FR3027607A1 - Lubrifiant pour moteur marin - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition lubrifiante pour moteur marin comprenant au moins une huile de base et une amine grasse.
Description
LUBRIFIANT POUR MOTEUR MARIN La présente invention est applicable au domaine des lubrifiants, et plus particulièrement au domaine des lubrifiants pour moteur marin, notamment pour moteur marin deux temps. Plus particulièrement, la présente invention concerne un lubrifiant pour moteur marin comprenant au moins une huile de base et au moins une amine grasse. Le lubrifiant selon l'invention possède une réserve de basicité importante qui se traduit par un BN (ou Base Number en anglais) élevé et est utilisable à la fois avec des fiouls à haute teneur en soufre et des fiouls à basse teneur en soufre. Le lubrifiant selon l'invention présente un pouvoir de neutralisation suffisant vis-à-vis de l'acide sulfurique formé lors de la combustion de fiouls à haute teneur en soufre ainsi qu'un risque d'augmentation de sa viscosité réduit voire inexistant, tout en limitant la formation de dépôts à haute température.
Le lubrifiant selon l'invention peut également être caractérisé par une faible valeur de BN et donc être utilisable avec des fiouls à très basse teneur en soufre, tout en présentant un risque d'augmentation de sa viscosité réduit voire inexistant et en limitant la formation de dépôts à haute température.
La présente invention concerne également un procédé de lubrification d'un moteur marin, et plus particulièrement d'un moteur marin deux temps mettant en oeuvre ce lubrifiant.
La présente invention concerne également un procédé pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps, comprenant la mise en contact desdites parties chaudes avec un lubrifiant comprenant une amine grasse.
Les huiles marines utilisées dans les moteurs deux temps lents à crosse sont de deux types : les huiles cylindre d'une part, assurant la lubrification de l'ensemble piston cylindre, et les huiles système d'autre part, assurant la lubrification de toutes les parties en mouvement autres que celles de l'ensemble piston cylindre. Au sein de l'ensemble piston cylindre, les résidus de combustion contenant des gaz acides sont en contact avec l'huile lubrifiante. Les gaz acides se forment lors de la combustion des fiouls; ce sont notamment des oxydes de soufre (S02, S03), qui sont ensuite hydrolysés lors du contact avec l'humidité présente dans les gaz de combustion et/ou dans l'huile. Cette hydrolyse génère de l'acide sulfureux (HS03) ou sulfurique (H2SO4). Pour préserver la surface des chemises et éviter une usure corrosive excessive, ces acides doivent être neutralisés, ce qui est généralement effectué par réaction avec les sites basiques inclus dans le lubrifiant. La capacité de neutralisation d'une huile est mesurée par son BN, caractérisant sa basicité. Il est mesuré selon la norme ASTM D- 2896 et est exprimé en équivalent poids de potasse par gramme d'huile ou mg de KOH/g d'huile. Le BN est un critère classique permettant d'ajuster la basicité des huiles cylindre à la teneur en soufre du fioul utilisé, afin de pouvoir neutraliser le soufre contenu dans le carburant, et susceptible de se transformer en acide sulfurique par combustion et hydrolyse. Ainsi, plus la teneur en soufre d'un fioul est élevée, plus le BN d'une huile marine doit être élevé. C'est pourquoi, les huiles marines de BN variant de 5 à 100 mg KOH/g d'huile sont disponibles sur le marché. Cette basicité est apportée par des détergents qui sont surbasés par des sels métalliques insolubles, notamment des carbonates métalliques. Les détergents surbasés usuels ont intrinsèquement un BN classiquement compris entre 150 et 700 mg de potasse par gramme de détergent. Leur teneur massique dans le lubrifiant est déterminée en fonction du niveau de BN à atteindre. Une partie du BN peut également être apportée par des détergents non surbasés ou « neutres » de BN typiquement inférieur à 150 mg de potasse par gramme de détergent. Toutefois, il n'est pas envisageable de réaliser des formules de lubrifiants cylindre pour moteur marin ayant un BN élevé, notamment pour moteur marin deux temps, où tout le BN est apporté par des détergents « neutres »: il faudrait en effet les incorporer en quantités trop importantes, ce qui pourrait affecter l'efficacité du lubrifiant et ne serait pas réaliste d'un point de vue économique. Les sels métalliques insolubles des détergents surbasés, par exemple carbonate de calcium, contribuent donc significativement au BN des lubrifiants usuels. La partie détergent proprement dite, ou savons, que l'on trouve à la fois dans les détergents neutres et surbasés, apporte typiquement l'essentiel du complément de BN.
Des préoccupations environnementales ont induit, dans certaines zones et notamment dans les zones côtières, des exigences en matière de limitation du taux de soufre dans les fiouls utilisés sur les navires. Ainsi, la réglementation MARPOL Annexe 6 (Regulations for the Prevention of air pollution from ships) de l'IMO (International Maritime Organisation) est entrée en vigueur en mai 2005. Elle fixe une teneur maximum en soufre de 4.5 % en poids par rapport au poids total du fioul pour des fiouls lourds ainsi que la création de zones à émission contrôlée en oxydes de soufre, appelées SECAs (S0x Emission Control Areas). Par fiouls lourds on entend des combustibles à haute viscosité principalement utilisés par les gros moteurs diesel installés à bord des navires. Ainsi, les navires entrant dans ces zones doivent utiliser des fiouls à teneur maximale en soufre de 1.5 % en poids par rapport au poids total du fioul ou tout autre traitement alternatif visant à limiter les émissions en SOx pour respecter les valeurs spécifiées. Plus récemment des amendements à la réglementation MARPOL Annexe 6 ont été apportés. Ces amendements sont résumés dans le tableau ci-dessous. Ainsi, les restrictions de teneur maximum en soufre sont devenues plus sévères avec une teneur maximale mondiale limitée de 4.5 % en poids par rapport au poids total du fioul à 3.5 % en poids par rapport au poids total du fioul. Les SECAs (Sulfur Emission Control Areas) sont devenues des ECAs (Emission Control Areas) avec une baisse complémentaire de la teneur maximum admissible en soufre de 1.5 % en poids par rapport au poids total du fioul à 1.0 % en poids par rapport au poids total du fioul et l'adjonction de nouvelles limites concernant les teneurs en NOx et les particules.
Les navires effectuant des routes trans-continentales utilisent plusieurs types de fioul lourd en fonction des contraintes environnementales locales tout en leur permettant d'optimiser leur coût d'opération. Ainsi de nombreux navires porte-containeurs mettent en oeuvre plusieurs bacs de soutage, pour un fioul à teneur en soufre élevée (au plus 3,5% en poids de soufre par rapport au poids total du fioul et plus) ou fioul "haute mer" d'une part et pour un fioul rECA' à teneur en soufre inférieure ou égale à 1% en poids par rapport au poids total du fioul d'autre part. Amendements à MARPOL Annexe 6 (Réunion MEPC n°57 - avril 2008) Limite générale Limite pour les ECA's Teneur maximale en Soufre 3,5 % en poids par 1 % en poids par rapport rapport au poids total au poids total du fioul au du fioul au 01/01/2012 01/07/2010 0,5 % en poids par rapport au poids total du fioul au 01/01/2020 0,1 % en poids par rapport au poids total du fioul au 01/01/2015 Le basculement entre ces deux catégories de fioul peut nécessiter l'adaptation des conditions d'opération du moteur, en particulier la mise en oeuvre de lubrifiants cylindre appropriés. Actuellement, en présence de fioul à haute teneur en soufre (3% en poids par rapport au poids total du fioul et plus), des lubrifiants marins ayant un BN de l'ordre de 70 mg de KOH/mg de lubrifiant sont principalement utilisés. En présence d'un fioul à basse teneur en soufre (1% en poids par rapport au poids total du fioul et moins), des lubrifiants marins ayant un BN de l'ordre de 40 mg de KOH/mg de lubrifiant peuvent être principalement recommandés.
Dans ces deux cas, on atteint alors une capacité de neutralisation suffisante car la concentration nécessaire en sites basiques apportés par les détergents surbasés du lubrifiant marin est atteinte, mais il est nécessaire de changer de lubrifiant à chaque changement de type de fioul. De plus, chacun de ces lubrifiants a des limites d'utilisation pour les raisons suivantes : l'utilisation d'un lubrifiant cylindre de BN 70 mg de KOH/g de lubrifiant en présence d'un fioul de faible teneur en soufre (1% en poids par rapport au poids total du fioul et moins) et à taux de graissage fixe, crée un excès important de sites basiques et un risque de déstabilisation des micelles de détergents surbasés non utilisées, qui contiennent des sels métalliques insolubles. Cette déstabilisation peut résulter en la formation de dépôts de sels métalliques insolubles (par exemple carbonate de calcium) et ayant une dureté élevée, principalement sur la couronne de piston, et à terme peut conduire à un risque d'usure excessive de type polissage chemise. Quant à l'utilisation d'un lubrifiant cylindre de BN 40 mg de KOH/g de lubrifiant, un tel BN n'apporte pas suffisamment de capacité de neutralisation au lubrifiant en présence d'un fuel à haute teneur en soufre et ainsi peut entraîner un risque important de corrosion. Ainsi, l'optimisation de la lubrification cylindre d'un moteur deux temps requiert alors la sélection d'un lubrifiant dont le BN soit adapté à la teneur en soufre du fioul utilisé et aux conditions opératoires du moteur. Cette optimisation réduit la flexibilité d'opération du moteur et exige une technicité importante de l'équipage dans la définition des conditions dans lesquelles le changement d'un type de lubrifiant à l'autre doit être réalisé. La demande W02009/153453 décrit l'utilisation d'amines grasses dans un lubrifiant 35 marin pour moteurs 2 temps et pouvant être utilisé avec des fiouls à haute et basse teneur en soufre. Toutefois, le BN du lubrifiant décrit dans ce document est limité et ne dépasse pas 72. Par ailleurs, en fonction de la nature de l'amine, un risque de formation de dépôts à haute température peut apparaître, altérant ainsi l'efficacité du lubrifiant et la propreté du moteur. En effet, la température de fonctionnement des moteurs marins, et notamment des moteurs marins 2 temps, ne cesse d'augmenter. Ainsi, le lubrifiant, qui est en contact direct avec le moteur, et notamment avec les parties chaudes du moteur comme la zone segment/pistons/chemise (ou SPC), doit présenter une résistance à la température accrue et ainsi minimiser voire empêcher la formation de dépôts dans ces parties chaudes.
Par ailleurs, il existe aujourd'hui une demande pour des lubrifiants marins à bas BN, notamment ayant un BN inférieur ou égal à 40, destinés à être utilisés en présence de fiouls à très faible teneur en soufre (teneur en soufre inférieure à 0,5%) et présentant une résistance thermique accrue.
Ainsi, il serait donc souhaitable de disposer d'un lubrifiant marin, notamment pour moteur marin deux temps, qui puisse avoir un haut BN, notamment proche de ou égal à 100 ou un bas BN, notamment proche de ou égal à 25, tout en présentant une résistance à la température accrue et donc un faible risque de formation de dépôts dans les parties chaudes du moteur.
Il serait également souhaitable de disposer d'un lubrifiant pour moteur marin, notamment pour moteur marin deux temps, ne présentant pas ou très peu de risque d'augmentation de viscosité au cours du temps, et notamment au cours de son utilisation.
Description de l'invention Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante palliant tout ou partie les inconvénients précités.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante résistante au vieillissement et conservant ses propriétés au cours du temps. Un autre objectif de l'invention est de fournir une composition lubrifiante dont la formulation est facile à mettre en oeuvre. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de lubrification d'un moteur marin, et plus particulièrement d'un moteur marin deux temps utilisable à la fois avec des fiouls à haute teneur en soufre et des fiouls à basse teneur en soufre.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de lubrification d'un moteur marin, et plus particulièrement d'un moteur marin deux temps utilisable avec des fiouls à très basse teneur en soufre. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé pour réduire la 5 formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, et plus particulièrement d'un moteur marin deux temps. La présente invention concerne donc une composition lubrifiante comprenant : - au moins une huile de base lubrifiante, 10 - au moins une amine grasse de formule (I) : R1R2N-(CH2)34N H (C1-12)311- N 1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, 15 comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant 20 de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine. La demanderesse a constaté qu'il était possible de formuler des compositions lubrifiantes, notamment pour moteurs marins, où une partie significative du BN est apporté par des amines grasses solubles dans l'huile de base lubrifiante, tout en 25 maintenant le même niveau de performance par rapport à des formulations classiques de BN équivalent voire supérieur. Les performances dont il est ici question sont en particulier la réduction de la formation de dépôts, mesurée à l'aide du test ECBT décrit ci-après ainsi que la résistance thermique à haute température, mesurée à l'aide des tests ATG et DSC également 30 décrits ci-après. La composition lubrifiante selon l'invention possède ainsi de telles performances, tout en conservant une viscosité qui la rend apte à son utilisation. Ainsi, la présente invention permet de formuler des compositions lubrifiantes à BN 35 élevé pour moteur marin, notamment pour moteur marin deux temps, utilisable à la fois avec des fiouls à haute teneur en soufre et des fiouls à basse teneur en soufre et permettant d'avoir un risque réduit de formation de dépôts tout en maintenant les autres performances de la composition lubrifiante.
Avantageusement, la présente invention permet également de formuler des compositions lubrifiantes à bas BN pour moteur marin, notamment pour moteur marin deux temps, utilisable avec des fiouls à très basse teneur en soufre et permettant d'avoir un risque réduit de formation de dépôts tout en maintenant les autres performances de la composition lubrifiante. Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention présentent une bonne capacité de neutralisation de l'acide sulfurique.
Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention présentent une résistance thermique accrue, notamment à haute température. Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention conservent une bonne stabilité de la viscosité dans le temps. Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention ne présentent pas ou très peu de risque d'épaississement en fonction des conditions d'utilisation. Dans un autre mode de réalisation, la composition lubrifiante consiste essentiellement en : - au moins une huile de base lubrifiante, - au moins une amine grasse de formule (I) : R1R2N-(CH2)34N H (C1-12)311- N 1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine. L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour lubrifier un moteur marin, notamment une moteur marin deux temps.
L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus comme lubrifiant cylindre unique utilisable à la fois avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du fioul, avec des fiouls à teneur en soufre allant de 1 à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul et avec des fiouls à teneur en soufre supérieure à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul. Dans un mode de réalisation, la composition lubrifiante telle que définie ci-dessus est utilisée comme lubrifiant cylindre unique utilisable à la fois avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du fioul et avec des fiouls à teneur en soufre allant de 1 à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul. L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus comme lubrifiant cylindre utilisable avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du fioul.
L'invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, préférentiellement dans la zone segment-pistons-chemise (SPC). L'invention concerne également un procédé de lubrification d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps comprenant au moins une étape de mise en contact du moteur avec une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. L'invention concerne également un procédé pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps comprenant au moins une étape de mise en contact desdites parties chaudes du moteur avec une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. L'invention concerne également l'utilisation d'une amine grasse dans une composition lubrifiante pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, l'amine grasse étant une amine grasse de formule (I) : R2N-(CH2)3-[N H (CH2)3]-N1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse de formule (I) ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine. Description Détaillée de l'invention Les pourcentages indiqués ci-dessous correspondent à des pourcentages massiques en matière active. Amines grasses La composition lubrifiante selon l'invention comprend au moins une amine grasse de formule (I) : R2N-(C H 2)3-[N H (C1-12)3]1- N 1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2 ou 3, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine. R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone; ce qui signifie 25 que l'amine grasse selon l'invention ne comprend pas d'insaturations. Ainsi le taux d'insaturations dans l'amine grasse selon l'invention est nul. Les amines grasses sont obtenues à partir d'acides carboxyliques saturés. 30 Les acides gras de départ préférés pour obtenir des amines grasses selon l'invention peuvent être issus de l'hydrolyse des triglycérides présents dans les huiles végétales et animales, telles que l'huile de coprah, de palme, d'olive, d'arachide, de colza, de tournesol, de soja, de coton, de lin, le suif de boeuf..... Les huiles naturelles peuvent avoir été génétiquement modifiées de façon à enrichir 35 leur teneur en certains acides gras. A titre d'exemple, on peut citer l'huile de colza ou l'huile de tournesol oléique.
Dans un mode de réalisation, les amines grasses utilisées dans les lubrifiants selon l'invention peuvent être obtenues à partir de ressources naturelles, végétales ou animales.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'amine grasse peut être une amine grasse de formule (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'amine grasse peut être une amine grasse de formule (I) dans laquelle R1 et R2, identiques, représentent un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'amine grasse est une amine grasse de formule (la) : (R )2N- (C H2)3- N H2 (la) dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié 25 comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'amine grasse est une amine grasse de formule (lb) : 30 (R1)2N-(CH2)34N H(CI-12)31n- N 1-12 (lb) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone, et 35 - n représente 1 ou 2. Dans un mode de réalisation plus préféré de l'invention, l'amine grasse de formule (I) est une amine grasse de formule (lb-1) : (R1)2N-(CH2)3-N H(CH2)3-N H2 (lb-1) dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone. Dans un autre mode de réalisation plus préféré de l'invention, l'amine grasse de formule (I) est une amine grasse de formule (lb-2) : (R1)2N-(CF-12)34N FI(CF-12)312-N H2 (lb-2) dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le BN de l'amine grasse déterminé selon la norme ASTM D-2896 va de 170 à 340 milligrammes de potasse par gramme d'amine, de préférence de 180 à 320 milligrammes de potasse par gramme d'amine. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante selon l'invention ne comprend pas d'amines grasses autres que l'amine grasse de formule (I). Ainsi, dans ce mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l'invention ne comprend qu'une seule amine grasse correspondant à une amine grasse de formule (I).
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au moins 70, préférentiellement d'au moins 80, plus préférentiellement d'au moins 90, avantageusement d'au moins 95 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 70 à 120, préférentiellement de 70 à 100, plus préférentiellement de 80 à 100, avantageusement de 90 à 100 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 égal à 100 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. 35 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le pourcentage massique d'amine grasse par rapport au poids total de la composition lubrifiante est choisi de manière à ce que le BN apporté par ce composé représente une contribution de 5 à 60 milligrammes de potasse par gramme de lubrifiant, plus préférentiellement de 10 à 30 milligrammes de potasse par gramme de lubrifiant au BN total de ladite composition lubrifiante. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le pourcentage massique d'amine grasse par rapport au poids total de composition lubrifiante va de 2 à 10%, de préférence de 3 à 10%, avantageusement de 4 à 9%. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au plus 50, de préférence d'au plus 40, avantageusement d'au plus 30 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 10 à 30, de préférence de 15 à 30, 20 avantageusement de 15 à 25 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 égal à 25 milligrammes de potasse par 25 gramme de composition lubrifiante. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le pourcentage massique d'amine grasse par rapport au poids total de composition lubrifiante va de 0,1 à 15%, de préférence de 0,5 à 10%, avantageusement de 3 à 10%. 30 Huiles de base lubrifiante La composition lubrifiante selon l'invention comprend au moins une huile de base 35 lubrifiante. En général, les huiles de base lubrifiantes utilisées pour la formulation de compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent être des huiles d'origine minérales, synthétiques ou végétales ainsi que leurs mélanges.
Les huiles minérales ou synthétiques généralement utilisées dans l'application appartiennent à l'un des groupes 1 à V selon les classes définies dans la classification API ( (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous. En outre, la ou les huile de base lubrifiantes utilisées dans les lubrifiants cylindre selon l'invention peuvent être choisies parmi les huiles d'origine synthétique du groupe VI selon la classification ATIEL. La classification API est définie dans American Petroleum lnstitute 1509 "Engine oil Licensing and Certification System" 17ieme édition, Septembre 2012. La classification ATIEL est définie dans "The ATIEL Code of Practice", numéro 18, Novembre 2012. Teneur en Teneur en Indice de saturés soufre viscosité Groupe 1 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 PAO (Poly alpha olefins) Groupe V Esters et autres bases non incluses dans bases groupes 1 à IV Groupe VI* Polyoléfines internes (en terme anglo-saxon Poly Internai Olefins ou P10) *pour la classification ATIEL seulement Les huiles minérales de Groupe 1 peuvent être obtenues par distillation de bruts naphténiques ou paraffiniques sélectionnés puis purification de ces distillats par des procédés tels l'extraction au solvant, le déparaffinage au solvant ou catalytique, l'hydrotraitement ou l'hydrogénation. Les huiles des Groupes 11 et III sont obtenues par des procédés de purification plus sévères, par exemple une combinaison parmi l'hydrotraitement, l'hydrocraquage, l'hydrogénation et le déparaffinage catalytique. Les exemples de bases synthétiques de Groupe IV et V incluent les polyisobutènes, les alkylbenzènes et les poly-alphas oléfines telles que les polybutènes Ces huiles de base lubrifiantes peuvent être utilisées seules ou en mélange. Une huile minérale peut être combinée avec une huile synthétique. Les huiles cylindres pour moteurs marins deux temps ont un grade viscosimétrique SAE-40 à SAE-60, généralement SAE-50 équivalent à une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 16,3 et 21,9 mm2/s mesurée selon la norme ASTM D445. Les huiles de grade SAE-40 ont une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 12,5 et 16,3 cSt mesurée selon la norme ASTM D445.
Les huiles de grade SAE-50 ont une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 16,3 et 21,9 cSt mesurée selon la norme ASTM D445. Les huiles de grade SAE-60 ont une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 21,9 et 26,1 cSt mesurée selon la norme ASTM D445.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les compositions lubrifiantes selon l'invention ont une viscosité cinématique mesurée selon la norme ASTM D445 à 100°C allant de 12,5 à 26,1 cSt, préférentiellement de 16,3 à 21,9 cSt.
Cette viscosité peut être obtenue par mélange d'additifs et d'huiles de base par exemple contenant des bases minérales de Groupe I telles des bases Neutral Solvant (par exemple 500N5 ou 600 NS) et le Brightstock. Toute autre combinaison de bases minérales, synthétiques ou d'origine végétale ayant, en mélange avec les additifs, une viscosité compatible avec le grade SAE-50 peut être utilisée.
Typiquement, une formulation classique de composition lubrifiante pour moteurs marins deux temps est de grade SAE-40 à SAE-60, préférentiellement SAE-50 (selon la classification SAE J300) et comprend au moins 40 % en poids d'huile de base lubrifiante d'origine minérale, synthétique ou leurs mélanges, adaptée à l'utilisation pour un moteur marin. Par exemple, une huile de base lubrifiante de groupe I selon la classification API, c'est-à-dire obtenue par les opérations suivantes : distillation de bruts sélectionnés puis purification de ces distillats par des procédés tels l'extraction au solvant, déparaffinage au solvant ou catalytique, hydrotraitement ou l'hydrogénation, peut être utilisée pour la formulation d'un lubrifiant cylindre. Les huiles de base lubrifiantes de groupe I ont un Indice de Viscosité (VI) allant de 80 à 120 ; leur teneur en soufre est supérieure à 0,03 % et leur teneur en composés hydrocarbonés saturés est inférieure à 90 %. Autres additifs La composition lubrifiante peut comprendre en outre un additif choisi parmi les détergents surbasés ou les détergents neutres. Les détergents surbasés ou les détergents neutres utilisés dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention sont bien connus de l'homme du métier. Les détergents communément utilisés dans la formulation de lubrifiants sont typiquement des composés anioniques comportant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé est typiquement un cation métallique d'un métal alcalin ou alcalino-terreux.
Les détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux d'acides carboxyliques, sulfonates, salicylates, naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Ces sels métalliques peuvent contenir le métal en quantité approximativement stoechiométrique par rapport au(x) groupements(s) anionique(s) du détergent. Dans ce cas, on parle de détergents non surbasés ou « neutres », bien qu'ils apportent également une certaine basicité. Ces détergents « neutres » ont typiquement un BN, mesuré selon ASTM D2896, inférieur à 150 mg KOH/g, ou inférieur à 100 mg KOH/g, ou encore inférieur à 80 mg KOH/g de détergent. Ce type de détergents dits neutres peut contribuer pour partie au BN des compositions lubrifiantes selon la présente invention. On emploiera par exemple des détergents neutres de type carboxylates, sulfonates, salicylates, phénates, naphténates de métaux alcalins et alcalino-terreux, par exemple de calcium, sodium, magnésium, baryum. Lorsque le métal est en excès (en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique par rapport au(x) groupements(s) anionique(s) du détergent), on a affaire à des détergents dits surbasés. Leur BN est élevé, supérieur à 150 mg KOH/g de détergent, typiquement allant de 200 à 700 mg KOH/g de détergent, préférentiellement de 250 à 450 mg KOH/g de détergent. Le métal en excès apportant le caractère surbasé au détergent se présente sous la forme de sels métalliques insolubles dans l'huile, par exemple carbonate, hydroxyde, oxalate, acétate, glutamate, préférentiellement carbonate.
Dans un même détergent surbasé, les métaux de ces sels insolubles peuvent être les mêmes que ceux des détergents solubles dans l'huile ou bien être différents. Ils sont préférentiellement choisis parmi le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Les détergents surbasés se présentent ainsi sous forme de micelles composées de sels métalliques insolubles maintenues en suspension dans la composition lubrifiante par les détergents sous forme de sels métalliques solubles dans l'huile. Ces micelles peuvent contenir un ou plusieurs types de sels métalliques insolubles, stabilisés par un ou plusieurs types détergents. Les détergents surbasés comportant un seul type de sel métallique soluble détergent seront généralement nommés d'après la nature de la chaîne hydrophobe de ce dernier 35 détergent. Ainsi, ils seront dits de type phénate, salicylate, sulfonate, naphténate selon que ce détergent est respectivement un phénate, salicylate, sulfonate, ou naphténate.
Les détergents surbasés seront dits de type mixte si les micelles comprennent plusieurs types de détergents, différents entre eux par la nature de leur chaîne hydrophobe. Dans un mode de réalisation de l'invention, le détergent surbasé et le détergent neutre peuvent être choisis parmi les carboxylates, sulfonates, salicylates, naphténates, phénates, et les détergents mixtes associant au moins deux de ces types de détergents. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le détergent surbasé et le détergent neutre sont des composés à base de métaux choisis parmi le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum, préférentiellement le calcium ou le magnésium. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le détergent surbasé est surbasé par des sels insolubles métalliques choisis dans le groupe des carbonates de métaux alcalins et alcalino-terreux, préférentiellement le carbonate de calcium. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la composition lubrifiante comprend au moins un détergent surbasé et au moins un détergent neutre tels que définis ci-dessus. Comme mentionné ci-dessus, dans un mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante a un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au plus 50, de préférence d'au plus 40, avantageusement d'au plus 30 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, notamment allant de 10 à 30, de préférence de 15 à 30, avantageusement de 15 à 25 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la composition lubrifiante peut ne pas comprendre de détergents à base de métaux alcalins ou alcalino-terreux surbasés par des sels métalliques de carbonate. La composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre un composé supplémentaire choisi parmi : - les monoalcools gras primaires, secondaires ou tertiaires, dont la chaîne alkyle est saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée et comprenant au moins 12 atomes de carbone, préférentiellement de 12 à 24 atomes de carbone, plus préférentiellement de 16 à 18 atomes de carbone, avantageusement les monoalcools primaires à chaîne alkyle linéaire saturée, - les esters de monoacides gras saturés comportant au moins 14 atomes de carbone et d'alcools comportant au plus 6 atomes de carbone, préférentiellement les mono- et diesters, avantageusement les monoesters de monoalcools et les diesters de polyols dont les fonctions ester sont distantes au plus de quatre atomes de carbone comptés du côté oxygène de la fonction ester. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en composé supplémentaire tel que défini ci-dessus va de 0,01 à 10%, de préférence de 0,1 à 2% en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante. La composition lubrifiante peut également comprendre au moins un autre additif supplémentaire choisi parmi les dispersants, les additifs anti-usure ou tout autre additif 10 fonctionnel. Les dispersants sont des additifs bien connus employés dans la formulation de composition lubrifiante, notamment pour application dans le domaine marin. Leur rôle premier est de maintenir en suspension les particules présentes initialement ou 15 apparaissant dans le lubrifiant au cours de son utilisation dans le moteur. Ils préviennent leur agglomération en jouant sur l'encombrement stérique. Ils peuvent présenter également un effet synergique sur la neutralisation. Les dispersants utilisés comme additifs pour lubrifiant contiennent typiquement un groupement polaire, associé à une chaîne hydrocarbonée relativement longue, 20 contenant généralement de 50 à 400 atomes de carbone. Le groupement polaire contient typiquement au moins un élément azote, oxygène ou phosphore. Les composés dérivés de l'acide succinique sont des dispersants particulièrement utilisés comme additifs de lubrification. On utilise en particulier les succinimides, obtenus par condensation d'anhydrides succiniques et d'amines, les esters 25 succiniques obtenus par condensation d'anhydrides succiniques et d'alcools ou polyols. Ces composés peuvent être ensuite traités par divers composés notamment soufre, oxygène, formaldéhyde, acides carboxyliques et composés contenant du bore ou du zinc pour produire par exemple des succinimides boratées ou des succinimides 30 bloqués au zinc. Les bases de Mannich, obtenues par polycondensation de phénols substitués par des groupements alkyles, de formaldéhyde et d'amines primaires ou secondaires, sont également des composés utilisés comme dispersants dans les lubrifiants. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en dispersant peut être supérieure 35 ou égal à 0,1%, de préférence de 0,5 à 2%, avantageusement de 1 à 1,5% en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Les additifs anti-usure protègent les surfaces en frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. Le plus couramment utilisé est le di thiophosphate de zinc ou DTPZn. On trouve également dans cette catégorie divers composés phosphorés, soufrés, azotés, chlorés et borés.
II existe une grande variété d'additifs anti-usure, mais la catégorie la plus utilisée est celle des additifs phospho soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou DTPZn. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(0R3)(0R4))2 , ou R3 et R4 sont des groupements alkyl , comportant préférentiellement de 1 à 18 atomes de carbones. Le DTPZn est typiquement présent à des teneurs de l'ordre de 0,1 à 2 % en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Les phosphates d'amines, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées, sont également des additifs anti-usure employés couramment.
On rencontre également usuellement dans les compositions lubrifiantes pour moteur marin des additifs anti-usure et extrême pression de type azotés et soufrés, tels que par exemple les dithiocarbamates métalliques, en particulier dithiocarbamate de molybdène. Les esters du glycérol sont également des additifs anti usure. On peut citer par exemple les mono, di et trioléates, monopalmitates et monomyristates.
Dans un mode de réalisation, la teneur en additifs anti-usure va de 0,01 à 6 %, préférentiellement de 0,1 à 4 % en poids par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Les autres additifs fonctionnels peuvent être choisis parmi les agents épaississants, les additifs anti mousse pour contrer l'effet des détergents, pouvant être par exemple des polymères polaires tels que polyméthylsiloxanes, polyacrylates, les additifs anti oxydant et/ou anti rouille, par exemple détergents organo-métalliques ou thiadiazoles. Ceux ci sont connus de l'homme du métier. Ces additifs sont généralement présents à une teneur en poids de 0,1 à 5% par rapport au poids total de la composition lubrifiante. L'invention a également pour objet un lubrifiant cylindre comprenant une composition lubrifiante telle que décrite ci-dessus. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'appliquent également au lubrifiant cylindre ci-dessus.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour lubrifier un moteur marin, notamment un moteur marin deux temps. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'appliquent également à l'utilisation ci-dessus. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus comme lubrifiant cylindre unique utilisable à la fois avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du fioul, avec des fiouls à teneur en soufre allant de 1 à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul et avec des fiouls à teneur en soufre supérieure à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul. Dans un mode de réalisation, l'invention a pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus comme lubrifiant cylindre unique utilisable à la fois avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du fioul et avec des fiouls à teneur en soufre allant de 1 à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante cylindre s'appliquent également à l'utilisation ci-dessus.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, à cette utilisation correspond l'utilisation d'une composition lubrifiante ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au moins 70, préférentiellement d'au moins 80, plus préférentiellement d'au moins 90, avantageusement d'au moins 95 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, notamment allant de 70 à 120, préférentiellement de 70 à 100, plus préférentiellement de 80 à 100, avantageusement de 90 à 100 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, et plus particulièrement ayant un BN égal à 100 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus comme lubrifiant cylindre utilisable avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du fioul. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante cylindre s'appliquent également à l'utilisation ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, à cette utilisation correspond l'utilisation d'une composition lubrifiante ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au plus 50, de préférence d'au plus 40, avantageusement d'au plus 30 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, notamment allant de 10 à 30, de préférence de 15 à 30, avantageusement de 15 à 25 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps.
Dans un moteur marin, notamment dans un moteur marin deux temps, certaines parties sont soumises à des températures élevées pouvant aller jusqu'à 300°C. Il s'agit préférentiellement de la zone segment-pistons-chemise (SPC). Ainsi, la composition lubrifiante, par contact avec ces parties chaudes, peut être soumise à des températures très élevées, d'où la nécessité de présenter une résistance thermique accrue. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante cylindre s'appliquent également à l'utilisation ci-dessus. L'invention a également pour objet un procédé de lubrification d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps comprenant au moins une étape de mise en contact du moteur avec une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante cylindre s'appliquent également au procédé ci-dessus.
L'invention a également pour objet un procédé pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, notamment d'un moteur marin deux temps comprenant au moins une étape de mise en contact desdites parties chaudes du moteur avec une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante cylindre s'appliquent également au procédé ci-dessus. L'invention concerne également l'utilisation d'une amine grasse dans une composition lubrifiante pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, l'amine grasse étant une amine grasse de formule (I) : R2N-(CH2)3-[N H (CH2)3]-N1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine. Dans un mode de réalisation de l'invention, cette utilisation permet de réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin 2 temps. L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour l'amine grasse de formule (I) et pour la composition lubrifiante s'appliquent 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. Exemple 1 : évaluation des propriétés de résistance thermique d'amines grasses selon l'invention Il s'agit d'évaluer la résistance thermique d'amines grasses selon l'invention par la mise en oeuvre de mesures de température par analyse thermo-gravimétrique (ATG). Pour cela, chaque échantillon d'amine grasse est chauffé sur une plage de température allant de 30°C à 800°C et en respectant les étapes suivantes : 1) Maintien de l'échantillon pendant 2 minutes à une température de 30°C, 2) Montée en température de l'échantillon de 30°C à 800°C selon un gradiant de 10°C/min, 3) Refroidissement de l'échantillon de 800°C à 30°C selon un gradiant de 40°C/min, 4) Maintien de l'échantillon pendant 15 minutes à une température de 30°C.
Puis, pour chaque échantillon a été déterminée la courbe représentant l'évolution de la perte de masse de l'échantillon en fonction de la température. La température correspondante au point d'inflexion de la courbe a ensuite été déterminée ; plus la valeur de la température est élevée, meilleure est la résistance thermique de l'amine grasse. 6 amines grasses différentes ont été évaluées ayant les caractéristiques suivantes : - amine grasse 1 : amine grasse de formule (I) dans laquelle R1 et R2 sont identiques et représentent un groupement alkyle saturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone et n représente 2 (taux d'insaturations = 0; BN = 316 mgKOH/g d'amine), - amine grasse 2: amine grasse de formule R-[NH(CH2)3]3-NH2 dans laquelle R représente un groupement alkyle insaturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone (taux d'insaturations = 50% ; BN = 477 mgKOH/g d'amine), - amine grasse 3: amine grasse de formule (I) dans laquelle R1 et R2 sont identiques et représentent un groupement alkyle saturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone et n représente 1 (taux d'insaturations = 0; BN = 251 mgKOH/g d'amine), - amine grasse 4: amine grasse de formule R-[NH(CH2)3]2-NH2 dans laquelle R représente un groupement alkyle insaturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone (taux d'insaturations = 50% ; BN = 413 mgKOH/g d'amine), - amine grasse 5: amine grasse de formule (I) dans laquelle R1 et R2 sont identiques et représentent un groupement alkyle saturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone et n représente 0 (taux d'insaturations = 0; BN = 197 mgKOH/g d'amine), - amine grasse 6: amine grasse de formule (R)2-N(CH2)3-NH2 dans laquelle R représente un groupement alkyle insaturé comprenant de 16 à 18 atomes de carbone (taux d'insaturations = 40% ; BN = 334 mgKOH/g d'amine).
Les résultats des 6 amines grasses testées sont regroupés dans le tableau I ci- dessous. Tableau I Température correspondante au point d'inflexion (°C) Amine grasse 1 (invention) 343 Amine grasse 2 (comparatif) 300 Amine grasse 3 (invention) 338 Amine grasse 4 (comparatif) 299 Amine grasse 5 (invention) 326 Amine grasse 6 (comparatif) 267 Les résultats montrent que les amines grasses de formule (I) comprenant un groupement alkyle totalement saturé (amines grasses 1, 3 et 5) présentent une meilleure résistance thermique par rapport à des amines grasses comprenant un groupement alkyle insaturé (amines grasses 2, 4 et 6).
Exemple 2: évaluation des propriétés de résistance thermique de compositions lubrifiantes selon l'invention Il s'agit d'évaluer la résistance de compositions lubrifiantes selon l'invention par la mise en oeuvre de mesures de température par calorimétrie différentielle à balayage (en anglais Differential Scanning Calorimetry ou DSC). Pour cela, différentes compositions lubrifiantes ont été préparées à partir des composés suivants : - huile de base lubrifiante 1 : huiles minérales de groupe I ou Brightstock de masse volumique comprise entre 895 et 915 Kg/m3, - huile de base lubrifiante 2: huiles minérales de groupe I, en particulier dénommée Neutral 600NS de viscosité à 40°C de 120 cSt mesurée selon la norme ASTM D7279, - paquet détergent comprenant un phénate neutre de BN égal à 145 mg KOH/g de phénate, un phénate surbasé de BN égal à 255 mg KOH/g de phénate surbasé, un sulfonate surbasé de BN égal à 430 mg KOH/g de sulfonate surbasé, un dispersant de type PIB succinimide, un alcool gras qui est un mélange de monoalcools ayant une chaîne hydrocarbonée comprenant de 16 à 18 atomes de carbone et des agents antimousse, - les amines grasses 5 et 6 sont telles que décrites dans l'exemple 1. Les compositions lubrifiantes C1 et C2 sont décrites dans le tableau II ; les pourcentages indiqués correspondent à des pourcentages massiques. Tableau II Compositions C1 C2 (invention) (comparatif) Huile de base 1 52,5 55,5 Huile de base 2 30,0 30,0 Paquet détergent 10,0 10,0 Amine grasse 5 7,5 Amine grasse 6 4,5 BN total 25 25 (mgKOH/g de composition) La mesure de DSC consiste à déterminer la variation du flux de thermique émis ou reçu par un échantillon lorsqu'il est soumis à une programmation de température, sous atmosphère contrôlée.
Les conditions opératoires appliquées ont été les suivantes : - rampe de température : 10°C/min, - nacelle en aluminium, - Débit oxygène : 50 mlimin.
La valeur de la température d'oxydation mesurée par DSC est donnée comme étant la température à l'Onset, indiquant le début d'oxydation exothermique ; plus cette valeur est élevée, meilleure est la résistance thermique de l'échantillon. Les résultats sont regroupés dans le tableau III ci-dessous. Tableau III Compositions C1 02 (invention) (comparatif) Température Onset (°C) 300 289 Les résultats confirment ceux présentés dans l'exemple 1 ; en effet le choix spécifique d'une amine grasse de formule (I) comprenant un groupement alkyle totalement saturé (composition Ci) permet d'augmenter significativement la température de début d'oxydation, et donc permet d'améliorer la résistance thermique des compositions lubrifiantes par rapport à des amines grasses comprenant un groupement alkyle insaturé (composition 02) Exemple 3: évaluation des propriétés de résistance thermique de compositions lubrifiantes selon l'invention Il s'agit d'évaluer la résistance thermique de compositions lubrifiantes selon l'invention par la mise en oeuvre de l'essai ECBT sur huile vieillie. Pour cela, différentes compositions lubrifiantes ont été préparées à partir de l'huile de base lubrifiante 1, l'huile de base lubrifiante 2, le paquet détergent et les amines grasses 1, 2, 3 et 4 telles que décrites dans les exemples 1 et 2.
Les compositions lubrifiantes 03, 04, 05 et 06 sont décrites dans le tableau IV; les pourcentages indiqués correspondent à des pourcentages massiques.
Tableau IV Compositions C3 C4 C5 C6 (invention) (comparatif) (invention) (comparatif) Huile de base 1 48,5 49,5 48,1 49,1 Huile de base 2 24,6 25,0 23,5 25,0 Paquet détergent 22,1 22,1 22,1 22,1 Amine grasse 1 4,8 Amine grasse 2 3,4 Amine grasse 3 6,3 Amine grasse 4 3,8 BN total 74 74 74 74 (mgKOH/g de composition) La résistance thermique des compositions lubrifiantes C3, C4, C5 et C6 a donc été évaluée grâce à l'essai ECBT sur huile vieillie, par lequel est mesurée la masse de dépôts (en mg) générés dans des conditions déterminées. Plus cette masse est faible, meilleure est la résistance thermique et donc meilleure est la propreté moteur. Cet essai simule le comportement de la composition lubrifiante lorsqu'elle est injectée sur les parties chaudes du moteur et notamment sur le haut du piston et comprend 3 phases distinctes.
La première phase a été réalisée à une température de 310°C. Elle met en oeuvre des béchers en aluminium qui simulent la forme de pistons. Ces béchers ont été placés dans un conteneur en verre, la composition lubrifiante étant maintenue à température contrôlée de l'ordre de 60°C. Le lubrifiant a été placé dans ces conteneurs, eux-mêmes équipés d'une brosse métallique, partiellement immergée dans le lubrifiant. Cette brosse est animée d'un mouvement rotatif à une vitesse de 1000 tours par minute, ce qui crée une projection de lubrifiant sur la surface inférieure du bécher. Le bécher a été maintenu à la température de 310°C par une résistance électrique chauffante, régulée par un thermocouple. Cette première phase a duré 12 heures et la projection de lubrifiant a été continue pendant la durée de l'essai.
La seconde phase a consisté en une neutralisation de 50 points de BN de chaque composition lubrifiante avec d'acide sulfurique à 95%, ceci afin de simuler le phénomène de neutralisation de la composition pour se rapprocher des conditions réelles d'utilisation de la composition lubrifiante dans un moteur marin.
La dernière phase est identique à la première à l'exception que cette phase a été effectuée à une température de 270°C. Cette procédure permet de simuler la formation de dépôts dans l'ensemble piston-segment. Le résultat est le poids de dépôts mesuré en mg sur le bécher.
Les résultats sont regroupés dans le tableau V ci-dessous. Tableau V Compositions C3 C4 C5 C6 (invention) (comparatif) (invention) (comparatif) ECBT sur huile 73 127 113 147 vieillie (mg) Les résultats montrent que le choix spécifique d'une amine grasse de formule (I) comprenant un groupement alkyle totalement saturé (compositions C3 et C5) permet de réduire significativement la formation de dépôts à température élevée, et donc permet d'améliorer la résistance thermique des compositions lubrifiantes par rapport à des amines comprenant un groupement alkyle insaturé (compositions C4 et C6). Exemple 4: évaluation des propriétés rhéologiques de compositions lubrifiantes selon l'invention Il s'agit d'évaluer le comportement rhéologique de compositions lubrifiantes selon l'invention, par mesure de rhéologie à bas taux de cisaillement. Les mesures de rhéologie sont effectuées après neutralisation des différentes compositions lubrifiantes jusqu'à 10 points de BN résiduel à l'aide d'un cylindre (Rheomètre Anton-Paar MCR 301 ; cylindre : r, = 13.3mm I-, =14.4mm and angle = 120) à une température de 40°C et à une vitesse de cisaillement de 10-2 S-1 . Les valeurs obtenues (exprimées en Pa.$) correspondent à la viscosité de la composition lubrifiante sous cisaillement ; plus cette valeur est faible, plus faible est l'augmentation de viscosité et donc meilleur est le comportement rhéologique. Ces mesures ont été effectuées sur les compositions lubrifiantes C3 et C5 telles que décrites dans l'exemple 3, auxquelles ont été ajoutées les compostions suivantes : - un lubrifiant cylindre de référence connu comme ayant un très bon comportement rhéologique ; Ce lubrifiant cylindre est obtenu à partir d'une huile de base lubrifiante minérale obtenue par mélange d'un distillat de masse volumique à 15°C comprise entre 880 et 900 Kg/m3 avec un résidu de distillation de masse volumique comprise entre 895 et 915 Kg/m3 (Brightstock) dans un rapport distillat / résidu de 3.
A cette huile de base lubrifiante est ajouté un concentré dans lequel on retrouve un sulfonate de calcium surbasé de BN égal à 430 mg KOH/g, un dispersant, un phénate de calcium surbasé de BN égal à 255 mg KOH/g et des agents anti-mousse. - une composition lubrifiante 07 et une composition lubrifiante Cg dont les caractéristiques sont décrites dans le tableau VI ci-dessous (les pourcentages indiqués correspondent à des pourcentages massiques) Tableau VI Compositions 07 Cg (invention) (comparatif) Huile de base 1 47,6 48,5 Huile de base 2 22,0 26,0 Paquet détergent 22,1 22,1 Amine grasse 5 8,3 Amine grasse 7 3,4 BN total 74 74 (mgKOH/g de composition) L'amine grasse 5 est telle que décrite dans l'exemple 1. L'amine grasse 7 est une amine grasse de formule R-[N H (CH2)3]3-N 1-12 dans laquelle R représente un groupement alkyle insaturé comprenant de 16 à 20 atomes de carbone (taux d'insaturations de 70% ; BN = 471 mgKOH/g d'amine). Les mesures rhéologiques sont décrites dans le tableau VII ci-dessous. Tableau VII Compositions 03 05 07 Cg Lubrifiant (invention) (invention) (invention) (comparatif) cylindre de référence Viscosité 0,4 0,5 0,4 2,0 0,2 résiduelle à un cisaillement de 10-2 s-1 (en Pa.$) Les résultats montrent que le choix spécifique d'une amine grasse de formule (I) comprenant un groupement alkyle totalement saturé (compositions 03, Cs et 07) permet de minimiser l'augmentation de viscosité, notamment à bas taux de cisaillement, et donc permet d'améliorer le comportement rhéologique des compositions lubrifiantes par rapport à des amines grasses comprenant un groupement alkyle insaturé (composition 08). Il est à noter que le comportement rhéologique des compositions lubrifiantes selon l'invention est équivalent à celui du lubrifiant cylindre de référence.
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Composition lubrifiante comprenant : - au moins une huile de base lubrifiante, - au moins une amine grasse de formule (I) : R1R2N-(CH2)34NH(C1-12)311-N1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine.
- 2. Composition lubrifiante selon la revendication 1 dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone,
- 3. Composition selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle R1 et R2, identiques, représentent un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 22 atomes de carbone, de préférence de 14 à 18 atomes de carbone, avantageusement de 16 à 18 atomes de carbone.
- 4. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle l'amine grasse est choisie parmi : - une amine grasse de formule (la) : (R1)2N-(CH2)3-NH2 (la) dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone; ou - une amine grasse de formule (lb-1) : (R1)2N-(CH2)3-N H(CH2)3-N H2 (lb-1)dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone ; ou une amine grasse de formule (lb-2) : (R1)2N-(CF-12)34NH(CF-12)312-N1-12 (lb-2) dans laquelle R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié comprenant de 14 à 18 atomes de carbone, de préférence de 16 à 18 atomes de carbone.
- 5. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le BN de l'amine grasse déterminé selon la norme ASTM D-2896 va de 170 à 340 milligrammes de potasse par gramme d'amine, de préférence de 180 à 320 milligrammes de potasse par gramme d'amine.
- 6. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au moins 70 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, préférentiellement d'au moins 80 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
- 7. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 70 à 120 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante, de préférence de 70 à 100 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
- 8. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le pourcentage massique d'amine grasse par rapport au poids total de composition lubrifiante va de 2 à 10%.
- 9. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 d'au plus 50, de préférence d'au plus 40, avantageusement d'au plus 30 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
- 10. Composition lubrifiante selon la revendication 9 ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 10 à 30, de préférence de 15 à 30, avantageusement de 15 à 25 milligrammes de potasse par gramme de composition lubrifiante.
- 11. Composition lubrifiante selon la revendication 9 ou 10 dans laquelle le pourcentage massique d'amine grasse par rapport au poids total de composition lubrifiante va de 0,1 à 15%.
- 12. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un additif choisi parmi les détergents surbasés ou les détergents neutres.
- 13. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 12 comme lubrifiant cylindre unique utilisable à la fois avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 1% en poids par rapport au poids total du fioul et avec des fiouls à teneur en soufre allant de 1 à 3,5% en poids par rapport au poids total du fioul.
- 14. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 9 à 12 comme lubrifiant cylindre utilisable avec des fiouls à teneur en soufre inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du fioul.
- 15. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une des revendications 1 à 12 pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin.
- 16. Utilisation d'une amine grasse dans une composition lubrifiante pour réduire la formation de dépôts dans les parties chaudes d'un moteur marin, l'amine grasse étant une amine grasse de formule (I) : R1R2N-(CH2)34N H (C1-12)311- N 1-12 (I) dans laquelle : - R1 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - R2 représente un groupement alkyle saturé linéaire ou ramifié, comprenant au moins 14 atomes de carbone, - n représente 0, 1 ou 2, l'amine grasse ayant un BN déterminé selon la norme ASTM D-2896 allant de 150 à 350 milligrammes de potasse par gramme d'amine.
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