FR3080383A1 - Composition lubrifiante pour moteurs industriels a potentiel fe amplifie - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne le domaine des lubrifiants multifonctionnels utilisables dans les différents organes des véhicules automoteurs, notamment dans le moteur, la transmission ou le circuit hydraulique. L'invention concerne l'utilisation d'au moins polymère améliorant d'indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés en vue de préparer une composition lubrifiante destinée à lubrifier les différents organes d'un véhicule industriel, notamment d'un véhicule industriel à moteur diesel, tels que le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique, caractérisée en ce que la viscosité mesurée de ladite composition lubrifiante diminue au fur et à mesure de son utilisation pour lubrifier ledit véhicule et ainsi la réduction de la consommation de carburant est maintenue dans le temps.
Description
La présente invention concerne le domaine des lubrifiants multifonctionnels utilisables dans les différents organes des véhicules automoteurs, notamment dans le moteur d’un véhicule, la transmission ou le circuit hydraulique. Plus précisément, l'invention concerne le domaine des lubrifiants pour engins industriels, tels que les engins de travaux publics, typiquement dotés de moteurs diesels industriels. La présente invention vise en particulier à proposer l’utilisation de polymères améliorants d’indice de viscosité spécifiques en vue de la mise au point de compositions lubrifiantes démontrant un « potentiel FE » (« Fuel Economy » en terminologie anglo-saxonne) amplifié au cours du temps ou CIFE (« Continuously Increasing Fuel Economy » en terminologie anglo-saxone), comme expliqué ci-après. Cette terminologie recouvre les lubrifiants dont le potentiel FE est croissant au fil de l’utilisation, ce qui se traduit par non seulement par le fait que la viscosité du lubrifiant n’augmente pas significativement au fur et à mesure de son utilisation dans le moteur diesel industriel, mais encore elle est inférieure à la viscosité des mêmes lubrifiants avant leur utilisation.
Les compositions lubrifiantes, dites encore « les lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les moteurs à des fins principales de réduction des forces de frottements entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs, la transmission et le circuit hydraulique. Elles sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface.
Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une huile de base à laquelle sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes de l’huile de base, telles que des polymères améliorant d’indice de viscosité et des additifs modificateurs de frottement.
Dans le domaine des moteurs industriels, une composition lubrifiante unique est utilisée directement dans plusieurs types d'application en particulier dans les différents organes des véhicules automoteurs comme les moteurs, les dispositifs de transmission (boîtes de vitesses et de transfert), les circuits hydrauliques et autres organes secondaires sans nécessiter de modification ; en d'autres termes, la composition de ce fluide est directement adaptée pour les différents types d'utilisations en question.
Ainsi, une composition lubrifiante multifonctionnelle doit d’emblée répondre à des contraintes particulières de viscosité liées au fait que les fonctionnements des différents organes engendrent des viscosités particulières de ladite composition lubrifiante au fil du temps de l’utilisation. Autrement dit, ces contraintes obligent à viser des compromis en termes de viscosité et corolairement dans le choix des polymères impactant l’indice de viscosité.
De plus, les moteurs diesels industriels sont souvent soumis à des utilisations sévères, voire drastiques.
Le fait de disposer d'une composition lubrifiante unique ou composition multifonctionnelle pour lubrifier différents organes d'un véhicule, par rapport à l'utilisation de plusieurs huiles monofonctionnelles, présente des avantages notamment en termes de facilité de maintenance et de stockage, d'entretien du véhicule ou d'une flotte de véhicules, de conditionnement et de logistique. Ceci est en particulier vrai pour les parcs importants de véhicules de travaux publics, qui sont souvent utilisés sur des chantiers isolés et soumis aux intempéries climatiques et ne disposant pas de dispositifs de stockage adéquats.
Enfin, au besoin de répondre à ces contraintes intrinsèques dues à l’architecture des moteurs industriels et à l’usage unique pour les différents organes le constituant, ainsi qu’à une utilisation potentiellement prolongée de ces moteurs, s’ajoute le besoin de trouver des compositions lubrifiantes dont la viscosité diminue au fil de l’utilisation.
On connaît des compositions lubrifiantes, dites « Fuel-Eco » (FE) (pour « fuel economy » en terminologie anglo-saxonne), utilisant des polymères à haut index de viscosité (IV ou « VI » en terminologie anglo-saxonne) et peu cisaillables, notamment développés pour la lubrification des matériels industriels, par exemple utilisés en Travaux Publics ou en Mines et Carrières. Ces compositions permettent d’obtenir un gain de consommation de carburant.
Ainsi, en utilisation, les lubrifiants de l’art antérieur voient classiquement leur viscosité augmenter, ce qui a un impact négatif sur le caractère FE des lubrifiants.
Dans le cas de ces lubrifiants à caractère FE, la viscosité de la composition lubrifiante est diminuée permettant ainsi de faire du FE. Néanmoins, cette propriété de FE n’est pas amplifiée dans le temps. Effectivement la viscosité du fluide diminue à cause du cisaillement du polymère mais celle-ci est compensée en service par l’apparition de suies, produits d‘oxydation, qui viennent augmenter la viscosité globale du lubrifiant.
Autrement dit, il existe un besoin de disposer de polymères améliorant d’indice de viscosité pour la préparation de compositions lubrifiantes multifonctionnelles dont la viscosité diminue au fur et à mesure de l’utilisation d’un véhicule industriel, notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, et dont la viscosité est inférieure après utilisation à ces mêmes compositions lubrifiantes avant utilisation, et en particulier pour l’ensemble des trois applications que sont le moteur, la transmission et le circuit hydraulique.
Il s’ensuit que la diminution de la viscosité pouvant être observée en cours d’utilisation des compositions lubrifiantes répondant à ces propriétés est croissante au fil du temps.
De telles compositions lubrifiantes dont la préparation est visée dans le cadre de la présente invention, peuvent ainsi être qualifiées de compositions lubrifiantes présentant des propriétés FE en augmentation permanente ou CIFE (« Continuously Increasing Fuel Economy » en terminologie anglo-saxonne).
L’invention vise précisément à proposer l’utilisation d’au moins un polymère améliorant d’indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés en vue de préparer une composition lubrifiante destinée à lubrifier les différents organes d’un véhicule industriel, notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, tels que le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique, caractérisée en ce que la viscosité mesurée de ladite composition lubrifiante diminue au fur et à mesure de son utilisation pour lubrifier ledit véhicule.
La composition lubrifiante ainsi obtenue est notamment utilisable pour lubrifier les différents organes d’un véhicule industriel et en particulier le moteur d’un véhicule industriel, notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, tel que les engins utilisés en Travaux Publics ou en Mines et Carrières. Ladite composition lubrifiante présente donc un profil de viscosité adapté aux conditions d’utilisation requises dans chaque organe cible, à savoir le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique.
Contre toute attente, les inventeurs ont découvert que la composition lubrifiante conforme à l’invention obtenue, présente, à l’issue d’une utilisation prolongée dans un véhicule industriel, une viscosité inférieure à celle d’une composition lubrifiante neuve.
Les exemples ci-après démontrent ainsi que la composition conforme à l’invention, telle qu’obtenue à l’issue de l’utilisation, objet de la présente invention, permet de conserver le grade selon la classification SAEJ300 après utilisation prolongée dans un véhicule industriel à moteur diesel.
Pour modéliser et prouver cette propriété, les inventeurs ont ainsi en particulier démontré que les compositions obtenues avec l’utilisation des copolymères améliorant de viscosité conformes à la présente invention (i) présentent une viscosité cinématique après mise à l’étuve à 150°C pendant 504 heures inférieure à celle de la composition avant mise à l’étuve, et (ii) présentent une viscosité cinématique après cycle Bosch-90 cycles inférieure à celle de la composition avant ce test, (iii) permettent de faire du CIFE après un test d’endurance réalisé sur un moteur industriel, notamment un moteur industriel diesel.
Les inventeurs ont également démontré la diminution de la viscosité de ladite composition lubrifiante au cours de ces deux tests (i) et (ii) notamment comme illustré à l’exemple 3.
Les inventeurs ont également démontré la diminution de la viscosité de ladite composition lubrifiante au cours du test (iii) notamment comme illustré à l’exemple 4 permet de faire du CIFE.
Aussi, comme cela ressort également des exemples ci-après et notamment de l’exemple 2, les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés sont les seuls polymères améliorant d’indice de viscosité présentant cette caractéristique de décroissance progressive de la viscosité de ladite composition lubrifiante au cours de l’utilisation dans un véhicule industriel à moteur diesel et ainsi d’obtenir des compositions lubrifiantes permettant de faire du CIFE.
La présente invention concerne également l’utilisation d’une composition comprenant au moins une huile de base et au moins un polymère améliorant d’indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés pour lubrifier les différents organes d’un véhicule industriel, et notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, tels que le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique, en particulier le moteur d’un véhicule industriel, notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, caractérisée en ce que la viscosité mesurée de ladite composition lubrifiante diminue au fur et à mesure de son utilisation pour lubrifier ledit véhicule.
La figure 1 illustre le comportement de la viscosité de compositions conformes et non conformes à l’invention à 100°C après essais Bosch 90 cycles (exemple 2).
Les figures 2 et 3 illustrent le comportement CIFE des compositions conformes à l’invention lors du test d’endurance réalisé sur moteur industriel diesel et se rapportent à l’exemple 3 (courbes de mesure de viscosité).
Dans le cadre de l’invention, les compositions lubrifiantes considérées sont de grade selon la classification SAEJ300, défini par la formule (X)W(Y), dans laquelle X représente 5, 10 ou 15 et Y représente 30 ou 40.
Cette classification SAEJ300 définit les grades de viscosité des huiles moteur neuves par notamment la mesure de leurs viscosités cinématiques à 100°C.
Le grade qualifie une sélection de compositions lubrifiantes spécifiquement destinées à une application véhicule industriel et qui satisfont notamment à des spécificités quantifiées vis-à-vis de différents paramètres tels que la multifonctionnalité vis-à-vis des différents organes, la viscosité à froid au démarrage, la pompabilité à froid, la viscosité cinématique à faible taux de cisaillement et la viscosité dynamique à fort taux de cisaillement à haute température.
Une huile moteur est de grade 30 selon SAE J 300 si sa viscosité cinématique à 100°C est comprise de 9,3 à 12,5 cSt.
Une huile moteur est de grade 40 selon SAE J 300 si sa viscosité cinématique à 100°C est comprise de 12,5 à 16,3 cSt.
Les normes ACEA définissent quant à elles de manière détaillée un certain nombre de spécifications supplémentaires pour les huiles moteur, et imposent notamment le maintien d'un certain niveau de viscosité pour les huiles en fonctionnement soumise à cisaillement dans le moteur.
Ainsi, selon la séquence ACEA E7 ou E9 la viscosité cinématique des huiles moteur de grade 30 et 40, mesurée à 100°C, après le test Bosch-90 cycles, doit être supérieure à respectivement 9,3 et 12,5 cSt.
Ces compositions lubrifiantes conformes à la présente invention ont une viscosité cinématique à 100°C supérieure à 9,3 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,3 à 12,5 cSt après le test Bosch-90 cycles selon la norme CEC-L-14-A-93 pour une huile au départ de grade 30.
Ces compositions lubrifiantes conformes à la présente invention ont une viscosité cinématique à 100°C supérieure à 13,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 13,0 à 15,0 cSt après le test Bosch-90 cycles selon la norme CEC-L-14-A-93 pour une huile au départ de grade 40.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages des compositions lubrifiantes conformes à l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et ... », « allant ... à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Dans le cadre de la présente invention, la norme CEC-L-14-A-93 (ou ASTM D6278) définit les tests représentatifs des conditions de cisaillement dans le moteur, dit test Bosch-90 cycles.
Sans mention supplémentaire dans la suite du texte, les termes Bosch-90 cycles se réfèrent à cette norme.
Pour caractériser la composition lubrifiante conforme à la présente invention, la demanderesse a défini les conditions de cisaillement représentatives du moteur.
COMPOSITION LUBRIFIANTE CONFORME A L’INVENTION
Polymère améliorant de l’indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés
Dans le cadre de la présente invention, le diène peut être un diène conjugué comprenant de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence de 2 à 12 atomes de carbone.
De préférence, le diène peut être choisi parmi le butadiène, l’isoprène, le piperylène, le 4-méthylpenta-1,3-diène, le 2-phényl-l,3-butadiène, le 3,4-diméthyl-l,3hexadiène et le 4,5-diéthyl-l,3-octadiène.
Avantageusement, le diène peut être un isoprène ou un butadiène.
Dans le cadre de la présente invention, le vinyle aromatique peut comprendre de 8 à 16 atomes de carbone.
De préférence, le vinyle aromatique peut être choisi parmi le styrène, l’alkoxystyrène, le vinyle naphtalène et l’alkyl-vinyle naphtalène. Typiquement, les groupements alkoxy et alkyl comprennent de 1 à 6 atomes de carbone.
Avantageusement, le vinyle aromatique est le styrène.
Avantageusement, le polymère conforme à l’invention peut être choisi parmi un copolymère d’isoprène et de styrène hydrogéné (PISH), un copolymère d’isoprène, de butadiène et de styrène hydrogéné, un copolymère de butadiène et de styrène hydrogéné (SBH) et un de leurs mélanges.
Dans le cadre de la présente invention, le copolymère de diène et de styrène hydrogéné peut être un copolymère bloc ou un copolymère étoilé.
Dans le cadre de la présente invention, les polymères selon la présente invention peuvent présenter une masse moléculaire moyenne en nombre d'environ 10 000 à 700 000, de préférence d'environ 30 000 à 500 000. Le terme masse moléculaire moyenne en nombre, tel qu'utilisé ici, désigne le poids moyen en nombre mesuré par Chromatographie par perméation de gel (GPC) avec un étalon de polymère, après hydrogénation.
Par exemple, parmi les copolymères PISH adaptés à la présente invention, on peut citer les copolymères présentant la formule (I) ou (II) suivantes :
H
R1— C-C-R2
R3-C-C-R4
H H2 (Π) avec RI, R2, R3 etR4 : copolymères isoprène/styrène/isoprène (hydrogénés).
Ces copolymères de formule (II) sont dits de type étoile (en anglais star copotymers), obtenus par réaction de copolymères blocs isoprène/styrène/isoprène avec le divinylbenzène suivie d’une hydrogénation, selon des techniques connues de l’homme du métier.
Au titre de l’invention, on peut notamment citer en tant que copolymère d’isoprène et de styrène hydrogéné (PISH) ou de copolymère d’isoprène, de butadiène et de styrène hydrogéné, ceux commercialisés sous la dénomination SV154 linéaire, SV300 étoilé (pur ou dilué sous forme SV301), SV260 étoilé (pur ou dilué sous forme SV 261) par la société Infmeum et Lz 7306 par la société Lubrizol.
Par exemple, les copolymères SBH adaptés à la présente invention, on peut citer les copolymères présentant la formule (Γ) ou (ΙΓ) suivantes :
h2 I
C—CH,
L h2 2]
m
R C-C-R 3 H H ' avec RI’, R2’, R3’ et R4’ : copolymères butadiène/styrène/butadiène (hydrogénés).
Ces copolymères de formule (ΙΓ) sont dits de type étoile (en anglais star copolymers), obtenus par réaction de copolymères blocs butadiène/styrène/butadiène avec le divinylbenzène suivie d’une hydrogénation.
Au titre de copolymère SBH on peut notamment citer ceux commercialisés sous la dénomination Lz 7408 (pur ou dilué sous forme Lz 7418A) par la société Lubrizol ou Hitec 6005 par la société Afton Chemicals.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le copolymère d’isoprène et de styrène hydrogéné (PISH) et le copolymère de butadiène et de styrène hydrogéné (SBH) est de type étoile.
En particulier, la teneur de polymère(s) améliorant de l’indice de viscosité dans la composition lubrifiante selon l’invention est de 0,1% à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, de préférence de 0,1% à 8%, plus préférentiellement de 0,1% à 5%, encore plus préférentiellement de 0,1% à 2%. Cette quantité s’entend en quantité de matière active de polymère. En effet, le polymère utilisé dans le cadre de la présente invention peut se présenter sous la forme d’une dispersion dans une huile minérale ou synthétique ou pur.
En particulier également, une composition utilisée selon l’invention peut comprendre de 1 à 25 % en poids, de préférence de 2 à 20 % en poids, plus préférentiellement de 4 à 20 % en poids de polymère(s) améliorant de l’indice de viscosité dilué dans une huile de base, par rapport au poids total de la composition.
Il appartient à l’homme du métier d’adapter la teneur en copolymère tel que défini ci-dessus à mettre en œuvre dans une composition lubrifiante.
Les copolymères définis ci-dessus peuvent être mélangés à une ou plusieurs huiles de base, en particulier telles que définies ci-dessous, pour former une composition lubrifiante prête à l’emploi. Alternativement, ils peuvent ajoutés seuls, ou en mélange avec un ou plusieurs autres additifs, tels que définis ci-dessous, en tant qu’additifs destinés à être ajoutés à un mélange d’huiles de base pour améliorer les propriétés de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’utilisation conforme à la présente invention est caractérisée en ce que la composition lubrifiante comprend une huile de base des groupes I à V, plus particulièrement II ou III, et éventuellement un paquet d’additifs et éventuellement un améliorant de point d’écoulement.
Huile de base
Les huiles de base utilisées dans la formulation de lubrifiants selon la présente invention sont des huiles, d'origine minérale, synthétiques ou naturelles, utilisées seules ou en mélange, appartenant aux groupes I à V selon la classification API (tableau A), ou leurs équivalents selon la classification ATIEL, ou leurs mélanges, dont une des caractéristiques est d'être insensibles au cisaillement, c'est à dire que leur viscosité n'est pas modifiée sous cisaillement.
| Teneur en saturés | Teneur en soufre | Indice de Viscosité (VI) | |
| Groupement I Huiles minérales | < 90% | > 0,03% | 80 < VI < 120 |
| Groupement II Huiles hydrocraquées | > 90% | < 0,03% | 80 < VI < 120 |
| Groupement III Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées | > 90% | < 0,03% | > 120 |
| Groupement IV | Polyalphaoléfines (PAO) | ||
| Groupement V | Esters et autres bases non incluses dans les groupes I à IV |
Tableau Λ
Les huiles de base minérales incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Les huiles de base synthétiques peuvent être des esters d’acides carboxyliques et d’alcools ou encore des polyalphaoléfines ou encore des polyalkylènes glycols. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir de décène, d’octène ou de dodécène, et dont la viscosité à 100°C est comprise entre 1,5 et 15 mnf.s'1 selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne est généralement comprise entre 250 et 3000 selon la norme ASTM D5296.
Les polyalkylènes glycols sont obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.
Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.
Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre, résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour les différents organes d’un véhicule industriel, tels que le moteur, la boîte de vitesse et le circuit hydraulique, en particulier pour des moteurs de véhicule industriel. Bien entendu, elles doivent en outre ne pas affecter les propriétés procurées par l’huile ou auxquelles elles sont combinées.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante conforme à la présente invention, dont l’utilisation est l’objet de la présente invention, met en œuvre une huile de base de groupe II.
Elles représentent dans la composition lubrifiante conforme à l’invention au moins 50 % en poids, rapporté au poids total de la composition, en particulier au moins 60% en poids, et plus particulièrement entre 60 et 90% en poids.
Additifs
La composition conforme à la présente invention peut comprendre en outre des additifs, ou « paquet d'additifs » selon la terminologie classiquement employée dans le cadre des compositions lubrifiantes multifonctionnelles.
Les paquets d'additifs utilisés dans les formulations lubrifiantes conformes à l'invention sont classiques et également connus de l'homme du métier et répondent à des niveaux de performance définis entre autres par l’ACEA (Association des constructeurs Européens d'Automobiles) et/ou API (American Petroleum Institute).
Une composition lubrifiante selon l’invention peut ainsi comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs antiusure, les additifs extrême pression, les additifs détergents, les additifs antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI) différents des copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés, les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents dispersants, les agents anti-mousse, les épaississants, et leurs mélanges.
En ce qui concerne les additifs modificateur de frottement, ils peuvent être choisis parmi des composés apportant des éléments métalliques et des composés exempts de cendres.
Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb. Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d’oxygène, d’azote, de soufre ou de phosphore.
Les additifs modificateurs de frottement exempts de cendres sont généralement d’origine organique et peuvent être choisis parmi les monoesters d’acides gras et de polyols, les amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate, les amines grasses ou les esters de glycérol d’acide gras. Selon l’invention, les composés gras comprennent au moins un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone.
Selon une variante avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un additif modificateur de frottement, en particulier à base de molybdène.
En particulier, les composés à base de molybdène peuvent être choisis parmi les dithiocarbamates de molybdène (Mo-DTC), les dithiophosphates de molybdène (Mo-DTP), et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un composé Mo-DTC et au moins un composé Mo-DTP. Une composition lubrifiante peut notamment comprendre une teneur en molybdène comprise entre 1000 et 2500 ppm.
De manière avantageuse, une telle composition permet d’effectuer des économies de carburant supplémentaires.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 5 % en poids, de préférence de 0,01 à 5 % en poids, plus particulièrement de 0,1 à 2 % en poids ou encore plus particulièrement de 0,1 à 1,5 % en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, d’additifs modificateurs de frottement, incluant avantageusement au moins un additif modificateur de frottement à base de molybdène.
En ce qui concernent les additifs anti-usure et les additifs extrême pression, ils sont plus particulièrement dédiés à protéger les surfaces en frottement par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. Il existe une grande variété d’additifs anti-usure.
Conviennent tout particulièrement aux compositions lubrifiantes selon l’invention, les additifs anti-usure choisis parmi les additifs polysulfures, les additifs oléfines soufrées ou encore les additifs phospho-soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(OR)(OR’))2, dans laquelle R et R’, identiques ou différents représentent indépendamment un groupement alkyle, comportant préférentiellement de 1 à 18 atomes de carbone.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 6 % en poids, préférentiellement de 0,05 à 4 % en poids, plus préférentiellement de 0,1 à 2 % en poids, par rapport au poids total de la composition, d’additifs anti-usure et d’additifs extrême pression.
En ce qui concerne les additifs antioxydants, ils sont pour l’essentiel dédiés à retarder la dégradation de la composition lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante. Ils agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d’hydroperoxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés on peut citer les antioxydants de type phénolique, las additifs antioxydant de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempts de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C12, les Ν,Ν’-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.
De préférence, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en C1-C10, de préférence un groupement alkyle en Ci-Cô, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement ter-butyle.
Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NR5R6R7 dans laquelle R5 représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R6 représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R7 représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R8S(O)zR9 dans laquelle R8 représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R9 représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.
Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.
La composition lubrifiante selon l’invention peut contenir tous types d’additifs antioxydants connus de l’homme du métier. De manière avantageuse, la composition lubrifiante comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres.
De manière également avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,1 à 2 % en poids, par rapport au poids total de la composition, d’au moins un additif antioxydant.
En ce qui concerne les additifs dits détergents, ils permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion.
Les additifs détergents utilisables dans une composition lubrifiante selon l’invention sont généralement connus de l’homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalinoterreux.
Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d’acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les 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 comprennent généralement le métal en quantité stœchiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stœchiométrique. Il s’agit alors d’additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l’additif détergent est alors généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile de base, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,5 à 8 %, de préférence de 0,5 à 4 % en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, d’additif détergent.
Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre moins de 4 % en poids d’additif(s) détergent(s), en particulier moins de 2 % en poids, notamment moins de 1 % en poids, voire être exempte d’additif détergent.
Concernant les additifs abaisseurs de point d’écoulement (dits encore agents « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise), ils permettent, en ralentissant la formation de cristaux de paraffine, d’améliorer le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l’invention.
Comme exemple d’agents de réduction du point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes et les polystyrènes alkylés.
Pour ce qui est des agents dispersants, ils assurent le maintien en suspension et l’évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d’oxydation qui se forment lorsque la composition lubrifiante est en service. Ils peuvent être choisis parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,2 à 10 % en poids d’agent(s) dispersant(s), par rapport au poids total de la composition.
Des améliorants de l’indice de viscosité (VI) additionnels, différents des copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés peuvent être également présents dans une composition lubrifiante conforme à la présente invention. Ces améliorants de l’indice de viscosité (VI) peuvent être présents dans une composition conforme à la présente invention dans des teneurs qui ne perturbent pas l’effet recherché dans le cadre de la présente invention, à savoir l’effet CIFE. Ces améliorants de l’indice de viscosité (VI) additionnels, en particulier les polymères améliorant l’indice de viscosité additionnels, permettent de garantir une bonne tenue à froid et une viscosité minimale à haute température. Comme exemples de polymère améliorant l’indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène, les polyacrylates et polyméthacrylates (PMA).
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 1 à 15 % en poids, d’additif(s) améliorant l’indice de viscosité additionnels, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Les additifs anti-mousse peuvent être choisis parmi les polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 3% en poids d’additif(s) anti-mousse, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Les paquets d’additifs prêts à être incorporés dans une composition lubrifiante comprennent entre 20% et 30% en poids d'un diluant constitué d'huile de base. Le pourcentage en poids de paquet d'additifs rapporté au poids de la composition lubrifiante conforme à l'invention est d'au moins 5%, le diluant étant inclus dans ce pourcentage.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante conforme à l’invention comprend de 10 à 25 % en poids, par rapport au poids de la composition, d’un paquet d’additifs, notamment de 10 à 20 % en poids, et plus particulièrement de 13 à 18% en poids.
CARACTERISATION DE LA COMPOSITION LUBRIFIANTE CONFORME A L’INVENTION
De préférence, une composition conforme à la présente invention a une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 9,3 et 16,3 cSt mesurée par la norme ASTM D445, (grade SAE 30 et 40).
Selon un mode de réalisation particulier, le grade selon la classification SAEJ300 d’une composition lubrifiante selon l’invention est choisi parmi 5W30, 10W30, 10W40, 15W40.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition conforme à la présente invention présente un indice de viscosité VI compris entre 140 et 165.
Dans le cadre de la présente invention, l’indice de viscosité est mesuré selon la norme ASTM D2270-93, comme cela est le cas dans l’exemple 1 ci-après.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, l’utilisation, objet de l’invention est en outre caractérisée par le fait que la viscosité cinématique mesurée de ladite composition lubrifiante diminue d’au moins 0,5 mm2/s, de préférence d’au moins 0,6 mm2/s, et de manière encore plus préférée d’au moins 0,8 mm2/s, et par exemple d’au moins 1 mm2/s, lorsque ladite composition lubrifiante est mise en œuvre dans le test décrit ci-après, par rapport à la viscosité cinématique initiale avant mise en œuvre de ladite composition lubrifiante dans ledit test :
150 g de composition lubrifiante est placé dans une étuve ventilée chauffée à 150°C pendant 504 heures. A l’issue de ce test, un échantillon de la composition lubrifiante est prélevé et la viscosité cinématique à 100°C selon la norme ASTM D445-97 (mm2/s) de cette composition est mesurée.
Des exemples de cette diminution de la viscosité cinématique observée pour les compositions conformes à la présente invention après test de stabilité thermique, sont fournis en exemple 2.
UTILISATION DES COPOLYMERES POUR PREPARER UNE COMPOSITION LUBRIFIANTE
Les compositions lubrifiantes conformes à l’invention trouvent une application particulièrement intéressante comme lubrifiants des différents organes d’un véhicule industriel, comme les moteurs, les systèmes de transmission (boîte de vitesse et de transfert), les circuits hydrauliques et autres organes secondaires, et notamment du moteur d’un véhicule industriel, en particulier à moteur diesel.
Elles permettent non seulement, grâce à leurs propriétés de viscosité, de lubrifier ces différents organes, mais également d’allonger les intervalles de vidange et d’économiser le carburant.
PROCEDE DE PREPARATION D’UNE COMPOSITION LUBRIFIANTE
Une composition lubrifiante conforme à l’invention peut être préparée selon les méthodes classiques connues de l’homme de l’art.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
EXEMPLES
Exemple 1 : préparation des compositions lubrifiantes
Le tableau 1 ci-dessous montre le détail des compositions lubrifiantes selon l’invention (CL) et des compositions comparatives (CC) pour lesquelles les teneurs sont exprimées en pourcentage massique ainsi que leurs caractéristiques physico-chimiques.
Les compositions lubrifiantes sont obtenues par simple mélange à température ambiante, des composants suivants :
(1) Huile de base 1 est une huile de base de groupe I (viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 = 5,30 mm2/s) disponible commercialement par exemple auprès de la société TOTAL sous le nom commercial « 150 NS» (2) Huile de base 2 est une huile de base de groupe II (viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 = 4,10 mm2/s) disponible commercialement par exemple auprès de la société Chevron sous le nom commercial « 100R ».
Huile de base 3 est une huile de base de groupe II (viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445= 6,4 mm2/s) disponible commercialement par exemple auprès de la société Chevron sous le nom commercial « 220R »._ (3) Un paquet d’additifs conventionnel comprenant à minima un dispersant, des détergents, un anti-usure, des antioxydants, des modificateurs de friction (4) Un additif abaisseur de point d’écoulement qui est un polymère conventionnel de polyméthacrylate disponible commercialement auprès de la société Evonik sous le nom commercial « Viscoplex® », (5) Polymère 1 (hors invention) est un polymère polyisobutylène disponible commercialement auprès de la société Ineos sous le nom commercial « Indopole® H300 », (6) Polymère 2 est un polymère styrène-butadiène hydrogéné disponible commercialement auprès de la société Lubrizol sous le nom commercial « Lz® 7418 », (7) Polymère 3 est un polymère styrène-butadiène hydrogéné disponible commercialement auprès de la société Afton sous le nom commercial « Hitec® 6005 », (8) Polymère 4 est un polymère isoprène-styrène hydrogéné étoilé disponible commercialement auprès de la société Infineum sous le nom commercial « SV® 301 », (9) Polymère 5 est un polymère isoprène-styrène hydrogéné étoilé disponible commercialement auprès de la société Infineum sous le nom commercial « SV® 261 »,
0°) Polymère 6 est un polymère isoprène-styrène hydrogéné linéaire disponible commercialement auprès de la société Infineum sous le nom commercial « SV® 154 »,
Polymère 7 est un polymère isoprène-styrène hydrogéné disponible commercialement auprès de la société Lubrizol sous le nom commercial « Lz® 7306 », (12) Polymère 8 est un polymère polyméthacrylate disponible commercialement auprès de la société Evonik sous le nom commercial « Viscoplex® 6-950 », (13) Polymère 9 est un polymère polyméthacrylate disponible commercialement auprès de la société Evonik sous le nom commercial « Viscoplex® 6-850 ».
(14) Polymère 10 est un polymère polyméthacrylate disponible commercialement auprès de la société Sanyo Chemical sous le nom commercial «AClub ® VI0-70 ».
| CCI | CC2 | CL1 | CL2 | CL3 | CL4 | CL5 | CL6 | CC3 | CC4 | |
| Huile de base 1 (1) | 5,1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Huile de base 2 (2) | 34,5 | 33,3 | 34,5 | 34,8 | 25,1 | 26,7 | 38,9 | 39,4 | 35,3 | 36,2 |
| Huile de base 3 (2) | 44 | 39,6 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 |
| Paquet d’additifs (3) | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 | 16,2 |
| Additif abaisseur de point d’écoulement (4) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Polymère 1(5) | 0 | 10,7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 2 (6) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12,8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 3(7) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,7 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 4 (8) | 0 | 0 | 0 | 4,8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 5 (9) | 0 | 0 | 5,1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 6 (10) | 0 | 0 | 0 | 0 | 14,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Polymère 7 (H) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0 | 0 |
| Polymère 8 (12) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4,3 | 0 |
| Polymère 9 (13) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3,4 |
| KV 40°C ASTM D445- 97 (mm2/s) | 54,3 | 92,5 | 84,2 | 84,9 | 77,1 | 74,9 | 86,0 | 79,3 | 70,3 | 75,6 |
| KV 100°C ASTM D445- 97 (mm2/s) | 8,4 | 12,1 | 12,3 | 12,4 | 12,2 | 12,4 | 12,4 | 12,4 | 12, 3 | 12,4 |
| Indice de viscosité (VI) ASTM D2270-93 | 128 | 123 | 142 | 142 | 155 | 164 | 140 | 153 | 175 | 163 |
Tableau 1
Exemple 2 : comportements de viscosité comparés permettant l’illustration de la diminution de la viscosité au fur et à mesure de son utilisation
Les présents exemples ont été réalisés en vue de démontrer la sélection opérée parmi les polymères améliorant d’indice de viscosité, permettant de préparer des compositions lubrifiantes présentant des propriétés CIFE telles que visées dans le cadre de la présente invention.
Les tests mis en œuvre sont les suivant :
- Stabilité thermique à 150°C
150 g de composition lubrifiante est placé dans une étuve ventilée chauffée à 150°C pendant 504 heures. A l’issue de ce test, un échantillon de la composition lubrifiante est prélevé et la viscosité cinématique à 100°C selon la norme ASTM D445-97 (mm2/s) de cette composition est mesurée.
Les viscosités cinématiques des compositions comparatives et les compositions selon l’invention telles que décrites dans le tableau 1 ayant au préalable subies le test de stabilité thermique tel que décrit ci-dessus, ont été mesurées et rassemblées dans le tableau 2 ci-dessous.
| KV 100°C ASTM D445-97 (mm2/s) avant test de stabilité thermique | KV 100°C ASTM D445-97 (mm2/s) après test de stabilité thermique à 150°C | |
| CCI | 8,4 | 8,6 |
| CC2 | 12,1 | 13,1 |
| CL1 | 12,3 | 10,6 |
| CL2 | 12,4 | 10,3 |
| CL3 | 12,2 | 10,9 |
| CL4 | 12,4 | 10,8 |
| CL5 | 12,4 | 11,8 |
| CL6 | 12,4 | 10,8 |
| CC3 | 12,3 | 12,7 |
| CC4 | 12,4 | 13,1 |
Tableau 2
Il ressort de ces résultats que les compositions selon l’invention présentent une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445-97 après le test de 10 stabilité thermique, qui diminue avec le temps par rapport à leurs viscosités cinématiques mesurées avant le test de stabilité.
Il ressort également de ces résultats que les compositions comparatives présentent une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445-97 après les tests de stabilité thermique, qui augmente avec le temps par rapport à leurs viscosités 15 cinématique mesurées avant les tests de stabilité.
Ces résultats illustrent l’évolution de la décroissance de la viscosité des compositions selon l’invention en fonction du temps et par conséquent, le comportement tel que requis selon la présente invention, à savoir la décroissance de la viscosité en fonction du temps des compostions conformes à l’invention, lors d’un cisaillement thermique, contrairement aux compositions comparatives pour lesquelles on observe une augmentation de la viscosité lors d’un cisaillement thermique.
Ces résultats permettent également de démontrer l’impact de la chimie des polymères sur le profil de viscosité des compositions lubrifiantes lors d’un cisaillement thermique.
En effet, les polymères selon l’invention permettent d’obtenir des compositions dont la viscosité diminue lors d’un cisaillement thermique contrairement aux polymères hors invention qui lorsqu’ils sont compris dans une composition lubrifiante, ne permettent pas de diminuer la viscosité de celle-ci lors d’un cisaillement thermique, bien au contraire, la viscosité de celle-ci augmente.
- Stabilité Mécanique
Mesure viscosité 100°C de l’huile cisaillée après essais Bosch 90 cycles (« KV100°C Bosch 90 cycles »)
Les compositions décrites en exemple 1 ont été soumises à un cisaillement mécanique (essai sur injecteur Bosch 90 cycles).
La figure 1 illustre le phénomène de diminution de la viscosité des compositions en fonction du nombre de cycle Bosch.
Cette figure illustre également le comportement tel que requis selon la présente invention, y compris suite à un cisaillement mécanique.
En conclusion, suite aux cisaillements thermiques et mécaniques, on observe que seules les compositions lubrifiantes conformes à l’invention présentent des valeurs de viscosité inférieures à celle de la même composition avant cisaillement.
Par conséquent, les viscosités cinématiques des compositions selon l’invention après des tests de stabilité thermique et mécanique n’augmentent pas avec le temps, mais bien au contraire diminuent. Ceci démontre que les compositions selon l’invention répondent aux propriétés de CIFE. En effet plus la viscosité d’une composition augmente, plus les différentes pièces lubrifiées du moteur, sont consommatrices d’énergie et par conséquent de carburant.
Exemple 3 : Essais moteurs
Des essais moteurs ont été réalisés sur les compositions lubrifiantes telles que décrites à l’exemple 1.
Principe de l’essai
Les essais moteurs sont réalisés sur un moteur Volvo DU €5 (440ch), dont le thermal management du lubrifiant est volontairement fixé à 118°C de température en cuvette d’huile, afin d’être représentatif de conditions d’opérations chaudes et donc favoriser le cisaillement des compositions lubrifiantes par effet thermique.
Chaque essai de composition lubrifiante se caractérise comme suit :
- Etape 1 : huile neuve, mesure des consommations de carburant sur cycle normalisé WHSC (World Harmonized Stationary Cycle, 13 points stabilisés régime charge).
- Etape 2 : vieillissement de la composition lubrifiante sur un cycle d’endurance, qui consiste en la reproduction au banc d’essais moteur d’un cycle routier dynamique représentatif d’un usage terrain, qui a été enregistré en conditions réelles par un OEM poidslourd. L’essai a une durée de 300 heures. Le dynamisme du cycle routier d’essai est favorable au cisaillement par effet mécanique des compositions lubrifiantes testées. La consommation de carburant est suivie en mode dynamique tout au long de l’essai d’endurance à titre indicatif. Des prélèvements d’huiles intermédiaires sont réalisés au cours de l’étude pour effectuer différentes mesures (viscosité cinématique à 100°C en particulier, représentée aux figures 2 et 3).
- Etape 3 : après l’essai d’endurance, la composition lubrifiante présente dans le moteur d’essai est remesurée selon le cycle normalisé WHSC afin de caractériser les consommations de carburant après l’essai d’endurance. Les résultats de consommation carburant pour chacun des 13 points de mesure (régime/charge) sont comparés par rapport aux résultats issus de l’étape 1, afin d’évaluer la performance CIFE de la composition lubrifiante testée.
C’est donc le résultat issu de l’étape 3 qui caractérisera le potentiel CIFE de la composition lubrifiante testée par rapport à un lubrifiant de référence testé dans les mêmes conditions (étapes 1,2,3). Les gains de consommation carburant sont établis sur l’ensemble du champ moteur.
Résultats
La composition CL2 a été évaluée avant et après essai d’endurance sur le cycle WHSC. La figure 2 représente la courbe de mesure de la viscosité à 100°C de cette composition CL2 pendant l’essai moteur. Un gain de 0,87% de consommation de carburant 5 a été mesuré sur l’huile cisaillée ayant effectué l’essai d’endurance par rapport à l’huile avant essai d’endurance. Ce gain est significatif par rapport au seuil de discrimination entre deux produits de la méthode (0,34%).
Une composition lubrifiante comparative CC5 a ensuite été évaluée selon les mêmes critères.
Ladite composition lubrifiante comparative est détaillée dans le tableau 3 ciaprès :
Les teneurs sont exprimées en pourcentage massique
| CC5 | |
| Huile de base 2 (2) | 30 |
| Huile de base 3 (2) | 38,6 |
| Paquet d’additifs (3) | 16,2 |
| Additif abaisseur de point d’écoulement (4) | 0,2 |
| Polymère 10 (14) | 15 |
| KV 40°C ASTM D445- 97 (mm2/s) | 82,25 |
| KV 100°C ASTM D445- 97 (mm2/s) | 12,39 |
| Indice de viscosité (VI) ASTM D2270-93 | 147 |
Tableau 3
Les significations des composants définis par des indices sont celles fournies à l’exemple 1.
Une surconsommation de 0,25% de carburant a été mesurée sur l’huile cisaillée ayant effectué l’essai d’endurance par rapport à l’huile avant essai d’endurance. La figure 3 représente la courbe de mesure de la viscosité à 100°C de cette composition comparative pendant l’essai moteur.
Cet exemple montre très clairement la différence de comportement en terme de viscosité et plus particulièrement la satisfaction de la caractéristique CIFE requise dans le cadre de l’invention, pour les compositions lubrifiantes conformes à l’invention, à savoir comprenant au moins un polymère améliorant d’indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés, comparativement à des compositions lubrifiantes comprenant des polymères améliorant de l’indice de viscosité d’une autre nature.
Exemple 4 : comportements de viscosité comparés permettant l’illustration de la diminution de la viscosité au fur et à mesure de son utilisation dans la boîte de vitesse et dans le circuit hydraulique
Les présents exemples ont été réalisés en vue de démontrer la sélection opérée parmi les polymères améliorant d’indice de viscosité, permettant de préparer des compositions lubrifiantes présentant des propriétés CIFE lorsqu’elles sont mises en œuvre dans la boîte de vitesse et dans le circuit hydraulique.
Il est connu que les températures opérées dans la boîte de vitesse et dans le circuit hydraulique sont moindres que celles dans le moteur et ne dépassent généralement pas 110°C. Il est également connu que l’intervalle de vidange est plus long sur la boîte de vitesse et sur les circuits hydrauliques comparativement à celle du moteur. Dès lors, ce test de stabilité thermique réalisé à plus faible température et sur un temps correspondant à l’intervalle de vidange permet de démontrer le comportement de viscosité des compositions selon l’invention dans les boîtes de vitesse et les circuits hydrauliques.
Les tests mis en œuvre sont les suivant :
- Stabilité thermique à 80°C
150 g de composition lubrifiante est placé dans une étuve ventilée chauffée à 80°C pendant 1008 heures. A l’issue de ce test, un échantillon de la composition lubrifiante est prélevé et la viscosité cinématique à 100°C selon la norme ASTM D445-97 (mm2/s) de cette composition est mesurée.
- Stabilité thermique à 100°C
150 g de composition lubrifiante est placé dans une étuve ventilée chauffée à 100°C pendant 1008 heures. A l’issue de ce test, un échantillon de la composition lubrifiante est prélevé et la viscosité cinématique à 100°C selon la norme ASTM D445-97 (mm2/s) de cette composition est mesurée.
Les viscosités cinématiques des compositions comparatives et les compositions selon l’invention telles que décrites dans le tableau 1 ayant au préalable subies le test de stabilité thermique tel que décrit ci-dessus, ont été mesurées et rassemblées dans le tableau 4 ci-dessous.
| KV 100°C ASTM D445-97 (mm2/s) avant test de stabilité thermique | KV 100°C ASTM D445-97 (mm2/s) après test de stabilité thermique à 80°C | KV 100°C ASTM D445-97 (mm2/s) après test de stabilité thermique à 100°C | |
| CC2 | 12,5 | 12,5 | 12,5 |
| CL1 | 12,3 | 12,1 | 11,8 |
| CL2 | 12,3 | 11,8 | n,o |
Tableau 4
Il ressort de ces résultats que les compositions selon l’invention présentent une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445-97 après le test de stabilité thermique, qui diminue avec le temps par rapport à leurs viscosités cinématiques mesurées avant le test de stabilité.
Il ressort également de ces résultats que la composition comparative présente une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445-97 après les tests de stabilité thermique, qui reste constante dans le temps par rapport à sa viscosité cinématique mesurée avant les tests de stabilité.
Ces résultats illustrent l’évolution de la décroissance de la viscosité des compositions selon l’invention en fonction du temps et par conséquent, le comportement tel que requis selon la présente invention, à savoir la décroissance de la viscosité en fonction du temps des compostions conformes à l’invention, lors d’un cisaillement thermique, contrairement à la composition comparative pour laquelle on observe le maintien de la viscosité lors d’un cisaillement thermique.
Ces résultats permettent également de démontrer l’impact de la chimie des polymères sur le profil de viscosité des compositions lubrifiantes lors d’un cisaillement thermique.
En effet, les polymères selon l’invention permettent d’obtenir des compositions dont la viscosité diminue lors d’un cisaillement thermique contrairement aux polymères hors invention qui, lorsqu’ils sont compris dans une composition lubrifiante, ne permettent pas de diminuer la viscosité de celle-ci lors d’un cisaillement thermique.
En conclusion, suite aux cisaillements thermiques, on observe que seules les compositions lubrifiantes conformes à l’invention présentent des valeurs de viscosité inférieures à celle de la même composition avant cisaillement.
Par conséquent, ceci démontre que les compositions selon l’invention répondent aux propriétés de CIFE lorsque la composition est mise en œuvre dans la boîte de vitesse et dans le circuit hydraulique. En effet plus la viscosité d’une composition augmente, plus les différentes pièces lubrifiées de la boîte de vitesse et du circuit hydraulique, sont consommatrices d’énergie, et par conséquent de carburant.
Claims (8)
1. Utilisation d’au moins un polymère améliorant d’indice de viscosité choisi parmi les copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés en vue de préparer une composition lubrifiante destinée à lubrifier les différents organes d’un véhicule industriel, notamment d’un véhicule industriel à moteur diesel, tels que le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique, caractérisée en ce que la viscosité mesurée de ladite composition lubrifiante diminue au fur et à mesure de son utilisation pour lubrifier ledit véhicule.
2. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le diène est choisi parmi un diène conjugué comprenant de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence de 2 à 12 atomes de carbone.
3. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vinyle aromatique comprend de 8 à 16 atomes de carbone.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolymère est un copolymère bloc ou un copolymère étoilé.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolymère est choisi parmi un copolymère d’isoprène et de styrène hydrogéné (PISH), un copolymère d’isoprène, de butadiène et de styrène hydrogéné, un copolymère de butadiène et de styrène hydrogéné (SBH) et un de leurs mélanges
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur en matière active de polymère(s) améliorant de l’indice de viscosité dans la composition lubrifiante selon l’invention est de 0,1% à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, de préférence de 0,1% à 8%, plus préférentiellement de 0,1% à 5%, encore plus préférentiellement de 0,1% à 2%.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition lubrifiante comprend en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs anti-usure, les additifs extrême pression, les additifs détergents, les additifs antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI) différents des copolymères de diène et de vinyle aromatique hydrogénés, les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents dispersants, les agents antimousse, les épaississants et leurs mélanges.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition lubrifiante a une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 9,3 et 16,3 cSt mesurée par la norme ASTM D445.
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