WO2008050003A2 - Fluide lubrifiant multifonctionnel - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to multifunctional lubricating fluids that can be used in the various components of self-propelled vehicles, in particular in the engine, the transmission or the hydraulic circuit. More specifically, the subject of the invention is a single fluid that can be used directly in several types of application, in particular in the various bodies of self-propelled vehicles such as engines, transmission devices (gearboxes and transfer gearboxes), hydraulic circuits and other secondary organs without modification; in other words, the composition of this fluid is directly adapted for the different types of uses in question.
  • Each self-propelled vehicle currently uses a variety of monofunctional lubricating fluids each fulfilling different functions, for example engine oils, gearbox oils, hydraulic oils, etc.
  • the formulation of a monofunctional oil conventionally consists of a mixture of base oils. mineral, semi-synthetic or synthetic, a package of performance additives, and optionally a viscosity improving polymer and a pour point improver.
  • the shear rates experienced by the lubricant differ from one organ to another.
  • the high-pressure hydraulic systems controlling the lifting devices are more shearing than the gearboxes, themselves more shearing than the engines.
  • Multifunctional oil formulations for engine, gearbox and hydraulic circuit are already marketed under the trade names TOTAL Multi TP, FINA Penta, ELF Noria. Their design is based on a suitable choice of the viscosity improving polymer and its incorporated amount.
  • viscosity-improving viscosity-improving polymer If a viscosity-improving viscosity-improving polymer is used, the viscosity will drop very rapidly, even in the low-shear members: the required minimum viscosities in the engine and gearbox will be reduced.
  • the viscosity will remain high for a very long time even in the high shear organs: it will take a very long time before the viscosity reaches the best case. a sufficiently low value as requested for example in hydraulic circuits. This can cause long-term cold start problems of the hydraulically controlled lifters.
  • the adjustment parameters for simultaneously fulfilling the 3 constraints of minimum viscosities in engine and gearbox, and maximum viscosity in hydraulics are the amount and the nature of the viscosity improving polymer used.
  • the invention provides a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising at least one Group I to V oil and a mixture of at least two polymers having a difference in Shear Stability Index (PSSI), measured after KRL normalized test 20 hours at 100 0 C of at least 25, and having a viscosity profile such that (a) at 100 0 C after Bosch-30 cycles test according to CEC-L-14-A-93 the viscosity of the final lubricating composition is greater than 9.0 cSt, preferably in the range of 9.0 to 12.0 cSt for a starting oil of grade 30, or the viscosity of the final lubricating composition is greater than 12.0 cSt, preferably in the range from 12.0 to 15.0 cSt for an oil starting from grade 40, and (b) at 100 0 C after KRL test -20 hours according to CEC-L-45-A-99 the viscosity of the lubricating composition is greater than 8.5 cSt, preferably in the
  • the viscosity of the lubricating composition is less than 51 cSt, preferably in the range from 41 to 50 psig for an oil starting from grade 30 or 40.
  • This formulation of multifunctional lubricant can be used to lubricate at the same time different organs of a self-propelled vehicle. More particularly, this unique lubricant serves to lubricate at least the three components that are the engine, the gearbox and the hydraulic circuit, because it has a viscosity profile adapted to the conditions of use required in each target organ.
  • this unique lubricant incorporates a blend of polymers having different shear stabilities.
  • the nature and the respective amount of the different types of polymers are determined so that the lubricating composition incorporating this mixture adapts very quickly to the required conditions of use in each target organ and this thanks to its viscosity profile.
  • the lubricating composition comprises at least 50% by weight relative to the weight of the final composition of at least one oil chosen from oils of groups I to V and at least 5%, preferably from 5 to 40%, or preferably 5 to 15% by weight, based on the weight of the final composition, of a mixture comprising at least two different polymers of type "A", "B", or "C", each of the polymers of the mixture differing from one another others by their belonging to a distinct range of permanent index of stability in shear (PSSI) such that: -the polymers of type "A" have a permanent index of stability in shear
  • PSSI permanent index of stability in shear
  • PSSI measured after standardized test KRL 20 hours at 100 0 C less than or equal to 40
  • the polymers of type "B” have a pe ⁇ nanent index of stability in shear (PSSI), measured after standardized test KRL 20 hours at 100 0 C between 40 and 65 excluded terminals; the "C” type polymers have a permanent index of stability in shear
  • PSSI PSSI
  • said composition in which at least two polymers have a difference in PSSI measured after standardized test KRL 20 hours at 100 0 C, of at least 25.
  • each of the polymers of the mixture is obtained from monomeric units of a different chemical nature.
  • each polymer of the mixture is obtained from monomeric units of the same chemical nature, and each polymer of the mixture is differentiated from each other by its belonging to a distinct range of permanent stability index.
  • PSSI shear
  • the mixture comprises at least two polymers, the amount of a polymer based on the total weight of the polymer mixture ranges from 10% to 90%.
  • the mixture comprises two polymers, one of type A and the other of type C, in which, preferably, the ratio by weight of the mixture of the two polymers A / C ranges from 10/90 to 90 / 10.
  • the lubricating composition according to the invention further comprises from 5 to 30% by weight relative to the weight of the final composition. a package of functional additives and optionally less than 1% by weight, preferably from 0.2% to 0.5% by weight relative to the weight of the final composition of a pour point improver.
  • the polymers of the mixture are chosen from viscosity-improving type polymers and possibly from the type of pour point-type polymers.
  • the viscosity improving polymers are chosen from:
  • PAO ⁇ -Alpha olefins
  • PIB Poly-Isobutenes
  • OCP Olefins Copolymers
  • PMA polymethacrylates
  • the pour point-improving polymers are chosen from polymethacrylates (PMA).
  • the type A polymers are viscosity improving polymers chosen from polymethacrylates, polyalphaolefms having a kinematic viscosity at 100 ° C. of greater than 90 cSt, polyisobutenes and polymer esters.
  • the type C polymers are viscosity improving polymers chosen from polymethacrylates, olefin-co-polymers, hydrogenated styrene-isoprene copolymers and copolymeric esters.
  • the B-type polymers are polymethacrylate-type viscosity improving polymers.
  • the invention relates to a process for manufacturing a lubricant composition according to the invention in which a mixture comprising at least two different polymers is incorporated in at least one group I to V oil optionally comprising a package of additive and optionally a pour point improver.
  • At least one of the polymers of the mixture is a viscosity improver which is incorporated directly into the composition as a separate compound, independently of the additive package. According to another embodiment of the process, all or part of at least one of the viscosity improving polymers of the mixture is incorporated into the composition as part of the additive package.
  • the invention relates to the use of a lubricant composition according to the invention as a single fluid for lubricating various bodies of self-propelled vehicles.
  • the single fluid serves to lubricate at least three bodies of self-propelled vehicles, the engine, the gearbox and the hydraulic system of the vehicle.
  • the single fluid also serves to lubricate the brake control circuit, the onboard compressor and possibly other secondary organs.
  • PSSI Permanent Shear Stability Index, or Shear Stability Index
  • Vc viscosity of the oil + polymer mixture after shearing process at 100 ° C.
  • the shearing process chosen to determine the PSSI of the polymers according to the present invention is the KRL 20 hours test, according to the CEC-L-45-A-99 standard.
  • the reference oil chosen for measuring the PSSI of the polymers according to the present invention is a Group III (API classification) base oil with a viscosity of 4.2 cSt at 100 ° C.
  • the PSSI of a polymer will be the PSSI measured according to the standard ASTM-D6022-06, measured in a dilution oil of group III (according to API classification and viscosity 4.2 cSt at 100 ° C., after KRL test 20 hours, according to standard CEC-L-45-A-99).
  • the Applicant has defined the conditions of shear representative of each of the organs and viscosity levels adapted to each organ.
  • the SAE J 300 classification defines the viscosity grades of new motor oils, in particular by measuring their kinematic viscosities at 40 ° C. and / or 100 ° C.
  • a motor oil is grade 30 according to SAE J 300 if its kinematic viscosity at 100 0 C is between 9.3 and 12.5 cSt.
  • a motor oil is grade 40 according to SAE J 300 if its kinematic viscosity at 100 0 C is between 12.5 and 16.3 cSt.
  • Engine oils of grade 30 or 40 are generally used in so-called temperate climates.
  • a motor oil is grade 50 according to SAE J 300 if its kinematic viscosity at 100 0 C is between 16.3 and 21.9 cSt. This type of oil is generally used in so-called hot climates.
  • the ACEA standards define in detail a certain number of additional specifications for engine oils, and in particular require the maintenance of a certain level of viscosity for the oils in operation subjected to shear in the engine.
  • the kinematic viscosity of the grade 30, 40 and 50 motor oils measured at 100 ° C., after the Bosch-30 cycle test, must be greater than 9.0, 12.0 and 15.0 cSt.
  • the lubricants according to the present invention which can be used as engine lubricants have a kinematic viscosity at 100 ° C. of greater than 9.0 cSt, preferably in the range of 9.0 to 12.0 cSt after the Bosch-30 cycle test according to the CEC-standard. L-14-A-93 for an oil starting from grade 30. These lubricants have a kinematic viscosity at 100 ° C. of greater than 12.0 cSt, preferably in the range from
  • these lubricants have a kinematic viscosity at 100 0 C which is greater than 15.0 cSt, preferably in the range of 15.0 to 20.0 cSt for a grade 50 oil.
  • CEC-L-45-A-99 defines the test representative of the shear conditions in the gearbox, known as the 20-hour KRL test.
  • the Applicant has determined from the oil monitoring test data in use that a viscosity of a lubricant at 100 ° C after the 20-hour KRL standard test greater than 8.5 cSt was suitable for use in gearboxes in temperate climates. Moreover, a viscosity of a lubricant at 100 ° C. after standardized test KRL
  • the viscosity of the lubricant should be less than 51 cSt for temperate climates after KRL test according to CEC-L-45-A-99 whose duration is reduced from 20 hours to 3 hours.
  • the viscosity of the lubricant should be less than 75cSt for hot climates after KRL test according to CEC-L-45-A-99 whose duration is reduced from 20 hours to 3 hours.
  • the lubricant compositions according to the present invention are suitable both for use in engines, transmissions, and hydraulic circuits because they have a viscosity profile that meets the following three cumulative conditions:
  • the viscosity of the final lubricating composition is greater than 9.0 cSt, preferably in the range of 9.0 at 12.0 cSt for an oil starting from grade 30, or the viscosity of the final lubricating composition is greater than 12.0 cSt, preferably in the range of 12.0 to 15.0 cSt for an oil at departure of grade 40, and
  • the viscosity of the lubricating composition is greater than 8.5 cSt, preferably in the range from 8.5 to 11 , OcSt for an oil starting from grade 30 or 40, and
  • the viscosity of the lubricating composition is less than 51 cSt, preferably in the range of from 41 to 50 cSt for an oil starting from grade 30 or 40.
  • compositions are particularly suitable for temperate climates.
  • lubricant compositions according to the present invention are also usable in hot climates and also respect the following conditions:
  • the viscosity of said composition measured at 100 ° C., after Bosch-30 cycles test according to the CEC-L-14-A-93 standard representative of the engine shear conditions, is between 15.0 and 20.0 cSt for a grade 50;
  • the base oils used in the formulation of lubricants according to the present invention are oils of groups I to V according to API classification, of mineral origin, synthetic or natural, used alone or as a mixture, one of the characteristics of which is to be insensitive to shear, that is to say that their viscosity is not modified under shear. They represent in the composition at least 50% by weight, based on the total weight of the final composition. In addition, their content may represent up to 95% or even 98% in the final composition.
  • the additive packages used in the lubricant formulations according to the invention are conventional and also known to those skilled in the art and meet performance levels defined inter alia by F ACEA (Association of European Automobile Manufacturers) and / or TAPI. (American Petroleum Institute). They contain in particular and without limitation:
  • Antioxidants that prevent the degradation of the oil for example amino or phenolic derivatives
  • anti-wear and extreme pressure agents protecting the friction surfaces by chemical reaction with the metal surface, (for example zinc dithiophosphate),
  • Dispersants ensuring the suspension and evacuation of insoluble solid contaminants (for example PBS succinimide), • detergents overbased or not, avoiding the formation of deposits on the surface of metal parts by dissolving secondary oxidation and combustion products, (eg salicylates, phenates or sulfonates). and at least 30% by weight of a diluent consisting of base oil and optionally viscosity improving polymer.
  • the weight percentage of additive package based on the weight of the final composition according to the invention is at least 5%, the diluent being included in this percentage.
  • the lubricant formulations according to the invention optionally comprise a pour point improver, which may be chosen from the group of polymethacrylates (PMA) with molecular masses generally of between 5,000 and 10,000 daltons.
  • PMA polymethacrylates
  • these pour point depressant additives are generally provided as more or less dilute formulations in a base oil. In particular, when these formulations are not very diluted, the PMAs are present at contents of about 60%.
  • the aforementioned viscosity profile is especially obtained thanks to a mixture of at least two polymers chosen from polymers of types "A" "B” or "C” as defined below:
  • the polymers of types "A""B""C" used in a mixture in the lubricants according to the present invention are preferably chosen from the viscosity index or pour point improving improving polymers as described above.
  • the viscosity improving polymers used in the present invention correspond to those used in monofunctional oils. They are preferably chosen from poly-alpha-olefins (PAO) with a kinematic viscosity at 100 ° C. of greater than 90 cSt, poly-isobutenes (PIB), polymer esters, olefins copolymers (OCP), homopolymers or copolymers of styrene, butadiene or isoprene, polymethacrylates (PMA).
  • PAO poly-alpha-olefins
  • PIB poly-isobutenes
  • OCP olefins copolymers
  • PMA polymethacrylates
  • the pour point-improving polymers used in the present invention are preferably selected from polymethacrylates (PMA).
  • PMA polymethacrylates
  • a viscosity improving polymer is intended to reduce lubricant viscosity variations with temperature. This temperature behavior is characterized by the viscosity index or VI
  • V.I. oil (Viscosity Index) lubricant.
  • a high V.I. oil will have better viscosity stability as a function of temperature.
  • polymers incorporated in the lubricants according to the present invention have been classified in three groups according to their belonging to a distinct range of PSSI:
  • the group of polymers of type "A” comprises polymers which have a permanent index of stability in shear (PSSI), measured after standardized test KRL 20 hours at 100 0 C less than or equal to 40. These polymers are insensitive to shear: these are polymers whose PSSI after standardized test KRL 20 hours to
  • 100 0 C is less than or equal to 40, preferably 0 to 20. This type of polymer will maintain the viscosity at a sufficient level in the engine and in the gearbox, but will also allow the viscosity to drop significantly in hydraulics.
  • viscosity improvers chosen from viscous polyalphaolefins (PAO) (with a viscosity at 100 ° C. of greater than 90 cSt), polyisobutenes (PIB), polymethacrylates (PMA). More specifically, type A polymers are viscosity-improving polymers chosen from polymethacrylates (Viscoplex 0-030, 0-110, 6-054, 8-220, 12-310) and viscous polyalphaolefins (Spectrasyn 1000,300,150). polyisobutenes (Indopole 2100, Lubrizol 3174), polymeric esters (Kenjetlube 2700).
  • PAO viscous polyalphaolefins
  • PIB polyisobutenes
  • PMA polymethacrylates
  • type A polymers are viscosity-improving polymers chosen from polymethacrylates (Viscoplex 0-030, 0-110, 6-054, 8-220, 12-
  • the group of "B” type polymers includes polymers that have a permanent shear stability index (PSSI), measured after standardized test
  • polymethacrylate-type viscosity improvers (Viscoplex 0-220, 3-500, 8-400, 8-251, 8-310) are especially suitable.
  • the group of polymers of type "C” includes polymers which have a permanent index of stability in shear (PSSI), measured after standardized test
  • KRL 20 hours at 100 0 C greater than or equal to 65 are very sensitive to shear: they are polymers whose PSSI after standardized test KRL 20 hours to 100 ° C. is greater than or equal to 65, preferably 65 to 100. This type of polymer will shear very rapidly in hydraulics, with a subsequent and lasting viscosity drop of the lubricant in this organ, thus avoiding low starting problems. temperature.
  • the viscosity-improving polymers chosen from the category of copolymer olefins, homopolymers or copolymers of styrene, butadiene, or isoprene.
  • the type C polymers are viscosity-improving polymers chosen from polymethacrylates (Viscoplex 7-710), olefin-co-polymers (Paratone 8006, Lubrizol 7077) and hydrogenated styrene-isoprene copolymers (Shellvis 151, 201, 261 and 301), the copolymeric esters (Lubrizol 3702.
  • the viscosity profile of the composition according to the invention is obtained when at least two polymers of the mixture are chosen from distinct ranges of PSSIs.
  • the polymer mixtures used in the invention consist of at least two polymers, each polymer of the mixture being differentiated from each other by its belonging to a distinct range of permanent shear stability index (PSSI) measured after standardized test KRL 20 hours at 100 0 C.
  • PSSI permanent shear stability index
  • the shear strength of a polymer is not exclusively related to its chemical nature. It can also be linked to physicochemical parameters. Indeed, parameters such as molecular weights, their distribution (characterized in particular by the polydispersity index of the polymer), the degree of branching of the polymer chains, and in general the morphological characteristics of the polymer have an impact on its shear strength. . Thus, certain compounds of the same chemical nature, such as polymethacrylates for example, can be found in any of the types "A", "B", or "C” described herein.
  • polymers of different types to be used in the mixture according to their classification according to type A, B or C and their ability to obtain a lubricating composition which respect the three cumulative conditions such as described above in the targeted viscosity profile.
  • This viscosity profile is also obtained when the polymers of the mixture are differentiated either by their chemical nature or by their physicochemical nature.
  • this differentiation comes from the preparation of the polymers from monomeric units of distinct chemical nature. For example, a polymethacrylate is chemically different from a polyisobutene.
  • each polymer of the mixture is differentiated by its belonging to a distinct range of permanent shear stability index (PSSI) and also by at least one physico-chemical characteristic chosen from the average molecular mass (in number or in weight ) or the molecular weight distribution of said polymer characterized by its polydispersity index or the morphology of the three-dimensional network of said polymer characterized by its degree of crosslinking and / or branching.
  • PSSI permanent shear stability index
  • the compositions according to the invention comprise a mixture in all proportions of two polymers of A / B or A / C or B / C type. preferably, in this mixture, the amount by weight of one of the polymers of type A or B or C based on the total weight of polymer in the mixture ranges from 10 to 90%. According to one preferred embodiment the compositions comprise a mixture of two polymers of type A and C in which the ratio by weight A / C ranges from 10/90 to 90/10.
  • compositions according to the invention comprise a mixture in all proportions of the three polymers A, B and C.
  • the amount by weight of one of the polymers of type A or B or C relative to the weight total of the polymers in the mixture can be at least 10% and at most 80%.
  • a / B / C mixtures whose weight ratios are 10/10/80 or 10/80/10 or 80/10/10 and all intermediate ratios.
  • compositions according to the invention comprise a mixture of the three polymers A, B and C in which the polymer A is present in an amount of 30 to 45% by weight, the polymer B is present in an amount of 1 to 20% by weight and the polymer C is present in an amount of 30 to 45% by weight, these% being expressed relative to the total weight of the polymers.
  • the polymer mixtures used in the invention as defined above represent at least 5%, preferably 5 to 40%, preferably 5 to 15% by weight, based on the weight of the final lubricating composition.
  • the minimum amount of a polymer based on the total weight of the final composition is 1%.
  • a mixture of at least two polymers of type A, B or C in at least one group I to V oil is generally incorporated at a temperature of between 20 and 100 ° C. and atmospheric pressure. optionally comprising an additive package and optionally a pour point improver.
  • the polymers of type "A", "B” or “C” according to the present invention may be incorporated into the composition as a separate component, or may be introduced as a component of the additive package, as an additive or diluent .
  • the lubricating compositions according to the invention are prepared by incorporating at least one of the type A, B, or C viscosity improving polymers directly into the composition as a separate additive, independently of the additive package.
  • all or part of at least one of the A, B, or C viscosity improving polymers is incorporated into the lubricant as part of an additive package.
  • all or part of at least one of the viscosity improving polymers of type A, B or C is incorporated in the lubricant in the form of a diluent of the additive package.
  • compositions according to the invention are used as a single lubricant in various members of self-propelled vehicles at a time, in particular members whose shear rates differ.
  • the compositions according to the invention have particularly well-suited performance for good hot performance in engines and transmission and for the cold start of the hydraulics.
  • a lubricant containing 50% by weight of a Group IV base oil of viscosity 2 cSt at 100 ° C. and 14.25% by weight of a commercial additive package referenced in the supplier 1 was prepared.
  • Additive package is free of "A", “B” or “C” type polymers according to the present invention, and the diluent consists of base oil.
  • a mixture consisting of: 31% by weight of a polyalphaolefin type "A" according to the present invention, having a PSSI of 6 and
  • the lubricant thus prepared is grade 40 according to the classification SAE J300 .
  • This additive package is free of type "A", "B” or “C” polymers according to the present invention and the diluent consists of base oil.
  • the lubricant thus prepared is of grade 30 according to SAE J300 classification.
  • Spectrasyn 150 is a PoIy alpha olefin (PAO)
  • Spectrasyn 1000 is a PoIy alpha olefin (PAO)
  • Lz 3702 is a copolymer ester
  • Viscoplex 8-400 is a polymethacrylate
  • SV 261 is a hydrogenated styrene-butadiene copolymer
  • the additive packages from suppliers 1 and 2 are packets of commercial engine oil additives diluted in Group I to III oils comprising no type A, B or C polymers according to the present invention.
  • these packets make it possible to formulate engine lubricants having performances at level E3 of the ACEA.

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Abstract

La présente invention concerne les fluides lubrifiants multifonctionnels utilisables dans les différents organes des véhicules automoteurs, notamment dans le moteur, la transmission ou le circuit hydraulique et se rapporte à une composition lubrifiante comprenant au moins une huile des groupes I à V et un mélange d'au moins deux polymères ayant une différence d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C d'au moins 25, et ayant un profil de viscosité tel que (a) à 1000C après test Bosch-30 cycles suivant la norme CEC-L- 14-A-93 la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 9,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,0 à 12,0 cSt pour une huile au départ de grade 30, ou bien la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 12,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 12,0 à 15,0 cSt pour une huile au départ de grade 40, et (b) à 1000C après test KRL -20 heures suivant la norme CEC-L-45-A-99 la viscosité de la composition lubrifiante est supérieure à 8,5 cSt, de préférence dans la gamme allant de 8,5 à 11,OcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40, et (c) à 400C après test KRL-3 heures, suivant la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée d'essai est réduite à 3 heures, la viscosité de la composition lubrifiante est inférieure à 51 cSt, de préférence dans la gamme allant de 41 à 5IcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40.

Description

FLUIDE LUBRIFIANT MULTIFONCTIONNEL
Domaine de l'invention.
La présente invention concerne les fluides lubrifiants multifonctionnels utilisables dans les différents organes des véhicules automoteurs, notamment dans le moteur, la transmission ou le circuit hydraulique. Plus précisément, l'invention a pour objet un fluide unique utilisable 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.
Arrière plan technologique de l'invention.
Chaque véhicule automoteur utilise actuellement une variété de fluides lubrifiants monofonctionnels remplissant chacun différentes fonctions par exemple les huiles moteurs, les huiles boîtes de vitesses, les huiles hydrauliques etc.. La formulation d'une huile monofonctionnelle consiste classiquement en un mélange d'huiles de base minérales, semi-synthétiques ou synthétiques, d'un paquet d'additifs de performance, et éventuellement d'un polymère améliorant de viscosité et d'un améliorant de point d'écoulement.
Lorsqu'une huile lubrifiante monofonctionnelle est en service dans un organe, le cisaillement permanent subi par le polymère améliorant de viscosité conduit à une diminution de la viscosité de l'huile. L'ampleur et la vitesse avec laquelle intervient cette diminution de viscosité dépend de la nature et de la quantité de polymère améliorant de viscosité utilisé.
Or, les taux de cisaillement subis par le lubrifiant diffèrent d'un organe à l'autre. Par exemple, les circuits hydrauliques haute pression commandant les organes de levage sont plus cisaillants que les boîtes de vitesses, elles-mêmes plus cisaillantes que les moteurs.
Si une huile monofonctionnelle est utilisée dans un autre organe que celui pour lequel elle a été formulée, sa viscosité peut s'éloigner de la valeur requise pour le fonctionnement optimal de cet organe.
Des formulations d'huiles multifonctionnelles pour moteur, boîte de vitesses et circuit hydraulique sont déjà commercialisées sous les dénominations TOTAL Multi TP, FINA Penta, ELF Noria. Leur conception repose sur un choix adapté du polymère améliorant de viscosité et de sa quantité incorporée.
La plus ou moins grande stabilité au cisaillement du polymère améliorant de viscosité incorporé dans ces huiles multifonctionnelles pour moteur, boîte de vitesses et circuit hydraulique va déterminer les niveaux de viscosité respectifs atteints par cette huile dans chaque organe.
Si on utilise un polymère améliorant de viscosité très sensible au cisaillement, la viscosité va chuter très rapidement, y compris dans les organes à faible taux de cisaillement : on passera en dessous des viscosités minimales requises dans le moteur et la boîte de vitesses.
A l'inverse, si on utilise un polymère très stable au cisaillement, la viscosité va rester élevée pendant très longtemps y compris dans les organes à fort taux de cisaillement : il faudra attendre très longtemps avant que la viscosité n'atteigne dans le meilleur cas une valeur suffisamment basse comme celle demandée par exemple dans les circuits hydrauliques. Ceci peut générer des problèmes durables de démarrage à froid des organes de levage commandés par le circuit hydraulique.
Si le polymère a un comportement intermédiaire, les paramètres d'ajustement permettant de remplir simultanément les 3 contraintes de viscosités minimales en moteur et boîte de vitesses, et de viscosité maximale en hydraulique, sont la quantité et la nature du polymère améliorant de viscosité utilisé.
C'est sur ce principe que reposent la majorité des huiles multifonctionnelles actuellement en service. On aboutit donc à des compromis qui outrepassent les limites de la capacité d'utilisation des huiles multifonctionnelles actuelles dans trois organes à la fois. Ainsi, les formulations actuelles des huiles multifonctionnelles ne leur permettent pas d'atteindre les niveaux de performances attendus dans les différents organes ciblés à la fois. De plus les niveaux de performances ne sont pas non plus atteints en ce qui concerne notamment la tenue à chaud dans les moteurs et la transmission et le démarrage à froid de l'hydraulique. U existe donc un besoin de disposer d'un fluide unique dont les performances sont adaptées pour lubrifier à la fois différents organes d'un véhicule. En particulier, il existe un besoin de disposer d'un fluide unique utilisable pour l'ensemble des trois applications que sont le moteur, la transmission et le circuit hydraulique. Il existe aussi un besoin d'adapter les performances de ce même fluide unique pour une bonne tenue à chaud dans les moteurs et la transmission et pour le démarrage à froid de l'hydraulique. En effet, le fait de disposer d'un fluide unique pour lubrifier différents organes d'un véhicule, par rapport à l'utilisation de plusieurs huiles monofonctionnelles, présente des avantages notamment en terme 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.
Résumé de l'invention. Ainsi l'invention fournit une composition lubrifiante comprenant au moins une huile des groupes I à V et un mélange d'au moins deux polymères ayant une différence d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C d'au moins 25, et ayant un profil de viscosité tel que (a) à 1000C après test Bosch-30 cycles suivant la norme CEC-L-14-A-93 la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 9,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,0 à 12,0 cSt pour une huile au départ de grade 30, ou bien la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 12,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 12,0 à 15,0 cStpour une huile au départ de grade 40, et (b) à 1000C après test KRL -20 heures suivant la norme CEC-L-45-A-99 la viscosité de la composition lubrifiante est supérieure à 8,5 cSt, de préférence dans la gamme allant de 8,5 à 11,OcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40, et
(c) à 4O0C après test KRL-3 heures, suivant la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée d'essai est réduite à 3 heures, la viscosité de la composition lubrifiante est inférieure à 51 cSt, de préférence dans la gamme allant de 41 à 5IcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40.
Cette formulation de lubrifiant multifonctionnel est utilisable pour lubrifier à la fois différents organes d'un véhicule automoteur. Plus particulièrement, ce lubrifiant unique sert à lubrifier à la fois au moins les trois organes qui sont le moteur, la boîte de vitesses et le circuit hydraulique, car il présente un profil de viscosité adapté aux conditions d'utilisation requises dans chaque organe cible.
Pour lubrifier à la fois les différents organes cibles d'un véhicule automoteur, ce lubrifiant unique incorpore un mélange de polymères ayant des stabilités aux cisaillements différentes. La nature et la quantité respective des différents types de polymères sont déterminées de façon à ce que la composition lubrifiante incorporant ce mélange s'adapte très rapidement aux conditions d'utilisation requises dans chaque organe cible et ceci grâce à son profil de viscosité.
Ainsi, la composition lubrifiante comprend au moins 50% en poids rapporté au poids de la composition finale d'au moins une huile choisie parmi les huiles des groupes I à V et au moins 5%, de préférence de 5 à 40%, ou encore de préférence 5 à 15 % en poids rapporté au poids de la composition finale, d'un mélange comprenant au moins deux polymères différents de type « A », « B », ou « C », chacun des polymères du mélange se différenciant les uns des autres par leur appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) tel que : -les polymères de type « A » ont un indice permanent de stabilité en cisaillement
(PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C inférieur ou égal à 40,
-les polymères de type « B » ont un indice peπnanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C compris entre 40 et 65 bornes exclues; -les polymères de type « C » ont un indice permanent de stabilité en cisaillement
(PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C supérieur ou égal à 65 ; ladite composition dans laquelle au moins deux polymères ont une différence de PSSI mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C, d'au moins 25.
Selon un mode de réalisation, chacun des polymères du mélange est obtenu à partir de motifs monomères de nature chimique distincte.
Selon un autre mode de réalisation, chaque polymère du mélange est obtenu à partir de motifs monomères de même nature chimique, et chaque polymère du mélange se différencie l'un de l'autre par son appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C et par au moins une caractéristique physico-chimique choisie parmi la masse moléculaire moyenne en nombre ou en poids, la distribution des masses moléculaires dudit polymère caractérisée par l'indice de polydispersité, la morphologie du réseau tridimensionnel dudit polymère caractérisée par son taux de réticulation et/ou de branchement. Selon un mode de réalisation, le mélange comprend au moins deux polymères, la quantité d'un polymère rapportée au poids total du mélange de polymère va de 10% à 90%.
Selon un mode de réalisation, le mélange comprend deux polymères, l'un de type A et l'autre de type C, dans lequel, de préférence le ratio en poids du mélange des deux polymères A/C va de 10/90 à 90/10.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l'invention comprend de plus, de 5 à 30% en poids par rapport au poids de la composition finale d'un paquet d'additifs fonctionnels et éventuellement moins de 1% en poids, de préférence de 0,2% à 0,5% en poids par rapport au poids de la composition finale d'un améliorant de point d'écoulement.
Selon un mode de réalisation, les polymères du mélange sont choisis parmi les polymères de type améliorants de viscosité et éventuellement parmi les polymères de type améliorants de point d'écoulement.
De préférence, les polymères améliorants de viscosité sont choisis parmi les
PoIy- Alpha-Oléfines (PAO) de viscosité cinématique à 100°C supérieure à 90 cSt, les
Poly-Isobutènes (PIB), les Esters polymères, les Oléfines Copolymères (OCP), les homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène ou de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA).
De préférence, les polymères améliorants de point d'écoulement sont choisis parmi les polyméthacrylates (PMA).
De préférence, les polymères de type A sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates, les polyalphaoléfmes de viscosité cinématique à 1000C supérieure à 90 cSt, les polyisobutènes, les esters polymères.
De préférence, les polymères de type C sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates, les Oléfine-Co-Polymères, les copolymères styrène-isoprène hydrogénés, les esters copolymères. De préférence, les polymères de type B sont des polymères améliorants de viscosité de type polyméthacrylate.
Selon un autre objet l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une composition lubrifiante selon l'invention dans lequel on incorpore un mélange comprenant au moins deux polymères différents dans au moins une huile des groupes I à V comprenant éventuellement un paquet d'additif et éventuellement un améliorant de point d'écoulement.
Selon un mode de réalisation, au moins un des polymères du mélange est un améliorant de viscosité qui est incorporé directement dans la composition en tant que composé distinct, indépendamment du paquet d'additif. Selon un autre mode de réalisation du procédé, tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité du mélange est incorporé dans la composition en tant qu'élément du paquet d'additif.
Selon un autre mode de réalisation du procédé, tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité du mélange est incorporé dans la composition sous forme de diluant du paquet d'additifs. Selon un autre objet l'invention se rapporte à l'utilisation d'une composition lubrifiante selon l'invention comme fluide unique pour lubrifier différents organes des véhicules automoteurs.
De préférence, le fluide unique sert à lubrifier au moins trois organes des véhicules automoteurs, le moteur, la boîte de vitesses et le système hydraulique du véhicule.
De préférence encore, le fluide unique sert aussi à lubrifier le circuit de commande des freins, le compresseur embarqué et éventuellement d'autres organes secondaires. Exposé détaillé des modes de réalisation de l'invention.
(A) Détermination de la stabilité au cisaillement :
La stabilité au cisaillement d'un composé dans une huile est caractérisée par le
PSSI (Permanent Shear Stability Index, ou Indice de Stabilité au Cisaillement
Permanent), défini dans la nonne ASTM-D6022-06 et calculé à partir des viscosités cinématiques dudit composé dans l'huile avant et après un processus de cisaillement déterminé.
La formule du PSSI d'un polymère dans une huile est donnée par : PSSI = 100 x (Vi - Vc) / (Vi - Vo), où : • Vi = viscosité initiale avant cisaillement du mélange huile + polymère à
1000C.
• Vc = viscosité du mélange huile + polymère après processus de cisaillement à 1000C.
• Vo = viscosité initiale avant cisaillement de l'huile seule à 1000C. Ainsi, plus le PSSI d'un polymère dans l'huile de référence est élevé, plus ce polymère est dit sensible au cisaillement.
Le processus de cisaillement choisi pour déterminer le PSSI des polymères selon la présente invention est le test KRL 20 heures, selon la norme CEC-L-45-A-99.
L'huile de référence choisie pour mesurer le PSSI des polymères selon la présente invention est une huile de base du groupe III (selon la classification API) de viscosité 4.2 cSt à 1000C.
Dans la suite du texte et en l'absence de précision contraire, le PSSI d'un polymère sera le PSSI mesuré selon la norme ASTM-D6022-06, mesuré dans une huile de dilution du groupe III (selon la classification API et de viscosité 4.2 cSt à 1000C, après test KRL 20 heures, selon la nonne CEC-L-45-A-99).
Pour déterminer la composition des mélanges de polymères incorporés dans les lubrifiants selon la présente invention, la demanderesse a défini les conditions de cisaillement représentatives de chacun des organes considérés et les niveaux de viscosité adaptés à chaque organe.
(B) Détermination du profil de viscosité. 1. Conditions d'utilisation comme huile moteur : Pour les lubrifiants moteur, la norme CEC-L- 14-A-93 (ou ASTM D6278) définit le test représentatif des conditions de cisaillement dans le moteur, dit test Bosch-30 cycles.
La classification SAE J 300 définit les grades de viscosité des huiles moteur neuves par notamment la mesure de leurs viscosités cinématiques à 40 0C et/ou 100 0C.
Une huile moteur est de grade 30 selon SAE J 300 si sa viscosité cinématique à 1000C 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 1000C est comprise de 12,5 à 16,3 cSt. Les huiles moteurs de grade 30 ou 40 sont généralement utilisées dans les climats dit tempérés.
Une huile moteur est de grade 50 selon SAE J 300 si sa viscosité cinématique à 1000C est comprise de 16,3 et 21.9 cSt. Ce type d'huile est généralement utilisée dans les climats dit chauds. 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 E2 ou E3 la viscosité cinématique des huiles moteur de grade 30, 40 et 50, mesurée à 100 °C, après le test Bosch-30 cycles, doit être supérieure à respectivement 9,0, 12,0 et 15,0 cSt.
Les lubrifiants selon la présente invention utilisables comme lubrifiants moteurs ont une viscosité cinématique à 1000C supérieure à 9.0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,0 à 12, 0 cSt après le test Bosch-30 cycles selon la norme CEC-L- 14-A-93 pour une huile au départ de grade 30. Ces lubrifiants ont une viscosité cinématique à 1000C supérieure à 12,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de
12,0 à 15,0 cSt après le test Bosch-30 cycles selon la norme CEC-L-14-A-93 pour une huile au départ de grade 40. Après ce même test, ces lubrifiants ont une viscosité cinématique à 1000C qui est supérieure à 15,0 cSt de préférence dans la gamme allant de 15.0 à 20.0 cSt pour une huile de grade 50.
2. Conditions d'utilisation comme huile pour boîte de vitesses: Pour les lubrifiants boîte de vitesses, Ia norme CEC-L-45-A-99 définit le test représentatif des conditions de cisaillement dans la boîte de vitesses, dit test KRL 20 heures.
La Demanderesse a déterminé, à partir des données d'essais de suivi d'huiles en service, qu'une viscosité d'un lubrifiant à 100°C après test normalisé KRL 20 heures supérieure à 8,5 c St convenait pour une utilisation dans les boîtes de vitesses en climat tempéré. Par ailleurs, une viscosité d'un lubrifiant à 1000C après test normalisé KRL
20 heures supérieure à 11,0 cSt convenait pour l'utilisation en climat chaud.
3. Conditions d'utilisation comme huile pour circuit hydraulique : La Demanderesse a également déterminé que les conditions de cisaillement subies par un lubrifiant en circuit hydraulique pouvaient être représentées par le test KRL selon la norme CEC-L-45-A-99.
La Demanderesse a observé que pour fonctionner dans le circuit hydraulique en s'affranchissant du problème de démarrage avec huile neuve, notamment à basse température, la viscosité du lubrifiant, mesurée à 40 0C, devrait être inférieure à 51 cSt pour les climats tempérés après test KRL selon la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée est réduite de 20 heures à 3 heures. De la même façon, la viscosité du lubrifiant devrait être inférieure à 75cSt pour les climats chauds après test KRL selon la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée est réduite de 20 heures à 3 heures. Ainsi, les compositions lubrifiantes selon la présente invention conviennent à la fois pour une utilisation dans les moteurs, boîtes de vitesses, et circuits hydrauliques car elles présentent un profil de viscosité qui respecte les trois conditions cumulatives suivantes :
(a) à 1000C après test Bosch-30 cycles suivant la norme CEC-L-14-A-93 la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 9,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,0 à 12,0 cSt pour une huile au départ de grade 30, ou bien la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 12,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 12,0 à 15,0 cSt pour une huile au départ de grade 40, et
(b) à 1000C après test KRL 20 heures suivant la norme CEC-L-45-A-99 la viscosité de la composition lubrifiante est supérieure à 8,5 cSt, de préférence dans la gamme allant de 8,5 à 11 ,OcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40, et
(C) à 4O0C après test KRL 3 heures, suivant la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée d'essai est réduite à 3 heures, la viscosité de la composition lubrifiante est inférieure à 51 cSt, de préférence dans la gamme allant de 41 à 5IcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40.
Dans ces conditions, ces compositions sont particulièrement adaptées aux climats tempérés. Selon un mode particulier les compositions lubrifiantes selon la présente invention sont aussi utilisables dans les climats chauds et respectent aussi les conditions suivantes :
(1) la viscosité de ladite composition, mesurée à 1000C, après test Bosch-30 cycles selon la norme CEC-L-14-A-93 représentatif des conditions de cisaillement en moteur, est comprise entre 15.0 et 20.0 cSt pourun grade 50;
(2) la viscosité de ladite composition, mesurée à 1000C après test de cisaillement KRL 20 heures selon la norme CEC-L-45-A-99 représentatif des conditions de cisaillement en boîte de vitesses, est comprise entre 11.0 et 14.0 cSt pour une huile au départ de grade 50 ;
(3) la viscosité de ladite composition mesurée à 400C après test de cisaillement KRL 3 heures, suivant la norme CEC-L-45-A-99, est comprise entre 61 et 75 cSt pour une huile au départ de grade 50.
Ces conditions sont déterminées par des mesures de viscosité cinématiques exprimées en centistokes cSt (ou équivalent mm2/s) et selon des méthodes connues et dont les nonnes sont référencées plus haut dans le texte. (C) Les Huiles de base :
Les huiles de base utilisées dans la formulation de lubrifiants selon la présente invention sont des huiles des groupes I à V selon la classification API, d'origine minérale, synthétiques ou naturelles, utilisées seules ou en mélange, dont une des caractéristiques est d'être insensibles au cisaillement, c'est à dire que leur viscosité n'est pas modifiée sous cisaillement. Elles représentent dans la composition au moins 50 % en poids, rapporté au poids total de la composition finale. De plus, leur teneur peuvent représenter jusqu'à 95% voire 98% dans la composition finale. (D) Le Paquet d'additifs :
Les paquets d'additifs utilisés dans les formulations lubrifiantes selon l'invention sont classiques et également connus de l'homme du métier et répondent à des niveaux de performance définis entre autres par F ACEA (Association des constructeurs Européens d'Automobiles) et/ou TAPI. (American Petroleum Institute). Ils contiennent notamment et non limitativement :
• des anti-oxydants évitant la dégradation de l'huile (par exemple dérivés aminés ou phénoliques)
• des agents anti-usure et extrême-pression protégeant les surfaces en frottement par réaction chimique avec la surface métallique, (par exemple dithiophosphate de zinc),
• des dispersants assurant le maintien en suspension et l'évacuation des contaminants solides insolubles, (par exemple PlB-succinimide), • des détergents surbasés ou non, évitant la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d'oxydation et de combustion, (par exemple salicylates, phénates ou sulfonates). et au minimum 30% en poids d'un diluant constitué d'huile de base et éventuellement de polymère améliorant de viscosité.
Le pourcentage en poids de paquet d'additif rapporté au poids de la composition finale selon l'invention est d'au moins 5%, le diluant étant inclus dans ce pourcentage.
(E) Les composés dit « améliorant de point d'écoulement ».
Les formulations lubrifiantes selon l'invention comprennent éventuellement un améliorant de point d'écoulement, qui peut être choisi parmi le groupe des polyméthacrylates (PMA) de masses moléculaires généralement comprises entre 5000 et 10000 daltons. Il est à noter que ces PMA, lorsqu'ils sont utilisés en tant qu'additifs améliorants de point d'écoulement, sont typiquement présents dans la composition lubrifiante à des teneurs de l'ordre de 0,2 % en poids, rapporté au poids de la composition lubrifiante finale. Ces additifs améliorants de point d'écoulement sont généralement fournis sous forme de formulations plus ou moins diluées dans une huile de base. En particulier, lorsque ces formulations sont peu diluées les PMA sont présents à des teneurs de l'ordre 60 %.
Leur utilisation dans le mélange de polymère selon la présente invention pour ajuster la viscosité du lubrifiant à un certain niveau après cisaillement peut requérir l'emploi de teneurs plus élevées.
(F) Le mélange de polymère dans la composition lubrifiante.
Le profil de viscosité précédemment cité est notamment obtenu grâce à un mélange d'au moins deux polymères choisis parmi les polymères de types « A » « B » ou « C » tels que définis ci-dessous :
Les polymères de types « A » « B » « C » utilisés en mélange dans les lubrifiants selon la présente invention sont de préférence choisis parmi les polymères améliorant d'indice de viscosité ou améliorant de point d'écoulement tels que décrits ci-dessus. Les polymères améliorant de viscosité utilisés dans la présente invention correspondent à ceux utilisés dans les huiles monofonctionnelles. Ils sont préférentiellement choisis parmi les Poly-Alpha-Oléfines (PAO) de viscosité cinématique à 1000C supérieure à 90 cSt, les Poly-Isobutènes (PIB), les Esters polymères, les Oléfines Copolymères (OCP), les homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène ou de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA).
Les polymères améliorant de point d'écoulement utilisés dans la présente invention sont préférentiellement choisis parmi les polyméthacrylates (PMA). De manière générale, un polymère améliorant de viscosité a pour objet de diminuer les variations de viscosité du lubrifiant avec la température. Ce comportement en température est caractérisé par l'indice de viscosité ou V. I.
(Viscosity Index) du lubrifiant. Une huile de V.I. élevé aura une meilleure stabilité de sa viscosité en fonction de la température.
Les polymères incorporés dans les lubrifiants selon la présente invention ont été classés en trois groupes selon leur appartenance à une gamme distincte de PSSI :
1) Le groupe des polymères de type « A » comprend les polymères qui ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C inférieur ou égal à 40. Ces polymères sont peu sensibles au cisaillement: ce sont des polymères dont le PSSI après test normalisé KRL 20 heures à
100 0C est inférieur ou égal à 40, de préférence de 0 à 20. Ce type de polymère permettra de maintenir la viscosité à un niveau suffisant dans le moteur et dans la boîte de vitesses, mais permettra également à la viscosité de baisser sensiblement dans l'hydraulique.
Dans le groupe des polymères de type « A », on trouvera notamment et non limitativement des polymères améliorant de viscosité choisis parmi les polyalphaoléfines (PAO) visqueuses (de viscosité à 1000C supérieure à 90 cSt), les polyisobutènes (PIB), les polyméthacrylates (PMA). Plus spécifiquement les polymères de type A sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates (Viscoplex 0-030, 0-110, 6-054, 8-220, 12-310), les polyalphaoléfines visqueuses (Spectrasyn 1000,300,150), les polyisobutènes (Indopole 2100, Lubrizol 3174), les esters polymères (Kenjetlube 2700).
2) Le groupe des polymères de type « B » comprend les polymères qui ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé
KRL 20 heures à 1000C compris entre 40 et 65 bornes exclues. Ces polymères de comportement intermédiaire sont dits sensibles au cisaillement: ce sont des polymères dont le PSSI après test normalisé KRL 20 heures à 100°C est compris entre 40 et 65 bornes exclues. Ce type de polymère va assurer le complément en améliorant de viscosité si nécessaire.
Dans le groupe des polymères de type « B », on trouve notamment les polymères améliorants de viscosité de type polyméthacrylate (Viscoplex 0-220, 3- 500, 8-400, 8-251, 8-310).
3) le groupe des polymères de type « C » comprend les polymères qui ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé
KRL 20 heures à 1000C supérieur ou égal à 65. Ces polymères sont très sensibles au cisaillement: ce sont des polymères dont le PSSI après test normalisé KRL 20 heures à 1000C est supérieur ou égal à 65 de préférence de 65 à 100. Ce type de polymère va se cisailler très rapidement en hydraulique, avec une baisse de viscosité subséquente et durable du lubrifiant dans cet organe, évitant ainsi les problèmes de démarrage à basse température. Dans le groupe des polymères de type « C », on trouve notamment et non limitativement les polymères améliorant de viscosité choisis dans la catégorie des oléfmes copolymères, des homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène, ou de l'isoprène. Plus spécifiquement les polymères de type C sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates (Viscoplex 7-710), les Oléfine-Co-Polymères (Paratone 8006, Lubrizol 7077), les copolymères styrène- isoprène hydrogénés (Shellvis 151, 201, 261 et 301), les esters copolymères (Lubrizol 3702.
Ainsi le profil de viscosité de la composition selon l'invention est obtenu lorsque au moins deux polymères du mélange sont choisis dans des gammes de PSSI distinctes.
Les mélanges de polymère utilisés dans l'invention sont constitués d'au moins deux polymères, chaque polymère du mélange se différenciant l'un de l'autre par son appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C. Cette distinction est caractérisée par l'existence d'une différence de PSSI d'au moins 25 entre les PSSI d'au moins deux des polymères présents dans le mélange.
Par ailleurs, la résistance au cisaillement d'un polymère n'est pas exclusivement liée à sa nature chimique. Elle peut aussi être reliée à des paramètres physicochimiques. En effet des paramètres tels que les masses moléculaires, leur distribution (caractérisée notamment par l'indice de polydispersité du polymère), le degré de ramification des chaînes polymères, et de façon générale les caractéristiques morphologiques du polymère ont un impact sur sa résistance au cisaillement. Ainsi, certains composés de même nature chimique, tels que les polyméthacrylates par exemple, peuvent se retrouver dans l'un quelconque des types « A », « B », ou « C » ici décrits.
De ce fait l'homme du métier choisira, les polymères de différents types à utiliser dans le mélange en fonction de leur classement selon le type A, B ou C et de leur capacité à obtenir une composition lubrifiante qui respectent les trois conditions cumulatives telles que décrites ci-dessus dans le profil de viscosité ciblé. Ce profil de viscosité est aussi obtenu lorsque les polymères du mélange se différencient soit par leur nature chimique soit par leur nature physicochimique. Ainsi lorsque les polymères du mélange se différencient par leur nature chimique, cette différenciation provient de la préparation des polymères à partir de motifs monomères de nature chimique distincte. Ainsi par exemple un polyméthacrylate est différent chimiquement d'un polyisobutène. Lorsque les polymères du mélange se différencient par leur nature physicochimique, cette différenciation provient de la préparation des polymères à partir de motifs monomères de même nature chimique. Dans ce cas, chaque polymère du mélange se différencie par son appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) et aussi par au moins une caractéristique physico-chimique choisie parmi la masse moléculaire moyenne (en nombre ou en poids) ou bien la distribution des masses moléculaires dudit polymère caractérisée par son indice de polydispersité ou bien la morphologie du réseau tridimensionnel dudit polymère caractérisée par son taux de réticulation et/ou de branchement. Ces différenciations de nature physico-chimiques sont mises en ouvres selon des techniques bien connues dans le domaine des polymères.
Selon un mode particulier, les compositions selon l'invention comprennent un mélange en toutes proportions de deux polymères de type A/B ou A/C ou B/C. de préférence, dans ce mélange, la quantité en poids de l'un des polymères de type A ou B ou C rapportée au poids total de polymère dans le mélange va de 10 à 90%. Selon un mode préféré les compositions comprennent un mélange de deux polymères de type A et C dans lequel le ratio en poids A/C va de 10/90 à 90/10.
Selon un autre mode particulier les compositions selon l'invention comprennent un mélange en toutes proportions des trois polymères A, B et C. Dans ce mélange, la quantité en poids de l'un des polymères de type A ou B ou C rapportée au poids total des polymères dans le mélange peut être au minimum de 10% et au maximum de 80%. Ainsi on peut avoir de préférence des mélanges A/B/C dont les ratios en poids sont de 10/10/80 ou de 10/80/10 ou encore 80/10/10 et tous les ratio intermédiaires.
Selon un mode de réalisation, les compositions selon l'invention comprennent un mélange des trois polymères A, B et C dans lequel le polymère A est présent en quantité de 30 à 45% en poids, le polymère B est présent en quantité de 1 à 20% en poids et le polymère C est présent en quantité de 30 à 45% en poids, ces % étant exprimés par rapport au poids total des polymères.
Plus particulièrement, les mélanges de polymères utilisés dans l'invention tels que définis ci-dessus représentent au moins 5%, de préférence de 5 à 40%, préférentiellement 5 à 15 % en poids, rapporté au poids de la composition lubrifiante finale. Selon un mode de réalisation la quantité minimale d'un polymère rapporté au poids total de la composition finale est de 1%.
Dans le domaine des lubrifiants tous ces pourcentages correspondent généralement à des polymères qui comprennent au moins 5% de matière active polymère, le complément étant représenté par une huile de base utilisée comme diluant. Par ailleurs, dans certains cas lorsque le polymère ne nécessite que peu ou pas de dilution (par exemple les PAO), ces pourcentages peuvent aller jusqu'à 100% de matière active polymère.
Par conséquent, ces lubrifiants s'adaptent très rapidement aux conditions d'utilisation requises dans chaque organe.
Pour préparer la composition lubrifiante selon l'invention on incorpore généralement à température comprise entre 20 et 1000C et pression atmosphérique, un mélange d'au moins deux polymères de type A, B ou C dans au moins une huile des groupes I à V comprenant éventuellement un paquet d'additif et éventuellement un améliorant de point d'écoulement.
Les polymères de type « A », « B » ou « C » selon la présente invention peuvent être incorporés dans la composition sous forme de composant distincts, ou bien être introduits comme composant du paquet d'additifs, en tant qu'additif ou diluant.
Ainsi, les compositions lubrifiantes selon l'invention sont préparées en incorporant au moins un des polymères améliorants de viscosité de type A, B, ou C directement dans la composition en tant qu'additif distinct, indépendamment du paquet d'additif.
Selon un autre mode de réalisation, tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité de type A, B, ou C est incorporé dans le lubrifiant en tant qu'élément d'un paquet d'additif.
Selon un autre mode de réalisation tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité de type A, B, ou C est incorporé dans le lubrifiant sous forme de diluant du paquet d'additifs.
Les compositions selon l'invention sont utilisées comme lubrifiant unique dans différents organes de véhicules automoteurs à la fois, en particulier des organes dont les taux de cisaillement diffèrent. Ainsi les compositions selon l'invention ont des performances particulièrement bien adaptées pour une bonne tenue à chaud dans les moteurs et la transmission et pour le démarrage à froid de l'hydraulique.
Exemples : Les exemples qui suivent visent à illustrer l'invention sans en limiter la portée.
Les mélanges sont réalisés sous agitation à 800C dans des flacons de 1 litre. La nonne ASTM D445 est utilisée pour la détermination des viscosités cinématiques.Deux échantillons de lubrifiants ont été préparés, respectivement de grade 40 et 30 selon la classification SAE J 300.
Exemple 1 :
On a préparé un lubrifiant contenant 50 % en poids d'une huile de base de groupe IV de viscosité 2 cSt à 1000C, et 14,25 % en poids d'un paquet d'additif commercial référencé chez le fournisseur 1. Ce paquet d'additif est exempt de polymères de type « A », « B » ou « C » selon la présente invention, et le diluant est constitué d'huile de base.
On ajoute ensuite dans ledit lubrifiant un mélange constitué de : 31 % en poids d'une poly alpha oléfine de type « A » selon la présente invention, ayant un PSSI de 6 et de
4,75 % en poids d'une formulation contenant 35% de matière active représentée par un ester copolymère de type « C » selon la présente invention, ayant un PSSI de 93. Le lubrifiant ainsi préparé est de grade 40 selon la classification SAE J300.
Exemple 2 :
On a préparé un lubrifiant contenant 77,5 % en poids d'une huile de base de groupe IV de viscosité 4,2 cST à 1000C, et 14,50 % en poids d'un paquet d'additif commercial référencé chez le fournisseur 2. Ce paquet d'additif est exempt de polymères de type « A », « B » ou « C » selon la présente invention et le diluant est constitué d'huile de base.
On ajoute ensuite dans ledit lubrifiant un mélange constitué de :
3,5 % en poids d'une poly alpha oléfine lourde de type « A » selon la présente invention, ayant un PSSI de 35, et 1% en poids d'une formulation contenant 63% de matière active représentée par un PMA polymère de type « B » selon la présente invention, ayant un PSSI de 63, et
3,5 % en poids d'une formulation contenant 10,8% de matière active représentée par un copolymère styrène-isoprène hydrogéné de type « C » selon la présente invention, ayant un PSSI de 90. Le lubrifiant ainsi préparé est de grade 30 selon la classification SAE J300.
Le tableau ci après donne les valeurs de viscosité en cSt de ces deux compositions lubrifiantes : à 1000C après test KRL -20 heures suivant la nonne CEC-L-45-A-99, à 1000C après test Bosch-30 cycles suivant la norme CEC-L- 14-A-93, à 400C après test KRL-3 heures, suivant la nonne CEC-L-45-A-99 dont la durée d'essai est réduite à 3 heures. Tableau I:
Figure imgf000018_0001
Spectrasyn 150 est une PoIy alpha oléfme (PAO)
Spectrasyn 1000 est une PoIy alpha oléfine (PAO)
Lz 3702 est un ester copolymère
Viscoplex 8-400 est un polyméthacrylate
SV 261 est un copolymère styrène-butadiène hydrogéné
Les paquets d'additifs des fournisseurs 1 et 2 sont des paquets d'additifs commerciaux pour huile moteur diluées dans des huiles de groupe I à III ne comprenant aucun polymère des types A, B ou C selon la présente invention.
Ces paquets permettent en particulier de formuler des lubrifiants pour moteurs ayant des performances au niveau E3 de l' ACEA.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition lubrifiante comprenant au moins une huile des groupes I à
V et un mélange d'au moins deux polymères ayant une différence d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C d'au moins 25, et ayant un profil de viscosité tel que
(a) à 1000C après test Bosch-30 cycles suivant la norme CEC-L-14-A-93 la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 9,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 9,0 à 12,0 cSt pour une huile au départ de grade 30, ou bien la viscosité de la composition lubrifiante finale est supérieure à 12,0 cSt, de préférence dans la gamme allant de 12,0 à 15,0 cSt pour une huile au départ de grade 40, et
(b) à 1000C après test KRL -20 heures suivant la norme CEC-L-45-A-99 la viscosité de la composition lubrifiante est supérieure à 8,5 cSt, de préférence dans la gamme allant de 8,5 à 11,OcSt pour une huile au départ de grade 30 ou
40, et
(c) à 4O0C après test KRL-3 heures, suivant la norme CEC-L-45-A-99 dont la durée d'essai est réduite à 3 heures, la viscosité de la composition lubrifiante est inférieure à 51 cSt, de préférence dans la gamme allant de 41 à 5IcSt pour une huile au départ de grade 30 ou 40.
2. Composition lubrifiante comprenant au moins 50% en poids rapporté au poids de la composition finale d'au moins une huile choisie parmi les huiles des groupes I à V et au moins 5%, de préférence de 5 à 40%, ou encore de préférence 5 à 15 % en poids rapporté au poids de la composition finale, d'un mélange comprenant au moins deux polymères différents de type « A », « B », ou « C », chacun des polymères du mélange se différenciant les uns des autres par leur appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) tel que :
-les polymères de type « A » ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C inférieur ou égal à 40,
-les polymères de type « B » ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C compris entre 40 et 65 bornes exclues;
-les polymères de type « C » ont un indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI), mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C supérieur ou égal à 65 ; ladite composition dans laquelle au moins deux polymères ont une différence de PSSI mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C, d'au moins 25.
3. Composition lubrifiante selon la revendication 2 dans laquelle chacun des polymères du mélange est obtenu à partir de motifs monomères de nature chimique distincte.
4. Composition lubrifiante selon la revendication 2 ou 3 dans laquelle chaque polymère du mélange est obtenu à partir de motifs monomères de même nature chimique, et chaque polymère du mélange se différencie l'un de l'autre par son appartenance à une gamme distincte d'indice permanent de stabilité en cisaillement (PSSI) mesuré après test normalisé KRL 20 heures à 1000C et par au moins une caractéristique physico-chimique choisie parmi la masse moléculaire moyenne en nombre ou en poids, la distribution des masses moléculaires dudit polymère caractérisée par l'indice de polydispersité, la morphologie du réseau tridimensionnel dudit polymère caractérisée par son taux de réticulation et/ou de branchement.
5. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 4 dans laquelle, dans le mélange comprenant au moins deux polymères, la quantité d'un polymère rapportée au poids total du mélange de polymère va de 10% à 90%.
6. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 5 dans laquelle le mélange comprend deux polymères, l'un de type A et l'autre de type C.
7. Composition lubrifiante selon la revendication 6 dans laquelle le ratio en poids du mélange des deux polymères A/C va de 10/90 à 90/10.
8. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 7 comprenant de plus, de 5 à 30% en poids par rapport au poids de la composition finale d'un paquet d'additifs fonctionnels et éventuellement moins de 1% en poids, de préférence de 0,2% à 0,5% en poids par rapport au poids de la composition finale d'un améliorant de point d'écoulement.
9. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 8 dans laquelle les polymères du mélange sont choisis parmi les polymères de type améliorants de viscosité et éventuellement parmi les polymères de type améliorants de point d'écoulement.
10. Composition lubrifiante selon la revendication 9 dans laquelle les polymères améliorants de viscosité choisis parmi les Poly-Alpha-Oléfmes (PAO) de viscosité cinématique à 1000C supérieure à 90 cSt, les Poly-lsobutènes (PIB), les Esters polymères, les Oléfines Copolymères (OCP), les homopolymères ou copolymères du styrène, du butadiène ou de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA).
11. Composition lubrifiante selon la revendication 9 dans laquelle les polymères améliorants de point d'écoulement sont choisis parmi les polyméthacrylates (PMA).
12. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 11 dans laquelle les polymères de type A sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates, les polyalphaoléfines de viscosité cinématique à 1000C supérieure à 90 cSt, les polyisobutènes, les esters polymères.
13. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 11 dans laquelle les polymères de type C sont des polymères améliorants de viscosité choisis parmi les polyméthacrylates, les Oléfine-Co-Polymères, les copolymères styrène- isoprène hydrogénés, les esters copolymères.
14. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 à 11 dans laquelle les polymères de type B sont des polymères améliorants de viscosité de type polyméthacrylate.
15. Composition lubrifiante selon l'une des revendications 2 h 14 ayant les caractéristiques définies dans la revendication 1.
16. Procédé de fabrication d'une composition lubrifiante selon l'une des revendications 1 à 15 dans lequel on incorpore un mélange comprenant au moins deux polymères différents dans au moins une huile des groupes I à V comprenant éventuellement un paquet d'additif et éventuellement un améliorant de point d'écoulement.
17. Procédé de fabrication selon la revendication 16 d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 dans lequel au moins un des polymères du mélange est un améliorant de viscosité qui est incorporé directement dans la composition en tant que composé distinct, indépendamment du paquet d'additif.
18. Procédé de fabrication selon la revendication 16 d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité du mélange est incorporé dans la composition en tant qu'élément du paquet d'additif.
19. Procédé de fabrication selon la revendication 16 d'une composition lubrifiante selon l'une des revendications 1 à 15 dans lequel tout ou partie d'au moins un des polymères améliorants de viscosité du mélange est incorporé dans la composition sous forme de diluant du paquet d'additifs.
20. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 comme fluide unique pour lubrifier différents organes des véhicules automoteurs.
21. Utilisation selon la revendication 20 dans laquelle le fluide unique sert à lubrifier au moins trois organes des véhicules automoteurs, le moteur, la boîte de vitesses et le système hydraulique du véhicule.
22. Utilisation selon la revendication 20 ou 21 dans laquelle le fluide unique sert aussi à lubrifier le circuit de commande des freins, le compresseur embarqué et éventuellement d'autres organes secondaires.
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