００から約６，０００回の車軸通過の間観察された。したがって、本明細書に記載される液状の摩擦組成物の固化時間を短くするために、水も含めるが水だけに限定されず、組成物を均質に塗布することが可能で、容易に乾燥するような相溶性のよい溶媒ならいかなるものであっても本発明の液状組成物に使用することができる。さらに、本発明では、組成物を固化させるための時間を短くするために、迅速に乾燥するあるいは急速に硬化するような膜形成性のある効力維持剤、たとえばエポキシ系の膜形成性の効力維持剤をも対象としている。そのようなエポキシ系の組成物が膜の強度を上昇させることも見出されている。組成物に１種または複数の抗酸化剤を添加することによって本発明の組成物の効力をいっそう長持ちさせることができるが、これについては、以下で詳細に述べる。さらに、急速な固化時間が必要な場合には、０．１（２０℃）を超える蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤を使用することもできる。
【００９０】
アクリル樹脂で得られた結果とは対照的に、ベントナイト（レオロジー調節剤）の量を変化させても図４にみられるように効力維持性には影響がない。
【００９１】
本明細書で開示されているように、組成物に抗酸化剤を添加すると、摩擦調節組成物の効力維持性がさらに高められる。効力維持剤として、たとえば（限定されるわけではない）スチレンブタジエンを含む液状の摩擦調節組成物に抗酸化剤、この場合はオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ ４２４−５０，登録商標）を添加した効果を図５および７Ｂに示している。システムに抗酸化剤を添加することによって、組成物が消尽されてしまうまでのサイクル数が増加した。消尽速度が低いほど、より長く効力維持性が保たれるということを示している。抗酸化剤の例を非限定的に挙げれば、限定することなしに、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ（スチレン化抗酸化剤）、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ（ヒンダード抗酸化剤）、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１（チオエステル抗酸化剤）およびオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０（相乗作用性抗酸化剤）などがある。その他の抗酸化剤を摩擦調節組成物に添加して、組成物の効力維持性を向上させる効果を得ることもできる。抗酸化剤を存在させることによって各種の組成物で消尽速度が低下することが観察された。
【００９２】
理論に束縛されることなく言えば、抗酸化剤を添加したときに摩擦調節組成物の効力維持性が向上するのは、効力維持剤が、たとえば（限定されるわけではない）アクリル系ポリマーのロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４（実施例８、表１３、図７Ｂ）およびスチレン−ブタジエンランダムコポリマーのダウ・ラテックス２２６ＮＡ（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６ＮＡ，登録商標）（図５）の酸化を阻害する能力を有しているからだと考えられる。これらの効力維持剤はいずれも、効力維持剤が大気中の酸素に暴露されることによって起きる酸化のために、損傷を受ける可能性がある。この酸化反応は、車輪とレールとの界面のような高温の環境では著しく促進されるかも知れない。
【００９３】
図７Ｂには、アクリル系の効力維持剤が存在するところに一連の抗酸化剤を添加した場合の組成物の消尽速度への影響を示している。この図に示されているのは、アクリル系の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４）と以下の抗酸化剤とのそれぞれを含む組成物における消尽速度の低下であるが、それらの抗酸化剤は、スチレン化抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ヒンダード抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、チオエステル抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１および相乗作用性抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０などのいずれかである。抗酸化剤を存在させることによって各種の組成物で消尽速度が低下することが観察された。
【００９４】
ポリマーの酸化はフリーラジカル連鎖反応により起きる。ポリマーの製造の際にペルオキシドが使用され、ポリマーが生成した後にも、未反応のペルオキシドが幾分か残存している。これらのペルオキシドが後になって応力、熱などによって開裂し、生成したフリーラジカルが今度は大気中の酸素と反応してペルオキシラジカルを形成する。フリーラジカル連鎖反応の内容は、次の３つのステップに分けることができる：
（ａ）開始反応：
ペルオキシドが分裂してアルキルのフリーラジカルが生成する。
Ｒ−ＯＯ−Ｒ→２Ｒ・＋Ｏ２
（ｂ）生長反応：
このアルキルラジカルは酸素と容易に反応してペルオキシラジカルを生成する。
Ｒ・＋Ｏ２→ＲＯＯ・
ペルオキシラジカルが反応してポリマーを切断し、新しいラジカルとカルボン酸とを生成する。
ＲＯＯ・＋ＲＨ→ＲＯＯＨ＋Ｒ・
（ｃ）停止反応：
ラジカル２つが反応して安定な化合物となる。
２Ｒ・→Ｒ−Ｒ
ＲＯＯ・＋Ｒ・→ＲＯＯＲ（エステル）
【００９５】
生長反応は、停止反応が起きるまでは何回でも繰返され、そのためにポリマー骨格が損傷をうける。理論に束縛されることなく言えば、鎖の切断（ポリマー鎖の分解）により分子がより小さくなり、分子間の相互結合が少なくなるので、その結果、バインダーが基材からより容易に除去されることになる。
【００９６】
抗酸化剤を含むが、効力維持剤を含まない組成物では、この効力維持性が向上するのが観察される。図６には、効力維持剤を含まない液状の摩擦調節組成物に、抗酸化剤（この場合はオクトライト（Ｏｃｔｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）を添加した時の効果を示している。図６からわかるように、効力維持剤が無い場合であっても、抗酸化剤を添加すればその組成物の効力維持性が向上する結果となり、それは得られたサイクル数が上がることにおいて示されている。図７Ａに見られるように、効力維持剤がない場合にも、一連の抗酸化剤によって、組成物の効力維持性がそのように向上することが観察される。図７Ａに示されているのは、アミン抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９、スチレン化抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ヒンダード抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、チオエステル抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ）ＳＮ−１および相乗作用性抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０を添加したときの効果である。いずれの場合においても、組成物の消尽速度が低下している。理論に束縛されることなく言えば、これはＭｏＳ２の酸化が防止されているためだと考えられる。酸素が存在するとＭｏＳ２はＭｏＯ３に酸化されうる。ＭｏＯ３は摩擦係数が高いことで知られており、それはポリマー膜に影響を与えることはないが、効力維持性を低下させる可能性がある。大気酸素に対して抗酸化剤がＭｏＳ２と競合するので、その結果抗酸化剤の濃度が高いほど、ＭｏＳ２の消尽速度が低くなる。
【００９７】
本発明の１つの態様においては、高い正の摩擦（ｈｉｇｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ： ＨＰＦ）特性を示す液状の摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００９８】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【００９９】
本発明のまた別な態様においては、非常に高い正の摩擦（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ： ＶＨＰＦ）特性を示す液状の摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【０１００】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【０１０１】
本発明のさらに別な態様においては、低い摩擦係数（ｌｏｗ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ： ＬＣＦ）を有する液状摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【０１０２】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【０１０３】
本発明の摩擦調節組成物は、滑り接触または転がり−滑り接触している表面、たとえば鉄道車輪フランジまたはレールのゲージフェースの上の摩擦を緩和するために使用することができる。しかしながら、本発明の摩擦調節組成物は、滑り接触または転がり−滑り接触をしているその他の、金属表面、非金属表面あるいは部分的に金属、たとえば（限定されるわけではない）第五車輪（ｆｉｆｔｈ−ｗｈｅｅｌ）用途、の表面における摩擦を緩和するためにも使用できると考えられる。
【０１０４】
本発明の組成物は、レール表面や連結部のような金属表面に当業者公知の各種の方法で塗布することができる。たとえば（限定されるわけではない）本発明の組成物を懸濁液、ゲルまたはペーストの形態で塗布することもできるし、あるいは適当な直径、たとえば直径約１／８インチのビーズとして塗布してもよい。
【０１０５】
本発明の組成物は、ゲルの形状で製造することが可能であるが、それには、たとえば凝固点降下剤たとえばプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭを、置換度が比較的低いレオロジー調節剤、たとえばメトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）Ｋ４Ｍ（それぞれ平均約１．４個の置換基で置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物）と共に使用することによって製造する。理論に束縛されることなく言えば、その組成物のゲル化は、凝固点降下剤によるレオロジー調節剤の膨潤によってもたらされる。そのような組成物のゲル化度を低下させるには、その凝固点降下剤を比較的高い親水性を有するもの、たとえばアーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰと置きかえるかまたはそのレオロジー調節剤を比較的高い親水性を有するものまたは比較的高い置換度を有するもの、たとえばメトロース（Ｍｅｔｏｌｏｓｅ）（登録商標）６０ＳＨ−４０００（それぞれ平均約１．９個の置換基で置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物）で置きかえるかのいずれかの方法を用いることにより可能となる。特定のゲル化度を得るために必要な凝固点降下剤とレオロジー調節剤との特定の組合せは、当業者ならば容易に決めることができる。
【０１０６】
場合によっては、ブラシまたは微細な霧化スプレーを用いて液状の摩擦調節組成物を塗布するのが好ましい。微細霧化スプレーは、組成物の乾燥がより早く、レールの頭頂部に組成物をより均等に分散させ、また横圧の抑制と効力維持性との面でも改良をもたらすことができる。本発明の液状の摩擦調節組成物を霧化スプレーで塗布する方法は、輸送システムでの車上からの塗布、機関車からの車上塗布、ハイレール車を利用した塗布などがあるが、霧化スプレー法はこれらのシステムに限定されるわけではない。
【０１０７】
霧化スプレー塗布法はまた、本発明の液状の摩擦調節剤を組合せて使用し、レールと車輪との界面での相互作用を最適化するために、レールの別々な場所に塗布するのにも適している。たとえば１組のアプリケーターとノズルシステムとで摩擦調節剤、たとえば（限定されるわけではない）ＨＰＦ組成物をレールの一方、特にローレール（内側のレール）またはローレールとハイレールとの両方のヘッド（頭頂）部に塗布して、レールの頭頂部をこする車輪踏み面の横方向のスリップスティックを抑制するのに対し、もう１組のアプリケーターとノズルシステムとで低摩擦組成物、たとえば（限定されるわけではない）ＨＰＦまたはＬＣＦ組成物をハイレール（外側レール）またはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布して、鉄道車両の案内車軸の車輪のフランジ効果を抑制させる。また別な例においては、デュアルノズルの能力を有する第一のアプリケーターを用いて一方または両方のレールのヘッド部分にＨＰＦ組成物を塗布し、デュアルノズルの能力を有する第二のアプリケーターを用いて同一または異なったタイプのＨＰＦ組成物を、イレール（外側レール）、ローレール（内側のレール）またはハイレールとローレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布することもできる。別な方法として、デュアルノズルアプリケーターを用いて同一のレールのヘッド部分とゲージフェース／ゲージコーナーとに同一または別々の組成物を塗布することも可能である。そのようなアプリケーターの１例は、ポルテック・レール・プロダクツ・インコーポレーテッド（Ｐｏｒｔｅｃ Ｒａｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．）からの、ロード・ランナー（Ｒｏａｄ−Ｒｕｎｎｅｒ，登録商標）３６１・ハイレール潤滑システムが挙げられる。また別な例においては、単一ノズルアプリケーターを使用し、ノズルの位置と噴霧パターンを調節することによって、ＨＰＦ組成物をレールのヘッドとゲージフェースの両方に塗布することもできる。本発明の１種の摩擦調節剤を霧化スプレーとして、たとえばレールのゲージフェースに塗布し、第２の摩擦調節剤をビーズまたは固形状スティックとしてレールヘッドの上に塗布することも可能である。
【０１０８】
図８Ａ〜Ｄに示しているのは、軌道の一部において、両方のレールのヘッドまたはローレールのみのヘッドにＨＰＦ組成物を噴霧塗布すると、その軌道の一部における両方のレールにおいて、摩擦調節組成物を塗布しなかった場合に比較して、ヘッド損耗（ｈｅａｄ ｌｏｓｓ）が抑制され、ゲージ摩耗速度が低下する結果が得られる、ということである。具体的には、図８Ａ〜Ｄにおけるデータは、その軌道の一部のローレールにＨＰＦ組成物を噴霧塗布すると、６０〜７５％（曲率によって変化する）の範囲で、％ヘッド損耗とゲージ摩耗速度の両方が抑制されることを示している。
【０１０９】
したがって、本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法を提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面にＨＰＦ組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【０１１０】
ＨＰＦ組成物を、実施例１５で試験した軌道の一部のローレールに対してのみ塗布したにもかかわらず、ヘッドおよびゲージの摩耗速度における減少が、ローレール、ハイレールの両方において観察されたということは注目に値する。ローレールだけにＨＰＦ組成物を塗布した結果として、ハイレールにおいてヘッドおよびゲージの摩耗速度が低下したということは、横圧とフランジ力の減少の結果であろう。図９Ａ〜Ｂは、軌道の一部のローレールの頭頂部にＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布した１年の期間の間に、顕著なゲージ摩耗またはヘッド損耗が起きていないことを示している。ハイレールに対してまたはローレールとハイレールとの両方に対してグリース潤滑剤を一切塗布しなくても、ヘッドおよびゲージの摩耗速度における同様の低下および同様のヘッドおよびゲージ摩耗が、ＨＰＦ組成物をローレールに噴霧することによって達成できた。本発明の方法では、ハイレール（外側レール）または両方のレールのゲージフェース／ゲージコーナーにグリース潤滑剤を塗布する必要がないので、他の塗布方法よりもコスト効果が高く、また、線路脇用グリースを噴霧することが原因の環境への汚染を減らすという利点も有している。
【０１１１】
さらに本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面にＨＰＦ組成物を塗布することを含み、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪が滑り接触または滑り−転がり接触しており、ここでその一つまたは二つ以上のレールが、それぞれヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーとを有するローレールおよびハイレールを含み、ここでそのＨＰＦ組成物は、ローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてここで、ローレールおよびハイレール両方の摩耗が制御される。
【０１１２】
さらに、本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御することを提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に、ＨＰＦ組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触しており、ここでそのＨＰＦ組成物はローレールのヘッドに塗布される。
【０１１３】
霧化スプレーとして塗布することを配慮した本発明による液状摩擦調節組成物は、好ましいことには各種の特性を示すが、そのような特性としてはたとえば（限定されるわけでない）塗布設備の噴霧ノズルを閉塞させる可能性のある粗い混入物の抑制および塗布設備の噴霧システムを通過して適切に流れるようにする粘度の抑制および粒子のアグロメレーションの最小化などが挙げられる。たとえば（限定されるわけでない）ベントナイトのような物質は、直径の小さいノズルを閉塞させるような粗い粒子を含んでいる可能性がある。しかしながら、粒径をたとえば（限定されるわけでない）約５０μｍより小さい粒子に制御された物質は、噴霧用途に使用することができる。
【０１１４】
別な方法として（限定されるわけではない）本発明の液状の摩擦調節組成物を線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ＝ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）の設備から塗布することもでき、その場合は、ホイールカウンター（ｗｈｅｅｌ ｃｏｕｎｔｅｒ）によってポンプを起動させ、細いノズルを通してレールの頭頂部に本発明の組成物を流し出す。そのような実施態様では、その設備は曲線部の入り口より前に位置させるのが好ましく、調節組成物は車輪によって曲線部に拡げられ、本発明の組成物によって騒音、横圧、波状摩耗の生成をそれぞれ単独あるいは組合せて低減させることができる。
【０１１５】
本発明の液状の摩擦調節組成物のうちの特定のものでは、線路脇からの塗布に用いる方がより適しているかも知れない。たとえば線路脇から塗布するための組成物では、完全な乾燥状態にはならず、乾くと表面に薄い皮を張るようになるのが好ましい。「完全に」乾燥する組成物であると、線路脇のアプリケーターのノズル部分を閉塞させてしまい、除去するのが困難となる可能性がある。線路脇から用いるための液状の摩擦調節組成物は、バインダーまたはレオロジー調節剤としては、ベントナイトに代えてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）または置換セルロース化合物の形態を含むのが好ましい。
【０１１６】
本発明の液状の摩擦調節組成物を調製するには、高速ミキサーを使用して成分を分散させるのがよい。混合用バットの中に適当量の水を入れ、レオロジー調節剤を徐々に加えて、すべてのレオロジー調節剤が完全に濡れた状態にする。次いで摩擦調節剤を少量ずつ加えていくが、加えるたびに完全に分散させ、その後で次の摩擦調節剤の添加を行う。混合物に潤滑剤が含まれる場合には、成分を少量ずつ加えていくが、加えるたびに完全に分散させ、その後で次の潤滑剤の添加を行う。その後で、効力維持剤、凝固点降下剤およびその他の成分、たとえば濡れ剤、抗菌剤などを残りの水と共に加え、この組成物を充分に混合する。
【０１１７】
本発明の摩擦調節組成物の調製法について上に開示を行ったが、本発明の精神および範囲から外れることなく、この配合を調製するには各種の変法が存在することは、当業者のよく知るところである。
【０１１８】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、表面に塗布した後、そして摩擦調節剤組成物として機能させるより前に、脱水させるのが好ましい。たとえば（限定するわけではない）本発明の組成物をレール表面が列車の車輪と接触するより前に塗布しておいてもよい。本発明の組成物中の水及びその他の液体成分を列車の車輪が接触する前に蒸発させておくのがよい。脱水した時に本発明の液状の摩擦調節組成物が固体状の膜となっているのが好ましく、それにより組成物中の他の成分、たとえば摩擦調節剤および（添加されていれば）潤滑剤などの付着が促進される。さらに、脱水後には、レオロジー調節剤が水の再吸収を抑えることもするので、雨その他の原因により表面からそれが消失してしまうことを防ぐことができる。しかしながら、本発明が対象としているある種の用途においては、列車に取り付けたポンプまたはそれに代わるもので、本発明の液状の摩擦調節組成物をレールの上に直接スプレーすることもでき、その組成物は列車の接近を感知するセンサーに従ってレールの上に送られる。鋼鉄レール上を鋼鉄車輪が移動する際の摩擦力と高温のために充分な熱が発生して組成物を急速に脱水させる可能性があるということは、当業者のよく知るところである。
【０１１９】
本発明の摩擦調節剤組成物には、当業者が考えれば、本発明の範囲と精神を逸脱することなく置き換えたり変更したりすることが可能であるような成分が含まれている。さらに、本発明の摩擦調節剤組成物を他の潤滑剤や摩擦調節剤組成物と組合せて使用できるということも十分考えられる。たとえば（限定されるわけではない）本発明の組成物を、他の摩擦調節組成物、たとえば（限定されるわけではない）米国特許第５，３０８，５１６号明細書および米国特許第５，１７３，２０４号明細書に開示されているようなものと共に使用してもよい（それらの特許を参考として引用し本明細書に組み入れる）。そのような実施態様においては、本発明の摩擦調節組成物をレールヘッドに塗布し、他方では、摩擦係数を低下させる組成物をゲージフェースや車輪のフランジ部に塗布するようなことも十分考えられる。
【０１２０】
これまでの記述は、いかなる点においても特許請求されている本発明を限定するものではなく、さらに、これまでに述べてきた態様の組合せも、発明による解決のために完全に必要というわけではない。
【０１２１】
本発明を以下の実施例によりさらに詳しく説明する。しかしながら、これらの実施例は説明の目的のためだけのものであり、いかなる点においても本発明の範囲を限定するのに使用すべきではない、ということは理解しておかれたい。
【０１２２】
実施例１： 液状摩擦調節組成物の特性解析
アムスラー（Ａｍｓｌｅｒ）試験法
効力維持性についてはアムスラー試験機を用いて試験した。この試験機は、列車の車輪とレールとの間の接触をシミュレートするもので、二つの物体の間の摩擦係数の経時変化を測定する。アムスラー試験機では、車輪とレールとをシミュレートするために２枚の異なったディスクを使用する。その２枚のディスクは、調節可能なスプリングを用いて一定の力での接触を保つようになっている。組成物をクリーンにしたディスクの上に、制御された方法に従って塗布し、そのディスクの上に所望の厚みを作らせる。本明細書に開示された解析をするために、組成物は細いペイントブラシを用いて塗布し、ディスクの表面に完全な塗膜を作る。組成物の塗布量は、組成物を塗布する前後のディスクの重量測定により求める。組成物の塗布量はディスク１枚あたり２から１２ｍｇである。組成物は完全に乾燥させてから試験をする。典型的には、塗装後のディスクを少なくとも８時間放置して乾燥させる。これらのディスクをアムスラー試験機にとりつけ、接触状態にして約６８０から７４５Ｎの荷重をかけ、異なった直径のディスクの組み合わせを使用することにより、異なったクリープレベルでも同等のヘルツ圧力（Ｈｅｒｔｚｉａｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（ＭＰａ）となるようにする。特に断らない限り、試験はクリープレベル３％で実施する（ディスクの径は５３ｍｍおよび４９．５ｍｍ、表１参照）。すべてのディスクサイズの組合せ（およびクリープレベル３〜３０％）において、上側のディスクよりも下側のディスクの回転速度を１０％高くする。アムスラー試験機で測定したトルクの値から、コンピューターを使用して摩擦係数を求める。試験は摩擦係数が０．４に達するまで継続し、それぞれの試験組成物についてサイクル数または秒数を求める。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
ＬＣＦ、ＨＰＦまたはＶＨＰＦの標準製造法：
１）約半量の水の中にレオロジー調節剤の全量を加え、約５分間かけてこの混合物を分散させる；
２）（もし加えるならば）濡れ剤、たとえば（限定されるわけでない）Ｃｏ−６３０を添加し、約５分間かけて分散させる；
３）消泡剤、たとえば（限定されるわけでない）コロイズ（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ，登録商標）６７５（登録商標）および（もし加えるならば）中和剤、たとえば（限定されるわけでない）ＡＭＰ−９５（登録商標）を添加し、その混合物を分散させる；
４）（もし加えるならば）摩擦調節剤を少量ずつその混合物に添加するが、添加するたびに完全に分散させ、その後に次の添加を行う；
５）（もし加えるならば）潤滑剤を少量ずつ添加するが、添加するたびに完全に分散させ、その後に次の添加を行う；
６）混合物を５分間分散させる；
７）バットからサンプルを採り、必要に応じて粘度、比重、濾過試験を行って、内容物を所望の規格に適合するように調整する；
８）分散機の速度を落とし、効力維持剤、粘稠性調節剤、凝固点降下剤（もし加えるならば）および保存剤を添加する。場合によっては、それまでに加えていなかった濡れ剤および消泡剤を添加して分散させることもできる；
９）残りの水を添加して、完全に混合する。
【０１２５】
凝固点温度の標準測定法
凝固点温度は、ニスク・インストラメンツ（Ｎｉｓｋｕ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）からの凝固点測定器を用いて求めた。その試験器はもともと、ジェット燃料の凝固点を測定するためのＡＳＴＭ試験法（ＡＳＴＭ Ｄ２３８６）のために設計されたものである。一般的には、試験を実施するためには、サンプルを試験管にとり、それを冷媒として固体二酸化炭素で冷却したイソプロピルアルコールが入っているデュワー瓶の中に入れ、温度計と撹拌器をサンプルチューブの中にサンプルの液レベルより下で挿入する。試験操作の間、撹拌器を用いてサンプルに一定の撹拌を加える。冷却させながらサンプルの温度挙動を追跡して、温度が平坦域になったところをそのサンプルの凝固点とする。
【０１２６】
ＬＣＦ、ＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物のサンプルの例を下記の表２、３および４に示す。それらの組成物のそれぞれについてアムスラー試験の結果を、表１Ａ、１Ｂおよび１Ｃに示す。
【０１２７】
【表２】
【０１２８】
表２のＬＣＦ組成物は、先に述べたようにして調製し、アムスラー試験機を用いて試験する。ＬＣＦ組成物についてのアムスラー試験の結果を図１Ａに示す。これらの結果から、ＬＣＦ組成物は、クリープレベルが上がっても摩擦係数が低いことが特徴であることがわかる。
【０１２９】
【表３】
【０１３０】
表３に記したＨＰＦ組成物について、クリープレベルを変えてアムスラー試験をした結果を図１Ｂに示す。ＨＰＦ組成物は、クリープレベルを上げると摩擦係数も大きくなるのが特徴である。
【０１３１】
効力維持剤を添加することによる、他の鋼鉄表面と滑り−転がり接触をしている鋼鉄表面に塗布したＨＰＦ組成物の効果の延長
表３の組成物で、アクリル樹脂の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）２８４）のレベルを０％、３％、７％、１０％と変化させた。効力維持剤の量を増やす場合には、水と置き換える形にした（重量％基準）。これら成分量を変えた組成物をアムスラー試験機で（クリープレベル、３％）試験して、その組成物が摩擦係数を低い一定の値に保ち得る時間の長さを測定した。摩擦係数が０．４に達するまで試験を続けた。その結果を図３Ａに示したが、効力維持剤を加えていくと、ＨＰＦ組成物の効果（摩擦係数の減少）の持続時間が長くなることがわかる。効力維持剤を全く含まないＨＰＦ組成物では、約３０００サイクル後には係数が０．４に達する。効力維持剤を３％含んだＨＰＦ組成物では、そのサイクル数が４，０００に増加する。アクリル樹脂の効力維持剤を７％含むＨＰＦ組成物では、６２００サイクルまでは摩擦係数が０．４以下であり、アクリル樹脂の効力維持剤を１０％含むＨＰＦ組成物では８，２００サイクルにまで達する。
【０１３２】
表３の組成物を変更して、数種類の異なった効力維持剤が組成物中に１６％のレベルで含まれるようにした。効力維持剤は、水と置き換える形で添加した（重量％基準）。こうして得られる各種の組成物をアムスラー試験機で試験（クリープレベル、３％）して、その組成物の摩擦係数が０．４以下を保つサイクル数を測定した。結果を表３Ａに示す。
【０１３３】
【表４】
【０１３４】
これらの結果から、一連の膜形成性の効力保持剤は、本発明の摩擦調節組成物の効力維持性を改良させていることがわかる。
【０１３５】
エポキシ系の効力維持剤の効果
表３の組成物を変更して、エポキシ系の効力維持剤（アンカレッズ（Ａｎｃａｒｅｚ，登録商標）ＡＲ５５０）のレベルを０％、８．９％、１５％および３０％とした。効力維持剤の量を増やす場合には、重量％基準で水と置き換える形にした。こうして得られる各種の組成物をアムスラー試験機で試験（クリープレベル、３％）して、その組成物の摩擦係数が０．４以下を保つ、サイクル数を測定した。その結果から、エポキシ系の効力維持剤を加えていくと、ＨＰＦ組成物の効果（摩擦係数の減少）の持続時間が長くなることがわかる。効力維持剤を全く含まないＨＰＦ組成物では、約３，２００サイクル後には摩擦係数が増加をしめす。エポキシ系の効力維持剤を８．９％含んだＨＰＦ組成物では、そのサイクル数が約７９５７サイクルにまで増加する。エポキシ系の効力維持剤を１５％含むＨＰＦでは、約１５９８３サイクルまでは摩擦係数が低いままであり、エポキシ系の効力維持剤を３０％含むＨＰＦでは、約１６７５０サイクルまでの間摩擦係数が低い。
【０１３６】
異なった種類の硬化剤についても試験をして、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面の間における組成物の効力維持性に何らかの変化が認められるかどうかを見た。アンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ）４１９またはアンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ）４５６を樹脂の硬化剤に対する比（重量％基準）で約０．０７５から約０．１８までの範囲で加えても、ＨＰＦの効力維持性は、それまでに観察された高いレベルから変化なく、約３，０００から約４，０００秒（１５４８０サイクル）であり、硬化剤を試験した全範囲でそうであった。エポキシ系の効力維持剤（アンカレッズ（Ａｎｃａｒｅｚ，登録商標）ＡＲ５５０；ＨＰＦ組成物中に２８重量％）を含む組成物にこれら２種類のどちらの硬化剤を併用しても、その効力維持性に対する影響はなく、増減はなかった。しかしながら、アンカミン（Ａｎｃａｍｉｎｅ）Ｋ５４の量を樹脂の硬化剤に対する比（重量％基準）で０．０７から約０．６７まで増やしていくと、ＨＰＦ組成物の効力維持性は上昇していき、０．０７（樹脂：硬化剤、重量％；試験した他の硬化剤と当量）の場合で約４，０００秒（１５５００サイクル）、０．２８（樹脂：硬化剤、重量％）で約５，０００秒（１９３５０サイクル）、０．４８（樹脂：硬化剤、重量％）で７，０００秒（２７，０００サイクル）、そして０．６７（樹脂：硬化剤、重量％）で約９，３００秒（３５９９０サイクル）となった。
【０１３７】
硬化剤をまったく含まず、エポキシの量が２８重量％のＨＰＦ組成物について、アムスラー試験機により測定した効力維持性は、エポキシと硬化剤とを含むＨＰＦ組成物の場合（約４，０００秒、１５５００サイクル）よりも高く、約６９００秒（２６７００サイクル）となった。摩擦調節組成物中のエポキシ樹脂の量を増やすとさらに高い効力維持性が観察され、たとえば樹脂を７８％含む組成物では８，０００秒（アムスラー試験機による測定）となる。しかしながら、組成物に添加し得る樹脂の量は、摩擦調節剤の効果がうち消される程には多くしてはならない。摩擦調節剤組成物と硬化剤のために別々の貯蔵容器を使用することに制限がある状況下や、摩擦調節組成物を簡便に塗布する必要があるような場合には、硬化剤を全く使用しない配合の有用性が発揮されるであろう。
【０１３８】
これらの結果から、エポキシ樹脂によって、本発明の摩擦調節組成物の効力維持性が改良されることがわかる。
【０１３９】
【表５】
【０１４０】
表４に記載された組成物についてのアムスラー試験の結果を図１Ｃに示す。ＶＨＰＦ組成物は、クリープレベルを上げると摩擦係数も大きくなるのが特徴である。
【０１４１】
実施例２：液状摩擦調節組成物−組成例１
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする別の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表５に記す。
【０１４２】
【表６】
【０１４３】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために、約２０％まで増やしてもよい。この組成物は実施例１と同様にして調製する。
【０１４４】
霧化スプレーシステムを使用してレールの頭頂部に表６の組成物を塗布したが、このスプレーシステムには、液状の組成物を一連の定量ポンプを介して容器からフィードするメインポンプを使用した。組成物が計量されて空気・液体ノズルに送られ、そこでメインの液流が１００ｐｓｉの空気によって霧化される。このようにして、決められた量の組成物をレールの頭頂部に塗布することができる。塗布割合としては、０．０５Ｌ／マイル、０．１Ｌ／マイル、０．０９４Ｌ／マイル、０．１５Ｌ／マイルを用いた。この組成物を試験用軌道に塗布したが、これは全周２．７マイルの高荷重軌道で、典型的な条件に合わせた幾つかの軌道区域で構成されている。試験用の列車は積算で１日当たり１．０百万グロストン（ＭＴＧ）の交通密度とし、高車軸荷重の３９トンを使用する。列車の速度は、最高で４０ｍｐｈとする。この試験の間、牽引力と横圧は常法にしたがって測定した。
【０１４５】
非コーティング軌道（レール頭頂部の処理なし、ただし、線路脇用潤滑油（典型的にはオイル）は使用）では、横圧が約９から約１３キップ（ｋｉｐｓ）の間で変動した（図３Ｂ参照）。ＨＰＦ（表５の組成物）をレールの頭頂部に塗布すると、横圧が約１０キップ（対照、ＨＰＦ塗布なし）から、塗布割合が０．０５Ｌ／マイルの時で約７．８キップ、０．１Ｌ／マイルで約６キップ、０．０９４Ｌ／マイルで約５キップ、０．１５Ｌ／マイルで約４キップとなった（ハイレール測定；図３Ｄ）。表５のＨＰＦ組成物の場合でも、効力維持剤の存在下と非存在下では同様な結果が得られた。
【０１４６】
ＨＰＦ組成物の効力維持性を調べるために、ＨＰＦ（表５のもの、効力維持剤を含む）をレールの頭頂部に塗布し、１６時間かけて固化させてから列車を通過させた。約５０００回の車軸通過までは、横圧が減少しているのが観察された（図３Ｃ）。効力維持剤をまったく使用しないと、１００〜２００回の車軸通過後には、横圧の上昇が観察される（データ省略）。列車が軌道を通過するのに合わせて表５のＨＰＦ組成物をレールの頭頂部に塗布し、固化に全く時間をかけなかった場合には、その中間のレベルの効力維持性が観察される。これらの条件下では、ＨＰＦの塗布を止めると、約１２００回の車軸通過後には横圧が増加することが観察される（図３Ｄ）。
【０１４７】
表５の液状の摩擦調節組成物を使用することにより騒音が抑制されることも観察される。ＨＰＦ塗布の有りまたは無しの状態における騒音レベルを、Ｂ＆Ｋ騒音計を用いて記録した。レールの頭頂部処理が全くない場合、騒音レベルは約８５から９５デシベルであったが、０．０４７Ｌ／マイルの割合でＨＰＦを塗布すると、騒音レベルは約８０デシベルまで低下した。
【０１４８】
レールの頭頂部にＨＰＦを塗布することによって、牽引力（ｋｗ／時）が低下することも観察される。ＨＰＦの塗布がない場合、全くの無処理では牽引力が約３３２ｋｗ／時であるのに対し、線路脇用潤滑剤の存在下では牽引力は約３０７ｋｗ／時となるのが観察される。ＨＰＦ（表５の組成物）を塗布すると、塗布割合が０．１５Ｌ／マイルの場合で、牽引力は約１３０〜約２２８となるのが観察された。
【０１４９】
したがって、表５のＨＰＦ組成物を使用することによって、レールの曲線部における横圧、騒音、エネルギー消費量および軽レールシステム（ｌｉｇｈｔ ｒａｉｌ ｓｙｓｔｅｍ）における波状摩耗の開始を抑制することができる。この液状摩擦調節組成物は霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。さらに、効力維持剤を加えることによりＨＰＦ組成物の効力維持性が向上するのが観察されるが、これは、アムスラー試験機を使用して観察されたデータを支持するものである。
【０１５０】
実施例３：液状の摩擦調節組成物−ＨＰＦ組成例２
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表６に記す。
【０１５１】
【表７】
【０１５２】
この液状摩擦調節組成物は実施例１と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１５３】
この液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０１５４】
実施例４：液状の摩擦調節組成物−組成例３
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする、線路脇から使用される複数の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。これらの組成物の成分を表７に記す。
【０１５５】
【表８】
【０１５６】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために、約２０％まで増やしてもよい。メトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）Ｆ４Ｍは、薬剤の粘度を上昇させるために約３％まで増やしてもよい。メトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）はまた、ベントナイト／グリセリンの組合せと置換えることもできる。
【０１５７】
上に開示した液状の摩擦調節組成物は線路脇用摩擦調節組成物として使用できるが、そのような使用法だけに限定されるものではない。
【０１５８】
実施例５：液状摩擦調節組成物−組成例４
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とするその他いくつかの液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。これらの組成物の成分を表８に記す。
【０１５９】
【表９】
【０１６０】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために約２０％まで増やしてもよい。
【０１６１】
この液状摩擦調節組成物およびその変更処方は、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１６２】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑える。
【０１６３】
実施例６：液状摩擦調節組成物−組成例５
この実施例では、非常に高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする別の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表９に記す。
【０１６４】
【表１０】
【０１６５】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために約２０％増やしてもよい。
【０１６６】
この液状摩擦調節組成物およびその変更処方は、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１６７】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑える。
【０１６８】
実施例７：液状摩擦調節組成物−組成例６
この実施例では、低い摩擦係数を示すことを特徴とする液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表１０に記す。
【０１６９】
【表１１】
【０１７０】
実施例７：液状摩擦調節組成物−組成例７
この実施例では、低い摩擦係数を示すことを特徴とする液状の摩擦調節組成物であって、効力維持剤のロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４を含むものと含まないものの調製について述べる。これらの組成物の成分を表１１に記す。
【０１７１】
【表１２】
【０１７２】
これらの組成物の効力維持性を、実施例１と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物について、３０％のクリープレベルで、摩擦係数が０．４に達する点までのサイクル数を測定した。効力維持剤がない場合には、ＬＣＦで摩擦係数が０．４に達するまでのサイクル数は３００〜１１００サイクルであった。効力維持剤があると、そのサイクル数は２０，０００〜５２，０００サイクルにまで上がった。
【０１７３】
実施例８：効力維持剤の存在下または非存在下における抗酸化剤を含む組成物
スチレンブタジエン系効力維持剤
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１において組成物に、効力維持剤（たとえばダウ（Ｄｏｗ）２２６）と同時に、チオエステルとヒンダードフェノールの相乗効果ブレンド、この場合にはオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０を抗酸化剤として加えた。抗酸化剤系の摩擦調節組成物の例を表１２に記す。この組成物には、スチレンブタジエン系の効力維持剤（ダウ２２６ＮＡ（Ｄｏｗ ２２６ＮＡ，登録商標））が含まれている。
【０１７４】
【表１３】
【０１７５】
これらの組成物の効力維持性を、実施例１の記載と実質的に同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物を８枚のディスクに、乾燥重量１ｇ〜７ｇの範囲で塗布した。ディスクは少なくとも２時間は乾燥させ、次いで３％クリープの条件でアムスラー試験機にかけた。それぞれの試験では、摩擦調節組成物の消尽重量と、摩擦係数（ＣｏＦ）が０．４０に達するまでの時間とをベースにした点で結果を表した。これらの点（重量、時間）をグラフにして、回帰分析にかけた。これにより、それぞれのサンプルについての測定点の集合と最適適合の直線とが得られた。回帰分析で得られた点を利用して消尽速度（重量／時間）に換算した。これらの消尽速度を平均し、データの標準誤差を計算した。消尽速度が低いほど、より長く効力維持性が保たれるということを示している。
【０１７６】
効力維持剤が存在し、抗酸化剤が存在または非存在の場合についての典型的な実験例を図５に示す。ダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６，登録商標）（スチレン系効力維持剤）を含むが抗酸化剤を含まない組成物では、図５に示された消尽速度は、０．００１３ｍｇ／分であった。ダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６，登録商標）と抗酸化剤（オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）とを含む組成物では、消尽速度は０．０００５ｍｇ／分となり、抗酸化剤が存在するとその組成物の効力維持性が高くなることがわかる。
【０１７７】
効力維持剤と組合せてウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓを使用した場合にも同様の結果が得られ、その組成物では消尽速度が０．０００９ｍｇ／分であった（データは示さず）。
【０１７８】
さらに、効力維持剤がなくても、抗酸化剤のオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０が存在すれば、その組成物の効力維持性が同様に向上することも観察される（図６）。
【０１７９】
アクリル樹脂系効力維持剤
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１で組成物に、効力維持剤と同時に、抗酸化剤（この場合にはオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）を添加した。この場合の効力維持剤は、アクリル系のロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４であった。抗酸化剤系の摩擦調節組成物の例を表１３に記す。
【０１８０】
【表１４】
【０１８１】
表１３に記した組成物の効力維持性を実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。抗酸化剤がない組成物の場合の消尽速度が０．００２６ｍｇ／分であるのに対し、アクリル系の効力維持剤、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４を含む組成物の消尽速度は約０．００１９となったので、効力維持剤の存在下では組成物の効力維持性が向上することがわかる。
【０１８２】
実施例９：各種の抗酸化剤を含む組成物
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１で組成物に効力維持剤を添加または非添加で各種の抗酸化剤を加えた。試験に用いた抗酸化剤は以下のものである：
アミン型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
スチレン化フェノール型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
ヒンダード型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
チオエステル型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
ヒンダードフェノールとチオエステルとを含む相乗効果ブレンド、たとえばオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０（チアルコ・ケミカル（Ｔｉａｒｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ））。
試験した組成物を表１４に記す。
【０１８３】
【表１５】
【０１８４】
表１４に記した組成物の効力維持性を実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物の消尽速度は図７Ａに示されている。図７Ａからわかるように、抗酸化剤を含まない摩擦調節組成物の場合に比較して、すべての抗酸化剤が摩擦調節組成物の効力維持性の向上を示した。抗酸化剤の濃度を高くすると（「相乗効果剤ＨＣ」）、消尽速度を低下させる効果が一段と大きくなった。
【０１８５】
表１４に記したのと同様な一連の組成物を調製したが、ただし、組成物には効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４）を添加し（８．８２重量％）、それに相当する分だけ水の重量％を減らした。これらの組成物の効力維持性は、実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機で測定した。それぞれの組成物の消尽速度は図７Ｂに示されている。抗酸化剤を含まない摩擦調節組成物の場合に比較して、試験したすべての抗酸化剤が摩擦調節組成物の効力維持性の向上を示した。この場合もまた、抗酸化剤の濃度を高くすると（「相乗効果剤ＨＣ」）、消尽速度を低下させる効果が一段と大きくなった。
【０１８６】
実施例１０：金属表面から液状の凝固点降下剤を除去するのに必要な時間
凝固点降下剤を含むＨＰＦまたはＶＨＰＦ組成物を用いて処理した金属表面の滑り−転がり接触における滑りを抑制する目的で、その組成物の凝固点降下剤成分を選択して、鋼鉄表面の間で発生する、たとえば列車の車輪が処理したレールに接触することによる、圧力および熱のもとで、蒸発、脱水または分解するような特性を有するようにすることができる。
【０１８７】
この実施例においては、摩擦調節組成物の液状成分の一部を形成することが可能な液状凝固点降下剤の候補のいくつかについて、レール／車両の車輪界面をシミュレートした１対の接触している金属表面から、それらを除去するのに必要な時間に関する評価を行う。接触している金属表面から、プロピレングリコールの場合よりも短い消失時間を示すような凝固点降下剤が、本発明のＶＨＰＦ、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において適していると考えられる。プロピレングリコールの場合よりも長い消失時間を示す凝固点降下剤は、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物の中で使用することができる。
【０１８８】
凝固点降下剤は、フリージング・ポイント・デバイス（Ｆｒｅｅｚｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ニスク・インストラメンツ（Ｎｉｓｋｕ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）製）を使用して凝固点温度を試験することによって識別された。サンプルの凝固点降下剤をサンプルチューブにとり、それを固体二酸化炭素で冷却したイソプロピルアルコールが入っているデュワー瓶の中に挿入する。温度計と撹拌器とをサンプルチューブの中へ入れる。サンプルの凝固点は、サンプルの温度低下が一定となるところを観察する。凝固点降下剤を求めるためには、その降下剤を水と共に混合し、−２０℃の凝固点を得るために必要な降下剤の量を求めた（データは示さず）。降下剤−水混合物中に５０％（ｗ／ｗ）以下の量で存在し、その凝固点が−２０℃以下であるような凝固点降下剤は、さらなる試験をするのに適したものとみなした。
【０１８９】
凝固点降下剤の消失時間は、実施例１に記載したようなアムスラー試験機を用いて求めたが、ただし、レールディスク上に所望の厚みのコーティングを与えるよう調節しながら、クリーンにしたレールディスクに凝固点降下剤だけを塗布した。凝固点降下剤は、細いペイントブラシを用いて塗布し、レールディスクの表面に完全な塗膜を作るようにした。組成物の塗布量は、組成物を塗布する前後のディスクの重量測定により求めた。コーティングの量は、ディスク１枚あたり、２〜１２ｍｇの範囲であった。そのディスクをアムスラー試験機の上に取り付け、互いに接触させて、約７６０Ｎの荷重下においた。塗布したサンプルは、試験の前に乾燥時間を与えることなく、レールディスクに塗布した直後に試験を行った。試験は３〜４％のクリープレベルで実施した（ディスク直径５３ｍｍおよび４９．５ｍｍ）。摩擦係数は、アムスラー試験機の二つのホイールを一定速度（２３２．２ＲＰＭ）で回転させながら測定したトルクから、コンピューターを用いて求めた。ディスクからそれぞれのサンプルを除去するのに必要な時間、すなわち消失時間は、摩擦係数を０．４に達するようにするのに必要とした時間とした。この試験の結果を表１５に示す。
【０１９０】
【表１６】
【０１９１】
これらの試験から、凝固点降下剤のいくつかは、プロピレングリコール（２４６８秒）の消失時間よりも短い消失時間を示し、そのためＨＰＦ、ＶＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において使用するのに適していることが示された。
【０１９２】
潤滑剤成分たとえばＨＰＦおよびＬＣＦ組成物を含む本発明のいくつかの組成物においては、その組成物に潤滑性を付与する溶媒成分の存在が受容可能であり、その凝固点降下剤成分は、蒸発、脱水または分解によってその組成物から直ちに除去される必要はない。したがって、プロピレングリコールの消失時間よりも長い消失時間を示す凝固点降下剤もまた、本発明のＨＰＦまたはＬＣＦ組成物の中で使用できる。
【０１９３】
凝固点降下剤の消失時間は、それらの蒸気圧の値と相関がある。したがって、蒸気圧の値もまた、候補化合物の群から好適な凝固点降下剤の候補を選択する際の手段として使用することができる。約０．１（２０℃）以上の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物、さらにはＬＣＦ組成物において使用することができる。同様にして、約０．１（２０℃）未満の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに好適であろう。
【０１９４】
実施例１１：ＨＰＦ液状摩擦調節組成物
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。それらの組成物の成分および関連する凝固点を、表１６および１７にリストアップした。表１６および１７において、左から右への順で、ＰＧ（プロピレングリコール）；ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ；プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（２種の濃度）；アクロソルブ（Ａｃｒｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＴＢ；アクロソルブ（Ａｃｒｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰ；およびクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）ＰｎＰを凝固点降下剤（ＦＤＰ）として使用している。
【０１９５】
２種以上の凝固点降下剤を共に混合すると相乗効果、すなわち凝固点の低下が認められるので、本明細書に記載する組成物の中で、凝固点降下剤を組み合わせたものを使用することも可能である。たとえばプロピレングリコール（７％ｗ／ｗ）とダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（２３．５％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は−２４．５℃の凝固点を示すが（表１６参照）、それに対して、プロピレングリコールまたはダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３０．５％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−１５℃または−９℃の凝固点を示すにとどまる。同様にして、プロピレングリコール（１４．８３％ｗ／ｗ）とプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（１９．０％ｗ／ｗ）との両方を含む組成物は、−２８．０℃の凝固点を示す（表１６参照）。しかしながら、プロピレングリコールまたはプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３３．８３．０％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−２０℃または−１０℃の凝固点を示すにとどまる。同様の相乗効果が得られることが、凝固点降下剤の他の組合せにおいても観察された（たとえば表１６参照）。
【０１９６】
【表１７】
【０１９７】
【表１８】
【０１９８】
この液状摩擦調節組成物は実施例１と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１９９】
液状の制御組成物のそれぞれを日光に暴露されるレールの区間に塗布し、薬剤が塗布された直後にそのレールの上に１８軸からなる列車を通過させた。レールの頭頂部の摩擦係数をプッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）で測定すると、いずれの場合も約０．３３であることが判ったが、これは、薬剤に要求される範囲の内である。
【０２００】
この液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０２０１】
実施例１２：摩擦調節組成物（ＨＰＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とするまた別の組成物について述べる。この組成物の成分を表１８に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２０２】
【表１９】
【０２０３】
この摩擦調節組成物は、混合ドラムの中に室温で、水の全量の内の３５％に、レオロジー調節剤（すなわち、ベントナイト（モンモリロナイトナトリウム））および濡れ剤（すなわち、ノニルフェノキシポリオール）を徐々に添加して調製する。この混合物の成分を充分に混合すると、粘稠なゲルが形成される。混合しながら、残りの成分を以下の順序で加える：水（残りの６５％）、アンモニア、エーテルＥ．Ｂ．（使用するならば）、その他各種液状物、必要に応じて固体の潤滑剤（たとえばモリブデン）およびその他の固形物。それらの成分を完全に混合して、均質な混合物とすることにより、固体の潤滑剤を確実に充分に分散させる。得られる組成物は粘度が高く、チキソトロピックな液状物で、静置するとゼリー状となる。撹拌またはポンプ輸送すると、その組成物の粘度が低下する。その組成物は、連続相がレオロジー調節剤であるマトリックスであって、不連続相の固体潤滑剤を含む。
【０２０４】
上述の組成物は、当業者周知のたとえばポンプまたはブラシの手段を用いて、連結部またはレール表面などに塗布することができる。その組成物は、組成物の膜がレールの上に均質に広がるように塗布する。その膜は、直径がおよそ１／８インチのビーズとなるのが好ましい。
【０２０５】
結合剤は、組成物中の水を吸収することによって機能する。時間が経過すると、組成物が脱水されて固体のビーズを残し、それによって、潤滑剤および摩擦調節剤が、前に使用されたグリースまたはポリマー潤滑剤組成物の上でレールへ付着するのを促進する。 その結合剤はさらに、レールの上を車輪が通過した後も潤滑剤および摩擦調節剤の分散状態を維持し、また水の再吸収を抑制する。したがって、その組成物は雨によって簡単に除去されるようなことはない。
【０２０６】
この摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０２０７】
実施例１３：液状摩擦調節組成物（ＶＨＰＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表１９に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２０８】
【表２０】
【０２０９】
この液状摩擦調節組成物は実施例２２と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０２１０】
この組成物は、滑りの相対速度（クリーページ）が０から約２．５％に上がるにつれて、０〜０．４５の範囲の正の鋼鉄対鋼鉄摩擦特性を与え、クリーページが約３０％まで上がると、その値も約０．７２まで上がる。それらの摩擦係数のレベルは、従来の潤滑剤によって得られる鋼鉄対鋼鉄の摩擦係数よりも実質的に高く、米国特許第５，１７３，２０４号明細書および米国特許第５，３０８，５１６号明細書に開示されている潤滑剤組成物の摩擦係数よりも高い。
【０２１１】
実施例１４：液状摩擦調節組成物（ＬＣＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表２０に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２１２】
【表２１】
【０２１３】
この液状摩擦調節組成物は実施例２２と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０２１４】
実施例１２に記載したのと同様な試験を実施したところ同様の結果が得られた。
【０２１５】
実施例１５：レールの頭頂部へのＨＰＦ摩擦調節組成物塗布によるレールの摩耗の抑制
この実施例では、レールの頭頂部にＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布することによってレールのゲージおよびヘッドの摩耗速度を抑制することが可能であることを示す。この実施例においては、ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ）とスクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ）との間の３５．５マイルのメイン軌道（マイル３．５から３９まで）において、ハイレール（Ｈｉ−ｒａｉｌ）塗布システムから霧化スプレーとして下記のＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布した。
【０２１６】
【表２２】
【０２１７】
噴霧塗布は、１週間に５日実施した。マイル３．５から１４までの間のすべての曲線部において、両方のレールの頭頂部に、レール１本あたり１．５Ｌ／マイルの量で塗布した。マイル１４からマイル３９までは、曲線部のローレールのみに塗布し、その量はレール１本あたり０．５Ｌ／マイルの速度であった。
【０２１８】
その軌道部分の特性は下記の表に示す通りである。
【０２１９】
【表２３】
【０２２０】
上記軌道部分における年間平均の輸送トン数は一定で１３〜１４ＭＧＴであった。貨物列車は２６８，０００ポンド（軸荷重３３．５トン）である。ほとんどのレールは、ヘッド部分を特別に硬化させたものである。油圧及び機械式のゲージフェースグリース潤滑器によって、軌道のゲージフェースは潤滑されていた。
【０２２１】
車上搭載型の光学的レールの摩耗測定システムを用いて、レールの摩耗速度と、１９９７年から現在までに蓄積されたデータに基づく年間軌道プログラム基準（ａｎｎｕａｌ ｔｒａｃｋ ｐｒｏｇｒａｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を求めた（Ｎ．Ｅ．フーパー（Ｎ．Ｅ．Ｈｏｏｐｅｒ）「レデューシング・レール・コスツ・スルー・イノベーティブ・メソッヅ（Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｒａｉｌ Ｃｏｓｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」、レールウェイ・トラック・アンド・ストラクチャーズ（Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｒａｃｋ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、１９９３年７月）。摩擦調節剤塗布の前および後においてノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ）とスクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ）との間で集めたレールの摩耗データを、インダストリアル・メトリックス・インコーポレーテッド（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｎｃ．）からのレール・ウェア・アナリスト（Ｒａｉｌ Ｗｅａｒ Ａｎａｌｙｓｔ）ソフトウェア（バージョン８．１．）を用いて解析した。このソフトウェアを使用すれば、大量のレーザーベースまたは光学ベースのレールの摩耗データを、詳しく加工、解析することが可能となる。このソフトウェアは、レールの摩耗速度を従来の値と比較する場合には、特に有用である。図８Ａ〜Ｄの結果は、１トンあたりに正規化した％ヘッド損耗およびゲージ摩耗速度を曲率の関数として示しているが、Ａ）は１９９７年６月から２００１年６月までの期間（ベースライン）であり、Ｂ）は２００１年６月から２００２年６月までの期間（摩擦調節剤塗布）である。このデータから、ＴＯＲ摩擦調節剤のスプレー塗布を導入することで、％ヘッド損耗とゲージ摩耗速度のいずれもが、６０〜７５％の範囲（曲率の大きさに依存する）で抑制されていることが判る。この期間においては、輸送トン数は比較的一定のレベルに留まっていた。図９Ａ〜Ｂには、１９９７年から始まって継続的に年ごとに測定した、特定の１カ所の半マイルの区間における、ゲージ摩耗およびヘッド損耗を示している。２００２年５月（摩擦調節剤塗布後１年）の測定値が黒で示されていて、その前年以降実質的に摩耗が増えていないことを示している。
【０２２２】
線路脇用グリース潤滑剤の塗布をせずに、同様の実験を実施したが、その結果％ヘッドおよびゲージ両方の摩耗速度においては同様の抑制が得られ、レールのゲージおよびヘッドの摩耗が同様に制御されていることを示していた。
【０２２３】
すべての参考文献は、参考として引用し本明細書に組み入れられているものとする。
【０２２４】
本発明について、好ましい実施態様を述べてきた。しかしながら、本明細書に記載された発明の範囲を逸脱することなく各種の変更や修正が可能であることは、当業熟練者には明らかであろう。明細書中の、「含んだ」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、非制限的な（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）用語として使用されており、「含むが、限定はされない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」というのと実質的に等価であり、また、「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）という用語もそれと同じような意味をもっている。参考文献を引用したからといっても、それらが、本発明に対する先行技術であると認めているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】３つのタイプの異なる摩擦調節配合について、摩擦係数と％クリープの関係を表したグラフである。図１Ａは、中性の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＬＣＦ参照）。図１Ｂは、正の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＨＰＦ参照）。図１Ｃは、正の摩擦特性、さらに詳しくは非常に高い正の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＶＨＰＦ参照）。
【図２】乾燥した車輪−レールシステムおよび本発明の液状の摩擦調節組成物を含む車輪−レールシステムについて、貨車の騒音である鳴きを表したグラフである。
【図３】本発明の液状の摩擦調節組成物の効力維持性を表したグラフである。図３Ａは、アムスラー試験機を使用して測定した効力維持性を組成物中の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）ＡＣ２６４）の重量パーセントの関数として表している。図３Ｂは、摩擦調節剤組成物を一切使用せずに６度の曲線部を繰返して列車を通過させたときの横圧のベースラインを示す。図３Ｃは６度の曲線部に実施例１（ＨＰＦ）の摩擦調節組成物を塗布し、固化時間をおかずに繰返して列車を通過させた時の横圧の低下を示す。図３Ｄは、６度の曲線部に実施例１（ＨＰＦ）の摩擦調節組成物を０．１５０Ｌ／マイルの割合で塗布した後で、繰返して列車を通過させた時の横圧の低下を示す。横圧の増加が観察されるのは車軸が約５，０００回通過してから後であって、摩擦調節剤組成物を列車の運行の前に固化させておく。効力維持剤を使用しないと、約１００から２００回の車軸通過後には、横圧の上昇が観察される（データ省略）。図３Ｅは、摩擦調節組成物の塗布割合を上げると、横圧が減少する結果をまとめたものである。
【図４】本発明の液状の摩擦調節組成物の効力維持性を組成物中のレオロジー調節剤の重量パーセントの関数として表したグラフである。
【図５】抗酸化剤（たとえばオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｌｉｔｅ ４２４−５０）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）および効力維持剤（たとえばダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として表したグラフである。
【図６】抗酸化剤（たとえばオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｌｉｔｅ ４２４−５０）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）は含むが効力維持剤を含まない液状の摩擦調節組成物の効力維持性を、サイクル数および組成物の消尽量の関数として表したグラフである。
【図７】効力維持剤の存在下または非存在下における各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性を表したグラフである。図７Ａは、効力維持剤が存在しない場合の各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として示したものである。図７Ｂは、アクリル樹脂系の効力維持剤（ロープレックスＡＣ２６４（Ｒｈｏｐｌｅｘ ＡＣ２６４）（登録商標））を存在させた場合の各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として示したものである。
【図８】ブリティッシュ・コロンビア州ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，ＢＣ）とブリティッシュ・コロンビア州スクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ，ＢＣ）との間の軌道の一部におけるゲージとヘッドの摩耗速度（トンあたりに正規化）を曲率の関数として表したグラフである。図８Ａは、１９９７年６月から２００１年６月までの軌道のレールゲージ摩耗速度のベースラインを表す。図８Ｂは、２００１年６月から２００２年６月までの１年間における軌道のレールゲージ摩耗速度を表すが、ここで、その１年間は軌道のヘッド部分にはＨＰＦ摩擦調節組成物を噴霧した。図８Ｃは、１９９７年６月から２００１年６月までの軌道のヘッド摩耗速度のベースラインを表す。図８Ｄは、２００１年６月から２００２年６月までの１年間における軌道のヘッド摩耗速度を表すが、ここで、その１年間は軌道のヘッド部分にはＨＰＦ摩擦調節組成物を噴霧した。
【図９Ａ−Ｂ】１９９９年１月から２０００年５月までの間、ブリティッシュ・コロンビア州ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，ＢＣ）とブリティッシュ・コロンビア州スクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ，ＢＣ）との間の１／２マイルの軌道部分におけるレールゲージ摩耗およびレールヘッド摩耗を表したグラフである。その軌道は、２００２年５月の測定をするまで、約１年間にわたってＨＰＦ摩擦調節組成物を用いて処理した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【背景技術】
【０００２】
滑り接触または転がり−滑り接触をしている金属機械部品の摩擦と摩耗を制御することは、多くの機械や機械式システムの設計および運転においては非常に重要である。たとえば多くの貨物列車、客車および大量輸送システムを含む鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪輸送システムでは、大きな騒音を発生したり、機械部品たとえば車輪、レール、それに枕木などその他のレール部品などで著しい摩耗が生じるような問題がある。そのような騒音発生および機械部品の摩耗は、そのシステムの運転時に車輪とレールとの間で発生する摩擦力と挙動に直接起因していると考えてよい。
【０００３】
車輪がレール上を転がる動的システムにおいては、常に移動している接触ゾーンが存在する。考察と解析の目的では、この接触ゾーンが固定されているとして、レールと車輪とがその接触ゾーンを移動していくと考える方が便利である。接触ゾーンを車輪がレールと全く同じ方向に移動しているならば、この車輪はレールの上で最適な状態の転がり接触をしている。しかしながら、車輪とレールとが変形されたり（ｐｒｏｆｉｌｅｄ）、たびたびずらされたり、厳密な転がり以外の運動にさらされるので、接触ゾーンを通過していく車輪とレールとのそれぞれの速度が、必ずしも同じにはならないことがある。しばしばこれが観察されるのが、固定軸を持つ車両がカーブを通過する場合であり、両方のレール上で真の転がり接触が保たれるのは、内側および外側の車輪が異なった周速で回転した時だけである。ほとんどの固定軸を持つ車両では、このような事は起こりえない。したがって、そのような状態では、車輪がレールに対して、転がりと滑りとを組合せた動きをとる。滑り運動はまた、斜面で牽引力が維持できなくなり、駆動輪がスリップしたような場合にも起きる。
【０００４】
滑り運動の大きさは、接触点におけるレールと車輪との速度の違いを百分率であらわしたものに、大まかに依存している。この百分率による差は、クリーページ（ｃｒｅｅｐａｇｅ）と呼ばれている。
【０００５】
クリーページが約１％より大きくなると、滑りによる摩擦力が顕著にあらわれ、この摩擦力によって騒音と部品の摩耗が生じる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメンツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、ここに引用することにより本明細書に組み入れられているものとする）。騒音が発生するのは、車輪とレールシステムとの間に存在する負の摩擦特性の結果である。負の摩擦特性というのは、クリープ曲線が飽和している領域において、システムのクリーページが大きくなるにつれて、車輪とレールとの間の摩擦が一般に減少していく性質を言う。理論的には、車輪−レールシステムにおける騒音と摩耗レベルとを減少させるかあるいは無くするためには、その機械式システムを非常に剛直にするか、運動している部品の間の摩擦力を非常に低いレベルとするか、あるいは、摩擦特性を負から正に変える、すなわち、クリープ曲線が飽和している領域で、車輪とレールとの間の摩擦を増加させてやればよい。残念ながら、ほとんどの列車に使用されているような車輪及びレールシステムの場合のように、機械式システムの剛直性をさらに上げることは不可能なことが多い。それに代わる方法として、車輪とレールとの間の摩擦力を減少させるとなると、粘着力と制動力の大きな妨げとなり、必ずしも鉄道用途には適したものではない。騒音レベルと部品の摩耗とを減少させるためには、車輪とレールとの間に正の摩擦特性を持たせることが、多くの場合、有効である。
【０００６】
また、軌道の上で列車を移動させるためにはクリアランスの存在が必須であるが、その存在のために絶えず前後運動が生じ、その結果列車の車輪とレールとの摩耗が加速されることも知られている。これらの影響によって、波紋状のパターンがレール表面上に生じることがあり、これは波状摩耗と呼ばれている。波状摩耗があると、滑らかなレール・車輪の界面の場合を超えて、騒音レベルが高くなり、この問題は最終的には、レールおよび車輪の表面を研磨したり機械加工したりして解決するしかない。そのためには、時間も費用もかかる。
【０００７】
数多くの潤滑剤が当業界には公知であり、それらの中には、鉄道や高速輸送システムにおいてレールおよび車輪の摩耗を抑制することを目的として設計されたものもある。たとえば米国特許第４，９１５，８５６号明細書には、固形の耐摩耗性、耐摩擦性潤滑剤が開示されている。この製品は、固体ポリマー担体中に抗摩耗剤および抗摩擦剤を組合せて分散させたもので、レールの頭頂部に塗布するためのものである。車輪に対して担体が摩擦されることによって、抗摩耗剤および抗摩擦剤が活性化される。しかしながら、この製品は正の摩擦特性を示さない。また、この製品の固形組成物は効力維持性の面で劣る。
【０００８】
米国特許第５，３０８，５１６号明細書、米国特許第５，１７３，２０４号明細書および国際公開第９０／１５１２３号パンフレットは、高い正の摩擦特性を有する固形摩擦調節組成物に関するものである。これらの組成物では、クリーページの関数として摩擦が増加することを表し、樹脂を含んでいて、それによりこれらの配合を固相状態に保っている。ここで用いられた樹脂は、アミンおよびポリアミドエポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンまたはポリプロピレン樹脂などを含む。しかしながらこれらは、最適の効果を得ようとすると、クローズドループシステムとして、連続して塗布をしてやることが必要である。
【０００９】
欧州特許出願公開第０ ３７２ ５５９号明細書は、潤滑のための固形コーティング組成物に関するもので、その組成物は、塗布した場所で最適な摩擦係数を付与すると同時に、摩耗損失を低下させることが可能である。しかしながらこの組成物は、正の摩擦特性を有していない。さらに、これらの組成物が、それらが塗布された表面における耐久性あるいは効力維持性が最適化されているかについては何の示唆もない。
【００１０】
固形状スティック組成物を含め、従来技術の組成物を使用するのに伴う、いくつもの欠点が存在する。第一に、騒音が路線の中の２，３の特定の場所だけで問題になっているような場合に、摩擦調節用のスティック組成物を鉄道車両に装備させ、全域のレールに塗布させるのは、無駄が多い。第二に、軌道によっては保全サイクルが長くて、１２０日にもなるものがある。現在のスティック技術では、固形の潤滑剤や摩擦調節剤でこのような長い期間にわたって効力が続くものはない。第三に、北米の貨物輸送の実態では、大陸のいたる所で、貨車が切り離されるので、全部とは言わないまでも多くの貨車に摩擦調節剤スティックを取り付ける必要があり、これは費用もかかるし、実際的ではない。同様に、固形のスティックを使用してレールの頭頂部の摩擦を管理するためには、クローズドシステムにして、摩擦調節剤製品をレール上に充分に蓄積させねばならない。クローズドシステムとは、実質的には専用の車両のみを走らせ、外部の列車の進入又は退去を認めないシステムである。都市輸送システムが典型的にはクローズドシステムであるのに対し、貨物輸送システムは典型的には広く車両が相互に乗り入れているオープンシステムである。そのようなシステムにおいては、固形状スティック技術はあまり実用的ではない。
【００１１】
従来技術における潤滑剤組成物の多くは、固形のスティック状であるかまたは粘稠な液体（ペースト状）のいずれかの配合となっているので、霧化スプレーとして滑りシステムおよび転がり−滑りシステムに塗布することはできない。液状の摩擦調節組成物を霧化スプレーにより塗布すれば、多くの場合、レールシステムに塗布する組成物の量を減らすことができ、また、所望の位置に摩擦調節組成物を、より均等に分散させることができる。さらに、霧化スプレーはすぐに乾くので、好ましくない機関車の車輪のスリップの可能性を、最小限に抑えることができる。
【００１２】
固形状のスティックを使用して車輪に塗布する塗布システムに比較して、レールの頭頂部または鉄道車両の車輪に液体系の組成物を塗布することの方が明らかに有利である。液状システムを使用することにより、ハイレール（ｈｉｒａｉｌ）、線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ）あるいは車上（ｏｎｂｏａｒｄ）システムなど、場所に応じた塗布方法が可能となる。固形の塗布システムでは、車輪に連続的に薬剤を塗布していくので、このように場所に応じた塗布をするようなことはできない。さらに、固形状のスティック塗布法では移行率が低いので、線路の条件が完全に整わない限り、効果が得られないであろう。これは、クラス１鉄道路線（Ｃｌａｓｓ １ ｒａｉｌ ｌｉｎｅ）ではあり得ない状況である。その理由は、カバーすべき軌道が膨大で、また、固形状スティック潤滑剤を備えていない車両があるからである。液状システムでは、薬剤はレールの頭頂部に塗布され、列車の車軸すべてが接触しうるので、薬剤の効果が即座に得られ、そのような問題を避けることができる。しかしながら、常にそのようになるとも限らないのであって、その理由は、塗布された膜が、レールに付着したまま残って、摩擦制御作用を発揮する能力に限度があるからである。ある種の状況においは、液状薬剤がたった１編成の列車が通過するだけで失われてしまうこともある。
【００１３】
国際公開第９８／１３４４５号パンフレット（引用することにより、本明細書に組み入れたものとする）には、転がり−滑り接触をしている２種の鋼鉄体の間で正の摩擦特性を有する一連の摩擦組成物を示す数種の水性組成物が記載されている。摩擦調節に関しての好ましい性質をいくつか示しはするものの、これらの組成物では効力維持性が低く、長期間にわたってレール上に留まることができず、好適な効果を得るには繰り返し塗布する必要がある。また、それらの組成物は水系であるために、使用可能な温度範囲の下限に限度がある。それらの組成物も、特定の用途では有用ではあるとはいうものの、最適の効果を得るには繰り返し塗布する必要があり、それにともない費用がかさむ。その上に、それらの液状組成物のいくつかの特性が原因で、それらの組成物は霧化スプレーで塗布するには適していないことが判明した。国際公開第０２／２６９１９号パンフレット（引用することにより、本明細書に組み入れたものとする）にも、水系の摩擦制御剤が開示されていて、それには、鋼鉄表面上におけるその組成物の有利な性能を引き延ばすための効力維持剤が含まれる。
【００１４】
米国特許第６，３８７，８５４号明細書および米国特許第５，４９２，６４２号明細書には、約２，５００のＭＷを有するポリオキシアルキレングリコール潤滑剤、約１２，０００のＭＷを有するポリオキシアルキレングリコール増粘剤および溶媒（たとえばプロピレングリコール）を含む水系の潤滑性組成物が開示されている。しかしながら、米国特許第６，３８７，８５４号明細書および米国特許第５，４９２，６４２号明細書に開示されている組成物は、正の摩擦特性を有していない。それらの物質は、摩擦調節剤、たとえば本明細書に記載するＨＰＦ組成物とは区別される純然たる潤滑剤である。レールの頭頂部に塗布しようとすると、これらのタイプの潤滑剤では、車輪のスリップまたはブレーキの問題を避けるためには、精巧で複雑で高価な制御システムを必要とする。本明細書に記載されているような真の摩擦調節剤ならばその種の塗布制御を必要としない。
【００１５】
重量牽引（ｈｅａｖｙ ｈａｕｌ）の際の、曲線部における高い横圧による悪影響に対する関心が高まっている。定量的な関係を得るのは困難ではあるが、高い横圧は、軌道構造の劣化、レールの摩耗およびレールの転覆脱線を加速する大きな因子であると考えられる。横圧は、車輪−レールの界面における摩擦係数（ＣＯＦ）、列車運転状況、軌道の形態、貨車軌道舵取り性能および車輪／レールの変形（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）などに依存する（Ｄ．クレッガー（Ｄ．Ｃｒｅｇｇａｒ）、セブンス・アニュアル・アドバンスト・レール・マネージメント・レール／ホイール・インターフェース・セミナー（Ｓｅｖｅｎｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒａｉｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｅｍｉｎａｒ）、シカゴ（Ｃｈｉｃａｇｏ）、２０００年５月）。鉄道がコスト削減、効率向上していくにつれて、レール頭頂部の摩擦の制御は、横圧を制御するための実行可能なオプションとして注目をあびるようになり、軌道の応力状態とそれに伴う軌道の構造劣化を抑える、代わりのアプローチ方法を表すものとなってきた。列車による横圧によりよく対応するために、軌道部品のグレードアップと強化に頻繁に投資する代わりとして、この技術は、車輪−レールの界面の摩擦管理を改良することによってそれら力を軽減させることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、滑り接触または滑り−転がり接触している表面を有する二つの鋼鉄要素、特に、滑り接触または滑り−転がり接触している車両の車輪とレールとの一方または両方の摩耗を減少させるための方法を提供する。その方法は、二つの鋼鉄表面の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に対して高い正の（ＨＰＦ）摩擦調節組成物を塗布することを含む。
【００１７】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠陥を克服することである。上記の目的は、主クレームの特徴を組み合わせることにより達成される。従クレームには、本発明のさらに有利な実施態様が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００１９】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法を提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００２０】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこでは、そのＨＰＦ組成物が、レオロジー調節剤、潤滑剤、摩擦調節剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。
【００２１】
本発明はさらに先に定義した方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００２２】
本発明さらに、上述の方法を提供し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０パーセントの効力維持剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤。
【００２３】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約９５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤および
（ｆ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤。
【００２４】
本発明はなおさらに先に定義した方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤および
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤。
【００２５】
本発明はさらに、上述の方法を提供し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤；
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤および
（ｆ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤。
【００２６】
本発明はさらに、上述の方法に関し、そこではＨＰＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；
（ｆ）約０．０２〜約３０重量パーセントの潤滑剤および
（ｇ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤。
【００２７】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレール（ｌｏｗ ｒａｉｌ）およびハイレール（ｈｉｇｈ ｒａｉｌ）を含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００２８】
本発明はさらに、上述の方法に関し、ここでその方法は、線路脇（ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）用グリース潤滑剤を塗布することなく、実施される。
【００２９】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレールおよびハイレールを含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてそのＨＰＦ組成物をローレール、ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーにも塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００３０】
本発明はさらに、先に定義した方法に向けられており、そこでは、その一つまたは二つ以上のレールが、ローレールおよびハイレールを含み、それぞれが、ヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーとを有しており、ここでそのＨＰＦ組成物をローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そして、中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物をハイレールのゲージフェース／ゲージコーナーまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布し、そしてここで、ハイレールおよびローレールの両方の摩耗を制御する。
【００３１】
本発明はさらに、先に定義した方法に関し、そこでは、そのＬＣＦ組成物が、レオロジー調節剤、潤滑剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。
【００３２】
本発明はさらに、先に定義した方法に関し、そこではＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００３３】
また別な例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｄ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤。
【００３４】
さらなる例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｄ）約０．５〜約９０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｅ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤。
【００３５】
さらなる例においては、そのＬＣＦ組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｆ）約１〜約３０重量パーセントの潤滑剤。
【００３６】
本発明はさらに、滑り−転がり接触している表面を有する二つの鋼鉄要素の一方または両方の摩耗を減少させるための方法を提供し、それには、その二つの鋼鉄要素の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することが含まれる。
【００３７】
本発明の方法において使用される組成物は、各種の塗布技術に充分に適合した性質を示し、それによって、塗布することが必要な組成物の量を最小限とすることができる。それらの塗布技術を使用することによって、組成物を正確な量で投与することが可能となる。たとえば液状の組成物は表面上に噴霧するのに適していて、それによって、表面に均一なコーティングを与え、塗布する組成物の量を最適化することができる。さらに、塗布技術を組み合わせたり、アプリケーターの位置を組み合わせたりすることによって、組成物の組合せを滑り−転がり接触している異なった表面に塗布して、摩耗を最適化し、騒音や他の性質、たとえば横圧及び牽引力を抑制する。
【００３８】
本発明の方法は、線路脇用グリース潤滑剤の塗布を必要としないので、経済的に有利であり、かつ、線路脇用グリースを環境中に噴霧することによる汚染を減少させることができる。
【００３９】
本発明の開示では、本発明について必要な特徴を必ずしもすべて記述している訳ではないが、本発明は、記載された特徴の部分的な組合せの中にも存在している。
【００４０】
上記およびその他の本発明の特徴は、添付した図面について言及される以下の記述から、さらに明瞭になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、一つ若しくは二つ以上のレールの摩耗、一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【００４２】
以下の記述は、例示だけを目的として好ましい実施態様を示すものであり、本発明を実施するために必要な特徴の組合せに何ら制限を加えるものではない。
【００４３】
本発明の高い正の（ＨＰＦ）摩擦調節組成物は、一般に、レオロジー調節剤、潤滑剤、摩擦調節剤ならびに効力維持剤、抗酸化剤、粘稠性調節剤および凝固点降下剤の一つまたは二つ以上を含む。本発明の組成物に含ませることができるその他の任意成分としては、濡れ剤および保存剤が挙げられる。液状配合物を所望する場合には、本発明の摩擦調節組成物はさらに、水またはその他の組成物と相溶性のある溶媒を含んでいてもよい。水またはその他の相溶性溶媒を含む場合には、本発明の組成物は液状配合物として使用しても効果はあるが、組成物をペースト状または固形物の形状に配合することも可能で、そのような組成物も、本明細書に記載された摩擦組成物の多くの特徴を示す。本明細書に記載される組成物にはまた、必要に応じて、濡れ剤、分散剤、抗菌剤などを加えることができる。
【００４４】
「抗酸化剤」という用語が意味するのは、化学物質、化合物またはその組合せであって、効力維持剤の有無に関わらず、表面に保持される摩擦調節組成物の量を増やし、それによって運転の有効寿命を長くしたり、摩擦調節組成物の耐久性を向上させたりするものである。抗酸化剤の例を挙げれば（但しこれらに限定されるわけではない）：アミン型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９；スチレン化フェノール型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ；ヒンダード型抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ；チオエステル型抗酸化剤（第二級抗酸化剤としても知られている）、たとえば（限定されるわけではない）ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１；またはそれらの組合せであって、たとえば（限定されるわけではない）、ヒンダードフェノールおよびチオエステルを含む相乗効果ブレンド物、たとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０などがある。
【００４５】
好適な抗酸化剤は、グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、ウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１およびチアルコ・ケミカル（Ｔｉａｒｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）からのオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０である。
【００４６】
「正の摩擦特性」という用語が意味するのは、滑り接触または転がり−滑り接触している二つの表面の間の摩擦係数が、その二つの表面の間のクリーページが増加するにつれて増加する性質である。「クリーページ」という用語は、当業界で使用される一般的な用語であって、その意味は当業者のよく知るところである。たとえば鉄道産業においては、車輪とレールとの接触点において、接触ゾーンは固定してレールと車輪とが移動するものと仮定した時に、レールの滑り移動速度の大きさの、車輪の接線速度の大きさに対する差を百分率であらわしたものがクリーページである。
【００４７】
ある摩擦調節組成物が正の摩擦特性を示すかどうかを調べるには、当業界では各種の方法を使用することができる。実験室的には、たとえば（限定的にとらえてはならない）ディスク・レオメータまたはアムスラー（Ａｍｓｌｅｒ）試験機を使用して正の摩擦特性を調べることができる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメントツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、参考として引用し本明細書に組み入れる）。アムスラー試験機には２枚の平行なディスクがあり、この２枚のディスクに加える荷重を変えながらそれぞれを回転させる。この試験機は、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面をシミュレートするよう設計されている。それらのディスクに変速装置が付けられていて、一方のディスクの回転軸が他方よりも約１０％早く回転するようになっている。ディスクの径を変えることによって、クリープレベルを変化させることが可能である。ディスクの間の摩擦により発生するトルクを測定し、そのトルク測定値から摩擦係数を算出する。摩擦調節剤組成物の摩擦特性を測定する際には、摩擦特性の測定を実施する前に、その摩擦調節組成物を完全に乾燥させておくのが好ましい。しかしながら、濡れ状態または半乾燥状態の摩擦調節組成物を使用して測定することによって、その摩擦調節組成物についてのさらなる情報が得られることもある。同様にして、クリープ特性を測定するには、特別設計の台車と車輪を有する列車を使用するが、それによって、レールと車輪との間の接触面に作用する力を測定し、横方向と縦方向のクリープ速度を同時に求めることができる。
【００４８】
当業者には自明のことであるが、別の２種類のローラーシステムを使用して組成物の摩擦調節特性を測定することもできる（たとえばＡ．マツモ（Ａ．Ｍａｔｓｕｍｏ）、Ｙ．サトウ（Ｙ．Ｓａｔｏ）、Ｈ．オノ（Ｈ．Ｏｎｏ）、Ｙ．ワン（Ｙ．Ｗａｎｇ）、Ｍ．ヤマモト（Ｍ．Ｙａｍａｍｏｔｏ）、Ｍ．タニモト（Ｍ．Ｔａｎｉｍｏｔｏ）およびＹ．オカ（Ｙ．Ｏｋａ）（２０００）、「クリープ・フォース・キャラクタリスティクス・ビトウィーン・レール・アンド・ホイール・オン・スケールド・モデル（Ｃｒｅｅｐ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒａｉｌ ａｎｄ ｗｈｅｅｌ ｏｎ ｓｃａｌｅｄ ｍｏｄｅｌ）、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．１９７〜２０２、参考として引用し本明細書に組み入れる」。実走行での、組成物の滑り摩擦特性を測定するには、たとえば（限定されるわけではない）、プッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）またはトライボレーラー（ＴｒｉｂｏＲａｉｌｅｒ）を使用することができる（Ｈ．ハリソン（Ｈ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ）、Ｔ．マッケニー（Ｔ．ＭｃＣａｎｎｅｙ）およびＪ．コッター（Ｊ．Ｃｏｔｔｅｒ）（２０００）、「リーセント・ディベロップメントツ・イン・ＣＯＦ・メジャーメンツ・アト・ザ・レール／ホイール・インターフェース（Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＣＯＦ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」、プロシーディングス・ザ・５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・オン・コンタクト・メカニックス・アンド・ウェア・オブ・レール／ホイール・システムズ・ＣＭ２０００（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｔｈｅ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｒａｉｌ／Ｗｈｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭ２０００）（セイケンシンポジウム（ＳＥＩＫＥＮ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ） Ｎｏ．２７）、ｐ．３０〜３４、参考として引用し本明細書に組み入れる）。
【００４９】
図１Ａに、中性の摩擦特性（ＬＣＦ）を有することを特徴とする組成物についてのアムスラー試験機で測定した％クリープ曲線に対する典型的な摩擦係数をグラフであらわしているが、クリーページが大きくなっても摩擦係数は低い。ここで判るように、ＬＣＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに、摩擦係数が約０．２未満であることである。実走行の条件下では、ＬＣＦは約０．１５以下の摩擦係数を示しているのが好ましい。正の摩擦特性とは、システムのクリーページが大きくなるにつれて、車輪とレールとのシステムの間の摩擦が大きくなっていく特性である。図１Ｂおよび図１Ｃにはそれぞれ、高い正の摩擦（ＨＰＦ）特性を有することを特徴とする組成物および非常に高い正の摩擦（ＶＨＰＦ）特性を有することを特徴とする組成物についての％クリープ曲線に対する典型的な摩擦係数をグラフであらわしている。ここで判るように、ＨＰＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに摩擦係数が約０．２８から約０．４であることである。実走行の条件下では、ＨＰＦは約０．３５の摩擦係数を示しているのが好ましい。ＶＨＰＦの特徴は、プッシュ・トライボメータで測定したときに、摩擦係数が約０．４５から約０．５５であることである。実走行の条件下では、ＶＨＰＦは０．５の摩擦係数を示しているのが好ましい。
【００５０】
軌道の曲線部で発生する車輪の鳴き（ｓｑｕｅａｌ）には、車輪のフランジとレールのゲージフェースとの間の接触、レールヘッドにおける車輪の横クリープによるスティックスリップを含むいくつかの原因が考えられる。理論に束縛されることなく言えば、レールヘッドにおける車輪の横クリープが車輪の鳴きの最大の原因であろうと考えられるのに対し、車輪のフランジとレールのゲージとの間の接触は、重要ではあるものの二次的な役割を果たしている。本明細書に記載するような検討から、車輪の鳴きを効果的に抑制するためには、レールと車輪との界面が異なれば、異なった摩擦調節組成物を塗布するのがよいことがわかる。たとえばレールヘッドをこする車輪の踏み面（ｗｈｅｅｌ ｔｒｅａｄ）の横方向のスリップスティックを減らすためには、レールのヘッドと車輪との界面上に正の摩擦特性を有する組成物を塗布するのがよく、また、列車車両の案内車軸（ｌｅａｄ ａｘｌｅ）でのフランジ効果を減少させるためには、レールのゲージフェースと車輪のフランジとに低摩擦調節組成物を塗布するのがよい。
【００５１】
「接触表面」という用語が意味するのは、第二の要素の表面と接触している第一の要素の表面である。たとえばその第一の要素がレールであり、その第二の表面が鉄道車両の車輪であるとすると、そのレールの上の接触表面は、そのレールのヘッドであるとすることができ、それが鉄道車両の車輪の踏み面の表面と接触することができるし、あるいは、レールのゲージフェース／ゲージコーナーが、鉄道車両の車輪のフランジの内側表面と接触することができる。
【００５２】
「ハイレール」および「ローレール」という用語が意味するのはそれぞれ、傾斜をつけた曲線部にある軌道の部分での外側のレールおよび内側のレールである。
【００５３】
「ゲージフェース／ゲージコーナー」という用語が意味するのは、レールの内側垂直断面（ゲージフェース）およびゲージフェースとレールのヘッドとの間の表面（ゲージコーナー）であって、それらはフランジの内側表面および鉄道車両の車輪の凹形の上側フランジ（すなわち、内側の踏み面）表面と接触することができる。
【００５４】
「レールのヘッド」という用語が意味するのは、レールの頭頂部または水平の部分であって、鉄道車両の車輪の踏み面と接触できる部分である。
【００５５】
「レオロジー調節剤」という用語が意味するのは、液体たとえば（限定されるわけではない）水を吸収し、物理的に膨潤することが可能な化合物である。レオロジー調節剤は増粘剤としても作用し、組成物中の成分を分散させた形態で保持するのに有効である。この添加剤は液相中に活性成分を均一な状態で懸濁させ、その組成物の流動性および粘度を調節する役目を果たす。またこの添加剤は、摩擦調節組成物の乾燥特性を調節する機能を果たしていてもよい。さらに、レオロジー調節剤は連続相マトリックスを形成して、不連続相マトリックス中にある固体状潤滑剤を維持することを可能とする。レオロジー調節剤は、（これらに限定されるわけではない）クレーたとえばベントナイト（モンモリロナイト）およびヘクトライト、たとえば（限定されるわけではない）ヘクタブライト（Ｈｅｃｔａｂｒｉｔｅ，登録商標）；レオレート（Ｒｈｅｏｌａｔｅ，登録商標）２４４（ウレタン）；カセイン；カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ、たとえばセルフロー（Ｃｅｌｆｌｏｗ，登録商標））；カルボキシ−ヒドロキシメチルセルロース；メチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基およびそれらの混合からなる群より選択される置換基を用いてそれぞれ置換したアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物；エトキシメチルセルロース、キトサン、デンプンおよびそれらの混合物などがある。アンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物の例を非限定的に挙げれば、メトセル（ＭＥＴＨＯＣＥＬ）（登録商標）（ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ））、メトロース（Ｍｅｔｏｌｏｓｅ）（登録商標）（信越（ＳｈｉｎＥｔｓｕ））、メセロース（Ｍｅｃｅｌｌｏｓｅ）（登録商標）ＨＰＭＣ（サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ））およびＨＢＲ（ヒドロキシエチルセルロース）などを含む。
【００５６】
具体的な実施態様において、レオロジー調節剤は、メチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基およびそれらの混合からなる群より選択される置換基を用いてそれぞれ置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物である。また別な実施態様においては、その置換セルロース化合物のそれぞれのアンヒドログルコース単位は、平均して約１．３〜約１．９個の置換基で置換されている。
【００５７】
「粘稠性調節剤」という用語が意味するのは、本発明の摩擦調節組成物を所望の粘稠性で配合することを可能とする各種の物質である。粘稠性調節剤の例を挙げれば（これらに限定されるわけではない）、グリセリン、アルコール、グリコールたとえばプロピレングリコールまたはそれらの組合せなどがある。それに加えて、粘稠性調節剤は摩擦調節組成物の他の性質を変えることも可能であって、たとえば組成物の低温における性質を変えて、ある程度は凝固点降下剤として機能し、それによって、本発明の摩擦調節組成物を各種の温度条件下で使用できるように配合することを可能とする。
【００５８】
「凝固点降下剤」という用語が意味するのは、本発明の組成物に添加したときに、その結果として、その凝固点降下剤を含まない場合の同一の組成物の凝固点に比較して、その組成物の凝固点を低下させるような物質であって、例を挙げれば、凝固点降下剤を含まない同一の組成物に比較して、その組成物の凝固点を少なくとも１℃または少なくとも１０℃、あるいは少なくとも１５℃低下させるようなものである。凝固点降下剤は、粘稠性調節剤にさらに加えて、本発明の組成物に添加することができる。凝固点降下剤を含む、本発明のＨＰＦ組成物を塗布することで得られる膜の摩擦係数は、約０．３〜約０．４となるべきである。
【００５９】
凝固点降下剤の例を非限定的に挙げれば、グリコールたとえばプロピレングリコールまたはグリコールエーテル、より詳しくは、プロピレングリコールエーテルまたはエチレングリコールエーテル、たとえば（限定されるわけではない）ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＥＢ（エチレングリコールブチルエーテル）などがある。凝固点降下剤は、ジプロピレングリコールメチルエステル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール三級ブチルエーテル、プロピレングリコールノルマルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートおよびエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択することができる。しかしながら、この群は非限定的なものであると理解すべきである。
【００６０】
凝固点降下剤が塩であってもよく、たとえばベタインＨＣｌ、塩化セシウム、塩化カリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、クロム酸カリウム、塩化ナトリウム、ギ酸ナトリウムまたはトリポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００６１】
さらに、凝固点降下剤が、金属酢酸塩、たとえば酢酸カリウムまたは酢酸ナトリウムを含む組成物であってもよい。そのような組成物の例としては、（限定されるわけではない）酢酸カリウムを含むクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）Ｅ３６や、酢酸ナトリウムを含むクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）ＮＡＡＣなどが挙げられる。
【００６２】
さらに凝固点降下剤が、酸、たとえばクエン酸、乳酸またはコハク酸、ヘテロサイクリックアミンたとえばニコチン酸アミド、アリールアルコールたとえばフェノール、アミノ酸、アミノ酸誘導体たとえばトリメチルグリシンまたは炭水化物たとえばＤ−（＋）−キシロースなどであってもよい。
【００６３】
本発明のＨＰＦまたはＶＨＰＦ組成物を用いて処理したレールの上で列車が明らかに滑りを起こすようなことを防止するためには、場合によっては液状の粘稠性調節剤および液状の凝固点降下剤の両方を含むそれらの組成物の溶媒成分が、（ｉ）組成物をレールに塗布した直後に蒸発してしまうか、または（ｉｉ）その処理をしたレールに列車の車輪が接触することによって発生する圧力および熱のもとで、容易に蒸発、脱水または分解するかまたはその（ｉ）と（ｉｉ）の両方であることが好ましい。潤滑剤成分たとえばＨＰＦおよびＬＣＦ組成物を含む本発明のいくつかの組成物においては、その組成物に潤滑性を付与する凝固点降下剤成分の存在が受容可能であり、その凝固点降下剤成分は、蒸発、脱水または分解によってその組成物から容易に除去される必要はない。凝固点降下剤が、たとえば９３℃以上の高い引火点を有することを特徴とするのが望ましい。しかしながら、低い引火点を有する凝固点降下剤もまた、本明細書の記載にしたがって使用できる。
【００６４】
実施例１０において、いくつかの液状凝固点降下剤候補物（それらに限定される訳ではない）について、アムスラー試験機を用いて評価して、それらが、移動している機関車の車輪とレールとの界面に存在することをシミュレートした条件下で、１対の金属ディスクの表面で、それらそれぞれが蒸発、脱水または分解するのに必要な時間を測定している。その実施例においては、それらのディスクの金属表面からの消失する時間が比較的に短かいことを示した液状凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物において使用するのに適していると判定した。しかしながら、それらの組成物が、ＬＣＦ組成物においても同様に使用することが可能であることは理解されたい。「比較的に消失時間が短い」ということが意味しているのは、プロピレングリコール（１，２ プロパンジオール）の消失時間よりも短い消失時間であるということである。実施例１０において使用された条件下では、プロピレングリコールを用いた場合で、摩擦係数が０．４となるのに約２，５００秒を要した（表１５、実施例１０参照）。したがって、実施例１０において定義される装置と条件とを使用した試験をしたときに、約２，５００秒以下の消失時間を有する凝固点降下剤を、ＶＨＰＦ、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物中で使用することが可能である。
【００６５】
逆に、ディスクの金属表面からの消失時間が比較的長いことを示す、すなわち、実施例１０で定義される条件を用いて求めた消失時間が約２５００秒よりも長い凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに適している。
【００６６】
実施例１０において試験した凝固点降下剤の消失時間が、それらの蒸気圧の値と相関していることが見出された。そのような相関があることが示唆しているのは、蒸気圧を使用することで、液状凝固点降下剤の候補物が、本発明の摩擦調節組成物、たとえばＶＨＰＦ、ＨＰＦまたはＬＣＦ組成物として使用するのに適しているかどうかを判定することもできるということである。たとえばプロピレングリコールの蒸気圧は約０．１２９（２０℃；表１５、実施例１０参照）であり、したがって、約０．１（２０℃）以上の蒸気圧を有することを特徴とする液状凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物、さらにはＬＣＦ組成物において使用することが可能である。同様にして、約０．１（２０℃）未満の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに適している。
【００６７】
ディスクの金属表面から消失する時間が比較的に短かいかあるいはその蒸気圧が０．１（２０℃）より大であることを示した凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦ、ＶＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において好適に使用することが可能である。短い消失時間を示す好適な凝固点降下剤の例を非限定的に挙げれば、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＭＡ（ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＴＢ（ジプロピレングリコール三級ブチルエーテル）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰ（ジプロピレングリコールノルマルプロピルエーテル）、アーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＮＢ（プロピレングリコールノルマルブチルエーテル）、プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰｎＰ（ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル）およびプロピレングリコールがある。
【００６８】
ディスクの金属表面からの比較的長い消失時間を示すかまたはその蒸気圧が０．１（２０℃）未満であり、そして潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物の中で使用することが可能な凝固点降下剤の例を非限定的に示すと、ヘキシレングリコール、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰｎＢ（ジプロピレングリコールブトキシエーテル）およびアーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＴＰＭ（トリプロピレングリコールメチルエーテル）が挙げられる。
【００６９】
注目すべきは、本明細書に記載の組成物の中で凝固点降下剤を組み合わせて使用することも可能であって、２種以上の凝固点降下剤を併用することで、凝固点が低下するという相乗作用が観察された（表１６および１７、実施例１１を参照）。
【００７０】
たとえばプロピレングリコールを７％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−３℃の凝固点を示し、ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭを２３．５％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−６℃の凝固点を示す。しかしながら、プロピレングリコール（７％ｗ／ｗ）とダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（２３．５％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は−２４．５℃の凝固点を示す（表１６、実施例１１参照）。プロピレングリコールまたはダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３０．５％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物では、それぞれ、−１５℃または−９℃の凝固点を示すにとどまる。
【００７１】
同様にして、プロピレングリコールを１４．８３％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−４℃の凝固点を示し、プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭを１９．０％（ｗ／ｗ）含む組成物は、約−３℃の凝固点を示す。プロピレングリコール（１４．８３％ｗ／ｗ）とプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（１９．０％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は、−２８．０℃の凝固点を示す（表１６、実施例１１参照）。しかしながら、プロピレングリコールまたはプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３３．８３．０％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−２０℃または−１０℃の凝固点を示すにとどまる。他の凝固点降下剤の組合せにおいても、同様の相乗作用が起きることが観察された。
【００７２】
「摩擦調節剤」という用語が意味しているのは、本発明の摩擦調節組成物に正の摩擦特性を付与する物質または液状摩擦調節組成物に、摩擦調節剤が存在しない同等の組成物と比較して、正の摩擦特性を加える物質である。この摩擦調節剤は、微粉化した鉱物質を含み、その粒径が約０．５ミクロンから約１０ミクロンの範囲であるのが好ましい。さらに、この摩擦調節剤は水に対しては可溶、不溶、一部可溶のいずれでもよく、その組成物を表面に塗布し、組成物の液体成分を蒸発させた後で、その粒径が約０．５ミクロンから約１０ミクロンの範囲に保たれているのが好ましい。米国特許第５，１７３，２０４号明細書および国際公開第９８／１３４４５号パンフレット（参考として引用し本明細書に組み入れる）に記載されているような摩擦調節剤を本明細書に記載した組成物に使用してもよい。摩擦調節剤は以下のようなものを含んでもよい（これらに限定されるわけではない）：
・ホワイティング（炭酸カルシウム）；
・炭酸マグネシウム；
・タルク（ケイ酸マグネシウム）；
・ベントナイト（天然クレー）；
・炭じん（磨砕石炭）；
・永久白（硫酸カルシウム）；
・アスベストール（アスベストからのアスベスチン誘導体）；
・チャイナ・クレー；カオリン系クレー（ケイ酸アルミニウム）；
・無定形シリカ（合成品）；
・天然スレート粉；
・珪藻土；
・ステアリン酸亜鉛；
・ステアリン酸アルミニウム；
・炭酸マグネシウム；
・鉛白（酸化鉛）；
・塩基性炭酸鉛；
・酸化亜鉛；
・酸化アンチモン；
・ドロマイト（ＭｇＣＯＣａＣＯ）；
・硫酸カルシウム；
・硫酸バリウム（たとえばバリテン（Ｂａｒｙｔｅｎ））；
・ポリエチレン繊維；
・酸化アルミニウム；
・酸化マグネシウム；および
・酸化ジルコニウム
またはそれらの組合せ。
【００７３】
「効力維持剤」という用語が意味しているのは、化学物質、化合物またはその組合せであって、運転の有効寿命を長くしたり、滑り−転がり接触をしている２つ以上の表面の間での摩擦調節組成物の耐久性を向上させたりするものである。効力維持剤は、膜の強度および基材への付着性を付与したり、増強したりする。効力維持剤は、摩擦組成物の成分と会合し、塗布した表面の上に膜を形成し、それによって、滑り−転がり接触にさらされる表面上での組成物の耐久性を向上させることが可能であるのが好ましい。典型的には、効力維持剤は、状況によって異なるが、凝集あるいは重合した後に、所望の性質（たとえば膜強度や基材への付着性の向上など）が発揮される。
【００７４】
効力維持剤が潤滑剤と摩擦調節剤成分とを結合させる能力を有しているのが好ましく、それにより、これらの成分が薄い層を形成して、車輪とレールとの接触域からの転移に耐えられるようになる。また、効力維持剤が、使用中に物理的に損なわれることなく、また使用中に燃え尽きてしまわないことがないのが好ましい。好適な効力維持剤は、固形物のとりこみ能力が高く、粘度が低く、また所望によっては、膜形成最低温度が低いものであるのが望ましい。効力維持剤の例を挙げれば以下のようなものがある（これらに限定されるわけではない）：
・アクリル樹脂、たとえば（限定されるわけではない）ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＭＶ−２３ＬＯまたはマインコート（Ｍａｉｎｃｏｔｅ，登録商標）ＨＧ５６（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・ポリビニル化合物、たとえば（限定されるわけではない）エアフレックス（Ａｉｒｆｌｅｘ，登録商標）７２８（エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））、エバノール（Ｅｖａｎｏｌ，登録商標）（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ））、ロバーセ（Ｒｏｖａｃｅ，登録商標）９１００またはロバーセ（Ｒｏｖａｃｅ，登録商標）０１６５（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・オキサゾリン、たとえば（限定されるわけではない）アクアゾル（Ａｑｕａｚｏｌ，登録商標）５０および５００（ポリマー・ケミストリー（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ））；
・スチレンブタジエン化合物、たとえば（限定されるわけではない）ダウ・ラテックス（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ）２２６および２４０（登録商標）（ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．））；
・スチレンアクリレート、たとえば（限定されるわけではない）アクロナール（Ａｃｒｏｎａｌ，登録商標）Ｓ７６０（ＢＡＳＦ）、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）Ｅ−３２３ＬＯ、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＨＧ−７４P（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））、エマルション（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ，登録商標）Ｅ−１６３０、Ｅ−３２３３（ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ））；
・樹脂および硬化剤からなる２成分システムを含むエポキシ。樹脂は、摩擦調節組成物のために使用される溶媒によってその選択をすることができる。たとえば（これによって限定されると考えてはならない）水性配合物では、樹脂として適しているのは水性のエポキシで、例を挙げれば、アンカレス（Ａｎｃａｒｅｓ，登録商標）ＡＲ５５０（すなわち、２，２’−[（１−メチルエチリデン）ビス（４，１−フェニレンオキシメチレン）]ビスオキシランホモポリマー、エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））、エポタフ（ＥＰＯＴＵＦ，登録商標）３７−１４７（すなわち、ビスフェノールＡ系エポキシ、ライヒホールド（Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ））などがある。アミンまたはアミド硬化剤としては、たとえば（限定されるわけではない）アンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ，登録商標）４１９および４５６およびアンカミン（Ａｎｃａｍｉｎｅ，登録商標）Ｋ５４（エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））を水性エポキシ配合物では使用することができる。しかしながら、硬化剤なしでエポキシ樹脂単独で使用すると、効力維持性が向上することが認められた。エポキシ樹脂は硬化剤と混合して使用するのが好ましい。組成物に添加することが可能なその他の成分としては、汚れた表面への組成物の付着を促進するための炭化水素樹脂があり、たとえば（限定されるわけではない）エポジル−Ｌ（ＥＰＯＤＩＬ−Ｌ，登録商標）（エア・プロダクツ・リミテッド（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｌｔｄ．））がある。有機系の溶媒が使用されている場合には、非水系のエポキシ樹脂と硬化剤が使用されてもよい：
・アルキド、変性アルキド；
・アクリル系ラテックス；
・アクリル系エポキシハイブリッド；
・ウレタンアクリル樹脂；
・ポリウレタン分散体；および
・各種のゴム類および樹脂、である。
【００７５】
効力維持剤を含む摩擦調節組成物では、効力維持剤を約０．５から約４０重量％含ませた組成物においては、効力維持性の向上が観察される。組成物には、約１から約２０重量％の効力維持剤が含まれているのが好ましい。
【００７６】
エポキシは２成分系であるので、エポキシ混合物における樹脂または硬化剤の量を変えることによって、この効力維持剤の性質を調整することができる。たとえばエポキシ樹脂と硬化剤とからなる摩擦調節組成物における効力維持性の向上は、組成物中にエポキシ樹脂が約１〜約５０重量％含まれる場合に認められるが、このことについては以下で詳しく記す。組成物に約２〜約２０重量％のエポキシ樹脂が含まれているのが好ましい。さらに、樹脂に対する硬化剤の割合を増やして、たとえば（限定されるわけではない）０．００５〜０．８（樹脂：硬化剤の比）とすると、やはり効力維持性が上がる結果となる。以下においても述べるが、硬化剤なしでエポキシ樹脂を含む摩擦調節組成物でも、高い効力維持性がやはり認められる。理論に束縛されることなく言えば、硬化剤がないと、塗布したエポキシ膜が弾力性を持ち続け、そのために滑りおよび転がり接触で鋼鉄の表面で発生する高い圧力にも耐えられることになると考えられる。
【００７７】
組成物の効力維持性は、アムスラー試験機またはその他先に述べた適当な装置を使用し、効果が持続されるサイクル数を調べることによって、測定することができる（図３Ａ参照）。さらに鉄道産業においては、その間に所望の効果、たとえば（限定されるわけではない）騒音抑制、牽引力の抑制、横圧の抑制あるいは摩擦レベルなどが維持されている、車軸の通過数の関数としてあるいはプッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）を使用して効力維持性を測定することができる（図３Ｂおよび３Ｃ参照）。理論に束縛されることなく言えば、滑り接触および転がり−滑り接触している表面の間、たとえば（限定されるわけではない）車輪とレールとの界面に効力維持剤が耐久性の膜を形成する能力を有しているのだと考えられる。
【００７８】
さらに、本発明の摩擦調節組成物を混合し、基材に塗布するためには溶媒も使用することができる。塗布する際の必要性、たとえば組成物のコスト、要求される乾燥速度、環境への配慮などに応じて溶媒は有機溶媒を使用しても水溶媒であってもよい。有機溶媒としては、たとえば（限定されるわけではない）メタノールがあるが、塗布した組成物の乾燥時間を短縮したり、汚れた基材に対する組成物のなじみを向上させたりあるいは乾燥時間の短縮と汚れた基材へのなじみ向上との両方を目的としてその他の溶媒を使用することもできる。溶媒として好ましいのは水である。水性システムでは普通、効力維持剤は溶媒の中に本当に溶解しているのではなく、分散体となっている。
【００７９】
「潤滑剤」という用語が意味しているのは、滑り接触または転がり−滑り接触をしている二つの面の間の摩擦係数を下げることが可能な化学物質、化合物またはその混合物である。潤滑剤の例を挙げれば（限定されるわけではない）二硫化モリブデン、グラファイト、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛および炭素製品、たとえば（限定されるわけではない）炭じんおよび炭素繊維などである。本発明の組成物に使用するならば、潤滑剤としては二硫化モリブデン、グラファイトおよびテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ，登録商標）が好ましい。
【００８０】
本発明の摩擦調節組成物にはその他の成分、たとえば（限定されるわけではない）保存剤、濡れ剤、粘稠性調節剤、中和剤および消泡剤を、単独または組合せて含めることができる。
【００８１】
保存剤の例を非限定的に挙げれば（限定されるわけではない）アンモニア、アルコール、殺菌剤、たとえば（限定されるわけではない）オキサバン（Ｏｘａｂａｎ，登録商標）Ａがある。中和剤の例を非限定的に挙げると、ＡＭＰ−９５（登録商標）（２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールの溶液）がある。消泡剤の例を非限定的に挙げると、コロイズ６４８（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ６４８，登録商標）またはコロイズ６７５（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ６７５，登録商標）がある。
【００８２】
本発明の組成物に加えることができる濡れ剤としては、たとえば（限定されるわけではない）ノニルフェノキシポリオールまたはＣｏ−６３０（登録商標）（ユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ））がある。この濡れ剤は、レオロジー調節剤、摩擦調節剤および潤滑剤からなるマトリックスの中で、潤滑剤と摩擦調節剤粒子との周囲に水の層を形成させる役割を果たす。濡れ剤によって、液状の摩擦調節組成物中に効力維持剤が分散しやすくなる。濡れ剤はまた、滑り接触および転がり−滑り接触をしている表面、たとえば（限定されるわけではない）鋼鉄の車輪と鋼鉄のレールとのような表面の間に存在するグリースを乳化させることもできる。また、濡れ剤は分散を調節する働きもしていて、組成物中の固形粒子の凝集を最小限に抑える。
【００８３】
国際公開第０２／２６９１９号パンフレット（参考として引用し本明細書に組み入れる）に記載があるように、改良された効力維持性を有する摩擦調節組成物を使用することに伴う利点は、貨物輸送および大量輸送システムにおける鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪システムにおける横圧の抑制がある。横圧を抑制することによって、レールの摩耗（ゲージの広がり）が減少し、レール敷設替えのコストが削減できる横圧は、曲線部あるいは接線部の軌道に適当なストレーンゲージをとりつけて決定することができる。ここで図２を参照すると、そこには、本発明の液状の摩擦調節組成物の存在下または非存在下における、各種のタイプの車両の場合の鋼鉄車輪と鋼鉄レールシステムにかかる横圧の大きさが示されている。図２からわかるように、本発明による摩擦調節組成物（この場合はＨＰＦ）を使用すると、乾燥したレールと車輪とのシステムで測定した場合の横圧に比較して、横圧の最大値と平均値が少なくとも約５０％減少している。
【００８４】
改良された効力維持性を有する摩擦調節組成物を使用することに伴うまた別の利点は、エネルギー消費量の削減であり、これはたとえば（限定されるわけではない）貨物輸送および大量輸送システムにおける鋼鉄レールおよび鋼鉄車輪システムにおける牽引力により測定できる。エネルギー消費量が削減されれば、運転コストの削減につながる。本発明による摩擦調節組成物（この場合はＨＰＦ）を使用すると、乾燥したレールと車輪とのシステムで測定した牽引力に比較して、ＨＰＦの塗布割合を上げるにつれて、牽引力が少なくとも約１３から約３０％減少する。
【００８５】
水系の薬剤をレールの頭頂部に塗布するにはいくつかの方法がある。たとえば（限定するわけではない）そのような方法には、車上（ｏｎｂｏａｒｄ）、線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ、ｔｒａｃｋｓｉｄｅとも言う）あるいはハイレール（ｈｉｒａｉｌ）などのシステムなどがある。車上システムでは、液状物をタンク（通常は最後の駆動用機関車の後に取り付ける）からレール上に噴霧する。線路脇（ｗａｙｓａｉｄｅ＝ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）では、軌道に沿って装置を設置しておいて、接近する列車によりトリガされた後、レール上に薬剤をポンプで送る。ハイレールというのは、ピックアップトラックを改造したもので、レールの上を走らせることができる。このトラックには１つまたは複数の貯液タンクとポンプと空気噴霧システムが備えられていて、それにより軌道上に薄い膜を塗布できるようになっている。このハイレールでは、線路脇に固定された自動化装置とは異なり、必要な時に必要な場所で組成物を塗布することが可能である。たった数台のハイレール車さえあれば、広大な地域をカバーすることができるが、それにひきかえ、車上システムでは列車１編成あたり少なくとも１台の機関車には薬剤を分散するための設備を設けておかなければならない。
【００８６】
本発明の摩擦調節組成物を車上（噴霧可能）組成物として使用するのならば、その組成物の粘度は最高約７，０００ｃＰ（２５℃）まであるいは約１，０００〜約５，０００ｃＰ（２５℃）とする。しかしながら、必要があれば１，０００ｃＰより低い粘度でも使用できる。低粘度のものを使用する場合には、その組成物の内容物が均一な懸濁液または溶液で維持できるような粘度とするのが望ましい。別な方法として、その組成物を撹拌して成分を溶液状態に保つことも可能である。摩擦調節組成物を線路脇用組成物として使用するのならば、その組成物の粘度は、約５，０００〜約２００，０００ｃＰ（２５℃）または約７，０００〜約３０，０００ｃＰ（２５℃）とする。しかしながら、たとえばペーストのように、粘度が２００，０００ｃＰを超えても、最終の組成物がポンプ輸送可能で流動性を有しているのなら使用することが可能である。本発明による組成物の粘度は、当業者には公知のことであるが、本発明の組成物を構成している成分の量を変化させることによって調節することが可能である。
【００８７】
ここで図３を参照すると、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面の間での液状摩擦調節組成物の耐久性に対する、効力保持剤、たとえば（限定されるわけではない）アクリル樹脂の効果が示されている。この場合のアムスラー試験機による効力維持性は、たとえば（限定されるわけではない）摩擦係数を約０．４未満あるいは用途に応じて必要とされる他の適切なレベル以下に維持している効果を摩擦調節組成物が発揮しているサイクル数により決定されている。この組成物の効力維持性は、たとえば（限定されるわけではない）効力維持剤が約１重量／重量％（ｗ／ｗ）から約１５％ｗ／ｗの範囲で、組成物中に含まれる効力維持剤の重量パーセントにほぼ直線的に依存している。この範囲においては、アムスラー試験機を使用した測定では、効力維持性が約５０００サイクルから約１３０００サイクルにまで上昇し、この組成物の有効な耐久性と使用性が約２．５倍に上がったことを示している。効力維持性が上昇することは、実走行条件下でも同様に観察され、車軸が少なくとも約５０００回通過するまでは横圧が減少していることが観察された（図３Ｂ、３Ｃ）。効力維持剤を含む本明細書に記載された摩擦調節剤組成物の長期間にわたる同様な効果が、他の性質、たとえば騒音の抑制や牽引力の抑制などの面でも本発明の組成物を塗布することにより観察される。効力維持剤を加えないと、約数百回の車軸が通過したところで、横圧の上昇、騒音レベルの上昇、あるいは牽引力の上昇が観察される。
【００８８】
本発明の組成物の粘度は、当業者公知の各種方法、たとえばブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＬＶＤＶ−Ｅ型粘度計を用いて測定することができる。このＤＶ型では、較正したスプリングを介してスピンドルを（試験液の中に挿入して）回転させる。スピンドルに対する流体の粘性抵抗をスプリングの変位から測定する。スプリングの変位は回転変換器で測定され、それによってトルク信号が得られる。ＤＶの測定範囲（ｃＰsで表す）は、スピンドルの回転速度、スピンドルの大きさと形状、その中でスピンドルを回転させる容器および較正したスプリングの最大トルクによって決まる。
【００８９】
本発明の組成物の効果を長持ちさせる効力維持剤の効き目を最高に発揮させるには、この摩擦調節組成物を塗布してから使用するより前に可能な限り長い時間かけて固化させておく必要がある。しかしながら、この時間の長さは、実走行の条件下では変化する可能性がある。実走行の試験では、本明細書に記載されているように、摩擦調節剤組成物を軌道に塗布し、塗布中および後に処理した軌道の上を通過する車両で横圧を測定すると、横圧は最初低下するが、車軸が約１２００回以上通過すると横圧が上昇するのが観察された。しかしながら、この組成物を使用前に固化させておくと、横圧の低下は約５，０００から約６，０００回の車軸通過の間観察された。したがって、本明細書に記載される液状の摩擦組成物の固化時間を短くするために、水も含めるが水だけに限定されず、組成物を均質に塗布することが可能で、容易に乾燥するような相溶性のよい溶媒ならいかなるものであっても本発明の液状組成物に使用することができる。さらに、本発明では、組成物を固化させるための時間を短くするために、迅速に乾燥するあるいは急速に硬化するような膜形成性のある効力維持剤、たとえばエポキシ系の膜形成性の効力維持剤をも対象としている。そのようなエポキシ系の組成物が膜の強度を上昇させることも見出されている。組成物に１種または複数の抗酸化剤を添加することによって本発明の組成物の効力をいっそう長持ちさせることができるが、これについては、以下で詳細に述べる。さらに、急速な固化時間が必要な場合には、０．１（２０℃）を超える蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤を使用することもできる。
【００９０】
アクリル樹脂で得られた結果とは対照的に、ベントナイト（レオロジー調節剤）の量を変化させても図４にみられるように効力維持性には影響がない。
【００９１】
本明細書で開示されているように、組成物に抗酸化剤を添加すると、摩擦調節組成物の効力維持性がさらに高められる。効力維持剤として、たとえば（限定されるわけではない）スチレンブタジエンを含む液状の摩擦調節組成物に抗酸化剤、この場合はオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ ４２４−５０，登録商標）を添加した効果を図５および７Ｂに示している。システムに抗酸化剤を添加することによって、組成物が消尽されてしまうまでのサイクル数が増加した。消尽速度が低いほど、より長く効力維持性が保たれるということを示している。抗酸化剤の例を非限定的に挙げれば、限定することなしに、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ（スチレン化抗酸化剤）、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ（ヒンダード抗酸化剤）、ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１（チオエステル抗酸化剤）およびオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０（相乗作用性抗酸化剤）などがある。その他の抗酸化剤を摩擦調節組成物に添加して、組成物の効力維持性を向上させる効果を得ることもできる。抗酸化剤を存在させることによって各種の組成物で消尽速度が低下することが観察された。
【００９２】
理論に束縛されることなく言えば、抗酸化剤を添加したときに摩擦調節組成物の効力維持性が向上するのは、効力維持剤が、たとえば（限定されるわけではない）アクリル系ポリマーのロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４（実施例８、表１３、図７Ｂ）およびスチレン−ブタジエンランダムコポリマーのダウ・ラテックス２２６ＮＡ（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６ＮＡ，登録商標）（図５）の酸化を阻害する能力を有しているからだと考えられる。これらの効力維持剤はいずれも、効力維持剤が大気中の酸素に暴露されることによって起きる酸化のために、損傷を受ける可能性がある。この酸化反応は、車輪とレールとの界面のような高温の環境では著しく促進されるかも知れない。
【００９３】
図７Ｂには、アクリル系の効力維持剤が存在するところに一連の抗酸化剤を添加した場合の組成物の消尽速度への影響を示している。この図に示されているのは、アクリル系の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４）と以下の抗酸化剤とのそれぞれを含む組成物における消尽速度の低下であるが、それらの抗酸化剤は、スチレン化抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ヒンダード抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、チオエステル抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１および相乗作用性抗酸化剤のたとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０などのいずれかである。抗酸化剤を存在させることによって各種の組成物で消尽速度が低下することが観察された。
【００９４】
ポリマーの酸化はフリーラジカル連鎖反応により起きる。ポリマーの製造の際にペルオキシドが使用され、ポリマーが生成した後にも、未反応のペルオキシドが幾分か残存している。これらのペルオキシドが後になって応力、熱などによって開裂し、生成したフリーラジカルが今度は大気中の酸素と反応してペルオキシラジカルを形成する。フリーラジカル連鎖反応の内容は、次の３つのステップに分けることができる：
（ａ）開始反応：
ペルオキシドが分裂してアルキルのフリーラジカルが生成する。
Ｒ−ＯＯ−Ｒ→２Ｒ・＋Ｏ２
（ｂ）生長反応：
このアルキルラジカルは酸素と容易に反応してペルオキシラジカルを生成する。
Ｒ・＋Ｏ２→ＲＯＯ・
ペルオキシラジカルが反応してポリマーを切断し、新しいラジカルとカルボン酸とを生成する。
ＲＯＯ・＋ＲＨ→ＲＯＯＨ＋Ｒ・
（ｃ）停止反応：
ラジカル２つが反応して安定な化合物となる。
２Ｒ・→Ｒ−Ｒ
ＲＯＯ・＋Ｒ・→ＲＯＯＲ（エステル）
【００９５】
生長反応は、停止反応が起きるまでは何回でも繰返され、そのためにポリマー骨格が損傷をうける。理論に束縛されることなく言えば、鎖の切断（ポリマー鎖の分解）により分子がより小さくなり、分子間の相互結合が少なくなるので、その結果、バインダーが基材からより容易に除去されることになる。
【００９６】
抗酸化剤を含むが、効力維持剤を含まない組成物では、この効力維持性が向上するのが観察される。図６には、効力維持剤を含まない液状の摩擦調節組成物に、抗酸化剤（この場合はオクトライト（Ｏｃｔｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）を添加した時の効果を示している。図６からわかるように、効力維持剤が無い場合であっても、抗酸化剤を添加すればその組成物の効力維持性が向上する結果となり、それは得られたサイクル数が上がることにおいて示されている。図７Ａに見られるように、効力維持剤がない場合にも、一連の抗酸化剤によって、組成物の効力維持性がそのように向上することが観察される。図７Ａに示されているのは、アミン抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９、スチレン化抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ、ヒンダード抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ、チオエステル抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）ウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ）ＳＮ−１および相乗作用性抗酸化剤、たとえば（限定されるわけではない）オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０を添加したときの効果である。いずれの場合においても、組成物の消尽速度が低下している。理論に束縛されることなく言えば、これはＭｏＳ２の酸化が防止されているためだと考えられる。酸素が存在するとＭｏＳ２はＭｏＯ３に酸化されうる。ＭｏＯ３は摩擦係数が高いことで知られており、それはポリマー膜に影響を与えることはないが、効力維持性を低下させる可能性がある。大気酸素に対して抗酸化剤がＭｏＳ２と競合するので、その結果抗酸化剤の濃度が高いほど、ＭｏＳ２の消尽速度が低くなる。
【００９７】
本発明の１つの態様においては、高い正の摩擦（ｈｉｇｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ： ＨＰＦ）特性を示す液状の摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【００９８】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【００９９】
本発明のまた別な態様においては、非常に高い正の摩擦（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ： ＶＨＰＦ）特性を示す液状の摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【０１００】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【０１０１】
本発明のさらに別な態様においては、低い摩擦係数（ｌｏｗ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ： ＬＣＦ）を有する液状摩擦調節組成物が提供され、その組成物は以下のものを含む：
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤。
【０１０２】
場合によってはその組成物に、抗菌剤、消泡剤および濡れ剤が含まれていてもよい。
【０１０３】
本発明の摩擦調節組成物は、滑り接触または転がり−滑り接触している表面、たとえば鉄道車輪フランジまたはレールのゲージフェースの上の摩擦を緩和するために使用することができる。しかしながら、本発明の摩擦調節組成物は、滑り接触または転がり−滑り接触をしているその他の、金属表面、非金属表面あるいは部分的に金属、たとえば（限定されるわけではない）第五車輪（ｆｉｆｔｈ−ｗｈｅｅｌ）用途、の表面における摩擦を緩和するためにも使用できると考えられる。
【０１０４】
本発明の組成物は、レール表面や連結部のような金属表面に当業者公知の各種の方法で塗布することができる。たとえば（限定されるわけではない）本発明の組成物を懸濁液、ゲルまたはペーストの形態で塗布することもできるし、あるいは適当な直径、たとえば直径約１／８インチのビーズとして塗布してもよい。
【０１０５】
本発明の組成物は、ゲルの形状で製造することが可能であるが、それには、たとえば凝固点降下剤たとえばプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭを、置換度が比較的低いレオロジー調節剤、たとえばメトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）Ｋ４Ｍ（それぞれ平均約１．４個の置換基で置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物）と共に使用することによって製造する。理論に束縛されることなく言えば、その組成物のゲル化は、凝固点降下剤によるレオロジー調節剤の膨潤によってもたらされる。そのような組成物のゲル化度を低下させるには、その凝固点降下剤を比較的高い親水性を有するもの、たとえばアーコソルブ（Ａｒｃｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰと置きかえるかまたはそのレオロジー調節剤を比較的高い親水性を有するものまたは比較的高い置換度を有するもの、たとえばメトロース（Ｍｅｔｏｌｏｓｅ）（登録商標）６０ＳＨ−４０００（それぞれ平均約１．９個の置換基で置換されたアンヒドログルコース単位を含む置換セルロース化合物）で置きかえるかのいずれかの方法を用いることにより可能となる。特定のゲル化度を得るために必要な凝固点降下剤とレオロジー調節剤との特定の組合せは、当業者ならば容易に決めることができる。
【０１０６】
場合によっては、ブラシまたは微細な霧化スプレーを用いて液状の摩擦調節組成物を塗布するのが好ましい。微細霧化スプレーは、組成物の乾燥がより早く、レールの頭頂部に組成物をより均等に分散させ、また横圧の抑制と効力維持性との面でも改良をもたらすことができる。本発明の液状の摩擦調節組成物を霧化スプレーで塗布する方法は、輸送システムでの車上からの塗布、機関車からの車上塗布、ハイレール車を利用した塗布などがあるが、霧化スプレー法はこれらのシステムに限定されるわけではない。
【０１０７】
霧化スプレー塗布法はまた、本発明の液状の摩擦調節剤を組合せて使用し、レールと車輪との界面での相互作用を最適化するために、レールの別々な場所に塗布するのにも適している。たとえば１組のアプリケーターとノズルシステムとで摩擦調節剤、たとえば（限定されるわけではない）ＨＰＦ組成物をレールの一方、特にローレール（内側のレール）またはローレールとハイレールとの両方のヘッド（頭頂）部に塗布して、レールの頭頂部をこする車輪踏み面の横方向のスリップスティックを抑制するのに対し、もう１組のアプリケーターとノズルシステムとで低摩擦組成物、たとえば（限定されるわけではない）ＨＰＦまたはＬＣＦ組成物をハイレール（外側レール）またはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布して、鉄道車両の案内車軸の車輪のフランジ効果を抑制させる。また別な例においては、デュアルノズルの能力を有する第一のアプリケーターを用いて一方または両方のレールのヘッド部分にＨＰＦ組成物を塗布し、デュアルノズルの能力を有する第二のアプリケーターを用いて同一または異なったタイプのＨＰＦ組成物を、イレール（外側レール）、ローレール（内側のレール）またはハイレールとローレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布することもできる。別な方法として、デュアルノズルアプリケーターを用いて同一のレールのヘッド部分とゲージフェース／ゲージコーナーとに同一または別々の組成物を塗布することも可能である。そのようなアプリケーターの１例は、ポルテック・レール・プロダクツ・インコーポレーテッド（Ｐｏｒｔｅｃ Ｒａｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．）からの、ロード・ランナー（Ｒｏａｄ−Ｒｕｎｎｅｒ，登録商標）３６１・ハイレール潤滑システムが挙げられる。また別な例においては、単一ノズルアプリケーターを使用し、ノズルの位置と噴霧パターンを調節することによって、ＨＰＦ組成物をレールのヘッドとゲージフェースの両方に塗布することもできる。本発明の１種の摩擦調節剤を霧化スプレーとして、たとえばレールのゲージフェースに塗布し、第２の摩擦調節剤をビーズまたは固形状スティックとしてレールヘッドの上に塗布することも可能である。
【０１０８】
図８Ａ〜Ｄに示しているのは、軌道の一部において、両方のレールのヘッドまたはローレールのみのヘッドにＨＰＦ組成物を噴霧塗布すると、その軌道の一部における両方のレールにおいて、摩擦調節組成物を塗布しなかった場合に比較して、ヘッド損耗（ｈｅａｄ ｌｏｓｓ）が抑制され、ゲージ摩耗速度が低下する結果が得られる、ということである。具体的には、図８Ａ〜Ｄにおけるデータは、その軌道の一部のローレールにＨＰＦ組成物を噴霧塗布すると、６０〜７５％（曲率によって変化する）の範囲で、％ヘッド損耗とゲージ摩耗速度の両方が抑制されることを示している。
【０１０９】
したがって、本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法を提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面にＨＰＦ組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触している。
【０１１０】
ＨＰＦ組成物を、実施例１５で試験した軌道の一部のローレールに対してのみ塗布したにもかかわらず、ヘッドおよびゲージの摩耗速度における減少が、ローレール、ハイレールの両方において観察されたということは注目に値する。ローレールだけにＨＰＦ組成物を塗布した結果として、ハイレールにおいてヘッドおよびゲージの摩耗速度が低下したということは、横圧とフランジ力の減少の結果であろう。図９Ａ〜Ｂは、軌道の一部のローレールの頭頂部にＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布した１年の期間の間に、顕著なゲージ摩耗またはヘッド損耗が起きていないことを示している。ハイレールに対してまたはローレールとハイレールとの両方に対してグリース潤滑剤を一切塗布しなくても、ヘッドおよびゲージの摩耗速度における同様の低下および同様のヘッドおよびゲージ摩耗が、ＨＰＦ組成物をローレールに噴霧することによって達成できた。本発明の方法では、ハイレール（外側レール）または両方のレールのゲージフェース／ゲージコーナーにグリース潤滑剤を塗布する必要がないので、他の塗布方法よりもコスト効果が高く、また、線路脇用グリースを噴霧することが原因の環境への汚染を減らすという利点も有している。
【０１１１】
さらに本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法に関し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面にＨＰＦ組成物を塗布することを含み、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪が滑り接触または滑り−転がり接触しており、ここでその一つまたは二つ以上のレールが、それぞれヘッドとゲージフェース／ゲージコーナーとを有するローレールおよびハイレールを含み、ここでそのＨＰＦ組成物は、ローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布し、そしてここで、ローレールおよびハイレール両方の摩耗が制御される。
【０１１２】
さらに、本発明は、レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御することを提供し、それには、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に、ＨＰＦ組成物を塗布することを含むが、ここでその一つまたは二つ以上のレールおよびその一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪は、滑り接触または滑り−転がり接触しており、ここでそのＨＰＦ組成物はローレールのヘッドに塗布される。
【０１１３】
霧化スプレーとして塗布することを配慮した本発明による液状摩擦調節組成物は、好ましいことには各種の特性を示すが、そのような特性としてはたとえば（限定されるわけでない）塗布設備の噴霧ノズルを閉塞させる可能性のある粗い混入物の抑制および塗布設備の噴霧システムを通過して適切に流れるようにする粘度の抑制および粒子のアグロメレーションの最小化などが挙げられる。たとえば（限定されるわけでない）ベントナイトのような物質は、直径の小さいノズルを閉塞させるような粗い粒子を含んでいる可能性がある。しかしながら、粒径をたとえば（限定されるわけでない）約５０μｍより小さい粒子に制御された物質は、噴霧用途に使用することができる。
【０１１４】
別な方法として（限定されるわけではない）本発明の液状の摩擦調節組成物を線路脇（ｗａｙｓｉｄｅ＝ｔｒａｃｋｓｉｄｅ）の設備から塗布することもでき、その場合は、ホイールカウンター（ｗｈｅｅｌ ｃｏｕｎｔｅｒ）によってポンプを起動させ、細いノズルを通してレールの頭頂部に本発明の組成物を流し出す。そのような実施態様では、その設備は曲線部の入り口より前に位置させるのが好ましく、調節組成物は車輪によって曲線部に拡げられ、本発明の組成物によって騒音、横圧、波状摩耗の生成をそれぞれ単独あるいは組合せて低減させることができる。
【０１１５】
本発明の液状の摩擦調節組成物のうちの特定のものでは、線路脇からの塗布に用いる方がより適しているかも知れない。たとえば線路脇から塗布するための組成物では、完全な乾燥状態にはならず、乾くと表面に薄い皮を張るようになるのが好ましい。「完全に」乾燥する組成物であると、線路脇のアプリケーターのノズル部分を閉塞させてしまい、除去するのが困難となる可能性がある。線路脇から用いるための液状の摩擦調節組成物は、バインダーまたはレオロジー調節剤としては、ベントナイトに代えてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）または置換セルロース化合物の形態を含むのが好ましい。
【０１１６】
本発明の液状の摩擦調節組成物を調製するには、高速ミキサーを使用して成分を分散させるのがよい。混合用バットの中に適当量の水を入れ、レオロジー調節剤を徐々に加えて、すべてのレオロジー調節剤が完全に濡れた状態にする。次いで摩擦調節剤を少量ずつ加えていくが、加えるたびに完全に分散させ、その後で次の摩擦調節剤の添加を行う。混合物に潤滑剤が含まれる場合には、成分を少量ずつ加えていくが、加えるたびに完全に分散させ、その後で次の潤滑剤の添加を行う。その後で、効力維持剤、凝固点降下剤およびその他の成分、たとえば濡れ剤、抗菌剤などを残りの水と共に加え、この組成物を充分に混合する。
【０１１７】
本発明の摩擦調節組成物の調製法について上に開示を行ったが、本発明の精神および範囲から外れることなく、この配合を調製するには各種の変法が存在することは、当業者のよく知るところである。
【０１１８】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、表面に塗布した後、そして摩擦調節剤組成物として機能させるより前に、脱水させるのが好ましい。たとえば（限定するわけではない）本発明の組成物をレール表面が列車の車輪と接触するより前に塗布しておいてもよい。本発明の組成物中の水及びその他の液体成分を列車の車輪が接触する前に蒸発させておくのがよい。脱水した時に本発明の液状の摩擦調節組成物が固体状の膜となっているのが好ましく、それにより組成物中の他の成分、たとえば摩擦調節剤および（添加されていれば）潤滑剤などの付着が促進される。さらに、脱水後には、レオロジー調節剤が水の再吸収を抑えることもするので、雨その他の原因により表面からそれが消失してしまうことを防ぐことができる。しかしながら、本発明が対象としているある種の用途においては、列車に取り付けたポンプまたはそれに代わるもので、本発明の液状の摩擦調節組成物をレールの上に直接スプレーすることもでき、その組成物は列車の接近を感知するセンサーに従ってレールの上に送られる。鋼鉄レール上を鋼鉄車輪が移動する際の摩擦力と高温のために充分な熱が発生して組成物を急速に脱水させる可能性があるということは、当業者のよく知るところである。
【０１１９】
本発明の摩擦調節剤組成物には、当業者が考えれば、本発明の範囲と精神を逸脱することなく置き換えたり変更したりすることが可能であるような成分が含まれている。さらに、本発明の摩擦調節剤組成物を他の潤滑剤や摩擦調節剤組成物と組合せて使用できるということも十分考えられる。たとえば（限定されるわけではない）本発明の組成物を、他の摩擦調節組成物、たとえば（限定されるわけではない）米国特許第５，３０８，５１６号明細書および米国特許第５，１７３，２０４号明細書に開示されているようなものと共に使用してもよい（それらの特許を参考として引用し本明細書に組み入れる）。そのような実施態様においては、本発明の摩擦調節組成物をレールヘッドに塗布し、他方では、摩擦係数を低下させる組成物をゲージフェースや車輪のフランジ部に塗布するようなことも十分考えられる。
【０１２０】
これまでの記述は、いかなる点においても特許請求されている本発明を限定するものではなく、さらに、これまでに述べてきた態様の組合せも、発明による解決のために完全に必要というわけではない。
【０１２１】
本発明を以下の実施例によりさらに詳しく説明する。しかしながら、これらの実施例は説明の目的のためだけのものであり、いかなる点においても本発明の範囲を限定するのに使用すべきではない、ということは理解しておかれたい。
【０１２２】
実施例１： 液状摩擦調節組成物の特性解析
アムスラー（Ａｍｓｌｅｒ）試験法
効力維持性についてはアムスラー試験機を用いて試験した。この試験機は、列車の車輪とレールとの間の接触をシミュレートするもので、二つの物体の間の摩擦係数の経時変化を測定する。アムスラー試験機では、車輪とレールとをシミュレートするために２枚の異なったディスクを使用する。その２枚のディスクは、調節可能なスプリングを用いて一定の力での接触を保つようになっている。組成物をクリーンにしたディスクの上に、制御された方法に従って塗布し、そのディスクの上に所望の厚みを作らせる。本明細書に開示された解析をするために、組成物は細いペイントブラシを用いて塗布し、ディスクの表面に完全な塗膜を作る。組成物の塗布量は、組成物を塗布する前後のディスクの重量測定により求める。組成物の塗布量はディスク１枚あたり２から１２ｍｇである。組成物は完全に乾燥させてから試験をする。典型的には、塗装後のディスクを少なくとも８時間放置して乾燥させる。これらのディスクをアムスラー試験機にとりつけ、接触状態にして約６８０から７４５Ｎの荷重をかけ、異なった直径のディスクの組み合わせを使用することにより、異なったクリープレベルでも同等のヘルツ圧力（Ｈｅｒｔｚｉａｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（ＭＰａ）となるようにする。特に断らない限り、試験はクリープレベル３％で実施する（ディスクの径は５３ｍｍおよび４９．５ｍｍ、表１参照）。すべてのディスクサイズの組合せ（およびクリープレベル３〜３０％）において、上側のディスクよりも下側のディスクの回転速度を１０％高くする。アムスラー試験機で測定したトルクの値から、コンピューターを使用して摩擦係数を求める。試験は摩擦係数が０．４に達するまで継続し、それぞれの試験組成物についてサイクル数または秒数を求める。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
ＬＣＦ、ＨＰＦまたはＶＨＰＦの標準製造法：
１）約半量の水の中にレオロジー調節剤の全量を加え、約５分間かけてこの混合物を分散させる；
２）（もし加えるならば）濡れ剤、たとえば（限定されるわけでない）Ｃｏ−６３０を添加し、約５分間かけて分散させる；
３）消泡剤、たとえば（限定されるわけでない）コロイズ（Ｃｏｌｌｏｉｄｓ，登録商標）６７５（登録商標）および（もし加えるならば）中和剤、たとえば（限定されるわけでない）ＡＭＰ−９５（登録商標）を添加し、その混合物を分散させる；
４）（もし加えるならば）摩擦調節剤を少量ずつその混合物に添加するが、添加するたびに完全に分散させ、その後に次の添加を行う；
５）（もし加えるならば）潤滑剤を少量ずつ添加するが、添加するたびに完全に分散させ、その後に次の添加を行う；
６）混合物を５分間分散させる；
７）バットからサンプルを採り、必要に応じて粘度、比重、濾過試験を行って、内容物を所望の規格に適合するように調整する；
８）分散機の速度を落とし、効力維持剤、粘稠性調節剤、凝固点降下剤（もし加えるならば）および保存剤を添加する。場合によっては、それまでに加えていなかった濡れ剤および消泡剤を添加して分散させることもできる；
９）残りの水を添加して、完全に混合する。
【０１２５】
凝固点温度の標準測定法
凝固点温度は、ニスク・インストラメンツ（Ｎｉｓｋｕ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）からの凝固点測定器を用いて求めた。その試験器はもともと、ジェット燃料の凝固点を測定するためのＡＳＴＭ試験法（ＡＳＴＭ Ｄ２３８６）のために設計されたものである。一般的には、試験を実施するためには、サンプルを試験管にとり、それを冷媒として固体二酸化炭素で冷却したイソプロピルアルコールが入っているデュワー瓶の中に入れ、温度計と撹拌器をサンプルチューブの中にサンプルの液レベルより下で挿入する。試験操作の間、撹拌器を用いてサンプルに一定の撹拌を加える。冷却させながらサンプルの温度挙動を追跡して、温度が平坦域になったところをそのサンプルの凝固点とする。
【０１２６】
ＬＣＦ、ＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物のサンプルの例を下記の表２、３および４に示す。それらの組成物のそれぞれについてアムスラー試験の結果を、表１Ａ、１Ｂおよび１Ｃに示す。
【０１２７】
【表２】
【０１２８】
表２のＬＣＦ組成物は、先に述べたようにして調製し、アムスラー試験機を用いて試験する。ＬＣＦ組成物についてのアムスラー試験の結果を図１Ａに示す。これらの結果から、ＬＣＦ組成物は、クリープレベルが上がっても摩擦係数が低いことが特徴であることがわかる。
【０１２９】
【表３】
【０１３０】
表３に記したＨＰＦ組成物について、クリープレベルを変えてアムスラー試験をした結果を図１Ｂに示す。ＨＰＦ組成物は、クリープレベルを上げると摩擦係数も大きくなるのが特徴である。
【０１３１】
効力維持剤を添加することによる、他の鋼鉄表面と滑り−転がり接触をしている鋼鉄表面に塗布したＨＰＦ組成物の効果の延長
表３の組成物で、アクリル樹脂の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）２８４）のレベルを０％、３％、７％、１０％と変化させた。効力維持剤の量を増やす場合には、水と置き換える形にした（重量％基準）。これら成分量を変えた組成物をアムスラー試験機で（クリープレベル、３％）試験して、その組成物が摩擦係数を低い一定の値に保ち得る時間の長さを測定した。摩擦係数が０．４に達するまで試験を続けた。その結果を図３Ａに示したが、効力維持剤を加えていくと、ＨＰＦ組成物の効果（摩擦係数の減少）の持続時間が長くなることがわかる。効力維持剤を全く含まないＨＰＦ組成物では、約３０００サイクル後には係数が０．４に達する。効力維持剤を３％含んだＨＰＦ組成物では、そのサイクル数が４，０００に増加する。アクリル樹脂の効力維持剤を７％含むＨＰＦ組成物では、６２００サイクルまでは摩擦係数が０．４以下であり、アクリル樹脂の効力維持剤を１０％含むＨＰＦ組成物では８，２００サイクルにまで達する。
【０１３２】
表３の組成物を変更して、数種類の異なった効力維持剤が組成物中に１６％のレベルで含まれるようにした。効力維持剤は、水と置き換える形で添加した（重量％基準）。こうして得られる各種の組成物をアムスラー試験機で試験（クリープレベル、３％）して、その組成物の摩擦係数が０．４以下を保つサイクル数を測定した。結果を表３Ａに示す。
【０１３３】
【表４】
【０１３４】
これらの結果から、一連の膜形成性の効力保持剤は、本発明の摩擦調節組成物の効力維持性を改良させていることがわかる。
【０１３５】
エポキシ系の効力維持剤の効果
表３の組成物を変更して、エポキシ系の効力維持剤（アンカレッズ（Ａｎｃａｒｅｚ，登録商標）ＡＲ５５０）のレベルを０％、８．９％、１５％および３０％とした。効力維持剤の量を増やす場合には、重量％基準で水と置き換える形にした。こうして得られる各種の組成物をアムスラー試験機で試験（クリープレベル、３％）して、その組成物の摩擦係数が０．４以下を保つ、サイクル数を測定した。その結果から、エポキシ系の効力維持剤を加えていくと、ＨＰＦ組成物の効果（摩擦係数の減少）の持続時間が長くなることがわかる。効力維持剤を全く含まないＨＰＦ組成物では、約３，２００サイクル後には摩擦係数が増加をしめす。エポキシ系の効力維持剤を８．９％含んだＨＰＦ組成物では、そのサイクル数が約７９５７サイクルにまで増加する。エポキシ系の効力維持剤を１５％含むＨＰＦでは、約１５９８３サイクルまでは摩擦係数が低いままであり、エポキシ系の効力維持剤を３０％含むＨＰＦでは、約１６７５０サイクルまでの間摩擦係数が低い。
【０１３６】
異なった種類の硬化剤についても試験をして、滑り−転がり接触をしている二つの鋼鉄表面の間における組成物の効力維持性に何らかの変化が認められるかどうかを見た。アンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ）４１９またはアンクアミン（Ａｎｑｕａｍｉｎｅ）４５６を樹脂の硬化剤に対する比（重量％基準）で約０．０７５から約０．１８までの範囲で加えても、ＨＰＦの効力維持性は、それまでに観察された高いレベルから変化なく、約３，０００から約４，０００秒（１５４８０サイクル）であり、硬化剤を試験した全範囲でそうであった。エポキシ系の効力維持剤（アンカレッズ（Ａｎｃａｒｅｚ，登録商標）ＡＲ５５０；ＨＰＦ組成物中に２８重量％）を含む組成物にこれら２種類のどちらの硬化剤を併用しても、その効力維持性に対する影響はなく、増減はなかった。しかしながら、アンカミン（Ａｎｃａｍｉｎｅ）Ｋ５４の量を樹脂の硬化剤に対する比（重量％基準）で０．０７から約０．６７まで増やしていくと、ＨＰＦ組成物の効力維持性は上昇していき、０．０７（樹脂：硬化剤、重量％；試験した他の硬化剤と当量）の場合で約４，０００秒（１５５００サイクル）、０．２８（樹脂：硬化剤、重量％）で約５，０００秒（１９３５０サイクル）、０．４８（樹脂：硬化剤、重量％）で７，０００秒（２７，０００サイクル）、そして０．６７（樹脂：硬化剤、重量％）で約９，３００秒（３５９９０サイクル）となった。
【０１３７】
硬化剤をまったく含まず、エポキシの量が２８重量％のＨＰＦ組成物について、アムスラー試験機により測定した効力維持性は、エポキシと硬化剤とを含むＨＰＦ組成物の場合（約４，０００秒、１５５００サイクル）よりも高く、約６９００秒（２６７００サイクル）となった。摩擦調節組成物中のエポキシ樹脂の量を増やすとさらに高い効力維持性が観察され、たとえば樹脂を７８％含む組成物では８，０００秒（アムスラー試験機による測定）となる。しかしながら、組成物に添加し得る樹脂の量は、摩擦調節剤の効果がうち消される程には多くしてはならない。摩擦調節剤組成物と硬化剤のために別々の貯蔵容器を使用することに制限がある状況下や、摩擦調節組成物を簡便に塗布する必要があるような場合には、硬化剤を全く使用しない配合の有用性が発揮されるであろう。
【０１３８】
これらの結果から、エポキシ樹脂によって、本発明の摩擦調節組成物の効力維持性が改良されることがわかる。
【０１３９】
【表５】
【０１４０】
表４に記載された組成物についてのアムスラー試験の結果を図１Ｃに示す。ＶＨＰＦ組成物は、クリープレベルを上げると摩擦係数も大きくなるのが特徴である。
【０１４１】
実施例２：液状摩擦調節組成物−組成例１
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする別の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表５に記す。
【０１４２】
【表６】
【０１４３】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために、約２０％まで増やしてもよい。この組成物は実施例１と同様にして調製する。
【０１４４】
霧化スプレーシステムを使用してレールの頭頂部に表６の組成物を塗布したが、このスプレーシステムには、液状の組成物を一連の定量ポンプを介して容器からフィードするメインポンプを使用した。組成物が計量されて空気・液体ノズルに送られ、そこでメインの液流が１００ｐｓｉの空気によって霧化される。このようにして、決められた量の組成物をレールの頭頂部に塗布することができる。塗布割合としては、０．０５Ｌ／マイル、０．１Ｌ／マイル、０．０９４Ｌ／マイル、０．１５Ｌ／マイルを用いた。この組成物を試験用軌道に塗布したが、これは全周２．７マイルの高荷重軌道で、典型的な条件に合わせた幾つかの軌道区域で構成されている。試験用の列車は積算で１日当たり１．０百万グロストン（ＭＴＧ）の交通密度とし、高車軸荷重の３９トンを使用する。列車の速度は、最高で４０ｍｐｈとする。この試験の間、牽引力と横圧は常法にしたがって測定した。
【０１４５】
非コーティング軌道（レール頭頂部の処理なし、ただし、線路脇用潤滑油（典型的にはオイル）は使用）では、横圧が約９から約１３キップ（ｋｉｐｓ）の間で変動した（図３Ｂ参照）。ＨＰＦ（表５の組成物）をレールの頭頂部に塗布すると、横圧が約１０キップ（対照、ＨＰＦ塗布なし）から、塗布割合が０．０５Ｌ／マイルの時で約７．８キップ、０．１Ｌ／マイルで約６キップ、０．０９４Ｌ／マイルで約５キップ、０．１５Ｌ／マイルで約４キップとなった（ハイレール測定；図３Ｄ）。表５のＨＰＦ組成物の場合でも、効力維持剤の存在下と非存在下では同様な結果が得られた。
【０１４６】
ＨＰＦ組成物の効力維持性を調べるために、ＨＰＦ（表５のもの、効力維持剤を含む）をレールの頭頂部に塗布し、１６時間かけて固化させてから列車を通過させた。約５０００回の車軸通過までは、横圧が減少しているのが観察された（図３Ｃ）。効力維持剤をまったく使用しないと、１００〜２００回の車軸通過後には、横圧の上昇が観察される（データ省略）。列車が軌道を通過するのに合わせて表５のＨＰＦ組成物をレールの頭頂部に塗布し、固化に全く時間をかけなかった場合には、その中間のレベルの効力維持性が観察される。これらの条件下では、ＨＰＦの塗布を止めると、約１２００回の車軸通過後には横圧が増加することが観察される（図３Ｄ）。
【０１４７】
表５の液状の摩擦調節組成物を使用することにより騒音が抑制されることも観察される。ＨＰＦ塗布の有りまたは無しの状態における騒音レベルを、Ｂ＆Ｋ騒音計を用いて記録した。レールの頭頂部処理が全くない場合、騒音レベルは約８５から９５デシベルであったが、０．０４７Ｌ／マイルの割合でＨＰＦを塗布すると、騒音レベルは約８０デシベルまで低下した。
【０１４８】
レールの頭頂部にＨＰＦを塗布することによって、牽引力（ｋｗ／時）が低下することも観察される。ＨＰＦの塗布がない場合、全くの無処理では牽引力が約３３２ｋｗ／時であるのに対し、線路脇用潤滑剤の存在下では牽引力は約３０７ｋｗ／時となるのが観察される。ＨＰＦ（表５の組成物）を塗布すると、塗布割合が０．１５Ｌ／マイルの場合で、牽引力は約１３０〜約２２８となるのが観察された。
【０１４９】
したがって、表５のＨＰＦ組成物を使用することによって、レールの曲線部における横圧、騒音、エネルギー消費量および軽レールシステム（ｌｉｇｈｔ ｒａｉｌ ｓｙｓｔｅｍ）における波状摩耗の開始を抑制することができる。この液状摩擦調節組成物は霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。さらに、効力維持剤を加えることによりＨＰＦ組成物の効力維持性が向上するのが観察されるが、これは、アムスラー試験機を使用して観察されたデータを支持するものである。
【０１５０】
実施例３：液状の摩擦調節組成物−ＨＰＦ組成例２
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表６に記す。
【０１５１】
【表７】
【０１５２】
この液状摩擦調節組成物は実施例１と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１５３】
この液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０１５４】
実施例４：液状の摩擦調節組成物−組成例３
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする、線路脇から使用される複数の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。これらの組成物の成分を表７に記す。
【０１５５】
【表８】
【０１５６】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために、約２０％まで増やしてもよい。メトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）Ｆ４Ｍは、薬剤の粘度を上昇させるために約３％まで増やしてもよい。メトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ，登録商標）はまた、ベントナイト／グリセリンの組合せと置換えることもできる。
【０１５７】
上に開示した液状の摩擦調節組成物は線路脇用摩擦調節組成物として使用できるが、そのような使用法だけに限定されるものではない。
【０１５８】
実施例５：液状摩擦調節組成物−組成例４
この実施例では、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とするその他いくつかの液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。これらの組成物の成分を表８に記す。
【０１５９】
【表９】
【０１６０】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために約２０％まで増やしてもよい。
【０１６１】
この液状摩擦調節組成物およびその変更処方は、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１６２】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑える。
【０１６３】
実施例６：液状摩擦調節組成物−組成例５
この実施例では、非常に高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする別の液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表９に記す。
【０１６４】
【表１０】
【０１６５】
プロピレングリコールは低温時の性能を向上させるために約２０％増やしてもよい。
【０１６６】
この液状摩擦調節組成物およびその変更処方は、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法が霧化スプレーに限定されることはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１６７】
本発明の液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑える。
【０１６８】
実施例７：液状摩擦調節組成物−組成例６
この実施例では、低い摩擦係数を示すことを特徴とする液状の摩擦調節組成物の調製について述べる。この組成物の成分を表１０に記す。
【０１６９】
【表１１】
【０１７０】
実施例７：液状摩擦調節組成物−組成例７
この実施例では、低い摩擦係数を示すことを特徴とする液状の摩擦調節組成物であって、効力維持剤のロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４を含むものと含まないものの調製について述べる。これらの組成物の成分を表１１に記す。
【０１７１】
【表１２】
【０１７２】
これらの組成物の効力維持性を、実施例１と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物について、３０％のクリープレベルで、摩擦係数が０．４に達する点までのサイクル数を測定した。効力維持剤がない場合には、ＬＣＦで摩擦係数が０．４に達するまでのサイクル数は３００〜１１００サイクルであった。効力維持剤があると、そのサイクル数は２０，０００〜５２，０００サイクルにまで上がった。
【０１７３】
実施例８：効力維持剤の存在下または非存在下における抗酸化剤を含む組成物
スチレンブタジエン系効力維持剤
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１において組成物に、効力維持剤（たとえばダウ（Ｄｏｗ）２２６）と同時に、チオエステルとヒンダードフェノールの相乗効果ブレンド、この場合にはオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０を抗酸化剤として加えた。抗酸化剤系の摩擦調節組成物の例を表１２に記す。この組成物には、スチレンブタジエン系の効力維持剤（ダウ２２６ＮＡ（Ｄｏｗ ２２６ＮＡ，登録商標））が含まれている。
【０１７４】
【表１３】
【０１７５】
これらの組成物の効力維持性を、実施例１の記載と実質的に同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物を８枚のディスクに、乾燥重量１ｇ〜７ｇの範囲で塗布した。ディスクは少なくとも２時間は乾燥させ、次いで３％クリープの条件でアムスラー試験機にかけた。それぞれの試験では、摩擦調節組成物の消尽重量と、摩擦係数（ＣｏＦ）が０．４０に達するまでの時間とをベースにした点で結果を表した。これらの点（重量、時間）をグラフにして、回帰分析にかけた。これにより、それぞれのサンプルについての測定点の集合と最適適合の直線とが得られた。回帰分析で得られた点を利用して消尽速度（重量／時間）に換算した。これらの消尽速度を平均し、データの標準誤差を計算した。消尽速度が低いほど、より長く効力維持性が保たれるということを示している。
【０１７６】
効力維持剤が存在し、抗酸化剤が存在または非存在の場合についての典型的な実験例を図５に示す。ダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６，登録商標）（スチレン系効力維持剤）を含むが抗酸化剤を含まない組成物では、図５に示された消尽速度は、０．００１３ｍｇ／分であった。ダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６，登録商標）と抗酸化剤（オクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）とを含む組成物では、消尽速度は０．０００５ｍｇ／分となり、抗酸化剤が存在するとその組成物の効力維持性が高くなることがわかる。
【０１７７】
効力維持剤と組合せてウィングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓを使用した場合にも同様の結果が得られ、その組成物では消尽速度が０．０００９ｍｇ／分であった（データは示さず）。
【０１７８】
さらに、効力維持剤がなくても、抗酸化剤のオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０が存在すれば、その組成物の効力維持性が同様に向上することも観察される（図６）。
【０１７９】
アクリル樹脂系効力維持剤
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１で組成物に、効力維持剤と同時に、抗酸化剤（この場合にはオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０）を添加した。この場合の効力維持剤は、アクリル系のロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４であった。抗酸化剤系の摩擦調節組成物の例を表１３に記す。
【０１８０】
【表１４】
【０１８１】
表１３に記した組成物の効力維持性を実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。抗酸化剤がない組成物の場合の消尽速度が０．００２６ｍｇ／分であるのに対し、アクリル系の効力維持剤、ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ２６４を含む組成物の消尽速度は約０．００１９となったので、効力維持剤の存在下では組成物の効力維持性が向上することがわかる。
【０１８２】
実施例９：各種の抗酸化剤を含む組成物
組成物を実施例１と同様にして調製したが、ただし、標準製造法のステップ１で組成物に効力維持剤を添加または非添加で各種の抗酸化剤を加えた。試験に用いた抗酸化剤は以下のものである：
アミン型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）２９（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
スチレン化フェノール型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｓ（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
ヒンダード型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）Ｌ（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
チオエステル型抗酸化剤、たとえばウイングステイ（Ｗｉｎｇｓｔａｙ，登録商標）ＳＮ−１（グッドイヤー・ケミカルズ（Ｇｏｏｄｙｅａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））；
ヒンダードフェノールとチオエステルとを含む相乗効果ブレンド、たとえばオクトライト（Ｏｃｔｏｌｉｔｅ，登録商標）４２４−５０（チアルコ・ケミカル（Ｔｉａｒｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ））。
試験した組成物を表１４に記す。
【０１８３】
【表１５】
【０１８４】
表１４に記した組成物の効力維持性を実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機を用いて測定した。それぞれの組成物の消尽速度は図７Ａに示されている。図７Ａからわかるように、抗酸化剤を含まない摩擦調節組成物の場合に比較して、すべての抗酸化剤が摩擦調節組成物の効力維持性の向上を示した。抗酸化剤の濃度を高くすると（「相乗効果剤ＨＣ」）、消尽速度を低下させる効果が一段と大きくなった。
【０１８５】
表１４に記したのと同様な一連の組成物を調製したが、ただし、組成物には効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ，登録商標）ＡＣ−２６４）を添加し（８．８２重量％）、それに相当する分だけ水の重量％を減らした。これらの組成物の効力維持性は、実施例８の場合と同様にしてアムスラー試験機で測定した。それぞれの組成物の消尽速度は図７Ｂに示されている。抗酸化剤を含まない摩擦調節組成物の場合に比較して、試験したすべての抗酸化剤が摩擦調節組成物の効力維持性の向上を示した。この場合もまた、抗酸化剤の濃度を高くすると（「相乗効果剤ＨＣ」）、消尽速度を低下させる効果が一段と大きくなった。
【０１８６】
実施例１０：金属表面から液状の凝固点降下剤を除去するのに必要な時間
凝固点降下剤を含むＨＰＦまたはＶＨＰＦ組成物を用いて処理した金属表面の滑り−転がり接触における滑りを抑制する目的で、その組成物の凝固点降下剤成分を選択して、鋼鉄表面の間で発生する、たとえば列車の車輪が処理したレールに接触することによる、圧力および熱のもとで、蒸発、脱水または分解するような特性を有するようにすることができる。
【０１８７】
この実施例においては、摩擦調節組成物の液状成分の一部を形成することが可能な液状凝固点降下剤の候補のいくつかについて、レール／車両の車輪界面をシミュレートした１対の接触している金属表面から、それらを除去するのに必要な時間に関する評価を行う。接触している金属表面から、プロピレングリコールの場合よりも短い消失時間を示すような凝固点降下剤が、本発明のＶＨＰＦ、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において適していると考えられる。プロピレングリコールの場合よりも長い消失時間を示す凝固点降下剤は、ＨＰＦおよびＬＣＦ組成物の中で使用することができる。
【０１８８】
凝固点降下剤は、フリージング・ポイント・デバイス（Ｆｒｅｅｚｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ，ニスク・インストラメンツ（Ｎｉｓｋｕ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）製）を使用して凝固点温度を試験することによって識別された。サンプルの凝固点降下剤をサンプルチューブにとり、それを固体二酸化炭素で冷却したイソプロピルアルコールが入っているデュワー瓶の中に挿入する。温度計と撹拌器とをサンプルチューブの中へ入れる。サンプルの凝固点は、サンプルの温度低下が一定となるところを観察する。凝固点降下剤を求めるためには、その降下剤を水と共に混合し、−２０℃の凝固点を得るために必要な降下剤の量を求めた（データは示さず）。降下剤−水混合物中に５０％（ｗ／ｗ）以下の量で存在し、その凝固点が−２０℃以下であるような凝固点降下剤は、さらなる試験をするのに適したものとみなした。
【０１８９】
凝固点降下剤の消失時間は、実施例１に記載したようなアムスラー試験機を用いて求めたが、ただし、レールディスク上に所望の厚みのコーティングを与えるよう調節しながら、クリーンにしたレールディスクに凝固点降下剤だけを塗布した。凝固点降下剤は、細いペイントブラシを用いて塗布し、レールディスクの表面に完全な塗膜を作るようにした。組成物の塗布量は、組成物を塗布する前後のディスクの重量測定により求めた。コーティングの量は、ディスク１枚あたり、２〜１２ｍｇの範囲であった。そのディスクをアムスラー試験機の上に取り付け、互いに接触させて、約７６０Ｎの荷重下においた。塗布したサンプルは、試験の前に乾燥時間を与えることなく、レールディスクに塗布した直後に試験を行った。試験は３〜４％のクリープレベルで実施した（ディスク直径５３ｍｍおよび４９．５ｍｍ）。摩擦係数は、アムスラー試験機の二つのホイールを一定速度（２３２．２ＲＰＭ）で回転させながら測定したトルクから、コンピューターを用いて求めた。ディスクからそれぞれのサンプルを除去するのに必要な時間、すなわち消失時間は、摩擦係数を０．４に達するようにするのに必要とした時間とした。この試験の結果を表１５に示す。
【０１９０】
【表１６】
【０１９１】
これらの試験から、凝固点降下剤のいくつかは、プロピレングリコール（２４６８秒）の消失時間よりも短い消失時間を示し、そのためＨＰＦ、ＶＨＰＦおよびＬＣＦ組成物において使用するのに適していることが示された。
【０１９２】
潤滑剤成分たとえばＨＰＦおよびＬＣＦ組成物を含む本発明のいくつかの組成物においては、その組成物に潤滑性を付与する溶媒成分の存在が受容可能であり、その凝固点降下剤成分は、蒸発、脱水または分解によってその組成物から直ちに除去される必要はない。したがって、プロピレングリコールの消失時間よりも長い消失時間を示す凝固点降下剤もまた、本発明のＨＰＦまたはＬＣＦ組成物の中で使用できる。
【０１９３】
凝固点降下剤の消失時間は、それらの蒸気圧の値と相関がある。したがって、蒸気圧の値もまた、候補化合物の群から好適な凝固点降下剤の候補を選択する際の手段として使用することができる。約０．１（２０℃）以上の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、正の摩擦特性を示す摩擦調節組成物、たとえばＨＰＦおよびＶＨＰＦ組成物、さらにはＬＣＦ組成物において使用することができる。同様にして、約０．１（２０℃）未満の蒸気圧を有することを特徴とする凝固点降下剤は、潤滑剤を含む摩擦調節組成物、たとえばＬＣＦおよびＨＰＦ組成物において使用するのに好適であろう。
【０１９４】
実施例１１：ＨＰＦ液状摩擦調節組成物
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。それらの組成物の成分および関連する凝固点を、表１６および１７にリストアップした。表１６および１７において、左から右への順で、ＰＧ（プロピレングリコール）；ダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ；プログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（２種の濃度）；アクロソルブ（Ａｃｒｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰＴＢ；アクロソルブ（Ａｃｒｏｓｏｌｖ，登録商標）ＰｎＰ；およびクライオテック（Ｃｒｙｏｔｅｃｈ，登録商標）ＰｎＰを凝固点降下剤（ＦＤＰ）として使用している。
【０１９５】
２種以上の凝固点降下剤を共に混合すると相乗効果、すなわち凝固点の低下が認められるので、本明細書に記載する組成物の中で、凝固点降下剤を組み合わせたものを使用することも可能である。たとえばプロピレングリコール（７％ｗ／ｗ）とダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭ（２３．５％ｗ／ｗ）の両方を含む組成物は−２４．５℃の凝固点を示すが（表１６参照）、それに対して、プロピレングリコールまたはダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３０．５％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−１５℃または−９℃の凝固点を示すにとどまる。同様にして、プロピレングリコール（１４．８３％ｗ／ｗ）とプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＭＭ（１９．０％ｗ／ｗ）との両方を含む組成物は、−２８．０℃の凝固点を示す（表１６参照）。しかしながら、プロピレングリコールまたはプログライド（Ｐｒｏｇｌｙｄｅ，登録商標）ＤＰＭのいずれかだけをそれ自体３３．８３．０％（ｗ／ｗ、プロピレングリコールおよびダウアノール（Ｄｏｗａｎｏｌ，登録商標）ＤＰＭの全量）含む組成物は、それぞれ、−２０℃または−１０℃の凝固点を示すにとどまる。同様の相乗効果が得られることが、凝固点降下剤の他の組合せにおいても観察された（たとえば表１６参照）。
【０１９６】
【表１７】
【０１９７】
【表１８】
【０１９８】
この液状摩擦調節組成物は実施例１と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０１９９】
液状の制御組成物のそれぞれを日光に暴露されるレールの区間に塗布し、薬剤が塗布された直後にそのレールの上に１８軸からなる列車を通過させた。レールの頭頂部の摩擦係数をプッシュ・トライボメータ（ｐｕｓｈ ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ）で測定すると、いずれの場合も約０．３３であることが判ったが、これは、薬剤に要求される範囲の内である。
【０２００】
この液状の摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０２０１】
実施例１２：摩擦調節組成物（ＨＰＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とするまた別の組成物について述べる。この組成物の成分を表１８に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２０２】
【表１９】
【０２０３】
この摩擦調節組成物は、混合ドラムの中に室温で、水の全量の内の３５％に、レオロジー調節剤（すなわち、ベントナイト（モンモリロナイトナトリウム））および濡れ剤（すなわち、ノニルフェノキシポリオール）を徐々に添加して調製する。この混合物の成分を充分に混合すると、粘稠なゲルが形成される。混合しながら、残りの成分を以下の順序で加える：水（残りの６５％）、アンモニア、エーテルＥ．Ｂ．（使用するならば）、その他各種液状物、必要に応じて固体の潤滑剤（たとえばモリブデン）およびその他の固形物。それらの成分を完全に混合して、均質な混合物とすることにより、固体の潤滑剤を確実に充分に分散させる。得られる組成物は粘度が高く、チキソトロピックな液状物で、静置するとゼリー状となる。撹拌またはポンプ輸送すると、その組成物の粘度が低下する。その組成物は、連続相がレオロジー調節剤であるマトリックスであって、不連続相の固体潤滑剤を含む。
【０２０４】
上述の組成物は、当業者周知のたとえばポンプまたはブラシの手段を用いて、連結部またはレール表面などに塗布することができる。その組成物は、組成物の膜がレールの上に均質に広がるように塗布する。その膜は、直径がおよそ１／８インチのビーズとなるのが好ましい。
【０２０５】
結合剤は、組成物中の水を吸収することによって機能する。時間が経過すると、組成物が脱水されて固体のビーズを残し、それによって、潤滑剤および摩擦調節剤が、前に使用されたグリースまたはポリマー潤滑剤組成物の上でレールへ付着するのを促進する。 その結合剤はさらに、レールの上を車輪が通過した後も潤滑剤および摩擦調節剤の分散状態を維持し、また水の再吸収を抑制する。したがって、その組成物は雨によって簡単に除去されるようなことはない。
【０２０６】
この摩擦調節組成物は、レールの曲線部における横圧、騒音、波状摩耗の開始を抑制し、エネルギー消費量を抑えることができるので、レールシステム中において使用するのには好適である。
【０２０７】
実施例１３：液状摩擦調節組成物（ＶＨＰＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表１９に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２０８】
【表２０】
【０２０９】
この液状摩擦調節組成物は実施例２２と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０２１０】
この組成物は、滑りの相対速度（クリーページ）が０から約２．５％に上がるにつれて、０〜０．４５の範囲の正の鋼鉄対鋼鉄摩擦特性を与え、クリーページが約３０％まで上がると、その値も約０．７２まで上がる。それらの摩擦係数のレベルは、従来の潤滑剤によって得られる鋼鉄対鋼鉄の摩擦係数よりも実質的に高く、米国特許第５，１７３，２０４号明細書および米国特許第５，３０８，５１６号明細書に開示されている潤滑剤組成物の摩擦係数よりも高い。
【０２１１】
実施例１４：液状摩擦調節組成物（ＬＣＦ）
この実施例においては、高い正の摩擦係数を示すことを特徴とする液状組成物について述べる。この組成物の成分を表２０に記す。この組成物は、−２８℃の凝固点を示す。
【０２１２】
【表２１】
【０２１３】
この液状摩擦調節組成物は実施例２２と同様にして調製し、霧化スプレーによってレールに塗布することができるが、塗布方法を霧化スプレーに限定することはないし、この組成物をレールにしか使用しないというわけでもない。
【０２１４】
実施例１２に記載したのと同様な試験を実施したところ同様の結果が得られた。
【０２１５】
実施例１５：レールの頭頂部へのＨＰＦ摩擦調節組成物塗布によるレールの摩耗の抑制
この実施例では、レールの頭頂部にＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布することによってレールのゲージおよびヘッドの摩耗速度を抑制することが可能であることを示す。この実施例においては、ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ）とスクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ）との間の３５．５マイルのメイン軌道（マイル３．５から３９まで）において、ハイレール（Ｈｉ−ｒａｉｌ）塗布システムから霧化スプレーとして下記のＨＰＦ摩擦調節組成物を塗布した。
【０２１６】
【表２２】
【０２１７】
噴霧塗布は、１週間に５日実施した。マイル３．５から１４までの間のすべての曲線部において、両方のレールの頭頂部に、レール１本あたり１．５Ｌ／マイルの量で塗布した。マイル１４からマイル３９までは、曲線部のローレールのみに塗布し、その量はレール１本あたり０．５Ｌ／マイルの速度であった。
【０２１８】
その軌道部分の特性は下記の表に示す通りである。
【０２１９】
【表２３】
【０２２０】
上記軌道部分における年間平均の輸送トン数は一定で１３〜１４ＭＧＴであった。貨物列車は２６８，０００ポンド（軸荷重３３．５トン）である。ほとんどのレールは、ヘッド部分を特別に硬化させたものである。油圧及び機械式のゲージフェースグリース潤滑器によって、軌道のゲージフェースは潤滑されていた。
【０２２１】
車上搭載型の光学的レールの摩耗測定システムを用いて、レールの摩耗速度と、１９９７年から現在までに蓄積されたデータに基づく年間軌道プログラム基準（ａｎｎｕａｌ ｔｒａｃｋ ｐｒｏｇｒａｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を求めた（Ｎ．Ｅ．フーパー（Ｎ．Ｅ．Ｈｏｏｐｅｒ）「レデューシング・レール・コスツ・スルー・イノベーティブ・メソッヅ（Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｒａｉｌ Ｃｏｓｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」、レールウェイ・トラック・アンド・ストラクチャーズ（Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｒａｃｋ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、１９９３年７月）。摩擦調節剤塗布の前および後においてノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ）とスクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ）との間で集めたレールの摩耗データを、インダストリアル・メトリックス・インコーポレーテッド（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｎｃ．）からのレール・ウェア・アナリスト（Ｒａｉｌ Ｗｅａｒ Ａｎａｌｙｓｔ）ソフトウェア（バージョン８．１．）を用いて解析した。このソフトウェアを使用すれば、大量のレーザーベースまたは光学ベースのレールの摩耗データを、詳しく加工、解析することが可能となる。このソフトウェアは、レールの摩耗速度を従来の値と比較する場合には、特に有用である。図８Ａ〜Ｄの結果は、１トンあたりに正規化した％ヘッド損耗およびゲージ摩耗速度を曲率の関数として示しているが、Ａ）は１９９７年６月から２００１年６月までの期間（ベースライン）であり、Ｂ）は２００１年６月から２００２年６月までの期間（摩擦調節剤塗布）である。このデータから、ＴＯＲ摩擦調節剤のスプレー塗布を導入することで、％ヘッド損耗とゲージ摩耗速度のいずれもが、６０〜７５％の範囲（曲率の大きさに依存する）で抑制されていることが判る。この期間においては、輸送トン数は比較的一定のレベルに留まっていた。図９Ａ〜Ｂには、１９９７年から始まって継続的に年ごとに測定した、特定の１カ所の半マイルの区間における、ゲージ摩耗およびヘッド損耗を示している。２００２年５月（摩擦調節剤塗布後１年）の測定値が黒で示されていて、その前年以降実質的に摩耗が増えていないことを示している。
【０２２２】
線路脇用グリース潤滑剤の塗布をせずに、同様の実験を実施したが、その結果％ヘッドおよびゲージ両方の摩耗速度においては同様の抑制が得られ、レールのゲージおよびヘッドの摩耗が同様に制御されていることを示していた。
【０２２３】
すべての参考文献は、参考として引用し本明細書に組み入れられているものとする。
【０２２４】
本発明について、好ましい実施態様を述べてきた。しかしながら、本明細書に記載された発明の範囲を逸脱することなく各種の変更や修正が可能であることは、当業熟練者には明らかであろう。明細書中の、「含んだ」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、非制限的な（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）用語として使用されており、「含むが、限定はされない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」というのと実質的に等価であり、また、「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）という用語もそれと同じような意味をもっている。参考文献を引用したからといっても、それらが、本発明に対する先行技術であると認めているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】３つのタイプの異なる摩擦調節配合について、摩擦係数と％クリープの関係を表したグラフである。図１Ａは、中性の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＬＣＦ参照）。図１Ｂは、正の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＨＰＦ参照）。図１Ｃは、正の摩擦特性、さらに詳しくは非常に高い正の摩擦特性を有することを特徴とする摩擦調節剤における摩擦係数と％クリープの関係を示している（実施例１、ＶＨＰＦ参照）。
【図２】乾燥した車輪−レールシステムおよび本発明の液状の摩擦調節組成物を含む車輪−レールシステムについて、貨車の騒音である鳴きを表したグラフである。
【図３】本発明の液状の摩擦調節組成物の効力維持性を表したグラフである。図３Ａは、アムスラー試験機を使用して測定した効力維持性を組成物中の効力維持剤（ロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）ＡＣ２６４）の重量パーセントの関数として表している。図３Ｂは、摩擦調節剤組成物を一切使用せずに６度の曲線部を繰返して列車を通過させたときの横圧のベースラインを示す。図３Ｃは６度の曲線部に実施例１（ＨＰＦ）の摩擦調節組成物を塗布し、固化時間をおかずに繰返して列車を通過させた時の横圧の低下を示す。図３Ｄは、６度の曲線部に実施例１（ＨＰＦ）の摩擦調節組成物を０．１５０Ｌ／マイルの割合で塗布した後で、繰返して列車を通過させた時の横圧の低下を示す。横圧の増加が観察されるのは車軸が約５，０００回通過してから後であって、摩擦調節剤組成物を列車の運行の前に固化させておく。効力維持剤を使用しないと、約１００から２００回の車軸通過後には、横圧の上昇が観察される（データ省略）。図３Ｅは、摩擦調節組成物の塗布割合を上げると、横圧が減少する結果をまとめたものである。
【図４】本発明の液状の摩擦調節組成物の効力維持性を組成物中のレオロジー調節剤の重量パーセントの関数として表したグラフである。
【図５】抗酸化剤（たとえばオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｌｉｔｅ ４２４−５０）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）および効力維持剤（たとえばダウ・ラテックス２２６（Ｄｏｗ Ｌａｔｅｘ ２２６）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として表したグラフである。
【図６】抗酸化剤（たとえばオクトライト４２４−５０（Ｏｃｔｌｉｔｅ ４２４−５０）（登録商標）、ただしこれに限定されるわけではない）は含むが効力維持剤を含まない液状の摩擦調節組成物の効力維持性を、サイクル数および組成物の消尽量の関数として表したグラフである。
【図７】効力維持剤の存在下または非存在下における各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性を表したグラフである。図７Ａは、効力維持剤が存在しない場合の各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として示したものである。図７Ｂは、アクリル樹脂系の効力維持剤（ロープレックスＡＣ２６４（Ｒｈｏｐｌｅｘ ＡＣ２６４）（登録商標））を存在させた場合の各種の抗酸化剤を含む液状の摩擦調節組成物の効力維持性をサイクル数および組成物の消尽量の関数として示したものである。
【図８】ブリティッシュ・コロンビア州ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，ＢＣ）とブリティッシュ・コロンビア州スクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ，ＢＣ）との間の軌道の一部におけるゲージとヘッドの摩耗速度（トンあたりに正規化）を曲率の関数として表したグラフである。図８Ａは、１９９７年６月から２００１年６月までの軌道のレールゲージ摩耗速度のベースラインを表す。図８Ｂは、２００１年６月から２００２年６月までの１年間における軌道のレールゲージ摩耗速度を表すが、ここで、その１年間は軌道のヘッド部分にはＨＰＦ摩擦調節組成物を噴霧した。図８Ｃは、１９９７年６月から２００１年６月までの軌道のヘッド摩耗速度のベースラインを表す。図８Ｄは、２００１年６月から２００２年６月までの１年間における軌道のヘッド摩耗速度を表すが、ここで、その１年間は軌道のヘッド部分にはＨＰＦ摩擦調節組成物を噴霧した。
【図９Ａ−Ｂ】１９９９年１月から２０００年５月までの間、ブリティッシュ・コロンビア州ノース・バンクーバー（Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，ＢＣ）とブリティッシュ・コロンビア州スクアミッシュ（Ｓｑｕａｍｉｓｈ，ＢＣ）との間の１／２マイルの軌道部分におけるレールゲージ摩耗およびレールヘッド摩耗を表したグラフである。その軌道は、２００２年５月の測定をするまで、約１年間にわたってＨＰＦ摩擦調節組成物を用いて処理した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法であって、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することを含み、前記一つまたは二つ以上のレールと、前記一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪とが滑り接触または滑り−転がり接触している、方法。
【請求項２】
前記一つまたは二つ以上のレールがローレールとハイレールとを含み、そのそれぞれがヘッドおよびゲージフェース／ゲージコーナーを有し、前記ＨＰＦ組成物が、ローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布され、前記ローレールとハイレールとの両方の摩耗が制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＨＰＦ組成物が、ローレールのヘッドに塗布される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＨＰＦ組成物が、ローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、線路脇用グリース潤滑剤を塗布することなく、実施される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ＨＰＦ組成物をローレール、ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０パーセントの効力維持剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約９５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤および
（ｆ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤および
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤；
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤および
（ｆ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；
（ｆ）約０．０２〜約３０重量パーセントの潤滑剤および
（ｇ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物を塗布することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物が、ハイレールのゲージフェースに塗布される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物が、ローレールとハイレールとの両方のゲージフェースに塗布される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｄ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｄ）約０．５〜約９０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｅ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｆ）約１〜約３０重量パーセントの潤滑剤、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
二つの鋼鉄要素の一方または両方の摩耗を減少させるための方法であって、高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を前記二つの鋼鉄要素の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に塗布することを含み、前記二つの鋼鉄要素が滑り接触または滑り−転がり接触している、方法。
【請求項１】
レールの摩耗、鉄道車両の車輪の摩耗またはその両方を制御するための方法であって、一つ若しくは二つ以上のレールまたは一つ若しくは二つ以上の鉄道車両の車輪の一つまたは二つ以上の接触表面に高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を塗布することを含み、前記一つまたは二つ以上のレールと、前記一つまたは二つ以上の鉄道車両の車輪とが滑り接触または滑り−転がり接触している、方法。
【請求項２】
前記一つまたは二つ以上のレールがローレールとハイレールとを含み、そのそれぞれがヘッドおよびゲージフェース／ゲージコーナーを有し、前記ＨＰＦ組成物が、ローレールのヘッドまたはローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布され、前記ローレールとハイレールとの両方の摩耗が制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＨＰＦ組成物が、ローレールのヘッドに塗布される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＨＰＦ組成物が、ローレールとハイレールとの両方のヘッドに塗布される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、線路脇用グリース潤滑剤を塗布することなく、実施される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ＨＰＦ組成物をローレール、ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに塗布することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｄ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤ならびに
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０パーセントの効力維持剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約９５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｄ）約０．５〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｅ）約０．５〜約２５重量パーセントの摩擦調節剤および
（ｆ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤および
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約５０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約１〜約１０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約５重量パーセントの摩擦調節剤；
（ｄ）約１〜約１６重量パーセントの効力維持剤；
（ｅ）約１〜約１３重量パーセントの潤滑剤および
（ｆ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＨＰＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；
（ｆ）約０．０２〜約３０重量パーセントの潤滑剤および
（ｇ）約０．５〜約３０重量パーセントの摩擦調節剤、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
ハイレールまたはローレールとハイレールとの両方のゲージフェース／ゲージコーナーに中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物を塗布することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物が、ハイレールのゲージフェースに塗布される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記中性摩擦特性（ＬＣＦ）組成物が、ローレールとハイレールとの両方のゲージフェースに塗布される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約９５パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．０２〜約４０重量パーセントの潤滑剤および
以下のものの一つまたは二つ以上：
（ｉ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；
（ｉｉ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤；
（ｉｉｉ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤および
（ｉｖ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．５〜約４０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｄ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約４０〜約８０重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約５０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約１〜約４０重量パーセントの潤滑剤；
（ｄ）約０．５〜約９０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｅ）約０．５〜約２重量パーセントの抗酸化剤、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＬＣＦ組成物が、
（ａ）約３０〜約５５重量パーセントの水；
（ｂ）約０．５〜約２０重量パーセントのレオロジー調節剤；
（ｃ）約０．１〜約２０重量パーセントの粘稠性調節剤；
（ｄ）約１０〜約３０重量パーセントの凝固点降下剤；
（ｅ）約０．５〜約２０重量パーセントの効力維持剤；および
（ｆ）約１〜約３０重量パーセントの潤滑剤、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
二つの鋼鉄要素の一方または両方の摩耗を減少させるための方法であって、高い正の摩擦（ＨＰＦ）組成物を前記二つの鋼鉄要素の一方または両方の一つまたは二つ以上の表面に塗布することを含み、前記二つの鋼鉄要素が滑り接触または滑り−転がり接触している、方法。
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００７−５２３７８２（Ｐ２００７−５２３７８２Ａ）
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０４１２６（Ｐ２００６−５０４１２６）
【出願日】平成１６年４月３０日（２００４．４．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００４／０００６３５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６９６０
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０２１５６１７９）ケルサン テクノロジーズ コーポレーション (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｅｌｓａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐ．
【住所又は居所原語表記】＃１１４０−１１４８ Ｗｅｓｔ １５ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ， Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃｏｌｕｍｂｉａ， Ｖ７Ｐ １Ｍ９ Ｃａｎａｄａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月３０日（２００４．４．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００４／０００６３５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６９６０
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０２１５６１７９）ケルサン テクノロジーズ コーポレーション (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｅｌｓａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐ．
【住所又は居所原語表記】＃１１４０−１１４８ Ｗｅｓｔ １５ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｎｏｒｔｈ Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ， Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃｏｌｕｍｂｉａ， Ｖ７Ｐ １Ｍ９ Ｃａｎａｄａ
【Ｆターム（参考）】
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