FR2907791A1 - Composition de lubrifiant, comprenant un detergent surbasique et un detergent de faible basicite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base, et une petite quantité d'une composition d'additifs.La composition d'additifs comprend un détergent surbasique et un détergent de faible basicité.Domaine d'application : Utilisation de ladite composition dans un procédé pour améliorer la propreté des pistons dans un moteur.
Description
1 La présente invention concerne une composition de lubrifiant, son
procédé de préparation et son utilisation. Plus particulièrement, la présente invention concerne une composition de lubrifiant comprenant un détergent surbasique et un détergent à faible basicité. Des huiles lubrifiantes qui peuvent être utilisées convenablement dans les moteurs modernes doivent répondre aux spécifications de performances de l'industrie, telles que les spécifications ILSAC GF-4 et API SM. Un des impératifs des spécifications ILSAC GF-4 et API SM est de subir avec succès le test séquence IIIG. Le test séquence IIIG mesure l'épaississement de l'huile et les dépôts sur les pistons dans des conditions de hautes températures. Afin de répondre au critère minimal pour GF-4/SM, l'huile d'essai doit présenter une augmentation de viscosité dans la séquence IIIG de 150 % maximum et un dépôt pondéré sur les pistons (WPD) de 3,5 au minimum. Cependant, certains fabricants de moteurs OEM ont demandé des valeurs de performance plus élevées pour leur famille spécifique de moteurs, comme stipulé dans leurs spécifications internes. Par exemple, General Motors GM4718M impose une augmentation de viscosité dans la séquence IIIG de 90 % maximum et un WPD de 5,5 au minimum. En conséquence, il existe un besoin d'une composition de lubrifiant qui peut satisfaire les valeurs de performance plus élevées requises par la nouvelle génération de moteurs. La présente invention propose une composition de lubrifiant qui présente au moins une des propriétés consistant en une capacité améliorée de limitation de dépôts sur les pistons et une propriété de limitation de viscosité. Conformément à la présente invention, il est proposé une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, ladite composition de 2907791 2 lubrifiant ayant un rapport du sel au métal d'environ 3,0 à environ 8,0. Suivant une autre forme de réalisation de la présente invention, il est proposé un procédé pour améliorer la 5 propreté des pistons, comprenant la fourniture à au moins un piston d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition 10 de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal d'environ 3,0 à environ 8,0. Suivant une autre forme de réalisation de la présente invention, il est proposé une méthode pour subir avec succès un test Séquence 111G dans un système de combustion 15 comprenant la fourniture au système de combustion d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un 20 rapport du sel au métal d'environ 3,0 à environ 8,0. Suivant une autre forme de réalisation de la présente invention, il est proposé un procédé pour lubrifier des pièces mobiles d'une machine, ledit procédé comprenant la mise en contact d'au moins une pièce mobile avec une 25 composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal d'environ 3,0 à environ 8,0.
30 Des avantages supplémentaires de l'invention apparaîtront en partie dans la description suivante ou peuvent être établis par la mise en pratique de l'invention. Les avantages seront réalisés et obtenus au moyen des éléments et combinaisons indiqués particulièrement.
35 Il doit être entendu que la description générale précédente et la description détaillée suivante sont 2907791 illustratives et explicatives seulement et ne sont pas limitatives de la présente invention. Malgré que les intervalles et paramètres numériques indiquant le cadre large de la présente invention sont des 5 approximations, les valeurs numériques indiquées dans les exemples spécifiques sont indiquées aussi précisément que possible. Cependant, n'importe quelle valeur numérique contient de manière inhérente certaines erreurs résultant obligatoirement de l'écart type existant lors de leurs 10 mesures d'essai respectives. En outre, il doit être entendu que tous les intervalles indiqués ici comprennent tous les sous-intervalles inclus dans ceux-ci. Par exemple, un intervalle de "moins de 10" peut comprendre tous les intervalles entre (et y compris) la valeur minimale zéro et 15 la valeur maximale 10, c'est-à-dire tous les sous-intervalles ayant une valeur minimale égale ou supérieure à zéro et une valeur maximale égale ou inférieure à 10, par exemple 1 à 5. La composition de lubrifiant de la présente invention peut comprendre une quantité dominante d'une huile de base 20 et une petite quantité d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, ladite composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au 25 métal d'environ 3,0 à environ 8,0. Telle qu'utilisée ici, il est entendu que l'expression "quantité dominante" désigne une quantité supérieure ou égale à 50 en poids, par exemple d'environ 80 à environ 98 % en poids par rapport au poids total de la composition de lubrifiant. En 30 outre, telle qu'utilisée ici, il est entendu que l'expression "petite quantité" désigne une quantité inférieure à 50 96 en poids par rapport au poids total de la composition de lubrifiant. La composition de lubrifiant décrite et la composition 35 d'additifs peuvent être formulées pour diverses utilisations telles que, par exemple, l'utilisation comme composition de 2907791 4 lubrifiant de carter pour des moteurs à combustion interne à allumage par étincelle et allumage par compression, comprenant les moteurs d'automobiles et de camions, les moteurs deux-temps, les moteurs à pistons pour aviation, 5 les moteurs Diesel marins et moteurs Diesel ferroviaires à faible charge, les moteurs rotatifs, les moteurs hybrides et des moteurs similaires. Des huiles de base pouvant être utilisées convenablement dans la formulation des compositions 10 décrites peuvent être choisies parmi n'importe lesquelles des huiles synthétiques ou minérales ou de leurs mélanges. Les huiles minérales comprennent des huiles animales et des huiles végétales (par exemple l'huile de ricin, l'huile de lard) ainsi que d'autres huiles lubrifiantes minérales 15 telles que des huiles liquides dérivées du pétrole et des huiles lubrifiantes minérales traitées avec un solvant ou traitées avec un acide, de type paraffinique, naphténique ou paraffinique-naphténique mixte. Des huiles dérivées du charbon ou du schiste peuvent convenir également. En outre, 20 des huiles provenant d'un procédé gaz-à-liquide peuvent convenir également. L'huile de base peut avoir habituellement une viscosité, par exemple, d'environ 2 à environ 15 cSt et, à titre d'exemple supplémentaire, d'environ 2 à environ 10 cSt, à 25 100 C. Ainsi, les huiles de base ont habituellement une viscosité comprise dans l'intervalle d'environ SAE 50 à environ SAE 250 et plus fréquemment peuvent avoir une viscosité comprise dans l'intervalle d'environ SAE 70W à environ SAE 140. Des huiles convenables pour automobiles 30 comprennent également des qualités intermédiaires telles que 75W-140, 80W-90, 85W-140, 85W-90, et des qualités similaires. Des exemples non limitatifs d'huiles synthétiques comprennent des huiles hydrocarbonées telles que des 35 oléfines polymérisées et interpolymérisées (par exemple des polybutylènes, des polypropylènes, des copolymères propylène- 2907791 5 isobutylène, et des oléfines similaires), des polyalphaoléfines (par exemple des poly(l-hexènes), des poly(l-octènes), des poly(l-décènes), et des polyalphaoléfines similaires, ainsi que leurs mélanges) ; des alkylbenzènes (par exemple 5 des dodécylbenzènes, des tétradécylbenzènes, des di-nonylbenzènes, des di-(2-éthylhexyl)benzènes et des alkylbenzènes similaires) ; des polyphényles (par exemple des biphényles, le terphényle, des polyphényles alkylés et des polyphényles similaires) ; des éthers de diphényle alkylés et des 10 sulfures de diphényle alkylés et leurs dérivés, analogues et homologues ainsi que des composés similaires. Des polymères et interpolymères d'oxydes d'alkylène et leurs dérivés dans lesquels les groupes hydroxyle terminaux ont été modifiés par estérification, éthérification ou 15 moyen similaire, constituent une autre catégorie d'huiles synthétiques connues qui peuvent être utilisées. Ces huiles peuvent être illustrées par les huiles préparées par polymérisation de l'oxyde d'éthylène ou de l'oxyde de propylène, les éthers alkyliques et aryliques de ces polymères 20 du type polyoxyalkylène (par exemple l'éther méthylique de polyisopropylèneglycol ayant un poids moléculaire moyen d'environ 1000, l'éther diphénylique de polyéthylèneglycol ayant un poids moléculaire d'environ 500 à 1000, l'éther diéthylique de polypropylèneglycol ayant un poids moléculaire 25 d'environ 1000 â 5000 et des agents similaires) ; ou leurs esters mono- et polycarboxyliques, par exemple les esters d'acide acétique, les esters d'acide gras mixtes en C3 à C8 ou le diester d'oxacide en C13 du tétraéthylèneglycol. Une autre catégorie d'huiles synthétiques qui peuvent 30 être utilisées comprend les esters d'acide dicarboxylique (par exemple acide phtalique, acide succinique, acide alkylsuccinique, acides alcénylsucciniques, acide maléique, acide azélaïque, acide subérique, acide sébacique, acide fumarique, acide adipique, dimère d'acide linoléique, acide malonique, 35 acides alkylmaloniques, acides alcénylmaloniques et des acides similaires) avec divers alcools (par exemple alcool butylique, 2907791 6 alcool hexylique, alcool dodécylique, alcool 2-éthylhexylique, éthylèneglycol, monoéther de diéthylèneglycol, propylèneglycol et des alcools similaires). Des exemples spécifiques de ces esters comprennent l'adipate de dibutyle, de sébacate de 5 di(2-éthylhexyle), le fumarate de di-n-hexyle, le sébacate de dioctyle, l'azélate de diisooctyle, l'azélate de diisooctyle, le phtalate de dioctyle, le phtalate de didécyle, le sébacate de dieicosyle, le diester 2-éthylhexylique du dimère d'acide linoléique, l'ester complexe formé en 10 faisant réagir une mole d'acide sébacique avec deux moles de tétraéthylèneglycol et deux moles d'acide 2-éthylhexanoïque et des composés similaires. Des esters utiles comme huiles synthétiques comprennent également ceux préparés à partir d'acide monocarboxylique 15 en C5 à C12 de polyols et d'éthers de polyols tels que le néopentylglycol, le triméthylolpropane, le pentaérythritol, le dipentaérythritol, le tripentaérythritol, et des composés similaires. En conséquence, l'huile de base qui peut être utilisée 20 pour préparer les compositions décrites ici peut être choisie parmi n'importe lesquelles des huiles de base des Groupes I à IV spécifiées dans les indications Base Oil Interchangeability Guidelines de l'American Petroleum Institute (API). Ces groupes d'huiles de base sont les 25 suivants : le Groupe I contient moins de 90 % de composés saturés et/ou plus de 0,03 % de soufre et a un indice de viscosité supérieur ou égal à 80 et inférieur à 120 ; le Groupe II contient une quantité supérieure ou égale à 90 % de 30 composés saturés et/ou une quantité inférieure ou égale à 0,03 % de soufre et a un indice de viscosité supérieur ou égal à 80 et inférieur à 120 ; le Groupe III contient une quantité supérieure ou égale à 90 % de composés saturés et/ou une quantité inférieure ou égale à 0,03 % de soufre 35 et a un indice de viscosité supérieur ou égal à 120 ; le Groupe IV est constitué de polyalphaoléfines (PAO) ; et le 2907791 7 Groupe V comprend toutes les autres huiles de base non incluses dans le Groupe I, II, III ou IV. Les méthodes d'essai utilisées dans la définition des groupes précités sont la méthode ASTM D2007 pour les 5 composés saturés, la méthode ASTM D2270 pour l'indice de viscosité, et une des méthodes ASTM D2622, 4294, 4927 et 3120 pour le soufre. Les huiles de base du Groupe IV, c'est-à-dire les polyalphaoléfines (PAO), comprennent des oligomères hydrogénés 10 d'une alphaoléfine, les procédés les plus importants d'oligomérisation étant des procédés radicalaires, la catalyse de Ziegler et la catalyse cationique de Friedel-Craft. Les polyalphaoléfines ont habituellement des viscosités 15 comprises dans l'intervalle d'environ 2 à environ 100 cSt à 100 C, par exemple d'environ 4 à environ 8 cSt à 100 C. Elles peuvent être, par exemple, des oligomères d'alphaoléfines ramifiées ou à chaîne droite ayant environ 2 à environ 30 atomes de carbones, des exemples non limitatifs comprenant 20 des polypropènes, des polyisobutènes, des poly-l-butènes, des poly-l-hexènes, des poly-l-octènes et le poly-l-décène. Des homopolymères, des interpolymères et leurs mélanges sont inclus. En ce qui concerne le reste de l'huile de base mentionnée 25 ci-dessus, une "huile de base du Groupe I" comprend également une huile de base du Groupe I à laquelle peuvent être mélangées une ou plusieurs huiles de base d'un ou plusieurs autres groupes, sous réserve que le mélange résultant ait des caractéristiques correspondant à celles spécifiées ci- 30 dessus pour les huiles de base du Groupe I. Des exemples d'huiles de base comprennent des huiles de base du Groupe I et des mélanges d'huiles de base du Groupe II avec des huiles de base du Groupe I. Les huiles de base pouvant être utilisées convenablement 35 ici peuvent être préparées en utilisant divers procédés différents comprenant, mais à titre non limitatif, la 2907791 8 distillation, le raffinage au solvant, le traitement avec de l'hydrogène, l'oligomérisation, l'estérification et la régénération. L'huile de base peut être une huile dérivée d'hydrocarbures 5 synthétisés par le procédé de Fischer-Tropsch. Des hydrocarbures synthétisés par le procédé de Fischer-Tropsch peuvent être préparés à partir de gaz de synthèse contenant H2 et CO en utilisant un catalyseur de Fischer-Tropsch. Ces hydrocarbures nécessitent habituellement un traitement supplémentaire 10 afin d'être utiles comme huiles de base. Par exemple, les hydrocarbures peuvent être hydroisomérisés en utilisant les procédés décrits dans le brevet des E.U.A. N 6 103 099 ou 6 180 575 ; hydrocraqués et hydroisomérisés en utilisant les procédés décrits dans le brevet des E.U.A. N 4 943 672 15 ou 6 096 040 ; déparaffinés en utilisant les procédés décrits dans le brevet des E.U.A. N 5 882 505 ; ou hydroisomérisés et déparaffinés en utilisant les procédés décrits dans le brevet des E.U.A. N 6 013 171, 6 080 301 ou 6 165 949. Les huiles non raffinées, les huiles raffinées et les 20 huiles régénérées, minérales ou synthétiques (ainsi que des mélanges de deux ou plus de deux de n'importe lesquelles de ces huiles) 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 25 ou synthétique sans traitement de purification supplémentaire. Par exemple, une huile de schiste obtenue directement par des opérations de pyrogénation et une huile dérivée du pétrole obtenue directement par distillation primaire ou une huile d'ester obtenue directement par un procédé 30 d'estérification et utilisée sans autre traitement représente une huile non raffinée. Les huiles raffinées sont similaires aux huiles non raffinées, sauf qu'elles ont été soumises à un traitement supplémentaire dans une ou plusieurs étapes de purification pour améliorer une ou plusieurs propriétés.
35 La plupart de ces techniques de purification sont connues de l'homme de l'art, des exemples étant l'extraction au 2907791 9 solvant, la distillation secondaire, l'extraction avec un acide ou une base, la filtration ou la percolation, etc. Les huiles régénérées sont obtenues par des procédés similaires à ceux utilisés pour obtenir des huiles raffinées, appliqués 5 à des huiles raffinées qui ont déjà été mises en service. Ces huiles régénérées sont connues également sous le nom d'huiles retransformées ou retraitées et sont souvent soumises à un traitement supplémentaire par des techniques destinées à l'élimination des additifs épuisés, des contaminants et 10 des produits de dégradation de l'huile. Des détergents peuvent être présents dans les compositions décrites pour maintenir une matière insoluble en suspension et permettre d'éviter son dépôt à un endroit où il serait néfaste. Les détergents peuvent également redisperser les 15 dépôts déjà formés. Les détergents peuvent posséder habituellement des propriétés de neutralisation des acides. Les compositions de lubrifiants et d'additifs décrites ici peuvent comprendre au moins un détergent. Dans un aspect, les compositions de lubrifiants et d'additifs peuvent comprendre au moins deux 20 détergents, dont un peut être un détergent surbasique et dont l'autre peut être un détergent de faible basicité. Les détergents utilisés ici peuvent consister en n'importe quels détergents. Des exemples non limitatifs de détergents comprennent des sulfonates, des phénates, des 25 phénates sulfurés, des carboxylates, des salicylates, des thiophosphonates, des naphténates d'un métal, en particulier de métaux alcalins ou de métaux alcalinoterreux, par exemple de baryum, de sodium, de potassium, de lithium, de calcium et de magnésium, et leurs associations.
30 En général, les détergents peuvent comprendre une tête polaire avec une longue queue hydrophobe, la tête polaire comprenant un sel métallique d'un acide organique. Les sels peuvent comprendre une quantité substantiellement stoechiométrique du métal. L'indice de basicité total (IBT) d'un détergent 35 est la quantité d'acide requise pour neutraliser la totalité de l'alcalinité de la substance et peut être déterminé 2907791 10 suivant la norme ASTM D 2896. A titre d'exemple, un détergent surbasique ayant un IBT égal ou supérieur à 150 peut être préparé en faisant réagir une matière acide (habituellement un acide inorganique ou un acide carboxylique inférieur, 5 tel que le dioxyde de carbone) avec un mélange comprenant un composé organique acide et un excès stoechiométrique d'une base métallique. Un détergent faiblement basique qui peut être utilisé dans la composition de lubrifiant décrite peut avoir un IBT 10 approximativement égal ou inférieur à 150, par exemple inférieur à environ 80, à titre d'exemple supplémentaire, inférieur à 50, et à titre d'autre exemple, inférieur à environ 30. Le détergent à faible basicité peut être présent dans 15 la composition de lubrifiant décrite en n'importe quelle quantité désirée ou efficace. Dans un aspect, le détergent de faible basicité peut être présent dans la composition de lubrifiant en une quantité comprise dans l'intervalle d'environ 0,1 % en poids à environ 3,5 % en poids, par exemple 20 d'environ 0,5 % en poids à environ 3 % en poids et, à titre d'exemple supplémentaire, d'environ 1,0 % en poids à environ 3 % en poids par rapport au pourcentage en poids total de la composition de lubrifiant. Le détergent de faible basicité peut avoir une teneur en métal comprise dans l'intervalle 25 d'environ 0,005 % en poids à environ 0,175 % en poids, par exemple d'environ 0,025 % en poids à environ 0,15 % en poids et, à titre d'exemple supplémentaire, d'environ 0,075 % en poids à environ 0,15 % en poids par rapport au pourcentage en poids total du détergent de faible basicité.
30 Le détergent surbasique destiné à être utilisé dans la composition de lubrifiant décrite peut avoir un IBT supérieur à environ 150, par exemple supérieur à environ 250 et, à titre d'exemple supplémentaire, supérieur à environ 400. Dans un aspect, le IBT peut être compris dans l'intervalle 35 d'environ 150 à environ 500.
2907791 11 Le détergent surbasique peut être présent dans la composition de lubrifiant décrite en n'importe quelle quantité désirée ou efficace. Dans un aspect, le détergent surbasique peut être présent en une quantité comprise dans l'intervalle 5 d'environ 0,5 % en poids à environ 3,5 % en poids, par exemple d'environ 1 % en poids à environ 2,5 %, par rapport au poids total de la composition de lubrifiant. Le détergent surbasique peut avoir une teneur en métal comprise dans l'intervalle d'environ 0,05 % en poids à environ 0,7 % en 10 poids, par exemple d'environ 0,1 % en poids à environ 0,5 % en poids par rapport au pourcentage en poids total du détergent surbasique. Dans divers aspects, la composition de lubrifiant décrite peut avoir un rapport pondéral du détergent de faible basicité 15 au détergent surbasique compris dans l'intervalle d'environ 0,1 à environ 7, par exemple d'environ 0,2 à environ 5 et, à titre d'exemple supplémentaire, d'environ 0,5 à environ 2,5. Dans certains aspects, la composition de lubrifiant décrite peut avoir un rapport du sel au métal compris dans 20 l'intervalle d'environ 3,0 à environ 8,0, par exemple par exemple d'environ 3,5 à environ 7,5 et, à titre d'exemple supplémentaire, d'environ 4,0 à environ 6,5. Des exemples non limitatifs de détergents convenables contenant des métaux comprennent, mais à titre non limitatif, 25 des sels et des sels surbasiques de substances telles que des phénates de lithium, des phénates de sodium, des phénates de potassium, des phénates de calcium, des phénates de magnésium, des phénates de baryum, des phénates de lithium sulfurés, des phénates de baryum sulfurés, des phénates de 30 sodium sulfurés, des phénates de potassium sulfurés, des phénates de calcium sulfurés et des phénates de magnésium sulfurés dans lesquels chaque groupe aromatique possède un ou plusieurs aliphatiques pour conférer une solubilité dans les hydrocarbures ; des sulfonates de lithium, des sulfonates 35 de baryum, des sulfonates de sodium, des sulfonates de potassium, des sulfonates de calcium et des sulfonates de 2907791 12 magnésium, dans lesquels chaque groupement acide sulfonique est fixé à un noyau aromatique qui contient lui-même habituellement un ou plusieurs substituants aliphatiques pour conférer une solubilité dans les hydrocarbures ; des 5 salicylates de lithium, des salicylates de baryum, des salicylates de sodium, des salicylates de potassium, des salicylates de calcium et des salicylates de magnésium, dans lesquels le groupement aromatique est habituellement substitué avec un plusieurs substituants aliphatiques pour 10 conférer une solubilité dans les hydrocarbures ; des sels de lithium, de sodium, de baryum, de potassium, de calcium et de magnésium d'oléfines phosphosulfurées comprenant 10 à 2000 atomes de carbone ou d'alcools phosphosulfurés et/ou de composés phénoliques à substituants aliphatiques ayant 15 10 à 2000 atomes de carbones ; des sels de lithium, de sodium, de baryum, de potassium, de calcium et de magnésium d'acides carboxyliques aliphatiques et d'acides carboxyliques cycloaliphatiques à substituants aliphatiques ; et de nombreux autres sels similaires de métaux alcalins et 20 métaux alcalinoterreux d'acides organiques solubles dans l'huile. Il est possible d'utiliser des mélanges de sels surbasiques de deux ou plus de deux métaux alcalins et/ou alcalinoterreux différents. De manière similaire, des sels surbasiques de mélanges de deux ou plus de deux acides 25 différents ou de deux ou plus de deux types différents d'acides (par exemple un ou plusieurs phénates de calcium surbasiques avec un ou plusieurs sulfonates de calcium surbasiques) peuvent également être utilisés. Des procédés pour la production de détergents contenant 30 des métaux alcalins et alcalinoterreux surbasiques sont bien connus de l'homme de l'art et sont décrits en détail dans la littérature des brevets. Voir par exemple les descriptions des brevets des E.U.A n 2 451 354, 2 451 346, 2 485 861, 2 501 761, 2 501 732, 2 585 520, 2 671 758, 35 2 616 904, 2 616 905, 2 616 906, 2 616 911, 2 616 924, 2 616 925, 2 617 049, 2 695 910, 3 178 368, 3 367 867, 2907791 13 3 488 284, 3 496 105, 3 629 109, 3 779 920, 3 865 737, 3 907 691, 4 100 085, 4 129 589, 4 137 184, 4 148 740, 4 212 752, 4 394 277, 4 563 293, 4 617 135, 4 647 387, 4 880 550, 5 075 383, 5 139 688, 5 238 588, 5 652 201, 5 6 107 257, 6 444 625, 6 869 919 et 6 423 670 ; de la demande de brevet publiée GM 2 082 619 A ; et des publications de demandes de brevet européen n 121 024 Bi et 259 974 A2, ces documents étant cités ici à titre de référence. La composition de lubrifiant de la présente invention 10 peut comprendre également des détergents "hybrides" formés avec des systèmes d'agents tensioactifs mixtes, par exemple des phénates/salicylates, sulfonates/phénates, sulfonates/ salicylates, sulfonates/phénates/salicylates, comme décrit, par exemple, dans les brevets des E.U.A. n 6 153 565, 15 6 281 179, 6 429 178, 6 429 179 et 6 869 919. Une autre catégorie de détergents qui peuvent être utilisés dans la composition de lubrifiant de la présente invention comprend les détergents renfermant du zinc tels que, par exemple, des sulfonates de zinc, des carboxylates 20 de zinc, des salicylates de zinc, des phénates de zinc et des phénates de zinc sulfurés ainsi que leurs mélanges décrits dans le brevet des E.U.A. n 6 482 778, qui est cité ici à titre de référence. Des détergents surbasiques renfermant du zinc peuvent être formés par réaction entre 25 un détergent renfermant du zinc et un hydroxyde métallique. La réaction peut s'effectuer habituellement en utilisant du dioxyde de carbone en présence d'un promoteur, qui est généralement une substance du type alcool. Le promoteur dissout une petite quantité d'hydroxyde métallique, qui est 30 ensuite amenée à réagir avec le dioxyde de carbone pour former un carbonate métallique. La quantité de carbonate métallique incorporée aux détergents surbasiques peut varier en fonction de l'application à laquelle est destiné le détergent surbasique. Des sulfonates de zinc tels que, 35 par exemple, ceux comprenant, mais à titre non limitatif, des dihydrocarbylsulfonates de zinc aromatiques tels qu'un 2907791 14 dialkylnaphtalènesulfonate de zinc peuvent également être utilisés dans la composition de lubrifiant de la présente invention. Le dialkylnaphtalènesulfonate de zinc possède un groupe sulfonate fixé à un noyau du noyau naphtalène et un 5 groupe alkyle fixé à chaque noyau. Chaque groupe alkyle peut contenir indépendamment environ 6 à environ 20 atomes de carbone, mais il peut contenir environ 8 à 12 atomes de carbone. Le groupe dialkylnaphtalènesulfonate est fixé au zinc par le groupe sulfonate.
10 La composition de lubrifiant peut comprendre en outre d'autres additifs facultatifs tels que des dispersants, des agents anti-usure, des antioxydants, des agents antimousse, des diluants, des modificateurs de frottement, des agents améliorant l'indice de viscosité, des agents abaissant le 15 point d'écoulement, etc. Ces additifs facultatifs peuvent être présents en n'importe quelle quantité efficace désirée du moment qu'ils n'interfèrent pas avec les détergents décrits. Suivant diverses formes de réalisation, il est proposé 20 un procédé pour améliorer la propreté des pistons. Telle qu'utilisée ici, il est entendu que l'expression "amélioration de la propreté des pistons" désigne l'augmentation de la propreté du piston, par exemple la réduction de la quantité de dépôt sur le piston, par comparaison avec un piston 25 auqueln'a pas été fournie la composition de lubrifiant décrite. Le procédé pour améliorer la propreté des pistons peut comprendre la fourniture à au moins un piston d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition 30 d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 8,0. Dans d'autres formes de réalisation, il est proposé 35 une méthode pour subir avec succès un test Séquence IIIG dans un système de combustion. La méthode peut comprendre 2907791 15 la fourniture au système de combustion d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs, la composition d'additifs pouvant comprendre un détergent 5 surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 8,0. L'expression "système de combustion" désigne ici, par exemple et à titre non limitatif, n'importe quel véhicule 10 hybride diesel-électrique, un véhicule hybride à essence-électrique, un moteur à deux temps, tous les brûleurs ou toutes les unités de combustion comprenant, par exemple, et à titre non limitatif ici, des brûleurs stationnaires (chaudières domestiques, fours industriels, chaudières, fours), 15 des incinérateurs de déchets, des brûleurs à carburant diesel, des moteurs à carburant diesel (à injection directe, et common rail), des moteurs de fusées, des moteurs HCCI, des moteurs diesel d'automobiles, des brûleurs à essence, des moteurs à essence (PFI et DIG), des générateurs 20 d'usines de production d'énergie, et des machines similaires. Les systèmes de combustion de carburants hydrocarbonés qui peuvent tirer partie de la présente invention comprennent toutes les unités de combustion, tous les systèmes, dispositifs et/ou moteurs qui brûlent des carburants.
25 L'expression "système de combustion" est également destinée à désigner ici tous les dispositifs de combustion interne et externe, toutes les machines, tous les moteurs, les moteurs à turbine, les moteurs de fusée, les chaudières, les incinérateurs, les brûleurs évaporatifs, les systèmes 30 de brûleurs à plasma, les arcs à plasma, les brûleurs stationnaires et des machines similaires qui peuvent assurer la combustion ou dans lesquelles il est possible d'assurer la combustion d'un carburant hydrocarboné. Suivant diverses formes de réalisation, il est proposé 35 un procédé pour lubrifier les pièces mobiles d'une machine, ledit procédé comprenant la mise en contact d'au moins une 2907791 16 pièce mobile avec une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base et une petite quantité d'une composition d'additifs, comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la 5 composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 8,0. Dans certaines formes de réalisation, la machine dans le procédé de lubrification des pièces mobiles peut être choisie dans le groupe consistant en des moteurs à combustion interne à 10 allumage par étincelle et allumage par compression, comprenant les moteurs d'automobiles et de camions, les moteurs à gaz, les moteurs diesel, les moteurs à turbine, les moteurs à piston pour aviation, les moteurs marins, les moteurs rotatifs et des moteurs hybrides.
15 EXEMPLE Trois compositions de lubrifiant différentes : A, B et C ont été formulées de la manière indiquée sur le tableau 1. Les compositions A et B ont été formulées avec des systèmes de dispersant/inhibiteur détergent (DI) similaires, mais 20 avec des mélanges différents de fluides de base. Les compositions B et C ont été formulées avec des fluides de base similaires, mais avec des rapports différents du détergent surbasique au détergent de faible basicité.
5 1 0 15 20 25 30 35 2907791 17 Tableau 1 A B C 5W-30 5W-30 5W-0 N 1 1,5 1,5 1,5 Dispersant N 2 3,2 3,2 3,2 N 1 Sulfonate de Ca 1,6 1,6 1,4 surbasique (0,19 % en (0,19 % en (0,17 % en (IBT 307, 25 % poids de Ca) poids de Ca) poids de Ca) de sel neutre) Détergent N 2 Sulfonate de Ca 0,5 0,5 2,5 de faible basicité (0,013 en (0,013 % en (0,065 % en (IBT 28, 40 % poids de Ca) poids de Ca) poids de Ca) de sel neutre) Agent anti-usure ZDDP 0,85 0,85 0,85 N 1 0,5 0,5 0,5 N 2 - 1,0 1,0 Antioxydant N 3 1,0 - - N 4 0,3 0,3 0,3 Agent anti-mousse 0,006 0,006 0,006 Huile diluante 0,594 0,594 0,594 Modificateur de 0,35 0,35 0,35 frottement Agent améliorant 8,0 8,0 7,8 l'indice de viscosité Agent abaissant le 0,1 0,1 0,1 point d'écoulement N 1 Groupe III 10,0 - - N 2 Groupe III - 26,5 34,9 N 3 Groupe V - 15,0 5,0 Huile de base N 4 Groupe IV 33,0 40,0 40,0 N 5 Groupe I 16,5 - - N 6 Groupe I 22,0 - - Total 100,0 100,0 100,0 2907791 18 Le tableau 2 présente l'analyse élémentaire des trois formulations. Tableau 2 A B C Résultats analytique 5W-30 5W-30 5W-30 Phosphore % en poids 0,068 0,068 0,068 Zinc % en poids 0,078 0,078 0,078 Calcium % en poids 0,20 0,20 0,24 Rapport du sel au métal % en poids 2,95 2,95 5,83 Les trois formulations A, B et C décrites sur le tableau 1 ont été soumises au test Séquence IIIG pour mesurer l'épaisseur de l'huile et les dépôts sur les pistons dans des conditions de températures élevées et pour fournir une information concernant l'usure du train de soupapes. Le tableau 3 présente les résultats des tests Séquence IIIG. Tableau 3 Limite du test Séquence IIIG A B C pour GM4718M 5W-30 5W-30 5W-30 Augmentation de viscosité à 90 % maximum 53,4 28,1 27,6 100 heures Dépôt pondéré sur les pistons 5,5 minimum 4,10 4,56 5,76 Usure moyenne de l'arbre à cames 60 m maximum 18,8 16,2 15,8 et du poussoir Consommation d'huile 1 2,71 2,06 2,23 Comme permet de le constater le tableau 3, les formulations A et B ont répondu avec succès aux impératifs de la séquence IIIG pour GF-4/SM mais ont été incapables de 30 satisfaire les performances WPD plus drastiques (WPD à 5,5 minimum) pour GM4718M. En outre, il faut noter que la formulation C s'est mieux comportée que la formulation B en ce qui concerne WPD. Comme les formulations B et C ont été formulées avec fondamentalement le même mélange de fluides 35 de base, mais avec des rapports différents du détergent surbasique au détergent de faible basicité, les meilleures 5 10 15 20 25 2907791 19 performances de la formulation C peuvent être attribuées au mélange différent de détergent surbasique et de détergent de faible basicité. Le tableau 2 présente en outre l'analyse élémentaire des trois formulations A, B et C. Il faut noter 5 que, tandis que A et B ont le même rapport du sel au métal, C a une valeur plus élevée. A de nombreux endroits dans ce mémoire, il a été fait référence à un certain nombre de brevets des E.U.A., de demandes de brevet étrangères et d'articles techniques 10 publiés. Tous ces documents cités sont expressément cités ici dans leur intégralité à titre de référence. Aux fins de cette invention, sauf indication contraire, toutes les valeurs numériques exprimant des quantités, des pourcentages ou des proportions et les autres valeurs 15 numériques utilisées dans la présente invention sont destinées à être modifiées dans tous les cas par le terme "environ" ou "approximativement". En conséquence, sauf indication contraire, les paramètres numériques indiqués dans la présente invention sont des approximations qui 20 peuvent varier en fonction des propriétés désirées que l'on cherche à obtenir dans la présente invention. Dans tous les cas, et non à titre limitatif, chaque paramètre numérique doit être au moins considéré à la lumière du nombre de chiffres significatifs indiqués et en appliquant la 25 technique usuelle d'arrondissement. On notera que, dans la manière utilisée dans cette invention, les formes au singulier "un" et "une", "le" et "la" comprennent les références au pluriel, sauf limitation expresse et sans équivoque à une référence. Ainsi, par 30 exemple, la référence à "un antioxydant" comprend la référence à un ou plusieurs antioxydants différents. Tel qu'utilisé ici, le terme "comprend" et ses variantes grammaticales sont destinés à être non limitatifs, de telle sorte que la mention d'articles dans une liste ne soit pas 35 effectuée à l'exclusion d'autres articles similaires qui 2907791 20 peuvent être utilisés en remplacement ou ajoutés aux articles énumérés. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 10 15 20 25 30 35
Claims (20)
1. Composition de lubrifiant, caractérisée en ce qu'elle comprend : une quantité dominante d'une huile de base ; et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle de 3,0 à 8,0.
2. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent surbasique et le détergent de faible basicité sont choisis dans le groupe consistant en des sulfonates, des phénates, des phénates sulfurés, des carboxylates, des salicylates, des thio-phosphonates, des naphténates d'un métal et leurs associations.
3. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent surbasique est présent en une quantité comprise dans l'intervalle de 0,5 % en poids à 3,5 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
4. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent surbasique a un indice de basicité totale supérieur à 150.
5. Composition de lubrifiant suivant la revendication 4, 25 caractérisée en ce que le détergent surbasique a un indice de basicité totale supérieur à 250.
6. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent surbasique a une teneur en métal comprise dans l'intervalle de 0,05 %- en poids à 30 0,7 % en poids.
7. Composition de lubrifiant suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le détergent surbasique a une teneur en métal comprise dans l'intervalle de 0,1 % en poids à 0,5 %. en poids. 35
8. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport pondéral du détergent de 2907791 22 faible basicité au détergent surbasique est compris dans l'intervalle de 0,1 à 7.
9. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent de faible basicité est 5 présent en une quantité comprise dans l'intervalle de 0,1 % en poids à 3,5 % en poids par rapport au poids total de la composition.
10. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le détergent de faible basicité a un 10 indice de basicité total égal ou inférieur à 150.
11. Composition de lubrifiant suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le détergent de faible basicité a un indice de basicité total inférieur à 80.
12. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, 15 caractérisée en ce que le détergent de faible basicité a une teneur en métal comprise dans l'intervalle de 0,005 % en poids à 0,175 % en poids.
13. Composition de lubrifiant suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le détergent de faible basicité a 20 une teneur en métal comprise dans l'intervalle de 0,025 % en poids à 0,15 1 en poids.
14. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle de 3,5 à 7,5.
15. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle de 4,0 à 6,5.
16. Composition de lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un additif choisi dans le groupe consistant en des dispersants, des agents anti-usure, des antioxydants, des modificateurs de frottement, des agents antimousse, des diluants, des agents abaissant le point d'écoulement et des agents améliorant l'indice de viscosité.
17. Procédé pour améliorer la propreté des pistons, caractérisé en ce qu'il comprend : 2907791 23 la fourniture à au moins un piston d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base, et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible 5 basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du sel au métal compris dans l'intervalle de 3,0 à 8,0.
18. Méthode pour subir avec succès un test Séquence IIIG dans un système de combustion, caractérisée en ce qu'elle comprend : 10 la fourniture au système de combustion d'une composition de lubrifiant comprenant une quantité dominante d'une huile de base, et une petite quantité d'une composition d'additifs comprenant un détergent surbasique et un détergent de faible basicité, la composition de lubrifiant ayant un rapport du 15 sel au métal compris dans l'intervalle de 3,0 à 8,0.
19. Méthode suivant la revendication 18, dans laquelle la machine est choisie dans le groupe consistant en des moteurs à combustion interne à allumage par étincelle et allumage par compression.
20
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