BE1019018A5 - Lubrifiants stuo economiques a faible teneur en phosphore et tbn eleve. - Google Patents

Abstract

On décrit une composition lubrifiante multifonctionnelle comprenant une huile de viscosité de graissage formulée avec une composition d'additif comprenant au moins un détergent à teneur en métal, au moins un agent de protection contre l'usure à base de phosphore et au moins un composé de molybdène. On décrit également l'amélioration des performances de freinage d'un tracteur ainsi que la protection d'un moteur de tracteur.

Description

Lubrifiants STUO économiques à faible teneur en phosphore et TBN élevé.

Domaine.

La présente invention concerne des compositions de graissage, des préformulations d'additifs et des procédés pour des huiles multifonctionnelles.

Arrière-plan de l'invention.

En Amérique du Nord, les lubrifiants pour tracteur sont souvent rapportés comme des huiles de transmission (« UTTO » Universal Tractor Transmission Oils) ou huiles hydrauliques (« THF » Tractor Hydraulic Fluids). Ces lubrifiants fournissent les performances requises pour la mécanique des fluides, la transmission, la pignonnerie, les prises de mouvement (« PTO ») et les freins humides. Dans les marchés internationaux et en émergence, les huiles multifonctionnelles (« STUO » ou « STOU ») sont les plus largement utilisées. Les huiles STUO fournissent une lubrification satisfaisante des moteurs diésel et à essence, en plus de fournir la performance requise pour la mécanique des fluides, la transmission, la pignonnerie, les prises de mouvement (« PTO ») et les freins humides.

Pour rencontrer ces exigences variées, les lubrifiants de tracteurs doivent équilibrer un grand nombre de propriétés performantes. Les lubrifiants pour tracteur UTTO et STUO doivent fournir une protection anti-usure, fournir une capacité de charge et contrôler les caractéristiques de frottement pour la durabilité de l'équipement. De plus, les lubrifiants pour tracteur STUO doivent maintenir la performance basique du moteur, sans compromettre les exigences des THF pour la performance des freins humides, de PTO, de transmission, de pignonnerie et hydraulique. La plupart des additifs utilisés dans les formulations de lubrifiant pour tracteur sont multifonctionnels et génèrent souvent un conflit entre les propriétés. Pour s'assurer que le lubrifiant pour tracteur fonctionne sur une large plage de températures, il est nécessaire que l'huile soit multigrade. Ceci nécessite l'utilisation d'huiles de base soigneusement choisies combinées avec des substances améliorant l'indice de viscosité et améliorant le point d'écoulement pour atteindre les limites de viscosité à température basse et élevée.

Ces conflits signifient inévitablement que les additifs doivent être soigneusement choisis et équilibrés. Il existe donc un besoin de STUO à base de faible teneur en phosphore, qui maintienne une bonne protection anti-usure et contre la pression extrême requise pour la performance de pignonnerie, de transmission et hydraulique. De plus, avoir une préformulation d'additifs à taux de traitement inférieur peut réduire les coûts de transport des additifs, améliorer le débit de l'usine et fournir des bénéfices économiques aux mélangeurs de lubrifiants en termes d'abaissement des coûts nets de traitement des additifs.

Résumé.

Selon la divulgation, une composition de graissage multifonctionnelle (STUO) peut comprendre une huile de viscosité de graissage ayant un indice, de viscosité d'au moins 95. La composition de graissage peut aussi comprendre des composants d'additifs comprenant au moins un détergent contenant un métal, au moins une substance à base de phosphore prévenant l'usure et au moins un composé de molybdène soluble dans l'huile. La composition de graissage peut être caractérisée en ce qu'un rapport entre une teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et un indice d'alcalinité total de la composition de graissage (mg KOH/g) varie d'environ 210 à environ 450 (ppm/mg KOH/g). La composition de graissage peut comprendre un rapport entre une teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et une teneur en phosphore sur la base du poids total de la composition de graissage qui varie d'environ 5,0 à environ 20,0 (ppm/ppm). La composition de graissage peut comprendre un rapport entre la teneur en phosphore (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et une teneur en molybdène (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage qui varie d'environ 0,5 à environ 80,0 (ppm/ppm).

De plus, une préformulation d'additifs d'huile multifonctionnelle peut comprendre un détergent contenant un métal, une substance à base de phosphore prévenant l'usure et un composé de molybdène soluble dans l'huile. La préformulation d'additifs peut être caractérisée en ce qu'un rapport entre la teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs et une teneur en phosphore (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs varie d'environ 5,0 à environ 20,0 (ppm/ppm). La préformulation d'additifs peut comprendre un rapport entre la teneur en phosphore (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs et une teneur en molybdène (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs d'environ 0,5 à environ 80,0 (ppm/ppm).

De plus, un procédé d'amélioration de la performance de freinage d'un tracteur peut comprendre (1) l'addition au tracteur de la composition d'huile de graissage ; et (2) la mise en fonction du frein humide du tracteur.

De plus, un procédé pour améliorer la protection anti-usure d'un tracteur peut comprendre (1) l'addition à un moteur, de tracteur de la composition d'huile de graissage ; et (2) la mise en fonction du moteur du tracteur.

Des objets et avantages supplémentaires de la divulgation seront exposés en partie dans la description qui suit, et/ou peuvent être enseignés par la pratique de la divulgation. Les objets et avantages de la divulgation seront réalisés et obtenus au moyen des éléments et des combinaisons particulièrement indiqués dans les revendications annexes.

Il faut comprendre qu'à la fois la description générale précédente et la description détaillée suivante sont exemplaires et purement explicatives et ne limitent pas la divulgation, comme revendiquée.

Description des formes de réalisation.

Comme utilisé ici, le terme « substituant hydrocarbyle » ou « groupement hydrocarbyle » est utilisé dans son sens ordinaire, qui est bien connu de l'homme du métier. Spécialement, il se rapporte à un groupement ayant un atome de carbone attaché directement au restant de la molécule et ayant un caractère hydrocarboné prédominant. Des exemples de groupements' hydrocarbyle incluent : (1) des substituants hydrocarbonés, c'est-à-dire, des substituants aliphatiques (par exemple, alkyle ou alcényle), alicycliques (par exemple, cycloalkyle, cycloalcényle) et des · substituants aromatiques substitués par des groupements aromatiques, aliphatiques et alicycliques, ainsi que des substituants cycliques dans lesquels le cycle est complété par une autre portion de la molécule (par exemple, deux substituants forment conjointement un radical alicyclique) ; (2) des substituants hydrocarboné substitués, c'est-à-dire, des substituants contenant des groupements non hydrocarbonés qui, dans le contexte de cette invention, n'altèrent pas le substituant hydrocarboné prédominant (par exemple, halo, (spécialement chloro et fluoro), hydroxy, alkoxy, mercapto, alkylmercapto, nitro, nitroso et sulfoxy) ; (3) des substituants hétéro, c'est-à-dire, des substituants qui, tout en ayant un caractère hydrocarboné prédominant, dans le contexte de cette invention, contiennent un autre substituant que le carbone dans un cycle ou une chaîne autrement composé d'atomes de carbone. Les hétéroatomes incluent le soufre, l'oxygène, l'azote et englobent des substituants comme le pyridyle, le furyle, le thiényle et l'imidazolyle. En général, pas plus de deux, par exemple, pas plus de un substituant non hydrocarboné sera présent pour dix atomes de carbone dans le groupement hydrocarbyle ; typiquement, il n'y a pas de substituant non hydrocarboné dans le groupement hydrocarbyle.

Comme utilisé ici, le terme « pour cent en poids », sauf indication contraire explicite, désigne le pourcentage du composant cité par rapport au poids de la composition entière.

Les termes « soluble dans l'huile » ou « dispersible » utilisés ici n'indiquent pas nécessairement que les composés ou additifs sont solubles, susceptibles d'être dissous, miscibles, ou capables d'être mis en suspension dans l'huile dans toutes les proportions. Cela signifie, cependant, qu'ils sont, par exemple, solubles ou dispersibles de manière stable dans l'huile à un point suffisant pour exercer leur effet attendu dans l'environnement dans lequel l'huile est utilisée. De plus, l'incorporation supplémentaire d'autres additifs peut aussi permettre l'incorporation de taux supérieurs d'un additif particulier, si souhaité.

Exigences clefs de lubrifiant nécessaires pour les caractéristiques de performance.

Le moteur est l'unité d'énergie de base d'un tracteur. Un moteur diésel turbocompressé est le plus souvent utilisé dans les tracteurs de la génération moderne ; cependant, le moteur diésel aspiré et le 'moteur à essence sont aussi utilisés. Les lubrifiants STUO doivent fournir les propriétés standards d'un lubrifiant de carter moteur comme la détergence/dispersité, la stabilité à l'oxydation, la capacité anti-usure/charge EP et la protection par rapport à la corrosion/rouille. Les lubrifiants de qualité de diésel commercial API (« API CX ») fournissent une protection adéquate aux moteurs utilisés dans les applications de STÜO. Les lubrifiants de qualité API CD (comme utilisés ici « CD ») fournissent une performance de diésel modérément compressé et rencontrent les spécifications des lubrifiants MIL-L-2104C et Caterpillar Series 3.

La transmission transfère la puissance du moteur à la commande finale, par conséquent le lubrifiant doit être résistant à l'oxydation, fournir la protection anti-usure et fournir un frottement contrôlé. La pignonnerie de commande finale transfère la puissance aux roues qui fonctionnent sous des conditions de faible vitesse et de couple élevé. Les lubrifiants API GL-4 (comme utilisés ici « GL-4 ») rencontrent les exigences de performance pour les transmissions.

La protection contre l'usure des pignons est un paramètre de performance critique et est l'élément majeur lié au lubrifiant contribuant à la durabilité de la transmission, du différentiel et de la commande finale. Le taux de performance des lubrifiants pour tracteur courants est ciblé à GL-4 sous des conditions de faible vitesse, de couple élevé.

Les freins humides du tracteur aident à manœuvrer ainsi qu'à stopper, ce qui nécessite un lubrifiant qui a des caractéristiques de frottement équilibrées, pour éviter l'action de stick-slip tout en n'affectant pas la capacité des freins à stopper rapidement. Le stick-slip génère un bruit de frein durant certaines conditions de freinage, qui n'est pas acceptable pour les utilisateurs (typiquement, les fermiers). Le PTO transfère la puissance mécanique à l'équipement auxiliaire et l'embrayage doit être capable de bloquer le moteur du tracteur dans le cas où l'équipement auxiliaire serait endommagé. Si le lubrifiant est trop glissant, les plaques d'embrayage peuvent être comme vitrées et une rupture prématurée de PTO peut en résulter. Ces propriétés de frottement opposées du lubrifiant pour les freins humides et le PTO doivent être obtenues et maintenues tout au long de la période de vidange d'huile.

Les unités hydrauliques fournissent la puissance à l'équipement auxiliaire et parfois aux transmissions hydrostatiques. Pour un service satisfaisant, les lubrifiants pour tracteur doivent fournir une gamme de propriétés communes aux liquides hydrauliques industriels qui incluent la fluidité à basses températures, la stabilité au cisaillement, la stabilité à l'oxydation, la protection anti-usure/charge, l'inhibition de la corrosion/rouille, la compatibilité de joint, la tolérance à l'eau, la filtrabilité, le caractère antimousse et les propriétés d'aération.

Une autre zone importante de la performance de lubrifiant nécessaire pour un service en extérieur satisfaisant est la compatibilité avec les contaminants. Trois contaminants principaux existent. Le premier est l'eau qui entre dans les systèmes mécaniques du tracteur en raison de l'exposition à l'environnement dans lequel le tracteur fonctionne. L'eau peut conduire à des problèmes de corrosion et peut provoquer la décomposition hydrolytique des additifs dans le lubrifiant, conduisant à la dégradation de la performance et à la formation d'émulsions/substances insolubles qui produisent des problèmes de filtrabilité. Le second contaminant est la poussière qui est aussi une fonction de l'environnement de fonctionnement et peut - conduire directement à des pertes de performance antiusure et de filtrabilité. La combinaison de l'eau et de la poussière peut conduire à des problèmes de filtrabilité amplifiés, comme le blocage précoce des filtres. Le blocage précoce des filtres peut conduire à la perte complète du contrôle des contaminants, dégrevant gravement la performance d'usure. L'importance de ces problèmes liés à la protection des systèmes de contrôles hydrauliques critiques est bien documentée. Le troisième contaminant est constitué des autres lubrifiants. D'autres lubrifiants peuvent entrer dans le tracteur soit par lubrification mixte soit par la sortie hydraulique qui se connecte à l'équipement auxiliaire contenant un autre lubrifiant. Ceci conduit à l'incompatibilité et à la perte de performance générale. Additifs lubrifiants utilisés pour formuler les huiles pour tracteur.

Les trois types d'additifs majeurs qui peuvent être contenus dans un lubrifiant de transmission pour tracteur sont des modificateurs de frottement, des additifs anti-usure/pression extrême (EP) et des additifs dispersants/détergents. Les modificateurs de frottement peuvent être inclus, par exemple, pour contrôler le bruit des freins humides et la performance de PTO. Les additifs anti-usure/EP sont importants, par exemple, dans la commande finale. Les additifs dispersants/détergents peuvent être inclus, par exemple, pour fournir une bonne performance de moteur dans les STUO et les caractéristiques de frottements propres et la sensibilité à l'eau dans les UTTO. Les modificateurs de frottement appropriés incluent une grande variété de composés chimiques organiques. Des exemples incluent les dérivés d'amine ou d'amide gras et les esters sulfurisés. Des. additifs anti-usure/EP peuvent inclure des dithiophosphates de zinc combinés avec un additif organique à base de phosphore ou de soufre. Les dispersants et les détergents peuvent inclure, par exemple, des succinimides sans cendre, des sulfonates faiblement dosés ou surdosés et des dérivés de phénates. De plus, le lubrifiant peut aussi contenir des antioxydants pour contrôler la stabilité à l'oxydation, des additifs anticorrosion et des antimousses (aussi rapportés ici comme des agents antimousse ou des antimoussants).

La plupart des additifs utilisés dans la formulation de lubrifiant pour tracteur sont multifonctionnels et génèrent souvent un conflit entre les propriétés. Les détergents utilisés pour la performance du moteur peuvent être défavorables pour le bruit de freins humides. Ces conflits signifient inévitablement que celui qui formule l'huile doit choisir et équilibrer les additifs.

Les additifs anti-usure fournissent une bonne protection contre l'usure dans les moteurs mais peuvent être corrosifs pour les composants de cuivre dans les pompes hydrauliques. Historiquement, des dialkyldithio-phosphates de zinc (ZDDP) ont été les principaux composants anti-usure/EP utilisés dans les moteurs, la transmission et certaines applications de pignonnerie (GL-4) ; cependant, le taux élevé de soufre, de phosphore et de zinc ont été suspectés d'empoisonner le catalyseur d'épuration des gaz d'échappement. Comme l'utilisation d'huiles pour moteur à faible teneur en phosphore (EO) continue à augmenter, il existe un besoin de développer des préformulations de STUO à faible teneur en phosphore, qui maintiennent une bonne protection anti-usure et de pression extrême requise pour la pignonnerie, la transmission et la performance hydraulique des lubrifiants STUO à faible teneur en phosphore. De plus, des préformulations d'additifs à taux de traitement inférieurs réduisent les coûts de transport des additifs, améliorent le débit de l'installation et fournissent des bénéfices économiques aux mélanges de lubrifiants en termes de coûts nets de traitement inférieurs des additifs.

Dans un aspect, on fournit un STUO comprenant une huile de viscosité de graissage formulée avec des composants additifs comprenant au moins un détergent contenant un métal, au moins une substance à base de phosphore prévenant l'usure et au moins un composé de molybdène soluble dans l'huile.

Huile de viscosité de graissage.

Les huiles de viscosité de graissage (par exemple, les huiles de base) appropriées pour l'utilisation dans la formulation des formes de réalisation ici peuvent être choisies parmi n'importe lesquelles des huiles synthétiques, des huiles minérales ou des mélanges de celles-ci. Dans un aspect, la composition peut comprendre une combinaison d'une huile végétale et d'une huile synthétique comme divulgué dans la demande de brevet U. S. n° 2005/0 059 562, publiée le 17 mars 2005. Les huiles minérales incluent des huiles animales et des huiles végétales (par exemple, huile de ricin, huile de lard) ainsi que d'autres huiles de graissage minérales comme les lubrifiants pétroliers liquides et les huiles de graissage minérales traitées par solvant ou traitées par acide de type paraffinique, naphténique ou paraffinique-naphténique mixte. Les huiles dérivées du charbon ou du schiste sont aussi appropriées. De plus, des huiles dérivées de procédé de transformation de gaz en liquide sont appropriées.

Les huiles de base appropriées pour les STUO peuvent être classées selon le grade de viscosité selon la norme SAE J300 pour les huiles pour moteur. Les huiles appropriées peuvent avoir une plage de viscosité d'environ SAE OW à environ 60W pour un grade simple. De plus, des grades croisés appropriés (ou multigrades) peuvent varier d'environ 0W-30, 10W-30, 15W-40 et d'autres. De plus, les huiles de base appropriées pour les STUO peuvent être classées selon la classification de la viscosité de lubrifiant de pignonnerie automobile J306. Des huiles appropriées peuvent avoir une plage de viscosité d'environ 70W à 250W pour un grade simple. Des grades croisés appropriés (ou multigrades) peuvent varier d'environ 70W90, 75W140, 80W90, 85W140 et d'autres. D'autres grades appropriés incluent les grades de viscosité ISO utilisés typiquement pour les huiles hydrauliques comme les huiles de grade ISO 22 à ISO 600.

L'huile de base peut être présente en quantité majeure, où « quantité majeure » doit être compris comme supérieur ou égal à 50% en poids, par exemple d'environ 80 à environ 98 pour cent en poids de la composition lubrifiante.

Les huiles de base appropriées à l'utilisation dans les présentes formes de réalisation peuvent avoir un indice de viscosité supérieur à environ 95.

Des exemples non limitant d'huiles synthétiques incluent des huiles hydrocarbonées comme des oléfines polymérisées et interpolymérisées (par exemple, des polybutylènes, des polypropylènes, des copolymères de propylène et d'isobutylène et d'autres) ; des polyalphaoléfines comme les poly(1-hexènes) , les poly(1-octènes), les poly(1-décènes), etc. et les mélanges de celles-ci ; des alkylbenzènes (par exemple, des dodécylbenzènes, des tétradécylbenzènes, des dinonylbenzènes, des di(2-éthylhexyl)benzènes et d'autres) ; des polyphényles (par exemple, des biphényles, des terphényles, des polyphényles alkylés, etc.) ; des diphényléthers alkylés et des diphénylsulfures alkylés et les dérivés, analogues et homologues de ceux-ci et d'autres.

Des polymères et des interpolymères d'oxyde d'alkylène et des dérivés de ceux-ci où les groupements hydroxyles terminaux ont été modifiés par estérification, éthérification et d'autres, constituent une autre classe d'huiles synthétiques connues qui peuvent être utilisées. Ces huiles sont exemplifiées par les huiles préparées par polymérisation d'oxyde d'éthylène ou d'oxyde de propylène, les éthers d'alkyle et d'aryle de ces polymères de polyoxyalkylène (par exemple, l'éther méthylique de polyisopropylèneglycol ayant un poids moléculaire moyen d'environ 1000, l'éther de diphényle de polyéthylèneglycol ayant un poids moléculaire d'environ 500-1000, l'éther de diéthyle de polypropylèneglycol ayant un poids moléculaire d'environ 1000-1500 et d'autres) ou des esters mono- ou polycarboxyliques de ceux-ci, par exemple, les esters d'acide acétique, des esters mixtes d'acide gras en C3-C8 ou des diesters d'oxoacide en C13 de tétraéthylèneglycol.

Une autre classe d'huiles synthétiques qui peuvent être utilisées incluent des esters d'acides dicarboxyliques (par exemple, acide phtalique, acide succinique, acides alkylsucciniques, acides alcényl-succiniques, acide maléique, acide azélaïque, acide subérique, acide sébacique, acide fumarique, acide adipique, acide linoléique dimère, acide malonique, acides alkylmaloniques, acides alcénylmaloniques, et d'autres) avec une variété d'alcools (par exemple, alcool butylique, alcool hexylique, alcool dodécylique, alcool de 2-éthylhexyle, éthylèneglycol, monoéther de diéthylèneglycol, propylèneglycol et d'autres). Des exemples spécifiques de ces esters incluent l'adipate de dibutyle, le sébaçate de di(2-éthylhexyle), le fumarate de di-n-hexyle, le sébaçate de dioctyle, l'azélate de diisooctyle, l'azélate de diisodécyle, le phtalate de dioctyle, le phtalate de didécyle, le sébaçate de dieicosyle, le diester de 2-éthylhexyle de l'acide linoléique dimère, l'ester complexe formé par réaction d'une mole d'acide sébacique avec deux moles de tétraéthylèneglycol et deux moles d'acide 2-éthyl-hexanoïque et d'autres.

Des esters utiles comme huiles synthétiques incluent ceux obtenus à partir d'acides monocarboxyliques en C5-C12 et de polyols et de polyoléthers comme le néopentylglycol, le triméthylolpropane, le pentaérythritol, le dipentaérythritol, le tripentaérythritol et d'autres.

Donc, l'huile de base utilisée qui peut être utilisée pour fabriquer les compositions comme décrit ici peut être choisie parmi n'importe laquelle des huiles de base dans les Groupes I-V comme spécifié dans les normes d'interchangeabilité des huiles de base selon l'American Petroleum Institute (API). Ces groupes d'huiles de base sont comme suit :

les huiles de base du groupe I contiennent moins de 90% de saturation et/ou plus de 0,03% de soufre et ont un indice de viscosité (VI) supérieur ou égal à 80 et inférieur à 120 ; les huiles de- base du groupe II

contiennent un taux supérieur ou égal à 90% de saturation et inférieur ou égal à 0,03% de soufre et ont un indice de viscosité supérieur ou égal à 80 et inférieur à 120 ; les huiles de base du groupe III contiennent un taux supérieur ou égal à 90% de saturation et inférieur ou égal à 0,03% de soufre et ont un indice de viscosité supérieur ou égal à 120 ; les huiles de base du groupe IV comprennent des polyalphaoléfines (PAO) ; et les huiles de base du groupe V comprennent toutes les autres huiles de base non incluses dans les groupes I, II, III ou IV.

Les procédés d'essais utilisés en définissant les groupes ci-dessus sont l'ASTM D2007 pour la saturation ; l'ASTM D2270 pour l'indice de viscosité ; et un des ASTM D2622, 4294, 4927 et 3120 pour le soufre.

Les huiles de base du groupe IV, c'est-à-dire, les polyalphaoléf ines (PAO) incluent des .oligomères hydrogénés d'une alphaoléfine, les procédés les plus importants d'oligomérisation étant les procédés par radicaux libres, la catalyse de Ziegler, et la catalyse cationique, de Friedel-Crafts.

Les polyalphaoléfines ont typiquement des viscosités dans la plage de 2 à 100 cSt à 100°C, par exemple 4 à 8 cSt à 100°C. Elles peuvent, par exemple, être des oligomères d'alphaoléfines à chaîne ramifiée ou à chaîne droite ayant environ 2 à environ 30 atomes de carbone, dont des exemples non limitant incluent les polypropènes, les polyisobutènes, les poly-l-butènes, les poly-l-hexènes, les poly-l-octènes et le poly-1-décène. On inclut les homopolymères, les interpolymères et les mélanges.

Quant à l'équilibre de l'huile de base rapporté à ce qui précède, une « huile de base du groupe I » inclut aussi une huile de base du groupe I avec laquelle une ou plusieurs huiles de base d'un ou plusieurs autres groupes peuvent être mélangées, à condition que le mélange résultant ait des caractéristiques tombant dans celles qui sont spécifiées pour les huiles de base du groupe I.

Les huiles de base appropriées pour l'utilisation ici peuvent être fabriquées en utilisant une variété de procédés différents incluant, mais n'y étant pas limités, la distillation, la solvolyse, le traitement à l'hydrogène, l'oligomérisation, l'estérification et la régénération.

L'huile de base peut être une huile dérivée d'hydrocarbures synthétisés de Fisher-Tropsch. Les hydrocarbures synthétisés de Fisher-Tropsch peuvent être fabriqués à partir de gaz de synthèse contenant H2 et CO en utilisant le catalyseur de Fisher-Tropsch. Ces hydrocarbures nécessitent typiquement un traitement ultérieur pour être utiles comme huile de base. Par exemple, les hydrocarbures peuvent être hydroisomérisés en utilisant des procédés divulgués dans les brevets Ü.S. n° 6 103 099 ou 6 180 575 ; hydrocraqués et hydroisomérisés en utilisant les procédés divulgués dans les brevets Ü.S. n° 4 943 672 ou 6 096 940 ; déparaffinés en utilisant des procédés divulgués dans le brevet U. S. n° 5 882 505 ; ou hydroisomérisés et déparaffinés en utilisant des procédés divulgués dans les brevets Ü.S. n° 6 013 171, 6 080 301 ou 6 165 949.

Les huiles non raffinées, raffinées et régénérées, soit minérales soit synthétiques (ainsi que des mélanges de deux ou de plus de deux de celles-ci) du type décrit ci-dessus peuvent être utilisées dans les huiles de base. Les huiles non raffinées sont celles obtenues directement à partir d'une source minérale ou synthétique sans autre traitement de purification. Par exemple, une huile de schiste obtenue directement à partir d'opérations de distillation à la cornue, un lubrifiant pétrolier obtenu directement à partir de distillation primaire, ou une huile d'ester obtenue directement à partir d'un procédé d'estérification et utilisée sans autre traitement serait une huile non raffinée. Les huiles raffinées sont similaires aux huiles non raffinées excepté qu'elles ont en plus été traitées en une ou plusieurs étapes dé purification pour améliorer une ou plusieurs propriétés. La plupart de ces techniques de purification sont connues de l'homme du métier comme l'extraction par solvant, la distillation secondaire, l'extraction acide ou basique, la filtration, la percolation et d'autres. Les huiles régénérées sont obtenues par des procédés similaires à ceux utilisés pour obtenir les huiles raffinées appliqués aux huiles raffinées qui ont déjà été utilisés en service. Ces huiles régénérées sont aussi connues comme huiles régénérées et retraitées et sont souvent traitées en plus par des techniques dirigées vers l'élimination des additifs épuisés, des contaminants et des produits de décomposition des huiles.

Détergent contenant un métal.

Les formes de réalisation de la présente divulgation peuvent comprendre au moins un détergent contenant un métal. Les détergents comprennent généralement une tête polaire avec une longue queue hydrophobe où la tête polaire comprend un sel métallique d'un composé organique acide. Les sels peuvent contenir une quantité fondamentalement stœchiométrique du métal, dans lequel cas ils sont décrits habituellement comme des sels normaux ou neutres et ont typiquement un indice d'alcalinité total ou TBN (comme mesuré par l'ASTM D2896) d'environ 0 à moins d'environ 150. De grandes quantités d'une base métallique peuvent être incluses en faisant réagir un excès d'un composé métallique comme un oxyde ou un hydroxyde avec un gaz acide comme le dioxyde de carbone. Le détergent surbasique résultant comprend des micelles de détergent neutralisé entourant un noyau de base métallique inorganique (par exemple, des carbonates hydratés). Ces détergents surbasiques peuvent avoir un TBN d'environ 150 ou plus, comme d'environ 150 à environ 450 ou plus.

Les détergents qui peuvent être utilisés dans les présentes formes de réalisation incluent des sulfonates, des phénates, des phénates sulfurisés et des salicylates neutres et surbasiques, solubles dans l'huile, d'un métal, en particulier des métaux alcalins ou alcalino-terreux, par exemple, le sodium, le potassium, le lithium, le calcium et le magnésium. Les métaux les plus couramment utilisés sont le calcium et le magnésium, qui peuvent être tous deux présents. Les mélanges de calcium et/ou de magnésium avec le sodium sont aussi utiles. Des détergents contenant un métal particulièrement adéquats sont des sulfonates de calcium ou de magnésium neutres ou surbasiques ayant un TBN de 20 à 450, des phénates de calcium ou magnésium neutres et surbasiques et des phénates sulfurisés ayant un TBN de 50 à 450, et des salicylates de calcium ou de magnésium neutres ou surbasiques ayant un TBN de 130 à 350. Les mélanges de ces sels peuvent aussi être utilisés. Quand ils sont utilisés, la présence d'au moins un détergent surbasique est souhaitable. Comme exemple, des détergents contenant un métal appropriés peuvent inclure au moins un phénate de calcium, un salicylate de calcium, un sulfonate de calcium et des mélanges de ceux-ci. Comme autre exemple, au moins deux détergents contenant un métal peuvent être utilisés. Par exemple, un sulfonate métallique et un phénate métallique peuvent être utilisés. Comme autre exemple, un sulfonate métallique surbasique et un phénate métallique surbasique peuvent être utilisés.

Composé à base de phosphore prévenant lyusure.

Le composé à base de phosphore prévenant l'usure peut comprendre un composé de dihydrocarbyl-dithiophosphate métallique, comme le dihydrocarbyl-dithiophosphate de zinc mais n'y est pas limité. Des dihydrocarbyldithiophosphates métalliques appropriés peuvent comprendre des sels métalliques de dihydrocarbyldithiophosphate dans lesquels le métal peut être un métal alcalin ou alcalino-terreux ou l'aluminium, le plomb, l'étain, le molybdène, le manganèse, le nickel, le cuivre ou le zinc. Les sels de zinc sont les plus couramment utilisés dans l'huile de graissage.

Les sels métalliques de dihydrocarbyldithiophosphate peuvent être préparés selon des techniques connues en formant d'abord un acide dihydrocarbyldithiophosphorique (DDPA), habituellement par réaction d'un ou de plusieurs alcools ou d'un phénol avec P2O5 et ensuite en neutralisant le DDPA formé avec un composé métallique. Par exemple, un acide dithiophosphorique peut être fabriqué par réaction des mélanges d'alcools primaires et secondaires. En variante, on peut préparer des acides dithio-phosphoriques multiples où les groupements hydrocarbyle sur un sont entièrement de caractère secondaire et les groupements hydrocarbyle sur les autres sont entièrement de caractère primaire. Pour fabriquer le sel métallique, tout composé métallique basique ou neutre peut être utilisé mais les oxydes, les hydroxydes et les carbonates sont les plus généralement utilisés. Les additifs commerciaux contiennent fréquemment un excès de métal en raison de l'utilisation d'un excès du composé métallique basique dans la réaction de neutralisation.

Les dihydrocarbyldithiophosphates de zinc (ZDDP) sont des sels solubles dans l'huile des acides dihydrocarbyldithiophosphoriques et peuvent être représentés par la formule suivante :

où R et R' peuvent être des radicaux hydrocarbyle identiques ou différents contenant 1 à 18, par exemple 2 à 12 atomes de carbone, et incluant des radicaux comme des radicaux alkyle, alcényle, aryle, arylalkyle, alkaryle et cycloaliphatique. Les groupements R et R' peuvent être des groupements alkyle de 2 à 8 atomes de carbone. Donc, les radicaux peuvent, par exemple, être des radicaux éthyle, n-propyle, i-propyle, n-butyle, i-butyle, butyl-sec, amyle, n-hexyle, i-hexyle, n-octyle, décyle, dodécyle, octadécyle, 2-éthylhexyle, phényle, butylphényle, cyclohexyle, méthylcyclopentyle, propényle, butényle. Pour obtenir la solubilité dans l'huile, le nombre total d'atomes de carbone (c'est-à-dire, R et R') dans l'acide dithiophosphorique sera généralement d'environ 5 ou supérieur. Le dihydrocarbyldithiophosphate de zinc peut par conséquent comprendre des dialkyldithiophosphates de zinc.

D'autres composants appropriés qui peuvent être utilisés comme composés à base de phosphore prévenant l'usure incluent n'importe quel composé organophosphoreux, mais n'y sont limités, comme des phosphates, thiophosphates, phosphites et des sels de ceux-ci et des phosphonates. Des exemples appropriés sont le tricrésylphosphate (TCP), un dialkylphosphite (par exemple, 1'hydrogénophosphite de dibutyle) et le phosphate de l'acide amylique.

Le composé à base de phosphore prévenant l'usure peut être présent dans une quantité suffisante pour fournir environ 200 à environ 800 ppm de phosphore dans un liquide STUO complètement formulé. Comme autre exemple, le composé à base de phosphore prévenant l'usure peut être présent dans une quantité suffisante pour fournir environ 200 à environ 400 ppm de phosphore dans un liquide STUO complètement formulé. Comme encore un autre exemple, le composé à base de phosphore prévenant l'usure peut être présent dans une quantité suffisante pour fournir environ 295 ppm de phosphore. Composé de molybdène.

Le composé de molybdène peut comprendre un composé organique de molybdène. Par exemple, le composé de molybdène peut comprendre, mais n'y est pas limité, un ou plusieurs d'un dialkyldithiocarbamate de molybdène, d'un dialkyldithiophosphate de molybdène, d'un dialkyldithiophosphinate de molybdène, d'un xanthate de molybdène, d'un thioxanthate de molybdène et des mélanges de ceux-ci.

Le composé de molybdène peut être mono-, di-, tri- ou tétra-nucléaire. Le composé de molybdène peut être un composé organique de molybdène. Le composé de molybdène peut être choisi parmi le groupe constitué de dithiocarbamates de molybdène (MoDTC), de dithiophosphates de molybdène, de dithiophosphinates de molybdène, de xanthates de molybdène, de thioxanthates de molybdène, de sulfures de molybdène, d'un composé organique de molybdène trinucléaire et des mélanges de ceux-ci.

De plus, le composé de molybdène peut être un composé acide de molybdène. Ces composés réagissent avec un composé basique d'azote comme mesuré par l'essai ASTM D-664 ou la procédure de titrage D-2896 et sont typiquement hexavalents. Sont inclus l'acide molybdique, le molybdate d'ammonium, le molybdate de sodium, le molybdate de potassium, et d'autres molybdates de métal alcalin et d'autres sels de molybdène, par exemple, l'hydrogénomolybdate de sodium, M0OCI4, Mo02Br2, Mo203C16, le trioxyde de molybdène ou des composés acides similaires de molybdène. En variante, les compositions peuvent être fournies avec du molybdène par des complexes de molybdène/soufre de composés basiques d'azote comme décrit par exemple dans les brevets U. S. n° 4 263 152 ; 4 285 822 ; 4 283 295 ; 4 272 387 ; 4 265 773 ; 4 261 843 ; 4 259 195 et 4 259 194 ; et le document WO 94/06897.

Parmi les composés de molybdène utiles dans les présentes compositions, il y a les composés organiques de molybdène de formules : Mo(ROCS2)4 et Mo(RSCS2)4, où R est un groupement organique choisi parmi le groupe constitué de groupements alkyle, aryle, aralkyle et alkoxyalkyle, généralement de 1 à 30 atomes de carbone, et de préférence 2 à 12 atomes de carbone et davantage préféré, alkyle de 2 à 12 atomes de carbone.

Un exemple est constitué des dialkyldithiocarbamates de molybdène.

Une classe de composés organiques de molybdène utiles sont des composés trinucléaires de molybdène, spécialement ceux de formule Mo3SkLnQz et les mélanges de ceux-ci, où L est un ligand indépendamment choisi ayant des groupements organiques avec un nombre suffisant d'atomes de carbone pour rendre le composé soluble ou dispersible dans l'huile, n est 1 à 4, k varie de 4 à 7, Q est choisi parmi le groupe des composés neutres donneurs d'électrons comme l'eau, des amines, des alcools, des phosphines et des éthers et z varie de 0 à 5 et inclut des valeurs non stœchiométriques. Au moins 21 atomes de carbone peuvent être présents parmi tous les groupements organiques de ligands, comme au moins 25, au moins 30, ou au moins 35 atomes de carbone. Des composés supplémentaires de molybdène appropriés sont décrits dans le document U. S. n° 6 723 685, incorporé ici à titre de référence.

Le composé de molybdène peut être présent dans un STUO complètement formulé dans une quantité telle qu'elle fournit environ 10 ppm à 200 ppm de molybdène. Comme autre exemple, le composé de molybdène peut être présent dans une quantité qui fournit environ 70 ppm de molybdène.

Modificateur de frottement.

Quelques formes de réalisation de la présente divulgation peuvent inclure un ou plusieurs modificateurs de frottement. Ces modificateurs de frottement peuvent comprendre des modificateurs de frottement sans cendre, par exemple, un amide d'oléyle.

D'autres exemples de modificateurs de frottement appropriés incluent, mais n'y sont pas limités, des imidazolines, des amides, des amines, des succinimides, des amines alkoxylées, des étheramines alkoxylées, des oxydes d'amine, des amidoamines, des nitriles, des bétaïnes, des amines quaternaires, des imines, des sels d'amines, 1'aminoguanadine, des alcanolamides, et d'autres.

Des modificateurs de frottement appropriés peuvent contenir des groupements hydrocarbyle qui sont choisis parmi des groupements hydrocarbyle à chaîne droite, à chaîne ramifiée, ou aromatiques ou des mélanges de ceux-ci et peuvent être saturés ou insaturés. Les groupements hydrocarbyle peuvent être composés de carbone et d'hydrogène ou d'hétéroatomes comme le soufre ou l'oxygène. Les groupements hydrocarbyle peuvent varier d'environ 12 à environ 25 atomes de carbone et peuvent être saturés ou insaturés.

Un autre exemple de modificateurs de frottement appropriés inclut des amides de polyamines. Ces composés peuvent avoir des groupements hydrocarbyle qui sont linéaires, soit saturés soit insaturés ou un mélange de ceux-ci et peuvent contenir environ 12 à environ 25 atomes de carbone.

D'autres exemples de modificateurs de frottement appropriés incluent des amines alkoxylées et des étheramines alkoxylées. Ces composés peuvent avoir des groupements hydrocarbyle qui sont linéaires, soit saturés soit insaturés ou un mélange de ceux-ci. Ils peuvent contenir environ 12 à environ 25 atomes de carbone. Des exemples incluent des amines éthoxylées et des étheramines éthoxylées.

Les amines et les amides peuvent être utilisés comme tels ou sous la forme d'un adduit ou d'un produit de réaction avec un composé de bore comme l'oxyde borique, un halogénure de bore, un métaborate, l'acide borique ou un borate de mono-, di- ou tri-alkyle. D'autres modificateurs de frottement appropriés sont décrits dans le document U.S. n° 6 300 291, incorporé ici à titre de référence.

Des modificateurs de frottement appropriés peuvent comprendre un modificateur de frottement organique sans azote, sans cendre (sans métal). Ces modificateurs de frottement peuvent inclure des esters formés par réaction d'acides carboxyliques et d'anhydrides avec des alcanols. D'autres modificateurs de frottement utiles incluent généralement un groupement polaire terminal (par exemple, carboxyle ou hydroxyle) lié par covalence à une chaîne hydrocarbonée oléophile. Des esters d'acides carboxyliques et d'anhydrides avec des alcanols sont décrits dans le document U.S. n° 4 702 850. Un autre exemple d'un modificateur organique de frottement sans azote sans cendre est le monooléate de glycérol (GMO). D'autres modificateurs de frottement appropriés sont décrits dans le document U. S. n° 6 723 685, incorporé ici à titre de référence.

Composants supplémentaires.

En plus des autres composants décrits ici, une préformulation d'additifs peut comprendre, par exemple, un ou plusieurs dispersants sans cendre, un inhibiteur de rouille, un agent antimousse, un antioxydant et une huile de dilution. D'autres composants facultatifs peuvent inclure des modificateurs de viscosité, des inhibiteurs de corrosion portant du cuivre et du plomb, des agents désémulsifiants et des abaisseurs de point d'écoulement.

Les formes de réalisation peuvent comprendre un fluide fini, c'est-à-dire, une composition d'huile-de graissage STUO comprenant une huile de viscosité de graissage ou une préformulation d'additifs. Une composition de graissage multifonctionnelle selon les formes de réalisation décrites ici peut comprendre une huile de viscosité de graissage formulée avec une préformulation d'additifs. La préformulation d'additifs peut comprendre les composants additifs suivants : i) au moins un détergent contenant un métal ; ii) au moins un composé à base de phosphore prévenant l'usure ; et iii) au moins un composé de molybdène soluble dans l'huile.

Les composants peuvent être combinés de telle manière qu'un rapport entre une teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et sur la base du poids total de la composition d'huile de graissage et un indice d'alcalinité total de la composition de graissage (mg KOH/g) varie d'environ 210 à environ 450 (ppm/mg KOH/g). Comme autre exemple, le rapport entre une teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et sur la base du poids total de la composition d'huile de graissage et un indice d'alcalinité total de la composition de graissage (mg KOH/g) varie d'environ 225 à environ 425 (ppm/mg KOH/g). Comme encore un autre exemple, le rapport entre une teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et sur la base du poids total de la composition d'huile de graissage et un indice d'alcalinité total de la composition de graissage (mg KOH/g) varie d'environ 225 à environ 325 (ppm/mg KOH/g).

Les composants peuvent être combinés de telle manière qu'un rapport entre la teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et une teneur de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure varie d'environ 5,0 à environ 20,0 (ppm/ppm). Comme un autre exemple, le rapport entre la teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et une teneur de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure varie d'environ 5 à environ 15 (ppm/ppm). Comme encore un autre exemple, rapport entre la teneur (ppm) de métal dérivé dudit détergent contenant un métal et une teneur de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure varie d'environ 10 à environ 15 (ppm/ppm).

Les composants peuvent être combinés de telle manière qu'un rapport entre la teneur (ppm) de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure et un composé de molybdène soluble dans l'huile varie d'environ 0,5 à environ 80,0 (ppm/ppm). Comme un autre exemple, le rapport entre la teneur (ppm) de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure et un composé de molybdène soluble dans l'huile varie d'environ 4 à environ 76 (ppm/ppm). Comme encore un autre exemple, le rapport entre la teneur (ppm) de phosphore dérivé dudit composé à base de phosphore prévenant l'usure et un composé de molybdène soluble dans l'huile varie d'environ 4 à environ 40 (ppm/ppm).

La préformulation d'additifs STUO peut avoir un indice d'alcalinité total (TBN) supérieur à 125. Comme autre exemple, la préformulation d'additifs STUO peut avoir un TBN d'environ 125 à environ 260. Comme autre exemple, la préformulation d'additifs STUO peut avoir un TBN d'environ 140 à environ 260. Comme encore un autre exemple, la préformulation d'additifs STUO peut avoir un TBN d'environ 140 à environ 210.

L'utilisation d'une composition d'huile de graissage STUO ou d'une préformulation d'additifs de STÜO comme décrit ici peut améliorer la performance de freinage d'un tracteur. Un tel procédé peut comprendre l'addition à un tracteur d'une composition d'huile de graissage ou d'une préformulation d'additifs comme décrit ici et la mise en fonction du frein humide du tracteur.

L'utilisation d'une composition d'huile de graissage STUO ou d'une préformulation d'additifs STUO comme décrit ici peut améliorer la protection anti-usure d'un moteur de tracteur. Un tel procédé peut comprendre l'addition à un moteur de tracteur d'une composition d'huile de graissage ou d'une préformulation d'additifs comme décrit ici et la mise en fonction du moteur du tracteur.

Les additifs utilisés dans la formulation des compositions de graissage décrites ici peuvent être mélangés dans l'huile de base individuellement ou en diverses sous-combinaisons. De plus, tous les composants peuvent être mélangés ensemble en utilisant une préformulation d'additifs (c'est-à-dire, les additifs plus un diluant, comme un solvant hydrocarboné). L'utilisation d'une préformulation d'additifs prend avantage de la compatibilité mutuelle fournie par la combinaison des ingrédients quand ils sont sous la forme d'une préformulation d'additifs. De même, l'utilisation d'une préformulation d'additifs réduit le temps de mélange et diminue la possibilité d'erreurs de mélange.

EXEMPLES.-

Cette invention est décrite plus en détail par les exemples de l'invention et de comparaison. L'invention n'est pas limitée par ces exemples ; ils servent plutôt à démontrer l'utilité de 1·'invention. Les essais utilisés pour différencier les compositions STUO de l'invention des lubrifiants d'huile pour moteur sont la tolérance à l'eau et des essais de broutage de freins humides qui sont décrits ci-dessous.

Tolérance à l'eau.

La sensibilité des huiles de graissage à la contamination par l'eau est mesurée en mélangeant une huile de graissage avec de l'eau dans un mélangeur, en stockant le mélange pendant sept jours dans un tube à centrifuger de 100 ml et ensuite en centrifugeant l'échantillon pour déterminer la séparation dans l'huile. La perte d'additifs peut aussi être déterminée par analyse chimique de la phase huileuse en ce qui concerne la perte des constituants métalliques de l'additif.

Procédure : ajouter 199,2 ml d'huile et 0,8 ml d'eau distillée à un conteneur mélangeur. Mélanger dans le mélangeur à 1300011000 tr/min pendant 6015 secondes. Transférer immédiatement 100 ml du mélange dans un tube à centrifuger propre, sec, de type conique. Fermer le tube avec un bouchon propre, sec. Placer l'échantillon pour essai debout dans une chambre sans lumière pendant sept jours. Retirer l'échantillon de la chambre et centrifuger pendant 6011 minutes à une force centrifuge relative de 950150 rcf. Utiliser l'équation suivante pour calculer la vitesse centrifuge (en tr/min) nécessaire pour obtenir 950150 rcf au bout du tube : tr/min = 13335,6 rcf/d (d = diamètre utile en mm).

Rapporter le % en volume de solides, l'eau libre et l'émulsion dans l'échantillon pour essai et le pourcentage de séparation des additifs après centrifugation. La phase huileuse peut aussi être analysée en ce qui concerne la perte des constituants métalliques de l'additif.

Broutage des freins humides.

L'effet des lubrifiants pour tracteur sur le bruit des freins et la capacité de freinage est mesuré par une procédure modifiée pour freins humides selon la norme JDQ96 disponible chez Southwest Research Institut (SwRI). Pour cette évaluation, le lubrifiant est chargé sur un segment d'essai et on effectue 1000 engagements de cycles de freinage avec les matériaux de frottement standards utilisés dans la procédure pour freins humides JDQ96. Le broutage des freins est mesuré à des températures, pressions des freins et vitesses périphériques différentes. Le lubrifiant est ensuite drainé. Le banc d'essai est rincé et ensuite rechargé avec le lubrifiant suivant. Le broutage des freins est évalué après 50 cycles de freinage. Le broutage, mesuré par la variation de couple, est comparé à l'huile de référence de broutage acceptable de John Deere.

Plusieurs candidats peuvent être évalués avec les mêmes pièces d'essai. L'essai de lubrifiants de performance connue peut être effectué pour confirmer que les résultats de broutage sont répétitifs.

Procédure : un tracteur agricole JD modifié, de grandeur réelle fait fonctionner un axe industriel JD dans le laboratoire. On empêche mécaniquement un axe de tourner et les composants des freins en cours d'essai sont placés dans le logement opposé de l'axe. L'arbre de pignon est équipé d'un extensomètre pour mesurer les changements de couple dynamique quand les freins sont appliqués sur une large gamme de vitesses axiales et de charges.

Le lubrifiant est évalué à des températures de l'huile de 32, 49, 60 et 71°C. Le broutage des freins est mesuré à différentes pressions des freins et de vitesses périphériques en utilisant une plaque de piston P-19 et un plateau de freins B-17. La capacité de freinage relative et la variation de couple sont résumées à partir de toutes les mesures à chaque température pour donner une capacité relative et une variation de couple globales. Ces résultats sont comparés à ceux d'un fluide connu établis par John Deere comme un lubrifiant avec un niveau acceptable de broutage. Le passage des critères de broutage est donné en % relatif par rapport à l'huile de référence dans la variation de couple comme décrit dans la procédure JDQ96. Un résultat de 100% est égal au résultat de l'huile de référence. Un résultat de moins de 100% est meilleur que l'huile de référence en ce qu'il y a moins de bruit et moins de broutage. Un résultat de plus de 100% est plus mauvais que l'huile de référence, indiquant plus de bruit et plus de broutage.

Machine de mini-traction (MTM).

Le frottement entre un disque en acier et un matériau de frottement est mesuré en utilisant la machine de mini-traction (MTM). Dans la MTM, une petite pièce de matériau de frottement est attachée au bras porte masselotte en utilisant un porte-éprouvette breveté. Une charge de 5 N est appliquée entre la pièce du matériau de frottement et le disque en acier. Le frottement est mesuré pendant que le disque tourne à des vitesses entre 1 mm/s et 2000 mm/s et alors que l'échantillon d'huile est maintenu à une température de 100°C. La MTM et le porte-éprouvette sont décrits plus complètement dans la publication U. S. n° 2006-0272401 Al.

Essai d'usure sur machine à quatre billes ÄSTM D-4172.

Ce procédé d'essai couvre une procédure pour faire une évaluation préliminaire des propriétés antiusure des lubrifiants fluides par contact de glissement .· au moyen d'une machine d'essai d'usure à quatre billes et est décrit dans l'ASTM D-4172.

Procédure : trois billes en acier de 12,7 mm de diamètre sont encastrées ensemble et couvertes avec le lubrifiant à évaluer. Une quatrième bille en acier de 12,7 mm de diamètre, rapportée comme la bille de sommet, est pressée avec une force de 392 N dans la cavité formée par les trois billes encastrées pour un contact en trois points. La températurë du lubrifiant de l'essai est régulée à 75°C (167°F) et la bille de sommet est mise en rotation à 1200 tr/min pendant 60 min. Les lubrifiants sont comparés en utilisant la taille moyenne des diamètres de rayures nées sur les trois billes inférieures encastrées.

Exemples de l'invention et de comparaison.

STUQ 1 de l'invention.

On combine 3,0% en poids d'un sulfonate métallique surbasique et 0,35% en poids d'un phénate métallique surbasique avec 0,1% en poids d'un composé de molybdène organique, 0,35% en poids d'un composé de phosphore anti-usure et 1,2% en poids d'une préformulation de noyau contenant un dispersant sans cendre, un inhibiteur de rouille, un agent antimousse, un antioxydant et une huile de dilution pour un taux de traitement d'additif total de 5,0% en poids. La préformulation d'additifs a un TBN de 211 mg KOH/g. Ce mélange est ajouté à une mélange d'huile de base qui contient des huiles de base, des abaisseurs de point d'écoulement et des agents d'amélioration de l'indice de viscosité capable de rencontrer les exigences viscosimétriques d'un lubrifiant STÜO. L'huile formulée contient 3885 ppm de détergent contenant un métal, 295 ppm de phosphore et 70 ppm de Mo. Le TBN de l'huile formulée est de 10,55 mg KOH/g. (voir tableau I). Cette formulation fournit une performance d'huile pour moteur CD et une protection d'usure de pignon et de pression extrême (EP) GL-4.

Ce lubrifiant est évalué dans l'essai de tolérance à l'eau et ne montre pas d'émulsion, ou de précipité après 7 jours. L'essai de broutage des freins enregistre une variation de couple inférieure à celle de l'huile de référence approuvée, avec une variation de couple de 91% de la valeur de l'huile de référence obtenue, (voir tableau II).

STÜO 2 de l'invention.

On combine 3% en1 poids d'un sulfonate métallique surbasique et 0,35% en poids d'un phénate métallique surbasique avec 0,1% en poids d'un composé de molybdène organique, 0,35% en poids d'un composé de phosphore anti-usure, 0,1% en poids de modificateurs de frottement et 1,2% en poids d'une préformulation de noyau contenant un dispersant sans cendre, un inhibiteur de rouille, un agent antimousse, un antioxydant et une huile de dilution pour un taux de traitement d'additif total de 5,1% en poids. Cette préformulation d'additifs a un TBN de 212 mg KOH/g. Ce mélange est ajouté à une mélange d'huile de base qui contient des huiles de base, un abaisseur de point d'écoulement et des agents d'amélioration de l'indice de viscosité capables de rencontrer les exigences viscosimétriques d'un lubrifiant STUO. L'huile formulée contient 3885 ppm de détergent contenant un métal, 295 ppm de P et 70 ppm de

Mo. Le TBN de l'huile formulée est de 10,7 mg KOH/g. (voir tableau I) . Cette formulation fournit une performance d'huile pour moteur CD et une protection d'usure de pignon et d'EP GL-4.

Ce lubrifiant est évalué dans l'essai de tolérance à l'eau et ne montre pas d'émulsion, ou de précipité après 7 jours. L'essai de broutage des freins enregistre une variation de couple inférieure à celle de l'huile de référence approuvée, avec une variation de couple de 59% de la valeur de l'huile de référence obtenue, (voir tableau II).

Huile de comparaison pour moteur CD.

On combine 1,2% en poids· d'un sulfonate métallique surbasique avec 0,9% en poids d'un composé de phosphore anti-usure et 2,3% en poids d'une préformulation de noyau contenant un dispersant sans cendre, un inhibiteur de rouille, un agent antimousse, un antioxydant et une huile de dilution pour un taux de traitement d'additif total de 4,4% en poids. Cette préformulation d'additifs a un TBN de 123 mg KOH/g. Ce mélange est ajouté à un mélange d'huiles de base qui contient des huiles de base, un abaisseur de point d'écoulement et des agents d'amélioration de l'indice de viscosité capables de rencontrer les exigences viscosimétriques d'un lubrifiant STUO. L'huile formulée contient 1109 ppm de détergent contenant un métal, 783 ppm de P et 0 ppm de Mo. Le TBN de l'huile formulée est de 5,4 mg KOH/g. (voir tableau I). Cette formulation fournit une performance d'huile pour moteur CD.

Ce lubrifiant est évalué dans l'essai de tolérance à l'eau et montre 15 ml d'émulsion après 7 jours. L'essai de broutage des freins enregistre une variation de couple supérieure à celle de l'huile de référence approuvée, avec une variation de couple de 237% de la valeur de l'huile de référence obtenue, (voir tableau II).

STUO de comparaison.

On combine 2,3% en poids d'un sulfonate métallique surbasique avec 1,5% en poids d'un sulfonate faiblement basique, 1,5% en poids d'un phénate métallique faiblement basique, 1,5% en poids d'un composé de phosphore anti-usure, 0,7% en poids d'une préformulation de modificateurs de frottement et 5,5% en poids d'une préformulation de noyau contenant un dispersant sans cendre, un inhibiteur de rouille, un agent antimousse, un antioxydant et une huile de dilution pour un taux de traitement d'additif total de 13,0% en poids. Cette préformulation d'additifs a un TBN de 90 mg KOH/g. Ce mélange est ajouté à un mélange d'huiles de base qui contient des huiles de base, un abaisseur de point d'écoulement et des agents d'amélioration de l'indice de viscosité capables de rencontrer les exigences viscosimétriques d'un lubrifiant STUO. L'huile formulée contient 3536 ppm de détergent contenant un métal, 1521 ppm de P et 0 ppm de Mo. Le TBN de l'huile formulée est de 11,7 mg KOH/g. (voir tableau I) . Cette formulation fournit une performance d'huile pour moteur CD et une protection d'usure de pignon et d'EP GL-4.

Ce lubrifiant est évalué dans l'essai de tolérance à l'eau et ne montre pas d'émulsion ou de précipité après 7 jours. L'essai de broutage des freins enregistre une variation de couple inférieure à celle de l'huile de référence approuvée, avec une variation de couple de 50% de la valeur de l'huile de référence obtenue, (voir tableau II).

On prépare des échantillons pour démontrer que les formulations rencontrant le cadre des revendications démontrent toutes une performance similaire à celle des exemples de l'invention. Le concept des neuf tours (voir tableau III) utilise les 4 variables suivantes :

TABLEAU III.

Explication des résultats d'essais sur les exemples de l'invention et de comparaison.

La demanderesse a découvert que les huiles pour moteur rencontrant les niveaux de performance CD doivent être combinées d'une manière particulière pour les rendre appropriées pour l'utilisation comme huiles pour tracteur, étant donné la nécessité de tolérer la contamination par l'eau et de fournir un bruit faible durant le freinage. Il est apparent à partir des exemples de l'invention que le rapport des ppm du métal provenant du détergent et du TBN de l'huile complètement formulée peut être combiné dans un rapport particulier pour rencontrer la tolérance à l'eau requise et le broutage des freins humides nécessaire pour un lubrifiant STUO. Le STUO 2 de l'invention démontre que l'addition de modificateurs de frottement peut abaisser le broutage des freins humides tout en maintenant une bonne tolérance à l'eau.

La performance de frottement des exemples de l'invention et de comparaison peut aussi être démontrée par (1) le rapport de frottement à 600 m/s divisé par le frottement à 16 m/s dans une machine de mini-traction et (2) le frottement dynamique à 16 m/s (voir tableau IV ci-dessous). Le coefficient de frottement d'un fluide pour tracteur doit augmenter relativement à la vitesse pour éviter le bruit des freins et être assez élevé pour fournir une capacité de couple suffisante. Si la capacité de couple est trop élevée, alors le broutage des freins augmente aussi et peut conduire à une usure importante. Ceci est démontré par le rapport μ600/μ16 m/s de < 1,0 avec l'huile pour moteur CD de comparaison versus le rapport μ600/μ16 m/s de > 1,0 avec les exemples de l'invention et des matrices. Le coefficient de frottement dynamique 0,42 à 16 m/s dans l'huile pour moteur CD de comparaison indique une capacité de couple élevée qui est beaucoup plus élevée que pour l'huile pour tracteur de référence de John Deere (une formulation d'huile pour tracteur typique). L'huile pour tracteur de référence de John Deere (ou huile d'essai de sélection de freins humides de John Deere) est utilisée comme une huile de référence pour déterminer les huiles qui passent l'essai ou non. Dans les résultats de coefficient de frottement dynamique à 16 m/s, une huile passant est une huile ayant une valeur inférieure à celle de l'huile pour tracteur de référence de John Deere. Par comparaison, les formulations de l'huile pour tracteur de référence de John Deere et les STUO de comparaison ont entre 0,28 et 0,12 de coefficient de frottement dynamique à 16 m/s, ce qui indique une plage acceptable de capacité de couple et d'usure des additifs pour tracteur. Le STUO de l'invention et les échantillons de matrice ont des coefficients de frottement à 16 m/s entre ceux de l'huile pour tracteur de référence de John Deere et de STUO de comparaison.

Les tableaux III et IV montrent aussi que la bonne performance d'usure (comme démontrée par l'essai d'usure avec les 4 billes) est obtenue avec le STUO de l'invention et les 9 échantillons de matrice, qui ont des taux de phosphore entre environ 844 ppm et environ 146 ppm. Le STUO de l'invention et les échantillons de matrice donnent moins de 0,44 mm de rayure d'usure, ce qui est suffisant pour fournir une performance antiusure pour les applications de tracteur.

Il est aussi apparent à partir des exemples de l'invention et des exemples comparatifs que les plages de rapport spécifiées des ppm du métal provenant du détergent aux ppm du composé de phosphore, avec les plages de rapport spécifiées des ppm de composé de phosphore aux ppm de composé de molybdène permettent d'incorporer un taux élevé de détergent dans les formulations de STUO tout en maintenant encore la performance anti-usure et tout en minimisant le taux de P global de l'huile formulée. Les STUO 1 et STUO 2 de l'invention fournissent un TBN de préformulation plus élevé qui peut délivrer un TBN élevé à l'huile formulée à un taux de traitement beaucoup inférieur à celui des STUO classiques ou des huiles pour moteur CD de comparaison.

D'autres formes de réalisation de la présente divulgation seront apparentes pour l'homme du métier en considérant le fascicule et la pratique de 1'invention divulguée ici. Comme utilisé tout au long du fascicule et des revendications, « un » et/ou « une » peut se rapporter à un(e) ou plusieurs d'un(e) . Sauf indication contraire, tous les nombres exprimant des quantités d'ingrédients, des propriétés comme le poids moléculaire, le pourcentage, le pourcentage en poids, le rapport, les conditions de réaction et d'autres, utilisés dans le fascicule et les revendications doivent être compris comme étant modifiés dans tous les cas par le terme « environ ». Par conséquent, sauf indication contraire, les paramètres numériques donnés dans le fascicule et les revendications sont des approximations qui peuvent varier en fonction des propriétés souhaitées supposées être obtenues par la présente invention. Au minimum, et sans vouloir limiter l'application par la doctrine des équivalents au domaine des revendications, chaque paramètre numérique est au moins conçu au vu du nombre de chiffres significatifs rapportés et en appliquant les techniques habituelles pour l'arrondissement. En dépit du fait que les plages et les paramètres numériques exposant le domaine étendu de l'invention sont des approximations, les valeurs numériques exposées dans les exemples spécifiques sont rapportées aussi précisément que possible. Toute valeur numérique, cependant, contient de nature certaines erreurs résultant nécessairement de l'écart type trouvé dans leurs mesures d'essai respectives. Il est évident que le fascicule et les exemples doivent être considérés comme exemplaires uniquement, le vrai domaine et esprit de l'invention étant indiqué par les revendications suivantes.

Claims (23)

1. Composition de graissage multifonctionnelle comprenant : · a) une huile de viscosité de graissage ayant un indice de viscosité d'au moins environ 95, formulée avec des composants additifs comprenant : i) au moins un détergent contenant un métal ; ii) au moins une substance à base de phosphore prévenant l'usure ; iii) au moins un composé de molybdène soluble dans l'huile ; b) caractérisée en ce qu'un rapport entre une teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et un indice d'alcalinité total de la composition de graissage (mg KOH/g) varie d'environ 210 à environ 450 (ppm/mg KOH/g) ; c) un rapport entre la teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et une teneur en phosphore sur la base du poids total de la composition de graissage varie d'environ 5,0 à environ 20,0 (ppm/ppm) ; et d) un rapport entre la teneur en phosphore (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage et une teneur en molybdène (ppm) sur la base du poids total de la composition de graissage varie d'environ 0,5 à environ 80,0 (ppm/ppm).

2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle ledit détergent contenant un métal est choisi parmi le groupe constitué de phénates de calcium, de salicylates de calcium, de sulfonates de calcium et des mélanges de ceux-ci.

3. Composition selon la revendication 1, comprenant au moins deux détergents contenant un métal.

4. Composition selon la revendication 1, dans laguelle ledit au moins un détergent contenant un métal est un sulfonate de calcium surbasique.

5. Composition selon la revendication 4, dans laquelle ledit sulfonate de calcium surbasique a un indice d'alcalinité total entre environ 150 et environ 450.

6. Composition selon la revendication 1, dans laquelle ledit molybdène provenant du composé de molybdène est présent dans une quantité d'environ 10 ppm à environ 200 ppm.

7. Composition selon la revendication 1, dans laquelle ledit composé de molybdène est un composé organique de molybdène.

8. Composition selon la revendication 7, dans laquelle ledit composé de molybdène est choisi parmi le groupe constitué de : dialkyldithiocarbamate de molybdène, dialkyldithiophosphate de molybdène, dialkyldithiophosphinate de molybdène, xanthate de molybdène, thioxanthate de molybdène et des mélanges de ceux-ci.

9. Composition selon la revendication 8, dans laquelle ledit composé de molybdène est présent sous forme de dialkyldithiocarbamate de molybdène.

10. Composition selon la revendication 1, dans laquelle l'au moins un composé à base de phosphore prévenant l'usure comprend au moins un composé de dihydrocarbyldithiophosphate d'un métal.

11. Composition selon la revendication 9, dans laquelle ledit au moins un · composé de dihydrocarbyldithiophosphate d'un métal comprend au moins un composé de dihydrocarbyldithiophosphate de zinc.

12. Composition selon la revendication 10, dans laquelle ladite composition contient environ 200 à environ 800 ppm de phosphore provenant du composé de dihydrocarbyldithiophosphate d'un métal.

13. Composition selon la revendication 10, dans laquelle ladite composition contient environ 200 à 400 ppm de phosphore provenant du composé de dihydrocarbyldithiophosphate d'un métal.

14. Composition selon la revendication 1, comprenant en plus au moins un composé organique sans cendre modifiant le frottement.

15. Composition selon la revendication 14, dans laquelle ledit au moins un composé organique sans cendre modifiant le frottement est l'amide d'oléyle.

16. Composition selon la revendication 1, dans laquelle la composition comprend environ 146 ppm à environ 844 ppm de phosphore.

17. Procédé d'amélioration de la performance de freinage d'un tracteur qui comprend : (1) l'addition au tracteur d'une composition d'huile de graissage selon la revendication 1 ; et (2) la mise en fonction du frein humide du tracteur.

18. Procédé d'amélioration de la protection anti-usure d'un moteur de tracteur comprenant les étapes de : (1) l'addition au moteur du tracteur d'une composition d'huile de graissage selon la revendication 1 ; et 2) la mise en fonction du moteur du tracteur.

19.- Préformulation d'additifs d'huile multifonctionnelle comprenant : a) au moins un détergent contenant un métal ; b) au moins une substance à base de phopshore prévenant l'usure ; c) au moins un composé de molybdène soluble dans l'huile ; d) caractérisée en ce qu'un rapport entre une teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs et un indice d'alcalinité total de la préformulation d'additifs (mg KOH/g) varie d'environ 210 à environ 450 (ppm/mg KOH/g) ; e) un rapport entre la teneur en métal (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs et une teneur en phosphore sur la base du poids total de la préformulation d'additifs varie d'environ 5,0 à environ 20,0 (ppm/ppm) ; et f) un rapport entre la teneur en phosphore (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs et une teneur en molybdène (ppm) sur la base du poids total de la préformulation d'additifs varie d'environ 0,5 à environ 80,0 (ppm/ppm).

20. Composition selon la revendication 19, dans laquelle l'indice d'alcalinité total (TBN) de la préformulation d'additifs est supérieur à environ 125.

21. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le détergent contenant un métal consiste essentiellement en un ou plusieurs sulfonates, phénates et phénates sulfurisés neutres ou surbasiques de métal.

22. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans" laquelle au moins une substance à base de phosphore prévenant l'usure est présent en une quantité pour fournir d'environ 200ppm à environ 400ppm de phosphore.

23. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le détergent contenant un métal consiste essentiellement en un ou plusieurs sulfonates, phénates et phénates sulfurisés neutres ou surbasiques de métal.