WO1996035766A1 - Lubrifiants a base d'huile vegetale, pour moteurs a combustion interne - Google Patents

Lubrifiants a base d'huile vegetale, pour moteurs a combustion interne Download PDF

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WO1996035766A1
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Definitions

  • the present invention relates to lubricants for internal combustion engines.
  • the known lubricants used conventionally in internal combustion engines are based on mineral or synthetic oils, and do not contain vegetable oil.
  • Natural vegetable oils have an oleic acid content of around 60% at most, and a high content of polyunsaturated fatty acids which resist very poorly at the high operating temperatures of an internal combustion engine and which oxidize rapidly. , resulting in thermal shock and stirring as a considerable increase in viscosity, which can go as far as hardening of the oil. These vegetable oils are therefore not suitable for sustainable use in internal combustion engines.
  • a vegetable oil with a high oleic acid content for example a sunflower oil obtained from the crushing of oleic sunflower seeds, has an excellent resistance to oxidation at temperatures of the order of those of the operation of combustion engines. internally due to oleic acid or monounsaturated fatty acid.
  • vegetable oleic oils still contain a quantity of non-oleic polyunsaturated fatty acids, of the order of 20% currently, which do not withstand high temperatures. Therefore, these oils are not directly usable as a lubricant in internal combustion engines.
  • the invention relates to a lubricant based on vegetable oil for internal combustion engine, capable of fulfilling functions similar to that of a conventional lubricant based on mineral or synthetic oil for internal combustion engine.
  • Another object of the present invention is to provide a lubricant based on vegetable oil for an internal combustion engine of a low cost compatible with the market of industrial lubricants.
  • Another object of the present invention is to provide a lubricant of higher quality than that of conventional synthetic lubricants, at a lower cost price.
  • Another object of the invention is to provide a lubricant which can be burned, after use as a lubricant in the combustion chamber (s) of an engine.
  • the invention consists of a lubricant for an internal combustion engine characterized in that it comprises a vegetable oil whose oleic acid content is greater than 77%, at least one first antioxidant consisting of an alkylselenium , a first dispersant, a pour point improver, and a detergent.
  • said vegetable oil is a sunflower oil.
  • the lubricant according to the invention comprises a second antioxidant different from said first antioxidant.
  • the second antioxidant consists, according to another advantageous characteristic, of alkylated diphenyla ine.
  • the addition of a second antioxidant different from the first makes it possible to create a synergistic effect with the first antioxidant.
  • the addition of an alkylated diphenylamine advantageously makes it possible to reduce the cost price of the antioxidant.
  • said first dispersant is a polymethacrylate.
  • the polymethacrylate also advantageously makes it possible to improve the viscosity when hot and to perform the function of improving the pour point of the lubricant according to the invention.
  • the lubricant according to the invention comprises a polybutene in order to allow said lubricant, once used, to be burned in the combustion chamber or chambers of an engine.
  • Polybutene advantageously makes it possible to burn the used lubricant, after draining, in the fuel of the vehicle, for example.
  • certain polymethacrylates, the molecular weight of which is relatively large are generators of varnish on the pistons of an internal combustion engine, could not therefore allow the use of the used lubricant in the fuel of a vehicle. ⁇ to be burned in the combustion chambers.
  • the lubricant according to the present alternative once used, that is to say after having served for example in a vehicle for 10,000 to 15,000 km as engine lubricant, can advantageously be introduced into the vehicle's fuel tank and be burned in the engine combustion chamber with fuel.
  • the lubricant according to the invention comprises a second dispersant different from said first dispersant. This characteristic makes it possible to obtain a synergistic effect of the two dispersants in order to improve the dispersing effect.
  • the lubricant according to the invention comprises a non-polar base.
  • Oleic vegetable oil is highly polar, which allows excellent fixation of the oil molecules on the metal parts of the engine and a reduction in the wear of these.
  • the non-polar base for example a synthetic base, in particular a polyalphaolephine, makes it possible to slightly reduce this effect in order to improve the action of the additives, and in particular of the dispersant additive (s).
  • the first general example of a lubricant according to the invention adopts the following volume composition, with an oleic sunflower oil as vegetable oil: oleic sunflower oil: 40% to 85 %, alkylselenium: 0.1% to 0.5%, alkylated diphenylamine: 0.2% to 3%, polymethacrylate: 3% to 15%, non-polar base: 5% to 20%, conventional additive mixture: 5 % to 25%.
  • oleic sunflower oil 40% to 85 %
  • alkylselenium 0.1% to 0.5%
  • alkylated diphenylamine 0.2% to 3%
  • polymethacrylate 3% to 15%
  • non-polar base 5% to 20%
  • conventional additive mixture 5 % to 25%.
  • the lubricant composition according to the invention can be mixed with a basic mineral oil or the like used in conventional lubricants for internal combustion engines, this with the essential aim of lowering the cost price lubricant depending on the use of the lubricant.
  • the mixture of conventional additives will be detailed below using specific examples.
  • polymethacrylate exercises in the above composition the main function of dispersant, and secondary of hot viscosity improver and pour point improver allowing a pour point greater than -30 ° C. . It will be understood that the content of polymethacrylate will essentially depend on the viscosity desired for the lubricating composition.
  • the first particular example is a lubricant of viscosity S AE 5W40 more particularly suitable for use in internal combustion engines running on petrol;
  • the lubricant comprises 68.4% by volume of oleic sunflower oil, the oleic acid content of which is greater than 77% by volume, 0.3% by volume of alkylselenium, for example Oloa® 250, as the first anti oxidant, 0.5% by volume of alkylated diphenylamine, for example Oloa® 4860, as a second antioxidant, 9% by volume of a relatively large molecular weight polymethacrylate, for example Viscoplex® 6.050 , as the first dispersant, 12% by volume of a polyalphaolefin with a cine ⁇ matic viscosity of 4 centistokes at 100 ° C as a non-polar base, 9.8% of a mixture of additives available in the commercial, for example Oloa® 4155, usually used as a mixture of additives to mineral or synthetic oils
  • the mixture of additives Oloa® 4155 is known to the manufacturer of conventional lubricants. base of mineral or synthetic oil for internal combustion engine, and will therefore not be described in more detail here. It should be noted that the dispersant of the Oloa® 4155 mixture is advantageously different from the first dispersant.
  • the second particular example is a lubricant of viscosity SAE 10W40 more particularly suitable for use in diesel engines;
  • the lubricant comprises 59.7% by volume of oleic sunflower oil whose oleic acid content is greater than 77% by volume, 0.3% by volume of alkylselenium, for example Oloa® 250, as the first anti -oxidant, 0.5% by volume of alkylated diphenylamine, for example Oloa® 4860, as second antioxidant, 5% by volume of a relatively large molecular weight polymethacrylate, for example Viscoplex® 6.050 , as the first dispersant, 15% by volume of a polyalphaolefin with a cine ⁇ matic viscosity of 4 centistokes at 100 ° C as a non-polar base, 19.5% of a mixture of additives available commercially, for example Oloa® 8900, usually used as a mixture of additives to mineral or synthetic oils for the manufacture of conventional lubricants for
  • the mixture of additives Oloa® 8900 is known to the manufacturer of conventional lubricants based on mineral or synthetic oil for diesel engines, and will therefore not be described in more detail here. It should be noted that the dispersant of the Oloa® 8900 mixture is advantageously different from the first dispersant.
  • the second general example of a lubricant according to the invention adopts the following volume composition, with an oleic sunflower oil as vegetable oil: oleic sunflower oil: 40% to 85 %, alkylselenium: 0.1% to 0.5%, alkylated diphenylamine: 0.2% to 3%, polybutene: 4% to 15%, succinide: 0.1% to 3%, polymethacrylate: 0.1% 0.8%, non-polar base: 5% to 20%, conventional additive mixture: 5% to 25%.
  • the polybutene performs the function of improving viscosity, and allows the lubricating composition, once used, to be burned in the combustion chamber or chambers of an engine.
  • the lubricant comprises 57.7% by volume of oleic sunflower oil, the content of which oleic acid is greater than 77% by volume, 0.3% by volume of alkylselenium, for example Oloa® 250, as the first antioxidant, 0.5% by volume of alkylated diphenylamine, for example Oloa® 4860, as second antioxidant, 10% by volume of a po ⁇ lybutene, for example Oloa® 9350, 2% by volume of succinimide, for example Lubrizol® 6418, as first dispersant, 0.7% of a relatively low molecular weight polymethacrylate, for example Viscoplex® 1-200, as pour point improver, 10% by volume of a polyalphaolefin with a kinematic viscosity of 4 centistokes at 100 ° C as a non-polar base, 19.5% of a mixture of conventional additives
  • the lubricant described above can advantageously be burned in the combustion chambers of an engine, in the pure state or diluted in the fuel.

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Abstract

Lubrifiant pour moteur à combustion interne comprenant une huile végétale dont la teneur en acide oléique est supérieure à 77 %, au moins un premier anti-oxydant constitué par un alkylsélénium, un premier dispersant, un améliorant de point d'écoulement, et un détergent, et pouvant comprendre de manière avantageuse un polybutène afin de permettre au lubrifiant, une fois usagé, d'être brûlé dans la ou les chambres de combustion d'un moteur.

Description

LUBRIFIANTS A BASE D'HUILE VEGETALE, POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte aux lubrifiants pour moteur à combustion interne. Les lubrifiants connues et utilisés de manière conventionnelle dans les moteurs à com¬ bustion interne sont à base d'huiles minérales ou synthétiques, et ne comportent pas d'huile végétale.
Les intérêts d'un lubrifiant pour moteur à combustion interne à base d'huile végétale sont pourtant multiples et très importants : en effet, on retiendra pour les principaux que de tels lubrifiants permettraient une diminution notable de la pollution, notamment par leur ca¬ ractéristique de biodégradabilité, et par conséquent un respect de l'environnement, et une di¬ minution de l'usure des pièces mécaniques soumises à des frottements ou des roulements dans le moteur. On notera également un avantage économique, pour de tels lubrifiants, dans le domaine de l'agriculture pour lequel des terres en jachère pourraient être utilisées à la pro- duction des végétaux nécessaires à la fabrication du lubrifiant.
Les huiles végétales naturelles possèdent une teneur en acide oléique de l'ordre de 60% au plus, et une forte teneur en acide gras polyinsaturés qui résistent très mal aux températures élevées de fonctionnement d'un moteur à combustion interne et qui s'oxydent rapidement, entraînant au fur et à mesure des chocs thermiques et du brassage une augmentation considé- rable de la viscosité, pouvant aller jusqu'au durcissement de l'huile. Ces huiles végétales ne conviennent donc pas pour un usage durable dans les moteurs à combustion interne.
Une huile végétale à forte teneur en acide oléique, par exemple une huile de tournesol issue de la trituration des graines de tournesol oléique, possède une excellente résistance à l'oxydation à des températures de l'ordre de celles du fonctionnement des moteurs à combus- tion interne, en raison de l'acide oléique ou acide gras monoinsaturé. Toutefois, les huiles vé¬ gétales oléiques comportent encore une quantité d'acides gras polyinsaturés non oléique, de l'ordre de 20% actuellement, qui ne résistent pas aux températures élevées. De ce fait, ces huiles ne sont pas directement utilisables en tant que lubrifiant dans les moteurs à combustion interne. L'invention se rapporte à un lubrifiant à base d'huile végétale pour moteur à combustion interne, apte à remplir des fonctions similaires à celles d'un lubrifiant conventionnel à base d'huile minérale ou synthétique pour moteur à combustion interne.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un lubrifiant à base d'huile végétale pour moteur à combustion interne d'un faible coût compatible avec le marché des lubrifiants industriels.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un lubrifiant de qualité supérieure à celle des lubrifiants de synthèse conventionnels, à un coût de revient moindre.
Un autre objet de l'invention est de proposer un lubrifiant pouvant être brûlé, après usage en tant que lubrifiant, dans la ou les chambres de combustion d'un moteur.
Plus précisément, l'invention consiste en un lubrifiant pour moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend une huile végétale dont la teneur en acide oléique est supé¬ rieure à 77%, au moins un premier anti-oxydant constitué par un alkylselenium, un premier dispersant, un améliorant de point d'écoulement, et un détergent.
Selon une caractéristique avantageuse, ladite huile végétale est une huile de tournesol. Selon une autre caractéristique avantageuse, le lubrifiant suivant l'invention comprend un deuxième anti-oxydant différent dudit premier anti-oxydant. Le deuxième anti-oxydant est constitué, selon une autre caractéristique avantageuse, par du diphényla ine alkylé. L'adjonction d'un deuxième anti-oxydant différent du premier permet de créer un effet de sy¬ nergie avec le premier anti-oxydant. De plus, l'adjonction d'un diphénylamine alkylé permet avantageusement de diminuer le coût de revient de l' anti-oxydant.
Selon une autre caractéristique avantageuse, ledit premier dispersant est un polymétha- crylate. Le polyméthacrylate permet en outre avantageusement d'améliorer la viscosité à chaud et d'assurer la fonction d'améliorant de point d'écoulement du lubrifiant selon l'inven¬ tion.
Selon une caractéristique avantageuse et une alternative à la caractéristique ci-dessus, le lubrifiant suivant l'invention comprend un polybutene afin de permettre au dit lubrifiant, une fois usagé, d'être brûlé dans la ou les chambres de combustion d'un moteur. Le polybutene permet avantageusement de brûler le lubrifiant usagé, après vidange, dans le carburant du vé¬ hicule par exemple. En effet, certains polyméthacrylates, dont le poids moléculaire est relati¬ vement important, sont générateurs de vernis sur les pistons d'un moteur à combustion inter¬ ne, ne pourraient donc permettre l'utilisation du lubrifiant usagé dans le carburant d'un véhi¬ cule pour être brûlé dans les chambres de combustion. Le lubrifiant selon la présente alterna- tive, une fois usagé, c'est à dire après avoir par exemple servi dans un véhicule pendant 10000 à 15000 Km en tant que lubrifiant moteur, peut avantageusement être introduit dans le réservoir de carburant du véhicule et être brûlé dans la chambre de combustion du moteur avec le carburant.
Selon une autre caractéristique avantageuse, le lubrifiant selon l'invention comprend un deuxième dispersant différent dudit premier dispersant. Cette caractéristique permet d'obtenir un effet de synergie des deux dispersants afin d'améliorer l'effet dispersant.
Selon une autre caractéristique avantageuse, le lubrifiant selon l'invention comprend une base non polaire. L'huile végétale oléique est fortement polaire se qui permet une excellente fixation des molécules d'huile sur les parties métalliques du moteur et une diminution de l'u- sure de celles-ci. La base non polaire, par exemple une base synthétique, notamment un po- lyalphaoléphine, permet de diminuer légèrement cet effet afin d'améliorer l'action des addi¬ tifs, et notamment du ou des additifs dispersant.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux exemples généraux comprenant trois exemples particuliers de composition lubrifiante selon l'invention, exemples donnés à titre d'illustration et sans qu'aucune interprétation restrictive de l'invention ne puisse en être tiré.
Le premier exemple général d'un lubrifiant selon l'invention, dont deux exemples parti- culiers suivent, adopte la composition en volume suivante, avec une huile de tournesol oléique en tant qu'huile végétale : huile de tournesol oléique : 40% à 85%, alkylselenium : 0,1% à 0,5%, diphénylamine alkylé : 0,2% à 3%, polyméthacrylate : 3% à 15%, base non polaire : 5% à 20%, mélange d'additifs conventionnel : 5% à 25%.
La composition lubrifiante selon l'invention, et notamment celle indiquée ci-dessus, peut être mélangée avec une huile minérale de base ou analogue utilisée dans les lubrifiants conventionnels pour moteurs à combustion interne, ceci dans le but essentiel d'abaisser le coût de revient du lubrifiant en fonction de l'usage de celui-ci. Le mélange d'additifs conven¬ tionnel sera détaillé ci-dessous à l'aide des exemples particuliers.
Il est à noter que le polyméthacrylate exerce dans la composition ci-dessus la fonction principale de dispersant, et secondaire d'améliorant de viscosité à chaud et d'améliorant de point d'écoulement permettant un point d'écoulement supérieur à -30°C. On comprendra que la teneur en polyméthacrylate dépendra essentiellement de la viscosité désirée pour la compo¬ sition lubrifiante.
Le premier exemple particulier va maintenant être décrit : il s'agit d'un lubrifiant de vis¬ cosité S AE 5W40 plus particulièrement approprié pour un usage dans les moteurs à combus- tion interne fonctionnant à l'essence ; le lubrifiant comprend 68,4% en volume d'huile de tournesol oléique dont la teneur en acide oléique est supérieure à 77% en volume, 0,3% en volume d' alkylselenium, par exemple Oloa® 250, en tant que premier anti-oxydant, 0,5% en volume de diphénylamine al¬ kylé, par exemple Oloa® 4860, en tant que deuxième anti-oxydant, 9% en volume d'un po- lyméthacrylate à poids moléculaire relativement important, par exemple Viscoplex® 6.050, en tant que premier dispersant, 12% en volume d'un polyalphaoléfine d'une viscosité ciné¬ matique de 4 centistokes à 100°C en tant que base non polaire, 9,8% d'un mélange d'additifs disponible dans le commerce, par exemple Oloa® 4155, habituellement utilisé en tant que mélange d'additifs aux huiles minérales ou synthétiques pour la fabrication de lubrifiants conventionnels pour moteur à combustion interne, et comprenant au moins un détergent, un dispersant (deuxième dispersant), un anti-usure. Le mélange d'additifs peut comporter égale¬ ment un anti-oxydant (troisième anti-oxydant).
Le mélange d'additifs Oloa® 4155 est connu du fabricant de lubrifiants conventionnels à base d'huile minérale ou synthétique pour moteur à combustion interne, et ne sera donc pas décrit plus en détail ici. H est à noter que le dispersant du mélange Oloa® 4155 est avantageu¬ sement différent du premier dispersant.
Le deuxième exemple particulier va maintenant être décrit : il s'agit d'un lubrifiant de viscosité SAE 10W40 plus particuherement approprié pour un usage dans les moteurs Diesel; le lubrifiant comprend 59,7% en volume d'huile de tournesol oléique dont la teneur en acide oléique est supérieure à 77% en volume, 0,3% en volume d' alkylselenium, par exemple Oloa® 250, en tant que premier anti-oxydant, 0,5% en volume de diphénylamine al¬ kylé, par exemple Oloa® 4860, en tant que deuxième anti-oxydant, 5% en volume d'un po- lyméthacrylate à poids moléculaire relativement important, par exemple Viscoplex® 6.050, en tant que premier dispersant, 15% en volume d'un polyalphaoléfine d'une viscosité ciné¬ matique de 4 centistokes à 100°C en tant que base non polaire, 19,5% d'un mélange d'addi¬ tifs disponible dans le commerce, par exemple Oloa® 8900, habituellement utilisé en tant que mélange d'additifs aux huiles minérales ou synthétiques pour la fabrication de lubrifiants conventionnels pour moteur à combustion interne Diesel, et comprenant au moins un déter¬ gent, un dispersant (deuxième dispersant), un anti-usure. Le mélange d'additifs peut com¬ porter également un anti-oxydant (troisième anti-oxydant).
Le mélange d'additifs Oloa® 8900 est connu du fabricant de lubrifiants conventionnels à base d'huile minérale ou synthétique pour moteur Diesel, et ne sera donc pas décrit plus en détail ici. Il est à noter que le dispersant du mélange Oloa® 8900 est avantageusement diffé¬ rent du premier dispersant.
Le deuxième exemple général d'un lubrifiant selon l'invention, dont un exemple particu¬ lier suit, adopte la composition en volume suivante, avec une huile de tournesol oléique en tant qu'huile végétale : huile de tournesol oléique : 40% à 85%, alkylselenium : 0, 1 % à 0,5 % , diphénylamine alkylé : 0,2% à 3%, polybutene : 4% à 15%, succini ide : 0,1% à 3%, polyméthacrylate : 0,1% à 0,8%, base non polaire : 5% à 20%, mélange d'additifs conventionnel : 5% à 25%.
Il est à noter que le polybutene assure la fonction d'améliorant de viscosité, et permet à la composition lubrifiante, une fois usagée, d'être brûlée dans la ou les chambres de combus- tion d'un moteur.
Le troisième exemple particulier va maintenant être décrit : il s'agit d'un lubrifiant com¬ bustible plus particulièrement approprié pour un usage dans les moteurs Diesel ; le lubrifiant comprend 57,7% en volume d'huile de tournesol oléique dont la teneur en acide oléique est supérieure à 77% en volume, 0,3% en volume d' alkylselenium, par exemple Oloa® 250, en tant que premier anti-oxydant, 0,5% en volume de diphénylamine al¬ kylé, par exemple Oloa® 4860, en tant que deuxième anti-oxydant, 10% en volume d'un po¬ lybutene, par exemple Oloa® 9350, 2% en volume de succinimide, par exemple Lubrizol® 6418, en tant que premier dispersant, 0,7% d'un polyméthacrylate à poids moléculaire relati¬ vement faible, par exemple Viscoplex® 1-200, en tant qu'améliorant de point d'écoulement, 10% en volume d'un polyalphaoléfine d'une viscosité cinématique de 4 centistokes à 100°C en tant que base non polaire, 19,5% d'un mélange d'additifs conventionnel disponible dans le commerce, par exemple Oloa® 8900 tel que décrit plus haut. On notera que 1 ' additif Lubrizol® 6418 est habituellement utilisé en tant qu ' additif dis¬ persant dans les huiles conventionnelles pour moteur à combustion interne. Par conséquent, il ne sera pas décrit plus en détail ici.
Le lubrifiant ci-dessus décrit peut avantageusement être brûlé dans les chambres de com¬ bustion d'un moteur, à l'état pur ou dilué dans le carburant.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Lubrifiant pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu 'il comprend une huile végétale dont la teneur en acide oléique est supérieure à 77%, au moins un premier anti-oxydant constitué par un alkylselenium, un premier dispersant, un améliorant de point d'écoulement, et un détergent.
2. Lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite huile végétale est une huile de tournesol.
3. Lubrifiant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un deu- xième anti-oxydant différent dudit premier anti-oxydant.
4 . Lubrifiant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit deuxième anti-oxy¬ dant est du diphénylamine alkylé.
5 . Lubrifiant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier dispersant est un polyméthacrylate.
6 . Lubrifiant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un polybutene afin de permettre au dit lubrifiant, une fois usagé, d'être brûlé dans la ou les chambres de combustion d'un moteur.
7 . Lubrifiant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième dispersant différent dudit premier dispersant.
8 . Lubrifiant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une base non polaire.
9 . Lubrifiant selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite base non polaire est un polyalphaoléfine.
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