FR3019185A1 - Composition lubrifiante a base de triesters de sorbitan - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition lubrifiante anhydre comprenant au moins une huile de base, au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et au moins un moins un triester de sorbitan alkoxylé, ainsi qu'une émulsion à base de cette composition anhydre. L'émulsion selon l'invention présente à la fois de bonnes propriétés de stabilité et de bonnes propriétés non moussantes, toute en conservant de bonnes propriétés de lubrification.
Description
Composition lubrifiante à base de triesters de sorbitan Domaine technique La présente invention est applicable au domaine des lubrifiants, particulièrement des lubrifiants pour le travail des métaux, plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre. Plus particulièrement, la présente invention concerne une composition lubrifiante anhydre comprenant au moins une huile de base, au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et au moins un triester de sorbitan alkoxylé. La présente invention concerne également une émulsion comprenant cette composition lubrifiante anhydre, ainsi que son procédé d'obtention. L'émulsion selon l'invention présente à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes, tout en conservant de bonnes propriétés de lubrification. La présente invention concerne également un procédé de lubrification mettant en oeuvre cette émulsion.
La présente invention concerne également un procédé de tréfilage du cuivre mettant en oeuvre cette émulsion. La présente invention concerne également l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre.
Arrière plan technologique Les lubrifiants couramment utilisés pour le travail des métaux sont généralement obtenus à partir d'une composition anhydre comprenant au moins une huile de base lubrifiante ainsi que différents additifs de performance, tels que par exemple des additifs extrême pression ou encore des corps gras différents des huiles de base lubrifiantes, suivi de la conversion de cette composition anhydre en une émulsion par l'utilisation d'au moins un émulsionnant, cette émulsion se présentant très majoritairement sous forme d'une émulsion huile dans eau. Ces émulsions peuvent notamment être utilisées pour le travail du cuivre, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre. Le tréfilage du cuivre permet d'obtenir des fils de cuivre de section et de forme bien déterminées.
Le tréfilage est un procédé de transformation à froid consistant à faire passer le métal à travers un orifice calibré, appelé filière, sous l'action d'une traction continue.
Les pressions extrêmement élevées qui se développent dans l'opération de tréfilage nécessitent des lubrifiants particuliers qui doivent notamment: - Résister aux fortes élévations de température mises en oeuvre, - Réduire l'effort à exercer pour obtenir la déformation, - Assurer un régime de lubrification stable, - Supporter les opérations successives de tréfilage. Un lubrifiant destiné au tréfilage du cuivre doit présenter un compromis idéal entre détergence, pouvoir lubrifiant et capacité de refroidissement. L'épaisseur du fil, la réduction effectuée ainsi que la structure de la tréfileuse (mono ou multi-fils) pourront notamment définir le choix du lubrifiant. Les émulsions ainsi obtenues doivent, en plus des propriétés ci-dessus, présenter une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes.
La stabilité et les propriétés non moussantes assurent une utilisation optimale en service du lubrifiant et une durée de vie améliorée des bains avec peu de maintenance. La capacité de refroidissement et de lubrification est ainsi renforcée pour une meilleure performance. Un des moyens connus pour réduire voire de supprimer le moussage est d'ajouter dans l'émulsion un agent anti-mousse, qui se présente notamment sous la forme d'un composé silicone ou d'une cire. Toutefois, la présence d'un tel agent anti-mousse nécessite une étape additionnelle qui consiste usuellement à ajouter l'agent anti-mousse soit en fin de préparation du concentré soit en post-traitement dans l'émulsion.
Parmi les émulsionnants pouvant être utilisés, les esters de sorbitan, alkoxylés ou non alkoxylés sont connus. Ainsi, l'utilisation de ce type d'émulsionnant, seul ou en combinaison, a déjà été décrite.
Le document FR2547311 décrit une huile pour le travail des métaux comprenant une combinaison d'un monooléate de sorbitan et d'un monolaurate de sorbitan éthoxylé. Le document CN102839038 décrit une huile pour le travail des métaux comprenant une combinaison d'un monooléate de sorbitan et d'un monooléate de sorbitan éthoxylé.
Le document W09207053 décrit un fluide pour le travail des métaux se présentant sous la forme d'une émulsion E/H et comprenant un ester de sorbitan et un ester de sorbitan éthoxylé. L'ester de sorbitan est préférentiellement un monooléate de sorbitan et l'ester de sorbitan éthoxylé est un trioléate de sorbitan éthoxylé.
Toutefois, ces compositions peuvent présenter des problèmes d'instabilité, et plus particulièrement d'instabilité dans le temps. Par ailleurs, le document US3715312 décrit une composition émulsionnable comprenant une huile de base, un premier ester pouvant être un mono-, di- ou tri ester de sorbitan et un second ester pouvant être un mono-, di- ou tri ester de sorbitan éthoxylé. Préférentiellement, l'ester de sorbitan est un monooléate de sorbitan et l'ester de sorbitan éthoxylé est un trioléate de sorbitan éthoxylé. Cette composition est destinée au traitement du verre.
Il existe donc toujours un besoin de rechercher des lubrifiants pour le travail des métaux, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre, présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes tout en conservant de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence.
Il existe également le besoin d'obtenir un lubrifiant destiné au travail des métaux, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre, présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes sans ajout d'agent anti-mousse. Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante palliant tout ou en partie aux inconvénients précités. Un autre objectif de l'invention est de fournir une composition lubrifiante dont la formulation est facile à mettre en oeuvre.
Résumé de l'invention L'invention ainsi a pour objet une composition lubrifiante anhydre comprenant : - au moins une huile de base, - au moins un triester de sorbitan non alkoxylé, et - au moins un triester de sorbitan alkoxylé.
L'invention concerne également une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau comprenant la composition lubrifiante anhydre ci-dessus. De manière surprenante, la demanderesse a constaté que la présence d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée destinée au travail des métaux permet de conférer à la composition lubrifiante simultanément une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes. Ainsi, la présente invention permet de formuler des compositions lubrifiantes émulsionnées comprenant une teneur optimisée en émulsionnants et présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes. Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention présentent de bonnes propriétés non moussantes en l'absence d'agent anti- mousse. Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention conservent de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence.
Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention présentent une efficacité dans le temps améliorée, et plus particulièrement en service.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante anhydre consiste essentiellement en : - au moins une huile de base, - au moins un triester de sorbitan non alkoxylé, et - au moins un triester de sorbitan alkoxylé.
L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'utilisation ci-dessus est mise en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre.
L'invention concerne également un procédé de lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre, comprenant au moins une étape de mise en contact dudit fil avec une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé ci-dessus est mis en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'invention concerne également l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre. Description détaillée de l'invention Les pourcentages indiqués ci-dessous correspondent à des pourcentages en masse de matière active. Triester de sorbitan non alkoxylé La composition lubrifiante anhydre selon l'invention comprend au moins un triester de sorbitan non alkoxylé. Par triester de sorbitan non alkoxylé et par opposition à la définition du triester de sorbitan alkoxylé, on entend tout composé de type triester de sorbitan ne comprenant pas de fonction oxyde d'alkylene.
Le triester de sorbitan non alkoxylé peut être obtenu par tout type de procédé connu de l'homme du métier. Le triester de sorbitan non alkoxylé peut être d'origine synthétique, animale ou végétale. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan non alkoxylé est d'origine végétale. Par triester de sorbitan non alkoxylé d'origine végétale, on entend notamment un triester de sorbitan non alkoxylé issu de la réaction, et notamment de l'estérification, entre un corps gras d'origine végétale et une molécule de sorbitan.
Le corps gras d'origine végétale peut comprendre des acides gras de différente longueur de chaîne hydrocarbonée, pouvant comprendre ou pas au moins une insaturation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le corps gras d'origine végétale peut comprendre au moins un acide gras comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone, plus préférentiellement de 10 à 30 atomes de carbone, encore plus préférentiellement de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre ou pas au moins une insaturation. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le corps gras d'origine végétale comprend un acide gras choisi parmi l'acide caprylique, l'acide caprique, l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide linolénique, l'acide ricinoléique ou leurs mélanges. Ainsi, le triester de sorbitan non alkoxylé selon l'invention peut être choisi parmi les composés de formule (I) : 0 -R4 dans laquelle : - R1 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R2 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R3 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R4 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, avec un des groupements R1, R2, R3 ou R4 représentant un atome d'hydrogène, - R5 représente un groupement alkyle linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R5 représente un groupement alkyle insaturé linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R5 représente un groupement alkylene comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
De manière avantageuse, le triester de sorbitan est un trioleate de sorbitan. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, R5 représente un groupement alkyle saturé comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan est un tristearate de sorbitan. Comme exemples de triester de sorbitan non alkoxylé, on peut citer le Montane 85, le Span 85, le Radiasurf 7355 ou encore l'Alkamuls STO. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de triester de sorbitan non alkoxylé va de 4 à 10%, de préférence de 4 à 8% par rapport au poids total de la composition lubrifiante anhydre.
Triester de sorbitan alkoxylé La composition lubrifiante anhydre selon l'invention comprend au moins un triester de sorbitan alkoxylé. Le triester de sorbitan alkoxylé peut être d'origine synthétique, animale ou végétale. Le triester de sorbitan alkoxylé peut être obtenu par tout type de procédé connu de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation, le triester de sorbitan alkoxylé est obtenu par la réaction d'oxyde d'alkylène avec un ou plusieurs groupements -OH libres d'un triester de sorbitan.
Le triester de sorbitan alkoxylé peut être notamment choisi parmi les triesters de sorbitan alkoxylés ayant : - un indice de saponification (Saponification value en anglais) allant de 70 à 100 mg KOH/g, préférentiellement de 80 à 95 mg KOH/g ; - un indice d'acide (Acid value en anglais) inférieur ou égal à 5 mg KOH/g, préférentiellement inférieur ou égal à 2 mg KOH/g ; - un indice d'hydroxyl (Hydroxyl value en anglais) allant de 30 à 60 mg KOH/g, préférentiellement de 35 à 55 mg KOH/g. Dans un mode de réalisation de l'invention, le triester de sorbitan alkoxylé peut être choisi parmi les composés de formule (Il) : R6-0 dans laquelle : - R6 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R7 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R8 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R9 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R10 représente un groupement alkyle linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone, - a, b, c et d représentent indépendamment un entier compris entre 0 et 40 et dont la somme (a+b+c+d) représente un entier compris entre 4 et 40, de préférence entre 10 et 30, plus préférentiellement entre 15 et 25, avantageusement de 15 à 20. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R10 représente un groupement alkyle insaturé linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R10 représente un groupement alkylene comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. 15 De manière avantageuse, le triester de sorbitan est un trioleate de sorbitan polyoxyethyléné, de préférence comprenant 20 groupements oxyethylène. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, R10 représente un groupement alkyle saturé comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 20 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan est un tristearate de sorbitan polyoxyethyléné, de préférence comprenant 20 groupements oxyethylène. 25 Comme exemples de triester de sorbitan alkoxylé, on peut citer le Montanox 85, le Tween 85 ou encore l'Alkamuls T85. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de triester de sorbitan 30 alkoxylé va de 4 à 10%, de préférence de 4 à 8% par rapport au poids total de la composition lubrifiante anhydre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention le ratio massique (triester de sorbitan non alkoxylé :triester de sorbitan alkoxylé) dans la composition lubrifiante 35 anhydre va de 2 :1 à 1 :2. 10 Huile de base Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent contenir tout type d'huile de base lubrifiante minérale, synthétique ou naturelle, animale ou végétale adaptée(s) à leur utilisation. La ou les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent être des huiles d'origine minérales ou synthétiques des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous, seules ou en mélange. Tableau I Teneur en Teneur en Indice de saturés soufre viscosité (VI) Groupe I Huiles minérales < 90 % > 0.03 % 80 VI < 120 Groupe Il Huiles > 90 % 0.03 % 80 VI < 120 hydrocraquées Groupe III >_90% <_0.03% 120 Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées Groupe IV Polyalphaoléfines (PAO) Groupe V Esters et autres bases non incluses dans bases groupes I à IV Les huiles de base minérales selon l'invention incluent tous type de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage tels qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage et hydroisomérisation, hydrofinition. Les huiles de bases des compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent également être des huiles synthétiques, tels certains esters, ou des polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base, sont par exemple obtenues à partir de monomères ayant de 4 à 32 atomes de carbone (par exemple octène, decène), et une viscosité à 100°C comprise entre 1,5 et 15 cSt selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne en poids est typiquement comprise entre 250 et 3000 selon la norme ASTM D5296. Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.25 Dans un mode de réalisation de l'invention, l'huile de base est une huile de groupe I. Dans un mode de réalisation de l'invention, les huiles de base représentent au moins 40%, préférentiellement au moins 45% en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante anhydre, Typiquement, elles représentent entre 45 et 55% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante anhydre selon l'invention. Autres additifs Les compositions lubrifiantes anhydres selon l'invention peuvent également contenir tout type d'additif adapté pour leur utilisation dans les formulations de lubrifiants pour le travail des métaux, par exemple un ou plusieurs additifs choisis parmi les tensio-actifs autres que les triesters de sorbitan non alkoxylés et triesters de sorbitan alkoxylés selon l'invention, les agents mouillants, les anti-corrosions ou encore les modificateurs de frottements, présents aux teneurs usuelles requises pour l'application. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante anhydre ne comprend pas d'agent anti-mousse. En effet, la Demanderesse a constaté que la composition lubrifiante anhydre selon l'invention permet, après ajout d'eau, d'obtenir une émulsion présentant une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes, en l'absence d'agent antimousse.
Ainsi, l'absence d'agent anti-mousse dans l'émulsion permet de s'affranchir d'une étape de post-traitement additionnel et ainsi de simplifier l'utilisation d'une telle émulsion.
Emulsion huile dans eau L'invention a également pour objet une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau comprenant une composition lubrifiante anhydre L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante anhydre s'applique à la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau ci-dessus.
La composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau selon l'invention peut être obtenue par tout procédé d'émulsification connu de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de composition lubrifiante anhydre ci-dessus va de 1 à 20%, de préférence de 4 à 10% par rapport au poids total de la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids d'eau va de 80 à 99%, de préférence de 90 à 96% par rapport au poids total de la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau. La composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau selon l'invention peut comprendre en outre un additif choisi parmi les additifs tels que définis ci-dessus. La composition lubrifiante sous la forme d'émulsion huile dans eau selon l'invention peut également comprendre un additif choisi parmi les bactéricides, les fongicides, présents aux teneurs usuelles requises pour l'application. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau ne comprend pas d'agent anti-mousse.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus est utilisée dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour l'émulsion huile dans eau s'applique à l'utilisation ci-dessus.35 L'invention a également pour objet un procédé de lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre, comprenant au moins une étape de mise en contact dudit fil avec une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé ci-dessus est mis en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour l'émulsion huile dans eau s'applique au procédé ci-dessus. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre.
L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour le triester de sorbitan non alkoxylé et pour le triester de sorbitan alkoxylé s'applique à l'utilisation ci-dessus. Les différents objets de la présente invention et leurs mises en oeuvre seront mieux compris à la lecture des exemples qui suivent. Ces exemples sont donnés à titre indicatif, sans caractère limitatif. Exemples : On a préparé les compositions lubrifiantes anhydres N°1 à N°7 à partir des composés suivants : - acide gras : mélange d'acide gras issu de « tall oil » contenant 2% m/m d'acide résinique libre, - triester de sorbitan non alkoxylé : trioléate de sorbitan (Montane 85 de la société SEPPIC), - triester de sorbitan alkoxylé : trioléate de sorbitan polyoxyéthyléné (Montanox 85 de la société CECA), - monoester de sorbitan non alkoxylé : mono-oléate de sorbitan (Montane 80 de la société SEPPIC), - monoester de sorbitan alkoxylé : mono-oléate de sorbitan polyoxyéthyléné (Montanox 80 de la société CECA), - Huile de base : huile de base de groupe I avec une viscosité à 40°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 4.0 mm2/sec, - Solution de KOH : solution aqueuse de KOH à 60% m/m comme agent neutralisant des acides libres de la composition, - Inhibiteur de corrosion : solution aqueuse de tolyltriazole de sodium à 50% m/m, - Emulsionnant non ionique : éther de polygycol (50E) à base d'alcool oléique / cétylique, - Modificateur de frottement 1 : huile de ricin, - Modificateur de frottement 2 : palmitate d'octyle, - Agent mouillant : copolymère oxyde d'éthylène/oxyde de propylène. Les compositions lubrifiantes N°1 à N°7 sont décrites dans le tableau II ; les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques. 20 25 30 35 Tableau II Composition lubrifiante anhydre N°1 N°2 N°3 N°4 N°5 N°6 N°7 Acide gras 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Triester de sorbitan non alkoxylé 8,0 4,0 12,0 8,0 Triester de sorbitan alkoxylé 4,0 8,0 12,0 4,0 Monoester de sorbitan non alkoxylé 8,0 8,0 Monoester de sorbitan alkoxylé 4,0 4,0 Huile de base 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 Solution KOH 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Inhibiteur de corrosion 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Emulsionnant non ionique 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 Modificateur de frottement 1 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Modificateur de frottement 2 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Agent mouillant 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Chacune des compositions N°1 à N°7 a ensuite été mise en émulsion dans une éprouvette, par mélange de 5% de chacune des compositions avec 95% d'eau et homogénéisée par retournements de l'éprouvette. A l'issu de cette étape, les compositions N°8 à N°14 sous la forme d'une émulsion H/E ont été obtenues. Les compositions lubrifiantes N°8 à N°14 sont décrites dans le tableau III ; les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques. Tableau III Composition lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Composition lubrifiante N°1 5,0 Composition lubrifiante N°2 5,0 Composition lubrifiante N°3 5,0 Composition lubrifiante N°4 5,0 Composition lubrifiante N°5 5,0 Composition lubrifiante N°6 5,0 Composition lubrifiante N°7 5,0 Eau 95,0 95,0 95,0 95,0 95,0 95,0 95,010 Test 1 : évaluation des propriétés de non moussage de compositions lubrifiantes Il s'agit d'évaluer les propriétés de non moussage des compositions lubrifiantes N°8 à N°14 par mesure du niveau de mousse. Cette évaluation du niveau de mousse est effectuée après 5 heures de recirculation de chaque composition et selon la norme NFT 60-185. Le tableau IV présente le moussage des compositions lubrifiantes N°8 à N°14.
Tableau IV Compositio n lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Moussage Non Non Non Oui Non Oui Non Les résultats montrent que la combinaison d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante sous forme d'une émulsion H/E correspondant à l'invention (compositions N°8 et N°9) permet d'obtenir de bonnes propriétés de non moussage, même en l'absence d'agent anti-mousse et ainsi d'améliorer les performances et la durée de vie de l'émulsion. Par ailleurs, les résultats montrent que la suppression du triester de sorbitan non alkoxylé au profit du triester de sorbitan alkoxylé (composition N°11) a pour conséquence l'apparition du phénomène de moussage. De plus, les résultats montrent que la substitution du triester de sorbitan non alkoxylé par un monoester de sorbitan non alkoxylé (composition N°13) a pour conséquence l'apparition du phénomène de moussage.
Test 2 : évaluation de la stabilité de compositions lubrifiantes Il s'agit d'évaluer la stabilité dans le temps des compositions lubrifiantes N°8 à N°14 par évaluation visuelle basée sur l'observation de l'apparition et de l'intensité des phénomènes : - de crémage correspondant à l'ascension de la phase dispersée, - de relargage d'huile correspondant à l'apparition d'une couche d'huile en surface, - de relargage d'eau correspondant à l'apparition d'eau en fond d'éprouvette, - de la formation de savons correspondant à la formation de dépôts à la surface de l'émulsion, - de déphasage correspondant à la séparation de la phase dispersée et de la phase dispersante. Cette évaluation visuelle a été réalisée 72h, 1 semaine, 2 semaines et 1 mois après la formulation de chacune des compositions lubrifiantes N°8 à N°14. Le tableau V présente la stabilité des compositions lubrifiantes N°8 à N°14. 25 30 35 Tableau V Composition lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Evaluation Stable Stable Dépha- Forma- Stable Relarga Stable après 72h sage tion -ge de d'huile savons Evaluation après 1 semaine Stable Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Relarga sage tion -ge -ge de d'huile d'eau savons Evaluation après 2 semaines Stable Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Relarga sage tion -ge -ge d'huile et d'eau de d'huile im- savons portant Evaluation après 1 mois Léger Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Dépha- créma- sage tion -ge sage ge de d'huile savons Les résultats montrent que la combinaison d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante sous forme d'une émulsion H/E (compositions N°8 et N°9) permet non seulement de stabiliser l'émulsion mais également de maintenir cette stabilité dans le temps.
Ces résultats démontrent l'importance d'une telle combinaison pour obtenir une bonne stabilité et qui perdure dans le temps ; en effet la composition N°10 ne comprenant qu'un triester de sorbitan non alkoxylé mais pas de triester de sorbitan alkoxylé ne présente pas une bonne stabilité dans le temps, de même que la composition N°11 ne comprenant qu'un triester de sorbitan alkoxylé mais pas de triester de sorbitan non alkoxylé. Ces résultats montrent également que la substitution du triester de sorbitan non alkoxylé par un monoester de sorbitan non alkoxylé et/ou du triester de sorbitan alkoxylé par un monoester de sorbitan alkoxylé (compositions N°12, N°13 et N°14) a pour conséquence de dégrader la stabilité de l'émulsion dans le temps. Les compositions lubrifiantes selon l'invention (compositions N°8 et N°9) conservent par ailleurs de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence, et plus particulièrement dans un procédé de tréfilage du cuivre.
Composition lubrifiante à base de triesters de sorbitan Domaine technique La présente invention est applicable au domaine des lubrifiants, particulièrement des lubrifiants pour le travail des métaux, plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre. Plus particulièrement, la présente invention concerne une composition lubrifiante anhydre comprenant au moins une huile de base, au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et au moins un triester de sorbitan alkoxylé. La présente invention concerne également une émulsion comprenant cette composition lubrifiante anhydre, ainsi que son procédé d'obtention. L'émulsion selon l'invention présente à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes, tout en conservant de bonnes propriétés de lubrification. La présente invention concerne également un procédé de lubrification mettant en oeuvre cette émulsion.
La présente invention concerne également un procédé de tréfilage du cuivre mettant en oeuvre cette émulsion. La présente invention concerne également l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre.
Arrière plan technologique Les lubrifiants couramment utilisés pour le travail des métaux sont généralement obtenus à partir d'une composition anhydre comprenant au moins une huile de base lubrifiante ainsi que différents additifs de performance, tels que par exemple des additifs extrême pression ou encore des corps gras différents des huiles de base lubrifiantes, suivi de la conversion de cette composition anhydre en une émulsion par l'utilisation d'au moins un émulsionnant, cette émulsion se présentant très majoritairement sous forme d'une émulsion huile dans eau. Ces émulsions peuvent notamment être utilisées pour le travail du cuivre, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre. Le tréfilage du cuivre permet d'obtenir des fils de cuivre de section et de forme bien déterminées.
Le tréfilage est un procédé de transformation à froid consistant à faire passer le métal à travers un orifice calibré, appelé filière, sous l'action d'une traction continue.
Les pressions extrêmement élevées qui se développent dans l'opération de tréfilage nécessitent des lubrifiants particuliers qui doivent notamment: - Résister aux fortes élévations de température mises en oeuvre, - Réduire l'effort à exercer pour obtenir la déformation, - Assurer un régime de lubrification stable, - Supporter les opérations successives de tréfilage. Un lubrifiant destiné au tréfilage du cuivre doit présenter un compromis idéal entre détergence, pouvoir lubrifiant et capacité de refroidissement. L'épaisseur du fil, la réduction effectuée ainsi que la structure de la tréfileuse (mono ou multi-fils) pourront notamment définir le choix du lubrifiant. Les émulsions ainsi obtenues doivent, en plus des propriétés ci-dessus, présenter une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes.
La stabilité et les propriétés non moussantes assurent une utilisation optimale en service du lubrifiant et une durée de vie améliorée des bains avec peu de maintenance. La capacité de refroidissement et de lubrification est ainsi renforcée pour une meilleure performance. Un des moyens connus pour réduire voire de supprimer le moussage est d'ajouter dans l'émulsion un agent anti-mousse, qui se présente notamment sous la forme d'un composé silicone ou d'une cire. Toutefois, la présence d'un tel agent anti-mousse nécessite une étape additionnelle qui consiste usuellement à ajouter l'agent anti-mousse soit en fin de préparation du concentré soit en post-traitement dans l'émulsion.
Parmi les émulsionnants pouvant être utilisés, les esters de sorbitan, alkoxylés ou non alkoxylés sont connus. Ainsi, l'utilisation de ce type d'émulsionnant, seul ou en combinaison, a déjà été décrite.
Le document FR2547311 décrit une huile pour le travail des métaux comprenant une combinaison d'un monooléate de sorbitan et d'un monolaurate de sorbitan éthoxylé. Le document CN102839038 décrit une huile pour le travail des métaux comprenant une combinaison d'un monooléate de sorbitan et d'un monooléate de sorbitan éthoxylé.
Le document W09207053 décrit un fluide pour le travail des métaux se présentant sous la forme d'une émulsion E/H et comprenant un ester de sorbitan et un ester de sorbitan éthoxylé. L'ester de sorbitan est préférentiellement un monooléate de sorbitan et l'ester de sorbitan éthoxylé est un trioléate de sorbitan éthoxylé.
Toutefois, ces compositions peuvent présenter des problèmes d'instabilité, et plus particulièrement d'instabilité dans le temps. Par ailleurs, le document US3715312 décrit une composition émulsionnable comprenant une huile de base, un premier ester pouvant être un mono-, di- ou tri ester de sorbitan et un second ester pouvant être un mono-, di- ou tri ester de sorbitan éthoxylé. Préférentiellement, l'ester de sorbitan est un monooléate de sorbitan et l'ester de sorbitan éthoxylé est un trioléate de sorbitan éthoxylé. Cette composition est destinée au traitement du verre.
Il existe donc toujours un besoin de rechercher des lubrifiants pour le travail des métaux, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre, présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes tout en conservant de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence.
Il existe également le besoin d'obtenir un lubrifiant destiné au travail des métaux, et plus particulièrement pour le tréfilage du cuivre, présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes sans ajout d'agent anti-mousse. Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante palliant tout ou en partie aux inconvénients précités. Un autre objectif de l'invention est de fournir une composition lubrifiante dont la formulation est facile à mettre en oeuvre.
Résumé de l'invention L'invention ainsi a pour objet une composition lubrifiante anhydre comprenant : - au moins une huile de base, - au moins un triester de sorbitan non alkoxylé, et - au moins un triester de sorbitan alkoxylé.
L'invention concerne également une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau comprenant la composition lubrifiante anhydre ci-dessus. De manière surprenante, la demanderesse a constaté que la présence d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée destinée au travail des métaux permet de conférer à la composition lubrifiante simultanément une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes. Ainsi, la présente invention permet de formuler des compositions lubrifiantes émulsionnées comprenant une teneur optimisée en émulsionnants et présentant à la fois une bonne stabilité et de bonnes propriétés non moussantes. Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention présentent de bonnes propriétés non moussantes en l'absence d'agent anti- mousse. Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention conservent de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence.
Avantageusement, les compositions lubrifiantes émulsionnées selon l'invention présentent une efficacité dans le temps améliorée, et plus particulièrement en service.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante anhydre consiste essentiellement en : - au moins une huile de base, - au moins un triester de sorbitan non alkoxylé, et - au moins un triester de sorbitan alkoxylé.
L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'utilisation ci-dessus est mise en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre.
L'invention concerne également un procédé de lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre, comprenant au moins une étape de mise en contact dudit fil avec une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé ci-dessus est mis en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'invention concerne également l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre. Description détaillée de l'invention Les pourcentages indiqués ci-dessous correspondent à des pourcentages en masse de matière active. Triester de sorbitan non alkoxylé La composition lubrifiante anhydre selon l'invention comprend au moins un triester de sorbitan non alkoxylé. Par triester de sorbitan non alkoxylé et par opposition à la définition du triester de sorbitan alkoxylé, on entend tout composé de type triester de sorbitan ne comprenant pas de fonction oxyde d'alkylene.
Le triester de sorbitan non alkoxylé peut être obtenu par tout type de procédé connu de l'homme du métier. Le triester de sorbitan non alkoxylé peut être d'origine synthétique, animale ou végétale. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan non alkoxylé est d'origine végétale. Par triester de sorbitan non alkoxylé d'origine végétale, on entend notamment un triester de sorbitan non alkoxylé issu de la réaction, et notamment de l'estérification, entre un corps gras d'origine végétale et une molécule de sorbitan.
Le corps gras d'origine végétale peut comprendre des acides gras de différente longueur de chaîne hydrocarbonée, pouvant comprendre ou pas au moins une insaturation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le corps gras d'origine végétale peut comprendre au moins un acide gras comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone, plus préférentiellement de 10 à 30 atomes de carbone, encore plus préférentiellement de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre ou pas au moins une insaturation. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le corps gras d'origine végétale comprend un acide gras choisi parmi l'acide caprylique, l'acide caprique, l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide linolénique, l'acide ricinoléique ou leurs mélanges. Ainsi, le triester de sorbitan non alkoxylé selon l'invention peut être choisi parmi les composés de formule (I) : 0 -R4 dans laquelle : - R1 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R2 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R3 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, - R4 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R5, avec un des groupements R1, R2, R3 ou R4 représentant un atome d'hydrogène, - R5 représente un groupement alkyle linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R5 représente un groupement alkyle insaturé linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R5 représente un groupement aikylene comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
De manière avantageuse, le triester de sorbitan est un trioleate de sorbitan. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, R5 représente un groupement alkyle saturé comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan est un tristearate de sorbitan. Comme exemples de triester de sorbitan non alkoxylé, on peut citer le Montane 85®, le Span 850, le Radiasurf 7355® ou encore l'Alkamuls STO®. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de triester de sorbitan non alkoxylé va de 4 à 10%, de préférence de 4 à 8% par rapport au poids total de la composition lubrifiante anhydre.
Triester de sorbitan alkoxylé La composition lubrifiante anhydre selon l'invention comprend au moins un triester de sorbitan alkoxylé. Le triester de sorbitan alkoxylé peut être d'origine synthétique, animale ou végétale. Le triester de sorbitan alkoxylé peut être obtenu par tout type de procédé connu de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation, le triester de sorbitan alkoxylé est obtenu par la réaction d'oxyde d'alkylène avec un ou plusieurs groupements -OH libres d'un triester de sorbitan.
Le triester de sorbitan alkoxylé peut être notamment choisi parmi les triesters de sorbitan alkoxylés ayant : - un indice de saponification (Saponification value en anglais) allant de 70 à 100 mg KOH/g, préférentiellement de 80 à 95 mg KOH/g ; - un indice d'acide (Acid value en anglais) inférieur ou égal à 5 mg KOH/g, préférentiellement inférieur ou égal à 2 mg KOH/g ; - un indice d'hydroxyl (Hydroxyl value en anglais) allant de 30 à 60 mg KOH/g, préférentiellement de 35 à 55 mg KOH/g. Dans un mode de réalisation de l'invention, le triester de sorbitan alkoxylé peut être choisi parmi les composés de formule (Il) : R6-0 dans laquelle : - R6 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R7 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R8 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R9 représente un atome d'hydrogène ou un groupement -C(0)R10, - R10 représente un groupement alkyle linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé comprenant de 5 à 40 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 30 atomes de carbone, - a, b, c et d représentent indépendamment un entier compris entre 0 et 40 et dont la somme (a+b+c+d) représente un entier compris entre 4 et 40, de préférence entre 10 et 30, plus préférentiellement entre 15 et 25, avantageusement de 15 à 20. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R10 représente un groupement alkyle insaturé linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. 10 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, R10 représente un groupement alkylene comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. 15 De manière avantageuse, le triester de sorbitan est un trioleate de sorbitan polyoxyethyléné, de préférence comprenant 20 groupements oxyethylène. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, R10 représente un groupement alkyle saturé comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 25 20 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 20 atomes de carbone. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le triester de sorbitan est un tristearate de sorbitan polyoxyethyléné, de préférence comprenant 20 groupements oxyethylène. 25 Comme exemples de triester de sorbitan alkoxylé, on peut citer le Montanox 850, le Tween 85® ou encore l'Alkamuls T850. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de triester de sorbitan 30 alkoxylé va de 4 à 10%, de préférence de 4 à 8% par rapport au poids total de la composition lubrifiante anhydre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention le ratio massique (triester de sorbitan non alkoxylé :triester de sorbitan alkoxylé) dans la composition lubrifiante 35 anhydre va de 2 :1 à 1 :2.
Huile de base Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent contenir tout type d'huile de base lubrifiante minérale, synthétique ou naturelle, animale ou végétale adaptée(s) à leur utilisation. La ou les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent être des huiles d'origine minérales ou synthétiques des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous, seules ou en mélange. Tableau I Teneur en Teneur en Indice de saturés soufre viscosité (VI) Groupe I Huiles minérales < 90 % > 0.03 % 80 VI < 120 Groupe Il Huiles > 90 % 0.03 % 80 VI < 120 hydrocraquées Groupe III >_90% <_0.03% 120 Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées Groupe IV Polyalphaoléfines (PAO) Groupe V Esters et autres bases non incluses dans bases groupes I à IV Les huiles de base minérales selon l'invention incluent tous type de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage tels qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage et hydroisomérisation, hydrofinition. Les huiles de bases des compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent également être des huiles synthétiques, tels certains esters, ou des polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base, sont par exemple obtenues à partir de monomères ayant de 4 à 32 atomes de carbone (par exemple octène, decène), et une viscosité à 100°C comprise entre 1,5 et 15 cSt selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne en poids est typiquement comprise entre 250 et 3000 selon la norme ASTM D5296. Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.25 Dans un mode de réalisation de l'invention, l'huile de base est une huile de groupe I. Dans un mode de réalisation de l'invention, les huiles de base représentent au moins 40%, préférentiellement au moins 45% en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante anhydre, Typiquement, elles représentent entre 45 et 55% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante anhydre selon l'invention. Autres additifs Les compositions lubrifiantes anhydres selon l'invention peuvent également contenir tout type d'additif adapté pour leur utilisation dans les formulations de lubrifiants pour le travail des métaux, par exemple un ou plusieurs additifs choisis parmi les tensio-actifs autres que les triesters de sorbitan non alkoxylés et triesters de sorbitan alkoxylés selon l'invention, les agents mouillants, les anti-corrosions ou encore les modificateurs de frottements, présents aux teneurs usuelles requises pour l'application. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante anhydre ne comprend pas d'agent anti-mousse. En effet, la Demanderesse a constaté que la composition lubrifiante anhydre selon l'invention permet, après ajout d'eau, d'obtenir une émulsion présentant une bonne stabilité ainsi que de bonnes propriétés non moussantes, en l'absence d'agent antimousse.
Ainsi, l'absence d'agent anti-mousse dans l'émulsion permet de s'affranchir d'une étape de post-traitement additionnel et ainsi de simplifier l'utilisation d'une telle émulsion.
Emulsion huile dans eau L'invention a également pour objet une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau comprenant une composition lubrifiante anhydre L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante anhydre s'applique à la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau ci-dessus.
La composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau selon l'invention peut être obtenue par tout procédé d'émulsification connu de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de composition lubrifiante anhydre ci-dessus va de 1 à 20%, de préférence de 4 à 10% par rapport au poids total de la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids d'eau va de 80 à 99%, de préférence de 90 à 96% par rapport au poids total de la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau. La composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau selon l'invention peut comprendre en outre un additif choisi parmi les additifs tels que définis ci-dessus. La composition lubrifiante sous la forme d'émulsion huile dans eau selon l'invention peut également comprendre un additif choisi parmi les bactéricides, les fongicides, présents aux teneurs usuelles requises pour l'application. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau ne comprend pas d'agent anti-mousse.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus est utilisée dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour l'émulsion huile dans eau s'applique à l'utilisation ci-dessus.35 L'invention a également pour objet un procédé de lubrification d'un fil métallique, préférentiellement d'un fil de cuivre, comprenant au moins une étape de mise en contact dudit fil avec une composition lubrifiante sous la forme d'une émulsion huile dans eau telle que définie ci-dessus.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé ci-dessus est mis en oeuvre dans un procédé de tréfilage du cuivre. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour l'émulsion huile dans eau s'applique au procédé ci-dessus. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un triester de sorbitan non alkoxylé et d'un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante émulsionnée pour le tréfilage du cuivre.
L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour le triester de sorbitan non alkoxylé et pour le triester de sorbitan alkoxylé s'applique à l'utilisation ci-dessus. Les différents objets de la présente invention et leurs mises en oeuvre seront mieux compris à la lecture des exemples qui suivent. Ces exemples sont donnés à titre indicatif, sans caractère limitatif. Exemples : On a préparé les compositions lubrifiantes anhydres N°1 à N°7 à partir des composés suivants : - acide gras : mélange d'acide gras issu de « tall oil » contenant 2% m/m d'acide résinique libre, - triester de sorbitan non alkoxylé : trioléate de sorbitan (Montane 85® de la société SEPPIC), - triester de sorbitan alkoxylé : trioléate de sorbitan polyoxyéthyléné (Montanox 85® de la société CECA), - monoester de sorbitan non alkoxylé : mono-oléate de sorbitan (Montane 80® de la société SEPPIC), - monoester de sorbitan alkoxylé : mono-oléate de sorbitan polyoxyéthyléné (Montanox 80® de la société CECA), - Huile de base : huile de base de groupe I avec une viscosité à 40°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 4.0 mm2/sec, - Solution de KOH : solution aqueuse de KOH à 60% m/m comme agent neutralisant des acides libres de la composition, - Inhibiteur de corrosion : solution aqueuse de tolyltriazole de sodium à 50% m/m, - Emulsionnant non ionique : éther de polygycol (50E) à base d'alcool oléique / cétylique, - Modificateur de frottement 1 : huile de ricin, - Modificateur de frottement 2 : palmitate d'octyle, - Agent mouillant : copolymère oxyde d'éthylène/oxyde de propylène. Les compositions lubrifiantes N°1 à N°7 sont décrites dans le tableau II ; les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques. 20 25 30 35 Tableau II Composition lubrifiante anhydre N°1 N°2 N°3 N°4 N°5 N°6 N°7 Acide gras 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Triester de sorbitan non alkoxylé 8,0 4,0 12,0 8,0 Triester de sorbitan alkoxylé 4,0 8,0 12,0 4,0 Monoester de sorbitan non alkoxylé 8,0 8,0 Monoester de sorbitan alkoxylé 4,0 4,0 Huile de base 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 47,7 Solution KOH 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Inhibiteur de corrosion 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Emulsionnant non ionique 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 Modificateur de frottement 1 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Modificateur de frottement 2 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Agent mouillant 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Chacune des compositions N°1 à N°7 a ensuite été mise en émulsion dans une éprouvette, par mélange de 5% de chacune des compositions avec 95% d'eau et homogénéisée par retournements de l'éprouvette. A l'issu de cette étape, les compositions N°8 à N°14 sous la forme d'une émulsion H/E ont été obtenues. Les compositions lubrifiantes N°8 à N°14 sont décrites dans le tableau III ; les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques. Tableau III Composition lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Composition lubrifiante N°1 5,0 Composition lubrifiante N°2 5,0 Composition lubrifiante N°3 5,0 Composition lubrifiante N°4 5,0 Composition lubrifiante N°5 5,0 Composition lubrifiante N°6 5,0 Composition lubrifiante N°7 5,0 Eau 95,0 95,0 95,0 95,0 95,0 95,0 95,010 Test 1 : évaluation des propriétés de non moussage de compositions lubrifiantes Il s'agit d'évaluer les propriétés de non moussage des compositions lubrifiantes N°8 à N°14 par mesure du niveau de mousse. Cette évaluation du niveau de mousse est effectuée après 5 heures de recirculation de chaque composition et selon la norme NFT 60-185. Le tableau IV présente le moussage des compositions lubrifiantes N°8 à N°14.
Tableau IV Compositio n lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Moussage Non Non Non Oui Non Oui Non Les résultats montrent que la combinaison d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante sous forme d'une émulsion H/E correspondant à l'invention (compositions N°8 et N°9) permet d'obtenir de bonnes propriétés de non moussage, même en l'absence d'agent anti-mousse et ainsi d'améliorer les performances et la durée de vie de l'émulsion. Par ailleurs, les résultats montrent que la suppression du triester de sorbitan non alkoxylé au profit du triester de sorbitan alkoxylé (composition N°11) a pour conséquence l'apparition du phénomène de moussage. De plus, les résultats montrent que la substitution du triester de sorbitan non alkoxylé par un monoester de sorbitan non alkoxylé (composition N°13) a pour conséquence l'apparition du phénomène de moussage.
Test 2 : évaluation de la stabilité de compositions lubrifiantes Il s'agit d'évaluer la stabilité dans le temps des compositions lubrifiantes N°8 à N°14 par évaluation visuelle basée sur l'observation de l'apparition et de l'intensité des phénomènes : - de crémage correspondant à l'ascension de la phase dispersée, - de relargage d'huile correspondant à l'apparition d'une couche d'huile en surface, - de relargage d'eau correspondant à l'apparition d'eau en fond d'éprouvette, - de la formation de savons correspondant à la formation de dépôts à la surface de l'émulsion, - de déphasage correspondant à la séparation de la phase dispersée et de la phase dispersante. Cette évaluation visuelle a été réalisée 72h, 1 semaine, 2 semaines et 1 mois après la formulation de chacune des compositions lubrifiantes N°8 à N°14. Le tableau V présente la stabilité des compositions lubrifiantes N°8 à N°14. 25 30 35 Tableau V Composition lubrifiante sous forme d'émulsion H/E N°8 N°9 N°10 N°11 N°12 N°13 N°14 Evaluation Stable Stable Dépha- Forma- Stable Relarga Stable après 72h sage tion -ge de d'huile savons Evaluation après 1 semaine Stable Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Relarga sage tion -ge -ge de d'huile d'eau savons Evaluation après 2 semaines Stable Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Relarga sage tion -ge -ge d'huile et d'eau de d'huile im- savons portant Evaluation après 1 mois Léger Stable Dépha- Forma- Léger créma- ge & relarga -ge d'huile Relarga Dépha- créma- sage tion -ge sage ge de d'huile savons Les résultats montrent que la combinaison d'au moins un triester de sorbitan non alkoxylé et d'au moins un triester de sorbitan alkoxylé dans une composition lubrifiante sous forme d'une émulsion H/E (compositions N°8 et N°9) permet non seulement de stabiliser l'émulsion mais également de maintenir cette stabilité dans le temps.
Ces résultats démontrent l'importance d'une telle combinaison pour obtenir une bonne stabilité et qui perdure dans le temps ; en effet la composition N°10 ne comprenant qu'un triester de sorbitan non alkoxylé mais pas de triester de sorbitan alkoxylé ne présente pas une bonne stabilité dans le temps, de même que la composition N°11 ne comprenant qu'un triester de sorbitan alkoxylé mais pas de triester de sorbitan non alkoxylé. Ces résultats montrent également que la substitution du triester de sorbitan non alkoxylé par un monoester de sorbitan non alkoxylé et/ou du triester de sorbitan alkoxylé par un monoester de sorbitan alkoxylé (compositions N°12, N°13 et N°14) a pour conséquence de dégrader la stabilité de l'émulsion dans le temps. Les compositions lubrifiantes selon l'invention (compositions N°8 et N°9) conservent par ailleurs de bonnes propriétés de lubrification, de refroidissement et de détergence, et plus particulièrement dans un procédé de tréfilage du cuivre.
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-
2015
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Patent Citations (3)
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