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COMPOSITIONS LUBRIFIANTES POUR VÉHICULE A MOTEUR
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes et des
huiles de
base pour véhicules à moteur. L'invention fournit une composition lubrifiante
pour moteur,
boîte de vitesses ou pont de véhicule. Cette composition lubrifiante comprend
un
polymère soluble dans l'huile qui est un glycol polyalkylé particulier ou
polyalkylène-glycol
(PAG) particulier.
L'invention concerne également l'utilisation de cette composition lubrifiante
pour réduire la
consommation de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur, d'un pont ou d'une
boîte
de vitesses lubrifiés au moyen de cette composition lubrifiante ou de ce PAG
particulier.
Les développements des moteurs et des performances des compositions
lubrifiantes pour
moteur sont indissociablement liés. Plus les moteurs ont une conception
complexe, plus
le rendement et l'optimisation de la consommation sont élevés et plus la
composition
lubrifiante pour moteur est sollicitée et doit améliorer ses performances.
Une compression très élevée dans le moteur, des températures de piston
supérieures, en
particulier dans la zone du segment de piston supérieur, des commandes de
soupapes
modernes et sans entretien avec des poussoirs hydrauliques, ainsi que des
températures
très élevées dans l'espace moteur sollicitent de manière croissante les
lubrifiants pour les
moteurs modernes.
Les conditions d'utilisation des moteurs à essence et des moteurs diesel
incluent aussi
bien des parcours extrêmement courts que de longs trajets. En effet, 80 % des
trajets des
voitures d'Europe occidentale sont inférieurs à 12 kilomètres alors que des
véhicules
parcourent des kilométrages annuels allant jusqu'à 300 000 km.
Les intervalles de vidange sont également très variables, de 5 000 km pour
certains petits
moteurs diesel, ils peuvent aller jusqu'à 100 000 km sur des moteurs diesel de
véhicules
utilitaires modernes.
Les compositions lubrifiantes pour véhicules à moteur doivent donc posséder
des
propriétés et des performances améliorées.
Les compositions lubrifiantes pour moteur doivent donc remplir de nombreux
objectifs qui
sont parfois contradictoires. Ces objectifs découlent des cinq fonctions
principales des
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compositions lubrifiantes pour moteur que sont la lubrification, le
refroidissement,
l'étanchéité, la protection anticorrosion et la transmission de pression.
La lubrification des pièces glissant les unes sur les autres joue un rôle
déterminant, en
particulier pour réduire le frottement et l'usure, permettant notamment des
économies de
carburant.
Une autre exigence essentielle des compositions lubrifiantes pour moteur
concerne les
aspects liés à l'environnement. Il est en effet devenu essentiel de réduire la
consommation d'huile ainsi que la consommation de carburant, en particulier
dans le but
de réduire les émissions de 002. Il est également important de réduire les
émissions de
gaz brûlés, par exemple en formulant les huiles de sorte que le catalyseur
reste
parfaitement fonctionnel pendant toute sa durée de vie. Il est également
important de
limiter ou d'éviter l'utilisation d'additifs toxiques afin de réduire ou de
limiter leur
élimination, par exemple par retraitement ou par combustion.
La nature des compositions lubrifiantes pour moteur pour automobiles a une
influence sur
l'émission de polluants et sur la consommation de carburant. Les compositions
lubrifiantes pour moteur pour automobiles permettant des économies d'énergie
sont
souvent désignées fuel-eco (FE), en terminologie anglo-saxonne. De telles
huiles
fuel-eco ont été développées pour satisfaire ces nouveaux besoins.
La réduction des pertes d'énergie est donc une recherche constante dans le
domaine des
lubrifiants pour automobile.
Pour leur part, les huiles pour boîtes de vitesses ou pour pont, et plus
généralement les
huiles pour engrenages, doivent satisfaire à de nombreuses exigences,
notamment liées
au confort de conduite (passage de vitesse parfait, marche silencieuse,
fonctionnement
sans incident, grande fiabilité), à la durée de vie de l'ensemble (réduction
de l'usure lors
du passage à froid, pas de dépôts et grande stabilité thermique, sécurité de
graissage à
hautes températures, situation de viscosité stable et absence de perte par
cisaillement,
longue durée de vie) ainsi qu'à la prise en compte d'aspects environnementaux
(consommation de carburant inférieure, réduction de la consommation d'huile,
faible
dégagement de bruit, évacuation facile).
Il s'agit des exigences imposées aux huiles pour boîtes de vitesses à commande
manuelle et engrenages d'essieux.
Concernant les exigences imposées aux huiles de boîtes automatiques (huiles
ATF pour
automatic transmission fluids), du fait de leur utilisation, il apparaît pour
les huiles ATF
des exigences très spécifiques qui sont une grande constance du coefficient de
frottement
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pendant toute la durée du séjour pour un changement de vitesse optimal, une
excellente
stabilité au vieillissement pour de longs intervalles de vidange, une bonne
tenue viscosité-
température afin de garantir un parfait fonctionnement avec un moteur chaud et
un
moteur froid et une compatibilité d'étanchéité suffisante avec différents
élastomères
utilisés dans les joints de transmissions pour que ceux-ci ne gonflent pas, ne
rétrécissent
pas et ne se fragilisent pas.
Par ailleurs, dans le domaine de l'automobile, la recherche de la réduction
des émissions
de CO2 oblige à développer des produits permettant de réduire le frottement
dans les
boîtes de vitesses et dans les différentiels de ponts. Cette réduction du
frottement dans
les boîtes de vitesses et dans les différentiels de ponts doit être obtenue
pour différentes
conditions de fonctionnement. Ces réductions de frottements doivent concerner
les
frottements internes au lubrifiant mais également les frottements des éléments
constituants les boîtes de vitesses ou les différentiels de ponts, en
particulier les éléments
métalliques.
Comme huiles pour transmission de véhicule, on peut utiliser des produits
raffinés de
pétrole, des huiles d'hydrocraquage ou des liquides de synthèse, qu'il
s'agisse de
polyalphaoléfines ou d'esters. Dans certains cas, on utilise également des
polyglycols, qui
présentent généralement l'inconvénient de n'être pas ou peu miscibles avec les
autres
liquides de base.
Afin d'obtenir des performances suffisantes, les huiles pour transmission de
véhicule
doivent également être complétées avec des additifs en fonction des exigences
de
qualité, en particulier des additifs pour haute pression.
Pour ce qui concerne les utilisations pour la lubrification de moteur de
véhicule, on utilise
également des additifs.
Comme additifs modificateurs du coefficient de frottement, les composés
organométalliques, par exemple comprenant du molybdène et notamment du sulfure
de
molybdène, sont couramment utilisés. On peut citer les dithiocarbamates de
molybdène
(MoDTC) comme source majoritaire de molybdène. Par ailleurs, différents
(co)polymères
améliorants l'indice de viscosité dans une composition lubrifiante sont
également connus.
WO 201 3-1 64449 divulgue une huile de type PAG issue de la copolymérisation
d'oxyde
de butylène et d'oxyde de propylène. Cette huile possède un indice de
viscosité de l'ordre
de 100 ou 120.
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US 2014-018273 divulgue des huiles PAG méthylées dont la masse molaire est
élevée ou
qui comprennent des groupements alkyl-éthers.
Il est nécessaire de fournir des huiles de base alternatives, en particulier
des huiles
possédant un indice de viscosité (VI) élevé ainsi qu'un faible coefficient de
traction.
Les compositions lubrifiantes recherchées doivent posséder un indice de
viscosité élevé
afin d'éviter les pertes énergétiques à froid du fait des frottements mais
également pour
maintenir à chaud un film de lubrifiant suffisant sur les éléments lubrifiés.
Un indice de viscosité élevé garantit donc une baisse moindre de la viscosité
lorsque la
température augmente.
De manière connue, comme compositions lubrifiantes pour moteur de véhicules,
on utilise
des liquides de synthèse tels que des huiles polyalphaoléfines (PAO), des
esters et des
polyglycols ; des huiles minérales non-classiques telles que des produits
hydrocraqués ;
des huiles minérales classiques ; ainsi que leurs différents mélanges.
Ainsi, dans le domaine des bases à VI élevé et à bas coefficient de traction,
comme
compositions lubrifiantes pour moteur de véhicules, on utilise classiquement
des
mélanges d'huiles PAO et d'esters, par exemple avec une proportion en masse
d'esters
d'environ 10 % ; des mélanges d'huiles PAO et d'huiles hydrocraquées et hydro-
isomérisées (groupement III ou Gp III) ou des mélanges d'huiles PAO et
d'huiles
hydrocraquées et hydro-isomérisées additivées ou encore des huiles de bases
GTL (gas-
to-liquid ou huiles obtenues à partir de gaz naturel liquéfié, par exemple par
des procédés
de Fisher-Tropsch).
Par ailleurs, il est fréquent de rencontrer des problèmes de solubilité lors
de l'utilisation de
PAG de l'état de la technique. L'utilisation des PAG de l'état de la technique
est donc
généralement limitée à certaines applications comme huiles industrielles et
non comme
huiles pour moteur ou pour transmission de véhicule.
Il existe donc un besoin de fournir des huiles et des compositions
lubrifiantes pour moteur
ou pour transmission de véhicule qui permettent d'apporter une solution à tout
ou partie
des problèmes des huiles ou compositions lubrifiantes de l'état de la
technique.
Ainsi, l'invention fournit une composition lubrifiante comprenant au moins une
huile de
formule (I)
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/
R---L .________L-0
1-0 ' ' '0CH3
(I)
dans laquelle
= R représente un groupement C1-C30-alkyl linéaire ou ramifié ;
5 = m et n représentent indépendamment un nombre moyen allant de 1 à 5.
De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend au
moins une
huile de formule (I) dans laquelle R représente un groupement choisi parmi un
groupement C8-alkyl linéaire ; un groupement C8-alkyl ramifié ; un groupement
C9-alkyl
linéaire; un groupement C9-alkyl ramifié ; un groupement C10-alkyl linéaire ;
un
groupement C10-alkyl ramifié ; un groupement C11-alkyl linéaire ; un
groupement C11-alkyl
ramifié ; un groupement C12-alkyl linéaire ; un groupement C12-alkyl ramifié ;
un
groupement C13-alkyl linéaire ; un groupement C13-alkyl ramifié ; un
groupement C14-alkyl
linéaire ; un groupement C14-alkyl ramifié ; un groupement C15-alkyl linéaire
; un
groupement C15-alkyl ramifié.
De manière plus préférée, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend au moins
une huile de formule (I) dans laquelle R représente un groupement C8-alkyl
ramifié ou un
groupement C12-alkyl linéaire.
De manière encore plus préférée, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend au
moins une huile de formule (I) dans laquelle R représente un groupement C12-
alkyl
linéaire.
De manière également préférée, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend au
moins une huile de formule (I) dans laquelle
= m est supérieur ou égal à n ; ou
= m représente un nombre moyen allant de 2 à 4,5 ; ou
= n représente un nombre moyen allant de 1,5 à 4.
Comme exemples de compositions lubrifiantes préférées selon l'invention, on
peut citer
une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de formule (I) dans
laquelle
= m représente un nombre moyen allant de 2,5 à 3,5 ; ou
= n représente un nombre moyen allant de 2 à 3.
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Comme exemples de compositions lubrifiantes particulièrement préférées selon
l'invention, on peut citer une composition lubrifiante comprenant au moins une
huile de
formule (I) dans laquelle
= m représente un nombre moyen égal à 2,5 et n représente un nombre moyen
égal
à 2 ; ou
= m représente un nombre moyen égal à 3,5 et n représente un nombre moyen
égal
à 2,8.
Comme autres exemples de compositions lubrifiantes préférées selon
l'invention, on peut
citer une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de formule (I)
dans
laquelle
= R représente un groupement C8-alkyl ramifié, m représente un nombre moyen
allant de 2 à 4,5, et n représente un nombre moyen allant de 1,5 à 4 ; ou
= R représente un groupement C8-alkyl ramifié, m représente un nombre moyen
allant de 2,5 à 3,5 et n représente un nombre moyen allant de 2 à 3.
Comme autres exemples de compositions lubrifiantes particulièrement préférées
selon
l'invention, on peut citer une composition lubrifiante comprenant au moins une
huile de
formule (I) dans laquelle
= R représente un groupement C12-alkyl linéaire, m représente un nombre moyen
allant de 2 à 4,5, et n représente un nombre moyen allant de 1,5 à 4 ; ou
= R représente un groupement C12-alkyl linéaire, m représente un nombre
moyen
allant de 2,5 à 3,5 et n représente un nombre moyen allant de 2 à 3.
Comme exemples de compositions lubrifiantes également préférées selon
l'invention, on
peut citer une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de
formule (I) dans
laquelle
= R représente un groupement C8-alkyl ramifié, m représente un nombre moyen
égal à 2,5 et n représente un nombre moyen égal à 2 ; ou
= R représente un groupement C8-alkyl ramifié, m représente un nombre moyen
égal à 3,5 et n représente un nombre moyen égal à 2,8.
Comme exemples de compositions lubrifiantes tout particulièrement préférées
selon
l'invention, on peut citer une composition lubrifiante comprenant au moins une
huile de
formule (I) dans laquelle
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= R représente un groupement C12-alkyl linéaire, m représente un nombre
moyen
égal à 2,5 et n représente un nombre moyen égal à 2 ; ou
= R représente un groupement C12-alkyl linéaire, m représente un nombre
moyen
égal à 3,5 et n représente un nombre moyen égal à 2,8.
De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend au
moins une
huile de formule (I) dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445, va
de 2,5 à 4,5 mm2.s-1; ou dont
(b) l'indice de viscosité est supérieur à 160 ou est compris entre 160 et 210;
ou dont
(c) le point d'écoulement est inférieur à -40 C ; ou dont
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
De manière générale selon l'invention, l'indice de viscosité est calculé selon
la norme
ASTM D2270 et le point d'écoulement est mesuré selon la norme EN ISO 3016.
De manière plus préférée, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend au moins
une huile de formule (I) dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445, va
de 2,5 à 4,51111112.s-1;
(b) l'indice de viscosité est supérieur à 160 ou est compris entre 160 et 210
;
(c) le point d'écoulement est inférieur à -40 C;
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
De manière particulièrement préférée, la composition lubrifiante selon
l'invention
comprend au moins une huile de formule (I) dans laquelle m représente un
nombre
moyen égal à 2,5 et n représente un nombre moyen égal à 2 et dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445,
va de 2,5 à 3,5 mm2.s-1; ou dont
(b) l'indice de viscosité est compris entre 160 et 180 ; ou dont
(c) le point d'écoulement est inférieur à -40 C ; ou dont
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(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 500 mPa.s.
De manière également particulièrement préférée, la composition lubrifiante
selon
l'invention comprend au moins une huile de formule (I) dans laquelle m
représente un
nombre moyen égal à 2,5 et n représente un nombre moyen égal à 2 et dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445,
va de 2,5 à 3,5 mm2.s-1 ;
(b) l'indice de viscosité est compris entre 160 et 180 ;
(c) le point d'écoulement est inférieur à -40 C;
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 500 mPa.s.
De manière également particulièrement préférée, la composition lubrifiante
selon
l'invention comprend au moins une huile de formule (I) dans laquelle m
représente un
nombre moyen égal à 3,5 et n représente un nombre moyen égal à 2,8 et dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445,
va de 3,5 à 4,5 mm2.s-1; ou dont
(b) l'indice de viscosité est compris entre 180 et 210 ; ou dont
(c) le point d'écoulement est inférieur à -50 C ;ou dont
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
De manière également particulièrement préférée, la composition lubrifiante
selon
l'invention comprend au moins une huile de formule (I) dans laquelle m
représente un
nombre moyen égal à 3,5 et n représente un nombre moyen égal à 2,8 et dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445,
va de 3,5 à 4,5 mm2.s-1 ;
(b) l'indice de viscosité est compris entre 180 et 210 ;
(c) le point d'écoulement est inférieur à -50 C;
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention comprend
= de 2 à 60 % en poids d'au moins une huile de formule (I) ; ou
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= de 2 à 50 % en poids d'au moins une huile de formule (I) ; ou
= de 5 à 40 % en poids d'au moins une huile de formule (I) ; ou
= de 5 à 30 % en poids d'au moins une huile de formule (I).
Un exemple préféré de composition lubrifiante selon l'invention comprend de 5
à 40 % en
poids, de préférence de 10 à 35 % en poids ou de 15 à 25 % en poids, d'au
moins une
huile de formule (I) dans laquelle m représente un nombre moyen égal à 2,5 et
n
représente un nombre moyen égal à 2 et dont
= la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445, va
de
2,5 à 3,5 mm2.s-1 ;
= l'indice de viscosité est compris entre 160 et 180;
= le point d'écoulement est inférieur à -40 C;
= la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM D5293
est
inférieure à 500 mPa.s.
Un autre exemple préféré de composition lubrifiante selon l'invention comprend
de 5 à
35 % en poids, de préférence de 8 à 30 % en poids ou 10 % en poids, 20 % en
poids ou
30 % en poids, d'au moins une huile de formule (I) dans laquelle m représente
un nombre
moyen égal à 3,5 et n représente un nombre moyen égal à 2,8 et dont
(a) la viscosité cinématique à 100 C, mesurée selon la norme ASTM D445,
va de 3,5 à 4,5 mm2.s-1 ;
(b) l'indice de viscosité est compris entre 180 et 210 ;
(c) le point d'écoulement est inférieur à -50 C;
(d) la viscosité dynamique (CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM
D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention comprend
également
= au moins une autre huile de base choisie parmi les huiles de groupe III,
les huiles
de groupe IV et les huiles de groupe V ; ou
= au moins un additif ; ou
= au moins une autre huile de base choisie parmi les huiles de groupe III,
les huiles
de groupe IV et les huiles de groupe V et au moins un additif.
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De manière générale, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre tout
type d'huile de base lubrifiante minérale, synthétique ou naturelle, animale
ou végétale,
adaptées à leur utilisation.
Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon
l'invention peuvent
5 être des huiles d'origines minérales ou synthétiques appartenant aux
groupes I à V selon
les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la
classification
ATIEL) (tableau A) ou leurs mélanges.
Teneur en Teneur en Indice de
saturés soufre viscosité (VI)
Groupement I
< 90 % > 0,03 % 80 VI < 120
Huiles minérales
Groupement II
hydrocraquées 90% 0,03% 80 VI < 120
Huiles
Groupement III
Huiles hydrocraquées 90% 0,03% 120
ou hydro-isomérisées
Groupement IV Polyalphaoléfines (PAO)
Groupement V Esters et autres bases non incluses dans les
groupes I
à IV
Tableau A
10 Les huiles de base minérales selon l'invention incluent tous types de
bases obtenues par
distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations
de raffinage
telles qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant,
hydrotraitement,
hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être
employés.
II n'existe généralement aucune limitation quant à l'emploi de bases
lubrifiantes
différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l'invention, si
ce n'est qu'elles
doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité,
teneur en
soufre, résistance à l'oxydation, adaptées à une utilisation pour des moteurs
ou pour des
transmissions de véhicule.
Les huiles de bases des compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent
également
être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d'acides
carboxyliques et
d'alcools, et parmi les polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées
comme huiles de
base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32
atomes de
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carbone, par exemple à partir d'octène ou de décène, et dont la viscosité à
100 C est
comprise entre 1,5 et 15 mm2.s-1 selon la norme ASTM D445. Leur masse
moléculaire
moyenne est généralement comprise entre 250 et 3 000 selon la norme ASTM
D5296.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention comprend
au moins
50 % en masse d'huiles de base par rapport à la masse totale de la
composition.
De manière plus avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend au
moins 60 % en masse, voire au moins 70 % en masse, d'huiles de base par
rapport à la
masse totale de la composition.
De manière plus particulièrement avantageuse, la composition lubrifiante selon
l'invention
comprend de 75 à 99,9 % en masse d'huiles de base par rapport à la masse
totale de la
composition.
L'invention fournit également une composition lubrifiante pour moteur de
véhicules
comprenant au moins une composition lubrifiante selon l'invention, au moins
une huile de
base et au moins un additif.
De nombreux additifs peuvent être utilisés pour cette composition lubrifiante
selon
l'invention.
Les additifs préférés pour la composition lubrifiante selon l'invention sont
choisis parmi les
additifs détergents, les additifs anti-usure, les additifs modificateurs de
frottement, les
additifs extrême pression, les dispersants, les améliorants du point
d'écoulement, les
agents anti-mousse, les épaississants et leurs mélanges.
De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend au
moins un
additif anti-usure, au moins un additif extrême pression ou leurs mélanges.
Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression protègent les
surfaces en
frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.
Il existe une grande variété d'additifs anti-usure. De manière préférée pour
la composition
lubrifiante selon l'invention, les additifs anti-usure sont choisis parmi des
additifs phospho-
soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les
alkylthiophosphates
de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP.
Les
composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(0R1)(0R2))2, dans laquelle R1 et
R2,
identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle,
préférentiellement un groupement alkyle comportant de 1 à 18 atomes de
carbone.
Les phosphates d'amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent
être
employés dans la composition lubrifiante selon l'invention. Toutefois, le
phosphore
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apporté par ces additifs peut agir comme poison des systèmes catalytiques des
automobiles car ces additifs sont générateurs de cendres. On peut minimiser
ces effets
en substituant partiellement les phosphates d'amines par des additifs
n'apportant pas de
phosphore, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines
soufrées.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre de
0,01 à 6 % en masse, préférentiellement de 0,05 à 4 % en masse, plus
préférentiellement
de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de composition
lubrifiante, d'additifs
anti-usure et d'additifs extrême-pression.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre au
moins un additif modificateur de frottement. L'additif modificateur de
frottement peut être
choisi parmi un composé apportant des éléments métalliques et un composé
exempt de
cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer
les
complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn dont les
ligands
peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d'oxygène,
d'azote,
de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de frottement exempt de
cendres
sont généralement d'origine organique et peuvent être choisis parmi les
monoesters
d'acides gras et de polyols, les amines alcoxylées, les amines grasses
alcoxylées, les
époxydes gras, les époxydes gras de borate; les amines grasses ou les esters
de glycérol
d'acide gras. Selon l'invention, les composés gras comprennent au moins un
groupement
hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre de
0,01 à 2 % en masse ou de 0,01 à 5 % en masse, préférentiellement de 0,1 à 1,5
% en
masse ou de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de la composition
lubrifiante, d'additif modificateur de frottement.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre au
moins un additif antioxydant.
L'additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la
composition
lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la
formation de
dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la
composition lubrifiante.
Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou
destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment
employés, on
peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs
antioxydants de type
aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs
antioxydants,
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par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs
de
cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres
ou bien
être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs
antioxydants
peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les
esters de
phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant
un
pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au
moins un
groupement alkyle en Cl-012, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines et leurs
mélanges.
De préférence selon l'invention, les phénols stériquement encombrés sont
choisis parmi
les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal
du
carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement
alkyle en 01-
010, de préférence un groupement alkyle en Cl-06, de préférence un groupement
alkyle
en 04, de préférence par le groupement ter-butyle.
Les composés aminés sont une autre classe d'additifs antioxydants pouvant être
utilisés,
éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des
exemples
de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines
aromatiques
de formule NR1R2R3 dans laquelle R1 représente un groupement aliphatique ou un
groupement aromatique, éventuellement substitué, R2 représente un groupement
aromatique, éventuellement substitué, R3 représente un atome d'hydrogène, un
groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R4S(0),R5
dans
laquelle R4 représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R5
représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle
et z
représente 0, 1 ou 2.
Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-
terreux peuvent
également être utilisés comme additifs antioxydants.
Une autre classe d'additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par
exemples les
thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides
carboxyliques, les
dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de
cuivre. Les sels
de cuivre I et II, les sels d'acide ou d'anhydride succiniques peuvent
également être
utilisés.
La composition lubrifiante selon l'invention peut contenir tous types
d'additifs antioxydants
connus de l'homme du métier.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante comprend au moins un
additif
antioxydant exempt de cendres.
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De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend
de 0,5 à 2 % en poids par rapport à la masse totale de la composition, d'au
moins un
additif antioxydant.
La composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre au
moins un
additif détergent.
Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de
dépôts à la
surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires
d'oxydation et de
combustion.
Les additifs détergents utilisables dans la composition lubrifiante selon
l'invention sont
généralement connus de l'homme de métier. Les additifs détergents peuvent être
des
composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et
une tête
hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d'un métal
alcalin ou alcalino-
terreux.
Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de
métaux alcalins
ou de métaux alcalino-terreux d'acides carboxyliques, les sulfonates, les
salicylates, les
naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-
terreux sont
préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum.
Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité
stoechiométrique ou
bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique. Il
s'agit alors
d'additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère
surbasé à
l'additif détergent est alors généralement sous la forme d'un sel métallique
insoluble dans
l'huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un
glutamate,
préférentiellement un carbonate.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
comprendre de
2 à 4 % en poids d'additif détergent par rapport à la masse totale de la
composition
lubrifiante.
De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
peut
également comprendre au moins un additif abaisseur de point d'écoulement.
En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs
de point
d'écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition
lubrifiante selon l'invention.
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Comme exemple d'additifs abaisseurs de point d'écoulement, on peut citer les
polyméthacrylates d'alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les
polyalkylphénols, les
polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkyles.
5 De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut
également
comprendre au moins un agent dispersant.
L'agent dispersant peut être choisis parmi les bases de Mannich, les
succinimides et leurs
dérivés.
De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
peut
10 comprendre de 0,2 à 10% en masse d'agent dispersant par rapport à la
masse totale de
la composition lubrifiante.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante peut également comprendre
au moins
un polymère supplémentaire améliorant l'indice de viscosité. Ce polymère
supplémentaire
15 est généralement différent du polymère soluble dans l'huile choisi parmi
les polyalkylène-
glycols (PAG).
Comme exemples de polymère supplémentaire améliorant l'indice de viscosité, on
peut
citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés
ou non-
hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, les polyméthacrylates
(PMA).
De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
peut
comprendre de 1 à 15 % en masse par rapport à la masse totale de la
composition
lubrifiante de polymère soluble dans l'huile choisi parmi les polyalkylène-
glycols (PAG) et
de ce polymère supplémentaire améliorant l'indice de viscosité.
La composition lubrifiante selon l'invention peut se présenter sous
différentes formes. La
composition lubrifiante selon l'invention peut notamment être une composition
anhydre.
De manière préférée, cette composition lubrifiante n'est pas une émulsion.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante
selon l'invention
pour réduire la consommation de carburant d'un moteur, en particulier d'un
moteur de
véhicule.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante
selon l'invention
pour réduire le coefficient de traction d'une huile pour moteur de véhicule.
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L'invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante
selon l'invention
pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule équipé d'un pont ou
d'une boîte
de vitesses lubrifiés au moyen de cette composition.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante
selon l'invention
pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule équipé d'une
transmission
lubrifiée au moyen de cette composition.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante
selon l'invention
pour réduire le coefficient de traction d'une huile de transmission, en
particulier d'une
huile de boîte de vitesses ou d'une huile de pont.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour améliorer le Fuel Eco (FE) d'un lubrifiant.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour réduire la consommation de carburant d'un moteur, en
particulier d'un
moteur de véhicule.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour réduire le coefficient de traction d'une huile pour moteur de
véhicule.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule équipé
d'un pont ou
d'une boîte de vitesses lubrifiés au moyen de cette huile.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule équipé
d'une
transmission lubrifiée au moyen de cette huile.
L'invention concerne également l'utilisation d'au moins une huile de formule
(I) selon
l'invention pour réduire le coefficient de traction d'une huile de
transmission, en particulier
d'une huile pour boîte de vitesses ou d'une huile de pont.
Selon l'invention, l'huile de formule (I) et la composition lubrifiante
peuvent être utilisées
pour la lubrification d'un moteur de véhicule.
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Ces utilisations de la composition lubrifiante selon l'invention ou de l'huile
de formule (I)
comprennent la mise en contact d'au moins un élément du moteur, de la
transmission, en
particulier de la boîte de vitesses ou du pont, avec une composition
lubrifiante selon
l'invention ou bien avec une huile de formule (I).
Par analogie, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de
l'huile de
formule (I) selon l'invention ou de la composition lubrifiante selon
l'invention définissent
des utilisations particulières, avantageuses ou préférées selon l'invention.
L'invention concerne également une méthode de préparation de la composition
lubrifiante
selon l'invention à partir d'au moins une huile de formule (I)
/
n OCH3
(I)
dans laquelle
= R représente un groupement C1-C30-alkyl linéaire ou ramifié ;
= m et n représentent indépendamment un nombre moyen allant de 1 à 5.
L'huile de formule (I) est généralement préparée à partir d'un alcool
initiateur de formule
R-OH mélangé avec une solution d'un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-
terreux.
Comme alcool initiateur, on préfère le 2-ethyl-hexanol et le dodecanol. Comme
hydroxyde
de métal alcalin ou alcalino-terreux, on préfère l'hydroxyde de potassium.
Sous atmosphère inerte, un mélange d'au moins un alcool initiateur et d'au
moins un
hydroxyde de métal alcalino-terreux est chauffé à une température pouvant
aller de 80 à
130 C, par exemple environ 115 C.
Puis, on élimine l'eau présente dans le milieu, par exemple par une
évaporation flash, afin
de limiter la présence d'eau, par exemple à une concentration inférieure à 0,1
% en poids.
Puis, on introduit de l'oxyde de 1,2-propylène et de l'oxyde de 1,2-butylène,
à une
température pouvant aller de 90 à 150 C, par exemple environ 130 C, et à une
pression
pouvant aller de 350 à 550 kPa. On agite et on laisse agir durant 5 à 25
heures.
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Puis, on sépare le catalyseur résiduel, par exemple par filtration à travers
du silicate de
magnésium.
On obtient un produit intermédiaire de formule (II)
/
m OH
(Il)
dans laquelle
= R représente un groupement C1-C30-alkyl linéaire ou ramifié ;
= m et n représentent indépendamment un nombre moyen allant de 1 à 5.
Puis, on fait réagir le produit intermédiaire de formule (II) en présence
d'une solution
d'alcoxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux dans un alcool, par exemple le
méthanol, à
une température pouvant aller de 80 à 140 C, par exemple à 120 C, et à
pression
réduite, par exemple inférieure à 1 kPa, et sous atmosphère inerte. Comme
alcoxyde de
de métal alcalin ou alcalino-terreux, on préfère le methoxyde de sodium.
On ajoute un halogénure d'alkyle et on laisse agir, sous atmosphère inerte, à
une
température pouvant aller de 50 à 130 C, par exemple 80 C, à une pression
pouvant
aller de 120 à 350 kPa, par exemple 260 kPa, et durant 5 à 25 heures. Comme
halogénure d'alkyle, on préfère le chlorure de méthyle
On agite et on laisse agir durant 15 min à 15 heures, par exemple durant 1,5
heure, et à
une température pouvant aller de 50 à 130 C, par exemple 80 C.
Puis, on sépare l'éther d'alkyle formé et l'halogénure d'alkyle n'ayant pas
réagi, par
exemple par une évaporation flash. On lave l'halogénure de métal alcalin ou
alcalino-
terreux, par exemple avec de l'eau.
On sépare la phase aqueuse saline, par exemple par décantation. Puis, on
sépare l'eau
résiduelle, par exemple avec du silicate de magnésium et une évaporation
flash.
On peut laisser refroidir le mélange puis le filtrer, par exemple avec du
silicate de
magnésium, pour obtenir l'huile de formule (I) selon l'invention.
On peut incorporer l'huile de formule (I) selon l'invention avec une ou
plusieurs autres
huiles de bases et un ou plusieurs additifs pour former la composition
lubrifiante selon
l'invention.
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Les différents aspects de l'invention sont illustrés par les exemples qui
suivent.
Exemple 1: préparation d'une huile PAG de formule (I) selon l'invention ¨
huile (1)
/
c12H2--... c,
i , ocH3
valeurs moyennes: m = 3,53 et n = 2,84
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du dodécanol (2
647 g)
comme initiateur puis une solution à 45 % en masse d'hydroxyde de potassium
(28,2 g).
On chauffe le mélange à 115 C sous atmosphère d'azote.
Puis, on élimine l'eau par évaporation flash (115 C, 3 MPa) jusqu'à une
concentration en
eau inférieure à 0,1 % en poids.
On introduit dans le réacteur un mélange d'oxyde de 1,2-propylène (2 910 g) et
d'oxyde
de 1,2-butylène (2 910 g) à une température de 130 C et à une pression de 490
kPa. On
agite et on laisse agir durant 14 heures à 130 C.
On sépare le catalyseur résiduel par filtration à travers du silicate de
magnésium à 50 C
pour obtenir le produit intermédiaire (A) dont la viscosité cinématique
mesurée à 40 C
selon la norme ASTM D445 est de 22,4 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée
à
100 C selon la norme ASTM 445 est de 4,76 mm2.s-1, l'index de viscosité est
de 137 et le
point d'écoulement de -48 C.
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du produit (A) (8
266 g). On
ajoute une solution de methoxyde de sodium à 25% en masse dans du méthanol
(3 060 g) et on agite (180 tours par minute), à 120 C durant 12 heures, à
pression réduite
(inférieure à 1 kPa) avec un flux d'azote (200 mL par minute).
On ajoute du chlorure de méthyle (751 g), à 80 C et sous pression (260 kPa).
On agite le mélange et on laisse agir durant 1,5 heure à 80 C.
Puis, on réalise une évaporation flash (10 min, 80 C, à pression réduite) pour
séparer
l'éther de diméthyle et le chlorure de méthyle n'ayant pas réagi.
On ajoute de l'eau (2 555 g) puis on agite durant 40 minutes à 80 C pour
laver le chlorure
de sodium du mélange. On stoppe l'agitation et on laisse au repos durant 1
heure à
80 C.
On sépare par décantation la phase aqueuse saline (3 283 g), on ajoute du
silicate de
magnésium (50 g) au mélange restant et on réalise une évaporation flash (1
heure,
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100 C, à pression inférieure à 1 kPa) sous un flux d'azote (200 mL par
minute) et sous
agitation (180 tours par minute) afin de séparer l'eau résiduelle.
On laisse refroidir le mélange à 60 C puis on le filtre sur du silicate de
magnésium à
50 C pour séparer l'huile (1) (8 359 g). Le rendement de l'étape de
méthylation est de
5 98,6 % en masse.
Pour cette huile (1), la viscosité cinématique mesurée à 40 C selon la norme
ASTM D445
est de 14,4 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée à 100 C selon la norme
ASTM
D445 est de 3,98 mm2.s-1 et le point d'écoulement mesuré selon la norme ISO
3016 est
de -54 C.
10 L'indice de viscosité de cette huile est de 194 et sa viscosité
dynamique (CCS) à -35 C,
mesurée selon la norme ASTM D5293, est de 1 120 mPa.s.
Exemple 2: préparation d'une huile PAG de formule (I) selon l'invention ¨
huile (2)
/
C12 H25-..-+...01 1 IC)OCH3
15 valeurs moyennes: m = 2,45 et n = 1,97
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du dodécanol (2
369 g)
comme initiateur puis une solution à 45 % en masse d'hydroxyde de potassium
(20,02 g).
On chauffe le mélange à 115 C sous atmosphère d'azote. On réalise une
évaporation
flash (115 C et 3 MPa) du mélange pour séparer l'eau. La concentration en eau
du
20 mélange est abaissée à moins de 0,1 % en masse.
On introduit dans le réacteur un mélange d'oxyde de 1,2-propylène (1 808,5 g)
et d'oxyde
de 1,2-butylène (1 808,5 g) à une température de 130 C et à une pression de
490 kPa.
On agite et on laisse agir durant 14 heures à 130 C.
On sépare le catalyseur résiduel par filtration à travers du silicate de
magnésium à 50 C
pour obtenir le produit intermédiaire (B) dont la viscosité cinématique
mesurée à 40 C
selon la norme ASTM D445 est de 16,1 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée
à
100 C selon la norme ASTM D445 est de 3,7 mm2.s-1 et le point d'écoulement de
-39 C.
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du produit (B) (5
797 g). On
ajoute une solution de methoxyde de sodium à 25% en masse dans du méthanol
(2 765 g) et on agite (180 tours par minute), à 120 C durant 12 heures, à
pression réduite
(inférieure à 1 kPa) avec un flux d'azote (200 mL par minute).
On vide une partie du mélange (3 825 g) du réacteur.
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Puis, dans l'autre partie du mélange (2 264 g) restée dans le réacteur, on
ajoute du
chlorure de méthyle (252 g), à 80 C et sous pression (260 kPa).
On agite le mélange et on laisse agir durant 1,5 heure à 80 C.
Puis, on réalise une évaporation flash (10 min, 80 C, à pression réduite) pour
séparer
l'éther de diméthyle et le chlorure de méthyle n'ayant pas réagi.
On ajoute de l'eau (796 g) puis on agite durant 40 minutes à 80 C pour laver
le chlorure
de sodium du mélange. On stoppe l'agitation et on laisse au repos durant 1
heure à
80 C.
On sépare par décantation la phase aqueuse saline (961 g), on ajoute du
silicate de
magnésium (50 g) au mélange restant et on réalise une évaporation flash (1
heure,
100 C, à pression inférieure à 1 kPa) sous un flux d'azote (200 mL par
minute) et sous
agitation (180 tours par minute).
On laisse refroidir le mélange à 60 C puis on le filtre sur du silicate de
magnésium à
50 C pour séparer l'huile (2) (2 218 g). Le rendement de l'étape de
méthylation est de
93,7 % en masse.
Pour cette huile (2), la viscosité cinématique mesurée à 40 C selon la norme
ASTM D445
est de 9,827 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée à 100 C selon la norme
ASTM
D445 est de 2,97 mm2.s-1 et le point d'écoulement mesuré selon la norme ISO
3016 est
de -48 C.
L'indice de viscosité de cette huile est de 172 et sa viscosité dynamique
(CCS) à -35 C,
mesurée selon la norme ASTM D5293, est de 450 mPa.s.
Exemple 3 comparatif : préparation d'une huile PAG connue ¨ huile comparative
(1)
/
C12 H2---.1__
-'----11 ' C), OH
valeurs moyennes: m = 1,76 et n = 1,42
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du dodécanol (4
364 g)
comme initiateur puis une solution à 45 % en masse d'hydroxyde de potassium
(39,68 g).
On chauffe le mélange à 115 C sous atmosphère d'azote.
On réalise une évaporation flash (115 C et 3 MPa) du mélange pour séparer
l'eau. La
concentration en eau du mélange est abaissée à 0,1 % en masse.
On introduit dans le réacteur de l'oxyde de 1,2-propylène (2 276 g) et de
l'oxyde de 1,2-
butylène (2 276 g) à une température de 130 C et à une pression de 370 kPa.
On agite
et on laisse agir durant 12 heures à 130 C.
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On sépare le catalyseur résiduel par filtration à travers du silicate de
magnésium à 50 C
pour obtenir l'huile comparative (1) dont la viscosité cinématique mesurée à
40 C selon
la norme ASTM D445 est de 12,2 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée à 100
C
selon la norme ASTM D445 est de 3,0 mm2.s-1 et le point d'écoulement de -29
C.
L'indice de viscosité de cette huile est de 60 et sa viscosité dynamique (CCS)
à -35 C,
mesurée selon la norme ASTM D5293, est de 4 090 mPa.s.
Exemple 4 comparatif : préparation d'une huile PAG connue ¨ huile comparative
(2)
/
Cl2H2o_i_r_,-,
11-0H
valeurs moyennes: m = 2,79 et n = 2,25
Dans un réacteur autoclave en acier inoxydable, on introduit du dodécanol (3
141 g)
comme initiateur puis une solution à 45 % en masse d'hydroxyde de potassium
(38,4 g).
On chauffe le mélange à 115 C sous atmosphère d'azote. On réalise une
évaporation
flash (115 C et 3 MPa) du mélange pour séparer l'eau. La concentration en eau
du
mélange est abaissée à 0,1 % en masse.
On introduit dans le réacteur un mélange d'oxyde de 1,2-propylène (2 735,5 g)
et d'oxyde
de 1,2-butylène (2 735,5 g) à une température de 130 C et à une pression de
370 kPa.
On agite et on laisse agir durant 12 heures à 130 C.
On sépare le catalyseur résiduel par filtration à travers du silicate de
magnésium à 50 C
pour obtenir l'huile comparative (2) dont la viscosité cinématique mesurée à
40 C selon
la norme ASTM D445 est de 18,0 mm2.s-1, la viscosité cinématique mesurée à 100
C
selon la norme ASTM D445 est de 4,0 mm2.s-1 et le point d'écoulement de -41
C.
L'indice de viscosité de cette huile comparative (2) est de 116 et sa
viscosité dynamique
(CCS) à -35 C, mesurée selon la norme ASTM D5293, est de 3 250 mPa.s.
Exemple 5: préparation de compositions lubrifiantes selon l'invention, de
compositions
lubrifiantes comparatives et évaluation des propriétés de ces compositions
pour la
lubrification de la transmission d'un véhicule à moteur
On prépare les compositions lubrifiantes par mélange de l'huile (2) selon
l'exemple 2 et
des huiles connues avec d'autres huiles de bases et avec des additifs de
préparation de
compositions lubrifiantes selon les quantités ( /0 en masse) du tableau 1.
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Composition Composition Composition
(1) selon (2) selon comparative
l'invention l'invention (1)
huile de base groupe III (KV100 /
20,0 / 40,75
ASTM D445 = 3)
huile de base groupe III (KV100 /
41,75 43,3 41,0
ASTM D445 =4)
huile (2) selon l'invention 20,0 38,45 /
additif améliorant de l'indice de
viscosité (polyméthacrylate - 6,0 6,0 6,0
PMA)
additif améliorant de la viscosité
(polyéhylène-polypropylène - 5,0 5,0 5,0
PEPP)
mélange d'additifs (dispersant,
détergent, antioxydant, agent
7,0 7,0 7,0
extrême pression, anti-usure,
anti-mousse)
additif réducteur de frottement
0,2 0,2 0,2
(organo-molybdène)
additif anti-mousse silicone 0,05 0,05 0,05
Tableau 1
Les caractéristiques des compositions lubrifiantes préparées sont évaluées et
les
résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2.
Composition Composition Composition
(1) selon (2) selon comparative
l'invention l'invention (1)
indice de viscosité (ISO 2909) 197 205 185
coefficient de traction (MTM:
T= 40 C, Ve= 1 m/s, SRR= 20 % 0,045 0,043 0,053
charge= 75 N)
Écart de rendement énergétique par
0,20 0,21 0,06
rapport à une huile commerciale
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résistance à l'oxydation (CEC 1517)
(160 C ¨ 192 h)
variation KV 40 ( /0) -5,0 8,6 21,01
variation KV100 ( /0) 5,4 4,3 18,95
variation de TAN (mg KOH / g) 0,23 0,22 1,3
quantité de matières insolubles ( /0
en masse) 0,0012 0,0032 0,004
compatibilité élastomères
variation de dureté pour
RE1 fluorocarbone 2 1 3
RE2 polyacrylate ACM 1 -3 -2
HNBR1 -1 -3 1
75FKM595 8 9 ND
test d'usure 4 billes (464 PSA D55-
1078 / RENAULT D55 1994)
0,80 0,74 0,73
diamètre d'usure (mm)
test de pression extrême 4 billes
(466 ASTM D551136) 0,47 0,46 ND
diamètre d'usure avant grippage
(mm)
- dernière charge avant 90 90 ND
grippage (kg)
diamètre d'usure au premier
grippage (mm) 1,36 0,87 ND
- première charge de grippage
systématique (kg) 120 120 ND
ND : non-disponible
Tableau 2
Le rendement énergétique est évalué par comparaison avec une huile commerciale
pour
boîte de vitesses à base d'huiles de groupe III (KV100= 7,46 mm2.s-1, KV40=
33,97
mm2.s-1, VI= 196). On mesure l'écart de rendement énergétique entre les
compositions
évaluées et cette huile commerciale.
Cet essai permet donc d'évaluer le rendement énergétique et de quantifier le
rendement
de la boîte de vitesses utilisée en comparant le couple de sortie avec le
couple d'entrée.
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On peut ainsi évaluer la propriété Fuel Eco des huiles pour boîte de vitesses
mises en
oeuvre.
Lors de cet essai, on a utilisé une boîte de vitesses manuelle à cinq
rapports. Les
températures d'huiles sont de 20 C et 50 C. Elles permettent de bien
différencier les
5 huiles par leurs propriétés Fuel Eco, en particulier à froid (20 C). Le
couple d'entrée est
fixé à 30 Nm puis à 90 Nm. Le régime d'entrée est fixé à 1 000 tr/min puis à 3
000 tr/min.
Pour chaque température d'huile et pour chaque rapport de vitesse, les
conditions
d'utilisation sont présentées dans le tableau B.
Température de Couple à l'entrée Régime à l'entrée
Rapport de boîte
l'huile ( C) (Nm) (tour/min)
1 000
90 3 000
R2
30 1 000
90 3 000
30 1 000
90 3 000
R3
1 000
90 3 000
30 1 000
90 3 000
R4
30 1 000
90 3 000
30 1 000
90 3 000
R5
30 1 000
90 3 000
10 Tableau B
Cet essai permet de simuler un essai européen NEDC et de déterminer l'émission
de CO2
et la consommation en carburants d'une boîte de vitesses lubrifiée au moyen
d'une huile
particulière. Plus la valeur de rendement est élevée, meilleure est la
réduction de
consommation de carburant.
15 Ainsi, on constate que comparées à une composition lubrifiante
comprenant deux huiles
de groupe III de l'état de la technique, les compositions lubrifiantes
comprenant l'huile (2)
selon l'invention présentent des propriétés améliorées.
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L'indice de viscosité est très supérieur. Le coefficient de traction est
abaissé d'au moins
7 %. Le rendement énergétique est également fortement amélioré et permet un
gain plus
de 3 fois supérieur par rapport à une composition à base d'une huile
commerciale à base
d'huiles de groupe III. Ces paramètres permettent donc de démontrer le gain
Fuel Eco de
la composition selon l'invention.
Les compositions lubrifiantes selon l'invention possèdent également une
résistance à
l'oxydation qui est du même niveau voire supérieure à celle de la composition
lubrifiante
de l'état de la technique. Leur compatibilité avec les différents élastomères
pouvant être
utilisés dans les joints de transmissions avec lesquels elles sont en contact
est également
au même niveau voire meilleure que celle de la composition lubrifiante de
l'état de la
technique.
De plus, les compositions selon l'invention permettent une bonne résistance à
l'usure des
pièces mécaniques d'une transmission pour automobile.
On constate enfin que les améliorations des propriétés de la composition
lubrifiante
comprenant 20% d'huile (2) selon l'invention sont du même ordre voire
supérieures à
celles de la composition lubrifiante comprenant 38,45 % d'huile (2) selon
l'invention.
Exemple 6: préparation de compositions lubrifiantes selon l'invention, de
compositions
lubrifiantes comparatives et évaluation des propriétés de ces compositions
pour la
lubrification d'un moteur de véhicule
On prépare les compositions lubrifiantes par mélange de l'huile (1) selon
l'exemple 1 et
des huiles connues avec d'autres huiles de bases et avec des additifs de
préparation de
compositions lubrifiantes selon les quantités ( /0 en masse) du tableau 3.
Composition Composition Composition
(3) selon (4) selon comparative
l'invention l'invention (2)
huile de base groupe III (KV100 /
45,45 37,45 37,45
ASTM D445 = 4,16 mm2.s-1)
huile de base groupe III : Neste
29,0 17,3 15,0
Nexbase 3050
huile de base groupe IV PAO
(KV100 / ASTM D445 = / / 30,0
4,08 mm2.s-1)
huile (1) selon l'invention 8,0 27,7 /
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mélange d'additifs (dispersants,
détergent, DTPZn, antioxydant 10,9 10,9 10,9
aminé, antioxydant phénolique)
additif améliorant de l'indice de
viscosité (polyisoprène-styrène 3,2 3,2 3,2
hydrogéné - PISH)
additif améliorant de l'indice de
2,9 2,9 2,9
viscosité (PMA)
additif réducteur de frottement
0,5 0,5 0,5
(MoDTC)
additif anti-corrosion de type
0,05 0,05 0,05
aminé
Tableau 3
Les caractéristiques des compositions lubrifiantes préparées sont évaluées et
les
résultats obtenus sont présentés dans le tableau 4.
Composition Composition Composition
(3) selon (4) selon comparative
l'invention l'invention (2)
indice de viscosité (ISO 2909) 192 202 190
volatilité Noack (CEC L-40-93)
10,3 9,5 10,4
(0/0)
viscosité dynamique (CCS)
6 790 4 970 4 970
à -35 C (ASTM D5293) (mPa.$)
résistance à l'oxydation (méthode
GFC Lu-36-T-03) (170 C ¨
144 h)
-13,7 -10,6 -6,74
variation KV100 après 144 h (ISO
3405) ( /0)
3,1 4,8 7,1
variation de TAN après 144 h
(ASTM D664) (mg KOH / g)
55 173 102
variation de PAI après 144 h
(ASTM D7214) (A.cm-1.mm-1)
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détergence ¨ cotation 1 globale
(moyenne) (CEC M-02-A-78) 6,0 5,4 5,5
(mérite /10)
compatibilité élastomères
variation de dureté pour
RE1 fluorocarbone ND 0 0
RE2 polyacrylate ACM ND 1 4
RE3 silastic MCQ ND -22 -21
RE4 nitril HNBR ND 0 1
ND : non-disponible
Tableau 4
Comparées à une composition lubrifiante comprenant deux huiles de groupe III
et une
huile de groupe IV de l'état de la technique, les compositions lubrifiantes
comprenant
l'huile (1) selon l'invention présentent des propriétés améliorées.
L'indice de viscosité est supérieur, voire très supérieur, et la volatilité
Noack est
améliorée. Ces paramètres permettent donc de démontrer le gain Fuel-Eco de
la
composition selon l'invention.
Les compositions lubrifiantes selon l'invention possèdent également une
résistance à
l'oxydation qui est supérieure à celle de la composition lubrifiante de l'état
de la technique.
La détergence des compositions lubrifiantes selon l'invention est au même
niveau voire
meilleure que celle de la composition lubrifiante de l'état de la technique.
La compatibilité des compositions lubrifiantes selon l'invention avec les
différents
élastomères pouvant être utilisés dans les joints de transmissions avec
lesquels elles sont
en contact est également au même niveau voire meilleure que celle de la
composition
lubrifiante de l'état de la technique.
On constate enfin que les améliorations des propriétés de la composition
lubrifiante
comprenant 8% d'huile (1) selon l'invention sont du même ordre voire
supérieures à
celles de la composition lubrifiante comprenant 27,7% d'huile (1) selon
l'invention.
Exemple 7: préparation d'une compositions lubrifiante selon l'invention, d'une
composition
lubrifiante comparative et évaluation des propriétés de ces compositions pour
la
lubrification d'un moteur de véhicule
On prépare les compositions lubrifiantes par mélange de l'huile (1) selon
l'exemple 1 et
des huiles connues avec d'autres huiles de bases selon les quantités ( /0 en
masse) du
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tableau 5. On prépare également une composition lubrifiante comparative (3) à
partir
d'une huile comparative (2) selon l'exemple (3) comparatif.
Composition Composition
(5) selon comparative
l'invention (3)
huile de base groupe III (KV100 / ASTM
37,45 37,45
D445 = 4,16 mm2.s-1)
huile de base groupe III : Neste Nexbase
17,3 17,3
3050
huile (1) selon l'invention 27,7 /
huile comparative (2) / 27,7
mélange d'additifs (dispersants,
détergent, DTPZn, antioxydant aminé, 10,9 10,9
antioxydant phénolique)
additif améliorant de l'indice de viscosité
3,2 3,2
(PISH)
additif améliorant de l'indice de viscosité
2,9 2,9
(PMA)
additif réducteur de frottement (MoDTC) 0,5 0,5
additif anti-corrosion de type aminé 0,05 0,05
Tableau 5
Les caractéristiques des compositions lubrifiantes préparées sont évaluées et
les
résultats obtenus sont présentés dans le tableau 6.
Composition Composition
(5) selon comparative (3)
l'invention
viscosité cinématique mesurée à
9,672 9,858
100 C (ASTM D445) (mm2.s-1)
indice de viscosité (ISO 2909) 202 193
volatilité Noack (CEC L-40-93) (%)
9,5 12,3
viscosité dynamique (CCS)
4 970 6 250
à -35 C (ASTM D5293) (mPa.$)
Tableau 6
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Comparée à une composition lubrifiante comprenant deux huiles de groupe III et
l'huile
comparative (2) de l'état de la technique, la composition lubrifiante
comprenant l'huile (1)
selon l'invention présente des propriétés améliorées.
5 La viscosité cinématique mesurée à 100 C est inférieure. La viscosité
dynamique (CCS à
-35 C) est inférieure, ce qui met en avant une amélioration du comportement à
froid de la
composition selon l'invention.
De plus, l'indice de viscosité est très supérieur et la volatilité Noack est
fortement
améliorée. Ces paramètres permettent donc de démontrer le gain Fuel-Eco de
la
10 composition selon l'invention.
Exemple 8: préparation d'une composition lubrifiante selon l'invention, d'une
composition
lubrifiante comparative et évaluation des propriétés de ces compositions pour
la
lubrification d'un moteur de véhicule
15 On prépare les compositions lubrifiantes par mélange de l'huile (1)
selon l'exemple 1 et
des huiles connues avec d'autres huiles de bases et avec des additifs de
préparation de
compositions lubrifiantes selon les quantités ( /0 en masse) du tableau 7.
Composition Composition
(6) selon comparative
l'invention (4)
huile de base groupe III (KV100 / ASTM D445 =
48,7 48,7
4,38 mm2.s-1)
huile de base groupe IV PAO (KV100 / ASTM
20,0 20,0
D445 = 4,08 mm2.s-1)
huile (1) selon l'invention 10,0 /
huile comparative (2) / 10,0
mélange d'additifs (dispersants, détergent,
DTPZn, antioxydant aminé, antioxydant 12,6 12,6
phénolique)
additif modificateur de frottement (monooléate de
0,5 0,5
glycérol)
additif améliorant de point d'écoulement (PMA) 0,2 0,2
additif améliorant de l'indice de viscosité (PISH) 8,0 8,0
Tableau 7
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Les caractéristiques des compositions lubrifiantes préparées sont évaluées et
les
résultats obtenus sont présentés dans le tableau 8.
Composition Composition
(6) selon comparative (4)
l'invention
indice de viscosité (ISO 2909) 195 192
viscosité cinématique mesurée à 100 C
8,115 8,043
(ISO 31404) (mm2.s-1)
viscosité dynamique (CCS)
4 480 4 950
à -35 C (ASTM D5293) (mPa.$)
indice de basicité (total base number :
7,3 7,8
TBN) (ASTM D2896)
résistance à l'oxydation (Daimler
-9,1 -13,3
oxydation test F0- DIN 51453) (100 C ¨
168 h) ( /0)
résistance à l'oxydation (Daimler
18,8 14,2
oxydation test 5% B100 - DIN 51453)
(100 C ¨ 168 h) ( /0)
Fuel Eco (W24 C250 CDI / moteur ¨
3,84 2,62
0M651 vs MB RL002) ( /0)
Tableau 8
Comparée à une composition lubrifiante comprenant une huile de groupe III, une
huile de
groupe IV et l'huile comparative (2) de l'état de la technique, la composition
lubrifiante
comprenant l'huile (1) selon l'invention présente des propriétés améliorées,
et plus
particulièrement en gain Fuel-Eco .
L'indice de viscosité est supérieur. La viscosité dynamique (CCS à -35 C) est
inférieure.
La résistance à l'oxydation est améliorée.
Exemple 9: préparation d'une composition lubrifiante selon l'invention, d'une
composition
lubrifiante comparative et évaluation des propriétés de ces compositions pour
la
lubrification de la transmission d'un véhicule à moteur
On prépare les compositions lubrifiantes par mélange de l'huile (2) selon
l'exemple 2 et
des huiles connues avec d'autres huiles de bases et avec des additifs de
préparation de
compositions lubrifiantes selon les quantités ( /0 en masse) du tableau 9.
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32
Composition Composition comparative (5)
(7) selon
l'invention
huile de base groupe IV mPAO
(KV100 / ASTM D445 = 55 55
3,5 mm2.s-1)
huile (2) selon l'invention 16,3 /
huile comparative (1) / 16,3
additif améliorant de l'indice de
6,0 6,0
viscosité (PMA)
additif améliorant de l'indice de
14,0 14,0
viscosité (PMA)
mélange d'additifs (dispersants,
détergent, antioxydant, agent
8,7 8,7
extrême pression, anti-usure,
anti-mousse, DTPZn)
Tableau 9
Les caractéristiques des compositions lubrifiantes préparées sont évaluées et
les
résultats obtenus sont présentés dans le tableau 10.
Composition Composition comparative (5)
(7) selon
l'invention
indice de viscosité (ISO 2909) 212 200
coefficient de traction (MTM:
T= 40 C, Ve= 1 m/s, SRR= 20 % 0,036 0,041
charge= 75 N)
Tableau 10
Comparée à une composition lubrifiante comprenant une huile de groupe IV et
l'huile
comparative (1) de l'état de la technique, la composition lubrifiante
comprenant l'huile (2)
selon l'invention présente des propriétés améliorées.
L'indice de viscosité est bien supérieur et le coefficient de traction est
abaissé de plus de
12%. Ces paramètres permettent donc de démontrer le gain Fuel-Eco de la
composition selon l'invention.
