FR3046178A1 - Lubrifiant a base aqueuse pour le travail des metaux - Google Patents

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Abstract

La présente demande concerne une composition lubrifiante comprenant : - au moins 70% en poids d'eau ; - au moins un agent anti-corrosion ; et - entre 2 et 15% en poids d'au moins un alcool gras alcoxylé obtenu par addition d'au moins 4 moles d'oxyde d'éthylène (OE) et optionnellement d'au moins une mole d'oxyde de propylène (OP) sur un alcool gras comprenant de 8 à 15 atomes de carbone. Cette composition est particulièrement utile pour la lubrification dans le travail des métaux.

Description

Lubrifiant à base aqueuse pour le travail des métaux
La présente demande concerne le domaine des compositions lubrifiantes, notamment les compositions lubrifiantes pour le travail des métaux. De façon particulière, la présente demande concerne des compositions lubrifiantes à base aqueuse notamment pour le travail des métaux, et notamment pour les opérations de déformation des métaux.
Pour le travail des métaux, et notamment pour les opérations de déformation, en particulier sur l’aluminium, il existe des produits à base de formules comprenant un solvant et un corps gras. Le solvant sert généralement de vecteur permettant de déposer le corps gras utile pour la lubrification à la surface du métal, le solvant s’évaporant au cours de l’opération. Le solvant permet d’autre part d’apporter une bonne mouillabilité de la surface du métal lui conférant les propriétés nécessaires à sa déformation.
Cependant, ces produits comprenant des solvants peuvent s’avérer toxiques et donc présenter un risque potentiel pour la santé. La présence de ces solvants peut également amèner à la commercialisation de produits étiquetés et à la nécessité, pour les personnes utilisant ces produits, à porter des équipements de protection, notamment équipements de protection individuels, lors de la manipulation du produit.
De plus, ces produits à base de solvants peuvent être difficiles à nettoyer et donc nécessiter l’utilisation de produits de nettoyage spécifiques et complexes à manipuler.
Il existe donc un intérêt à fournir une composition lubrifiante, notamment pour le travail des métaux, permettant de répondre aux inconvénients de l’art antérieur et notamment limitant l’utilisation de solvant, notamment de solvant toxique ou potentiellement toxique.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante, notamment une composition lubrifiante pour le travail des métaux, limitant l’utilisation de solvant, notamment de solvant toxique ou potentiellement toxique.
Un autre objectif de l’invention est de fournir une telle composition qui permette une bonne lubrification, notamment de la surface du métal à traiter.
Un autre objectif de la présente invention est également de fournir une telle composition qui permette également d’obtenir une bonne mouillabilité de la surface à traiter et donc un étalement homogène de l’actif responsable de la lubrification.
Un autre objectif de la présente invention est également de fournir une telle composition qui permette également de faciliter le nettoyage de la surface post traitement, notamment par simple passage à l’eau.
Un objectif de l’invention est donc de proposer une composition lubrifiante permettant un bon compromis entre risque toxique réduit, bonne lubrification et bonne mouillabilité. Un objectif encore est égalment de fournir une telle composition qui présente des propriétés anti-corrosion et anti-usure suffisantes. D’autres objectifs apparaîtront à la lecture de la description de l’invention qui suit.
Pour répondre aux objectifs ci-dessus et aux inconvénients cités dans l’état de la technique, la présente invention propose une composition lubrifiante comprenant : - au moins 70% en poids d’eau ; - au moins un agent anti-corrosion ; et - entre 2 et 15% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé obtenu par addition d’au moins 4 moles d’oxyde d’éthylène (OE) et optionnellement d’au moins une mole d’oxyde de propylène (OP), sur un alcool gras comprenant de 8 à 15 atomes de carbone.
De façon particulièrement avantageuse, la composition lubrifiante de la présente invention est une composition lubrifiante pour le travail des métaux, notamment pour la transformation des métaux. La composition lubrifiante selon l’invention est notamment adaptée au travail des métaux choisis parmi l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes (par exemple le cuivre, le laiton, de préférence le cuivre), etc. De préférence, la composition lubrifiante selon la présente invention est avantageusement adaptée au travail de l’aluminium.
De préférence, la composition selon l’invention comprend au moins 75% en poids d’eau, de préférence au moins 80% en poids d’eau, de préférence au moins 85%, par exemple la composition selon l’invention comprend de 70 à 98% en poids d’eau, notamment de 70 à 95% ou de 75 à 98% ou de 75 à 95% ou de 80 à 98% ou de 80 à 95% ou de 85 à 98%, ou de 85 à 95%. Ce qui permet d’obtenir une composition présentant peu d’impact toxicologique notamment pour les personnes mettant en œuvre ce produit. De façon particulièrement avantageuse, les inventeurs ont montré que malgré cette proportion importante en eau, la surface à traiter était correctement lubrifiée et la composition assurait une bonne mouillabilité de la surface.
De plus, la présence d’une proportion importante en eau permet de faciliter le nettoyage de la surface à traiter, notamment par simple passage ou rinçage à l’eau.
De plus, la composition selon l’invention conserve de bonnes propriétés anti-corrosion et anti-usure.
De préférence, la composition selon la présente invention comprend de 4 à 10% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé, ou de préférence de 5 à 15% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé, ou de préférence de 5 à 10% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé. L’alcool gras alcoxylé dans la composition selon l’invention joue le rôle de lubrifiant. De préférence, l’alcool gras alcoxylé de l’invention est obtenu à partir d’un alcool gras comprenant de 9 à 15 atomes de carbone. De préférence, dans les alcools gras alcoxylés de l’invention, et pour garantir une solubilité du composé dans l’eau, le nombre de moles d’oxyde d’éthylène est compris entre 4 et 15, de préférence entre 4 et 10. De préférence, afin de garantir une bonne solubilité de l’alcool gras alcoxylé selon l’invention dans l’eau, le nombre de moles d’oxyde de proylène est au plus égal au nombre de moles d’oxyde d’éthylène, de préférence le nombre de moles d’oxyde de propylène est compris entre 0 et 5.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par alcool gras alcoxylé obtenu par addition d’au moins 4 moles d’oxyde d’éthylène (OE) et optionnellement d’au moins une mole d’oxyde de propylène (OP) sur un alcool gras comprenant de 8 à 15 atomes de carbone un composé de formule (I) : R-(OA)zOH (I) dans laquelle : R représente un groupe alkyle saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 8 à 15 atomes de carbone ; A, tous identiques ou différents, représente un groupe CH2CH2 ou un groupe CH2CH(CH3) ; z représente un entier supérieur ou égale à 2, de préférence un entier supérieur ou égal à 4; le composé de formule (I) comprenant au moins deux motifs oxyde d’éthylène ((OCH2CH2), OE).
De préférence, dans les composés de formule (I), R représente un groupe alkyle saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 9 à 15 atomes de carbone. De préférence les composés de formule (I) comprennent de 2 à 15 motifs oxyde d’éthylène, de préférence de 2 à 10 motifs d’oxyde d’éthylène, avantageusement de 4 à 15 motifs d’oxyde d’éthylène, de préférence de 4 à 10 motifs d’oxyde d’éthylène. De préférence, dans les composés de formule (I), le nombre de motifs d’oxyde de propylène est au plus égal au nombre de motifs d’oxyde d’éthylène, de préférence les composés de formule (I) comprennent de 0 à 5 motifs d’oxyde de propylène. De préférence les composés de formule (I) comprennent de 2 à 15 motifs oxyde d’éthylène, de préférence de 2 à 10 motifs d’oxyde d’éthylène, avantageusement de 4 à 15 motifs d’oxyde d’éthylène, de préférence de 4 à 10 motifs d’oxyde d’éthylène et le nombre de motifs d’oxyde de propylène est au plus égal au nombre de motifs d’oxyde d’éthylène, de préférence les composés de formule (I) comprennent de 0 à 5 motifs d’oxyde de propylène.
De préférence, l’alcool gras alcoxylé selon l’invention est un composé choisi parmi les formules (II) ou (III) : R-(OCH2CH2)x(OCH2CH(CH3))yOH (II) ; R- (OCH2CH(CH3))y(OCH2CH2)xOH (III) dans lesquelles : R représente un groupe alkyle saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 8 à 15 atomes de carbone ; x représente un entier supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 4, y représente un entier supérieur ou égal à 0.
De préférence dans les composés (II) ou (III) selon l’invention, R représente un groupe alkyle saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 9 à 15 atomes de carbone. De préférence, dans les composés de formule (II) ou (III) selon l’invention, x est un entier compris entre 2 et 15, de préférence entre 2 et 10, avantageusement de 4 à 15, de préférence de 4 à 10. De préférence, dans les composés de formule (II) ou (III), y est un entier compris entre 0 et x, de préférence entre 0 et 5. De préférence, dans les composés de formule (II) et (III), x est un entier compris entre 2 et 15, de préférence entre 2 et 10, avantageusement de 4 à 15, de préférence de 4 à 10, et y est un entier compris entre 0 et x, de préférence entre 0 et 5.
La composition selon l’invention comprend au moins un agent anti-corrosion. Les agents anti-corrosion utilisables dans les compositions de l’invention peuvent être déterminés par l’homme du métier en fonction du métal à traiter. Par exemple, les agents anti-corrosion de l’invention peuvent être choisis parmi les agents anti-corrosion de l’aluminium, de l’acier, de l’acier galvanisé, des métaux jaunes (par exemple cuivre, laiton, de préférence cuivre), etc, seuls ou en mélange. Ces agents anti-corrosion sont connus de l’homme du métier. Les agents anti-corrosion de l’aluminium sont par exemple un mélange de dérivé d’acide maléique et de benzotriazole, un agent anti-corrosion de l’acier galvanisé est par exemple le benzylpyridinium (par exemple commercialisé par BASF sous le nom
Lugalvan BPC48), des exemples d’agents anti-corrosion de l’acier sont les acides polycarboxyliques organiques neutralisés par la TEA, des exemples d’agents anticorrosion des métaux jaunes sont les triazole et par exemple tolyltriazole.
De préférence, la composition comprend de 0,03 à 2,5% en poids d’agent anti-corrosion, de préférence de 0,03 à 2% en poids, de préférence de 0,03 à 1,5% en poids, de préférence de 0,03 à 1%, par exemple de 0,03 à 0,6%.
La composition lubrifiante selon la présente invention ne comprend, de préférence, pas d’huile non soluble dans l’eau. Par huile non soluble dans l’eau, on entend notamment les huiles de bases lubrifiantes appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) ou leurs mélanges. La composition lubrifiante de l’invention peut comprendre au moins un ester soluble dans l’eau, par exemple comprenant des groupes éthoxylé et éventuellement propoxylé, par exemple oxyde d’éthylène ou au moins un polyalkylène glycol (PAG) soluble dans l’eau, par exemple à base de monomère oxyde d’éthylène ou de monomère oxyde de propylène, seuls ou en mélange.
La composition selon l’invention peut comprendre en outre au moins un additif choisi parmi les additifs classiquement utilisés par l’homme du métier dans les compositions lubrifiantes pour le travail des métaux, de préférence, au moins un additif choisi parmi les anti-mousses, les biocides, les agents mouillants, les modificateurs de frottement, les additifs antigel, de préférence les anti-mousses et les biocides, seuls ou en mélange.
La composition selon l’invention peut être obtenue par simple mélange des différents constituants, de préférence les biocides et anti-mousse sont ajoutés à la fin de la préparation de la composition.
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition selon l’invention comme composition lubrifiante pour le travail des métaux, par exemple l’aluminium.
La présente invention concerne également un procédé de lubrification des surfaces en métal pour le travail de ces surfaces, notamment aluminium, comprenant le dépôt sur la surface en métal, notamment aluminium, de la composition lubrifiante selon l’invention.
La présente invention concerne également un procédé de déformation d’une surface métallique, notamment aluminium, comprenant au moins une étape de mise en contact de la surface métallique, notamment aluminium, avec la composition lubrifiante selon l’invention.
La présente invention concerne également l’utilisation d’un alcool gras alcoxylé obtenu par addition d’au moins 4 moles d’oxyde d’éthylène (OE) et optionnellement d’au moins une mole d’oxyde de propylène (OP) sur un alcool gras comprenant de 8 à 15 atomes de carbone dans une composition lubrifiante comprenant au moins 70% en poids d’eau et au moins un agent anti-corrosion pour améliorer les propriétés de lubrification d’une surface métallique, notamment aluminium, de la composition lubrifiante. L’ensemble des caractéristiques et préférences relatives à l’alcool gras alcoxylé définies ci-dessus s’applique également à l’utilisation ci-dessus.
La présente invention va maintenant être illustrée à l’aide d’exemples non limitatifs Exemple 1 : Compositions lubrifiantes selon l’invention
Des compositions lubrifiantes selon l’invention sont préparées conformément au tableau 1 ci-dessous (les compositions sont données en poids (g)). Ces compositions ont été obtenues par simple mélange des différents composants, le biocide étant introduit en dernier.
Dans les compositions ci-dessous :
Emulsogen LCN 088 (commercialisé par la société Clariant) : Oxoalcool ramifié en C9-11 éthoxylé comprenant 8 moles oxYde d’éthylène (OE) HLB 13
Emulsogen LCN 118 (commercialisé par la société Clariant): Oxoalcool ramifié en C9-11 éthoxylé comprenant 10 moles OE
Genapol 0100 (commercialisé par la société Clariant): alcool gras polyglycol éther en C16/18 comprenant 10 moles OE,
Genapol X 080 (commercialisé par la société Clariant): Isotridecyl alcohol polyglycol ether avec 8 moles OE
Genapol EP 0244 (commercialisé par la société Clariant): Alcool gras C10/C12- OE(4 moles)-OP(4 moles) (OP=oxYde de propylene)
Genapol BE 2410 (commercialisé par la société Clariant): Alcool gras C12/C14- (10 moles EO) butylether
Genapol EP 2564 (commercialisé par la société Clariant) : Oxo-alcool C12/15-oxo alcohol OE(6 moles)-OP(4 moles)
Irgacor L184 (commercialisé par la société BASF): acide polycarboxylique organique neutralisé par TEA, anti-corrosion acier
Tolyltriazole Na 50%: pH 12. anti-corrosion métaux jaunes
Mergal 758 (commercialisé par la société Troy Corporation) : Biocide (bactéricide, fongicide) pH : 4-6
Tableau 1
Exemple 2 : Détermination des anales de contact
La méthode de détermination de l’angle de contact utilisée est décrite ci-dessous :
Dans cette méthode, on dépose une goutte de la composition lubrifiante étudiée sur un matériau spécifique consistant en une surface d’aluminium. L’angle formé par la goutte sur le matériau est calculé par le modèle de Laplace Young, suite à l’extraction du profil optique de la goutte à l’aide d’une caméra associé à un logiciel (SCA 20 de la société Dataphysics)
Les angles de contact (en degré) ont été mesurés à 20°C.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2 L’angle de contact est considéré comme bon, c’est-à-dire que la composition lubrifiante présente une bonne mouillabilité de la surface lorsque qu’il est inférieur à 30°. Les résultats montrent par conséquent que les compositions lubrifiantes de l’invention assurent une bonne mouillabilité de la surface, notamment par rapport à l’utilisation d’alcool gras comprenant 16 atomes de carbone ou plus.
Exemple 3 : Essais de corrosion CNOMO sur aluminium, acier et acier galvanisé
Les méthodes d’évaluation de la corrosion utilisées correspondent aux méthodes selon la norme IP 287 ou selon la norme C.N.O.M.O. D 63 5223
Des plaques d’aluminium, d’acier et d’acier galvanisé ont été recouvertes avec les compositions 1 et 2 de l’exemple 1 et la corrosion de ces plaques a été étudiée.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 3 ci-dessous et comprennent la cotation de l’éprouvette et la cotation de la composition après essai.
Cotation de l’éprouvette : 0 aspect plaque polie 1 léger ternissement 2 ternissement important 3 corrosion et / ou piqûres.
Cotation composition après essai : 0 aspect inchangé 1 légère coloration 2 coloration prononcée 3 coloration et / ou dépôt.
Tableau 3
Les résultats montrent que les compositions lubrifiantes selon l’invention conservent de bonnes propriétés anticorrosion, ceci quelle que soit la surface métallique traitée. Les résultats montrent également que l’aspect des compositions lubrifiantes selon l’invention ne varie pas ou peu après traitement et donc que les compositions lubrifiantes selon l’invention sont stables dans le temps.
Exemple 4 : Détermination du diamètre d’empreinte
La méthode de détermination utilisée correspond à la méthode selon la norme D55/1078 avec les caractéristiques suivantes : - charge : 40 kg, - vitesse : 1500 tours/min, - température ambiante, - durée : 1h.
Les compositions 1 et 2 ainsi que la composition comparative 1 de l’exemple 1 ont ainsi été évaluées sur la base de cette méthode.
Les résultats sont regroupés dans le tableau 4 ci-dessous.
La composition est considérée comme ayant de bonnes propriétés anti-usure si le diamètre d’empreinte est inférieur à 1,35.
Tableau 4
Les résultats montrent que les compositions lubrifiantes selon l’invention conservent de bonnes propriétés anti-usure.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS 1Composition lubrifiante comprenant : - au moins 70% en poids d’eau ; - au moins un agent anti-corrosion ; et - entre 2 et 15% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé obtenu par addition d’au moins 4 moles d’oxyde d’éthylène (OE) et optionnellement au moins une mole d’oxyde de propylène (OP) sur un alcool gras comprenant de 8 à 15 atomes de carbone.
  2. 2. - Composition selon la revendication 1 comprenant de 4 à 10% en poids d’au moins un alcool gras alcoxylé.
  3. 3. - Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le l’alcool gras alcoxylé est obtenu à partir d’un alcool comprenant de 9 à 15 atomes de carbone.
  4. 4. - Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l’alcool gras alcoxylé comprend de 2 à 15 moles d’oxyde d’éthylène, de préférence de 2 et 10, avantageusement de 4 à 15, de préférence de 4 à 10.
  5. 5. - Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le nombre de moles d’oxyde de propylène dans l’alcool gras alcoxylé est au plus égal au nombre de moles d’oxyde d’éthylène, de préférence il est compris entre 0 et 5.
  6. 6. - Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle ne comprend pas d’huile non soluble dans l’eau.
  7. 7. - Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un additif choisi parmi les anti-mousses, les biocides, les agents mouillants, les modificateurs de frottement, les additifs antigel, de préférence les anti-mousses et les biocides, seuls ou en mélange.
  8. 8. - Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comme composition lubrifiante pour le travail des métaux.
  9. 9.- Procédé de déformation d’une surface métallique, notamment aluminium, comprenant au moins une étape de mise en contact de la surface métallique, notamment aluminium, avec la composition lubrifiante selon l’une des revendications 1 à 7.
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