WO2020201126A1 - Utilisation d'une composition lubrifiante pour transmission - Google Patents

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Definitions

  • a lubricating composition for transmissions according to the invention comprises less than 30% by weight of monoester (s), in particular from 1 to 30% by weight of monoester (s).
  • a monoester of the invention also exhibits good cold properties, in particular a low pour point.
  • a monoester of the invention preferably has a pour point, measured according to the ISO 3106 standard, less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -10 ° C.
  • a monoester according to the invention has a low coefficient of traction.
  • the traction coefficient is determined by MTM machine (Mini Traction Machine) sold by PC S instrument.
  • the monoester according to the invention is obtained from a saturated linear monocarboxylic acid, in particular comprising from 10 to 14 carbon atoms, preferably from 11 to 13 carbon atoms.
  • a monoester according to the invention is obtained from dodecanoic acid (C12).
  • Such acids may be commercially available or prepared according to synthetic methods known to those skilled in the art.
  • the alcohol from which a monoester according to the invention is formed is a branched, saturated or unsaturated monoalcohol.
  • a linear main chain preferably of a linear alkyl chain, having from 3 to 14 carbon atoms, in particular from 4 to 10 carbon atoms, said main chain having at least one group pendant alkyl, in particular one to three pendant alkyl groups, said pendant alkyl groups being more particularly C1 to C4, preferably C1 to C3, in particular the pendant alkyl groups being methyl and / or ethyl groups.
  • the term “main chain of a monoalcohol” is used to describe the hydrocarbon chain comprising the longest succession of carbon atoms having the hydroxyl function at the end of the chain.
  • the monoalcohol has a main linear alkyl chain having from 3 to 14 carbon atoms and one to three pendant alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferably the monoalcohol has a main linear alkyl chain having 4 to 10 carbon atoms and a pendant alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • a monoester according to the invention may for example be obtained from 2-ethylhexanol or 3,5,5-trimethylhexanol, advantageously from 2-ethylhexanol.
  • R 1 represents an alkyl or alkenyl chain, linear, preferably a linear alkyl chain, C1 to C13, in particular C9 to C13 and more particularly C9 to
  • R 2 represents an alkyl or alkenyl chain, branched, preferably an alkyl chain branched, in C4 to Ci6, in particular in G, in C12 and more particularly in Ci in
  • R 2 represents a 2-ethylhexyl or 3,5,5-trimethylhexyl group, advantageously 2-ethylhexyl.
  • a monoester used according to the invention is chosen from monoesters obtained from linear C12 acid (dodecanoic acid) and 2-ethylhexanol or 3,5,5-trimethylhexanol, and mixtures thereof. It may in particular be 2-ethylhexyl dodecanoate.
  • a monoester according to the invention can be in the form of a mixture of at least two monoesters according to the invention, as defined above.
  • a lubricating composition according to the invention comprises less than 5% by mass, in particular less than 1% by mass, relative to the total mass of the composition, of non-conforming monoester (s) ) to the invention (in other words, of monoester (s) not satisfying the definition of monoesters of the invention), and more particularly is free of monoester not in accordance with the invention.
  • a lubricating composition according to the invention comprises at least 1% by weight, in particular at least 5% by weight, in particular from 5% to 40% by weight, in particular from 10% to 30% by weight, preferably strictly greater than 10% , and more preferably ranging from 15% to 30% by weight, of one or more monoesters according to the invention, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • Said base oil (s) present in a lubricating composition according to the invention are chosen suitably, with regard to their compatibility with the said monoester (s) used according to the invention.
  • base oils can be chosen from the base oils conventionally used in the field of lubricating oils, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or their mixtures.
  • the base oils used in the lubricating compositions according to the invention can in particular be oils of mineral or synthetic origins belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (Table A), or their equivalents according to the classification. ATIEL, or their mixtures.
  • Mineral base oils include all types of bases obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, dealphating, solvent dewaxing, hydrotreatment, hydrocracking, hydroisomerization and hydrofinishing.
  • a lubricating composition for transmissions according to the invention may comprise less than 30% by mass of base oil (s) of mineral type (s), in particular less than 10% by mass, or even be completely free of mineral oil. .
  • the kinematic viscosity measured at 40 ° C according to standard ASTM D445 of the base oil or mixture of base oils can advantageously be between 7 mm 2 / s and 45 mm 2 / s, preferably between 10 mm 2 / s and 30 mm 2 / s.
  • a lubricating composition according to the invention comprises at least 40% by mass of base oil (s) relative to the total mass of the composition, in particular at least 50% by mass of base oil (s) , and in particular between 50 and 95% by mass and more particularly between 50 and 85% by mass, of base oil (s).
  • it comprises from 70% to 90% by weight of base oil (s), in particular from 70 to 85% by weight of base oil (s), relative to the total weight of the composition.
  • a lubricating composition according to the invention may further comprise all types of additives suitable for use in a lubricant for vehicle transmissions, in particular for transmissions of light or heavy vehicles.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise at least one friction modifier additive.
  • the friction modifying additives make it possible to limit friction by forming monolayers adsorbed on the surfaces of metals in contact with them. They can be chosen from compounds providing metallic elements and compounds free of ash. Among the compounds providing metallic elements, mention may be made of transition metal complexes such as Mo, Sb. Sn, Fe, Cu, Zn, the ligands of which can be hydrocarbon compounds comprising oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms.
  • the ash-free friction modifying additives are generally of organic origin and can be chosen from esters of fatty acids and of polyols, distinct from the monoester required according to the invention, alkoxylated amines, alkoxylated fatty amines, fatty epoxides. , borate fatty epoxides, fatty amines or fatty acid glycerol esters.
  • the fatty compounds comprise at least one hydrocarbon group comprising from 10 to 24 carbon atoms.
  • the molybdenum-based compounds can be chosen from molybdenum dithiocarbamates (Mo-DTC), molybdenum dithiophosphates (Mo-DTP), and mixtures thereof.
  • a lubricating composition can in particular comprise a molybdenum content of between 1000 and 2500 ppm.
  • a lubricating composition according to the invention preferably comprises less than 1.5% by mass of molybdenum, more preferably less than 1% by mass, relative to the total weight of the composition, or even is free of molybdenum.
  • a lubricating composition according to the invention comprises at least one anti-wear additive, an extreme pressure additive or their mixtures. Anti-wear additives and extreme pressure additives are designed to protect friction surfaces by forming a protective film adsorbed on these surfaces. There is a wide variety of antiwear additives.
  • Anti-wear additives chosen from polysulphide additives, olefin-sulfur additives or else phospho-sulfur additives such as metal alkylthiophosphates, in particular zinc alkylthiophosphates, and more specifically dialkyldithiophosphates, are most particularly suitable for the lubricating compositions according to the invention. zinc or ZnDTP.
  • the preferred compounds are of formula Zn ((SP (S) (OR) (OR ')) 2, in which R and R', which are identical or different, independently represent an alkyl group, preferably comprising from 1 to 18 carbon atoms.
  • R is a C4-C20 hydrocarbon group containing sulfur and R 1 is hydrogen, a C4-C20 hydrocarbon group or a C4-C20 hydrocarbon group containing sulfur.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise from 0.01 to 6% by weight, preferably from 0.05 to 4% by weight, more preferably from 0.1 to 2% by weight, relative to the total weight of the composition, anti-wear additives and extreme pressure additives.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise at least one antioxidant additive.
  • the antioxidant additive makes it possible to delay the degradation of the lubricating composition in service. This degradation can in particular result in the formation of deposits, the presence of sludge or an increase in the viscosity of the lubricating composition. They act in particular as radical inhibitors or destroyers of hydroperoxides.
  • the antioxidant additives commonly used are may cite phenolic-type antioxidants, amino-type antioxidant additives, phosphosulfurized antioxidant additives. Some of these antioxidant additives, for example phosphosulfurized antioxidant additives, can generate ash.
  • the phenolic antioxidant additives can be free of ash or be in the form of neutral or basic metal salts.
  • the antioxidant additives can in particular be chosen from sterically hindered phenols, sterically hindered phenol esters and sterically hindered phenols comprising a thioether bridge, diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C12 alkyl group, N, N '-dialkyl-aryl-diamines and mixtures thereof.
  • the sterically hindered phenols are chosen from compounds comprising a phenol group of which at least one carbon vicinal of the carbon carrying the alcohol function is substituted by at least one C1-C10 alkyl group, preferably a C1-C12 alkyl group.
  • Amino compounds are another class of antioxidant additives that can be used, optionally in combination with phenolic antioxidant additives.
  • Examples of amino compounds are aromatic amines, for example aromatic amines of formula NR 5 R 6 R 7 in which R 5 represents an aliphatic group or an aromatic group, optionally substituted, R 6 represents an aromatic group, optionally substituted, R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a group of formula R 8 S (0) z R 9 in which R 8 represents an alkylene group or an alkenylene group, R 9 represents an alkyl group, a alkenyl group or an aryl group and z represents 0, 1 or 2.
  • Sulfurized alkyl phenols or their alkali metal and alkaline earth metal salts can also be used as antioxidant additives.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise from 0.1 to 2% by mass, relative to the total weight of the composition, of at least one antioxidant additive.
  • the detergent additives are preferably chosen from alkali metal or alkaline earth metal salts of carboxylic acids, sulphonates, salicylates, naphthenates, as well as salts of phenates.
  • the alkali metals and alkaline earth metals are preferably calcium, magnesium, sodium or barium. These metal salts generally include the metal in a stoichiometric amount or else in excess, therefore in an amount greater than the narrow stoichiometric amount.
  • the excess metal providing the overbased character to the detergent additive is then generally in the form of a metal salt insoluble in the base oil, for example a carbonate, a hydroxide, an oxalate, an acetate, a glutamate, preferably a carbonate.
  • a lubricating composition according to the invention can also comprise at least one pour point depressant additive (also called "PPD” agent for "For Point Depressant” in English).
  • pour point depressant additives By slowing the formation of paraffin crystals, pour point depressant additives generally improve the cold behavior of the lubricating composition according to the invention.
  • pour point reducing agents include polymethacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphenols, polyalkylnaphthalenes and alkylated polystyrenes.
  • a lubricating composition according to the invention may comprise from 0.1% to 2%, preferably from 0.2% to 1% by mass of additive (s) lowering the pour point, relative to the total weight of the composition.
  • a lubricating composition according to the invention can also comprise at least one dispersing agent.
  • Such dispersing agents ensure the maintenance in suspension and the evacuation of the insoluble solid contaminants constituted by the secondary oxidation products which form when the lubricating composition is in use.
  • They can be chosen from among the Mannich bases, succinimides and their derivatives, such as polyisobutylene succinic anhydride derivatives.
  • a lubricating composition according to the invention can also comprise at least one additive improving the viscosity index (VI).
  • Viscosity index improvers in particular viscosity index improving polymers, help ensure good cold resistance and minimum viscosity at high temperature.
  • polymer improving the viscosity index mention may be made of polymer esters, homopolymers or copolymers, hydrogenated or non-hydrogenated, of styrene, butadiene and isoprene, olefin homopolymers or copolymers, such as as ethylene or propylene, polyacrylates and polymethacrylates (PMA), preferably olefin homopolymers or copolymers, such as ethylene or propylene.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise from 1 to 15% by mass of additive (s) improving the viscosity index, preferably from 5% to 10% by mass, relative to the total weight of the lubricating composition. .
  • a lubricating composition can also comprise at least one anti-foam additive, for example chosen from polar polymers such as polymethylsiloxanes or polyacrylates.
  • a lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01 to 3% by mass of anti-foam additive (s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • a lubricating composition according to the invention comprises one or more additives chosen from agents for improving the viscosity index, agents for reducing the pour point, antiwear agents and antioxidants.
  • a lubricating composition according to the invention comprises, or even consists of:
  • base oil distinct from the monoesters defined according to the invention, preferably chosen from group II and / or III base oils according to the API classification ;
  • a lubricating composition according to the invention for motor vehicle transmission comprises, or even consists of:
  • base oil distinct from the monoesters defined according to the invention, preferably chosen from group II and / or III base oils according to the API classification ;
  • a lubricating composition according to the invention advantageously exhibits a kinematic viscosity, measured at 40 ° C according to the ASTM D445 standard, of between 20 mm 2 / s and 50 mm 2 / s, preferably between 25 mm 2 / s and 40 mm 2 / s.
  • a lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity, measured at 100 ° C. according to the ASTM D445 standard, of between 2 mm 2 / s and 20 mm 2 / s, preferably between 4 mm 2 / s and 15 mm 2 / s.
  • a lubricating composition according to the invention has a viscosity index of between 100 and 300, preferably between 150 and 250.
  • a lubricating composition according to the invention exhibits good performance in terms of cold properties.
  • Brookfield low temperature viscosity of a lubricant composition quantifies its ability to remain liquid at very low temperatures and in particular is representative of its ability to retain its properties when cold.
  • a lubricating composition according to the invention has a Brookfield viscosity, measured at -40 ° C. according to the ASTM D2983 standard, of between 1000 mPa.s and 100,000 mPa.s, preferably between 5,000 mPa.s and 60,000 mPa. s.
  • a lubricating composition according to the invention exhibits excellent properties in terms of reducing fuel consumption ("Fuel Eco” properties).
  • a lubricating composition according to the invention thus exhibits low tensile coefficients.
  • the traction coefficient is determined by MTM machine (Mini Traction Machine) sold by PCS instrument. It can be evaluated, as described in the examples, according to the following operating conditions: temperature of 40 ° C, load of 75N, speed of the disc of lm / s for an SRR (sliding-rolling ratio or "sliding-rolling" ratio in English) by 20%.
  • SRR sliding-rolling ratio or "sliding-rolling" ratio in English
  • a lubricating composition of the invention is suitable for lubricating the transmission components of motor vehicles, in particular transmission for light or heavy vehicles, for example gearboxes and / or axles.
  • ME2 Copra (i) fatty acid monoester of 2-ethylhexanol.
  • the viscosity index of the compositions is calculated from the kinematic viscosities at 40 ° C and at 100 ° C measured for each of the lubricating compositions.

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Abstract

Composition lubrifiante pour transmission La présente invention concerne l'utilisation d'une composition lubrifiante comprenant : - au moins une huile de base; et - au moins un monoester, distinct de ladite huile de base, formé entre un acide monocarboxylique linéaire, saturé ou insaturé, en C8-C14,et un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé, en C4-C16, pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule équipé d'un organe de transmission, notamment d'une boîte de vitesses et/ou d'un pont, lubrifié au moyen de cette composition.

Description

UTILISATION D'UNE COMPOSITION LUBRIFIANTE POUR TRANSMISSION
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, plus particulièrement le domaine des compositions lubrifiantes pour transmissions dans les véhicules à moteur, par exemple des boîtes de vitesses ou ponts. Elle concerne plus particulièrement l’utilisation de nouveaux composés de type monoesters dans des compositions lubrifiantes pour transmissions afin d’améliorer leurs propriétés « Fuel -Eco », à savoir leur aptitude à limiter la consommation de carburant des véhicules à moteur, sans affecter leurs performances, notamment en termes de propriétés à froid.
Technique antérieure
Les compositions lubrifiantes, dites encore « les lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les différents organes des véhicules à moteur à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans ces organes, en particulier le moteur, la transmission et le circuit hydraulique. Elles sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface. Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une huile de base à laquelle sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes de l’huile de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement, mais aussi à procurer des performances supplémentaires.
Les compositions lubrifiantes pour transmissions (par exemple, boîtes de vitesse ou ponts) doivent satisfaire à de nombreuses exigences, au regard notamment des spécifications strictes imposées par les constructeurs automobiles. En particulier, elles doivent présenter des propriétés satisfaisantes en termes de viscosité, de tenue viscosité-température, performances à froid, etc. adaptées à leur mise en œuvre au niveau d’un organe de transmission, notamment au niveau de la boite de vitesse ou des ponts, dans un véhicule. Par exemple, le cahier des charges des constructeurs automobiles impose systématiquement pour les huiles transmission des véhicules particuliers, une viscosité cinématique à 100°C (ou KV100) mesurée selon la norme ASTM D445 spécifique, généralement comprise entre 5 et 15 mm2/s. Une telle limitation est liée à des considérations mécaniques de conception des boîtes de vitesses, roulements et engrenages. Egalement, les lubrifiants pour transmission doivent présenter de bonnes performances en termes de propriétés à froid et une bonne tenue viscosité-température, afin de garantir un parfait fonctionnement avec un moteur chaud et un moteur froid, ou encore une bonne compatibilité avec les élastomères généralement utilisés dans les joints de transmissions pour que ceux-ci ne gonflent pas, ne rétrécissent pas et ne se fragilisent pas.
D’autre part, les préoccupations environnementales actuelles, notamment en vue de réduire les émissions de dioxyde de carbone, induisent un besoin urgent de réduire la consommation de carburant des véhicules à moteur. A ce titre, il est connu que les compositions lubrifiantes représentent un moyen efficace pour agir sur la consommation de carburant via leur impact sur les forces de frottements générées entre les différents organes de véhicules à moteur. Ainsi, il existe un besoin de développer des lubrifiants permettant de réduire le frottement dans les boîtes de vitesses et dans les différentiels de ponts.
La formulation d’huiles pour transmission, permettant un gain en Fuel Eco, fait appel préférentiellement à des bases lubrifiantes ayant un indice de viscosité (VI) très élevé. L’indice de viscosité, mesuré selon la norme ASTM D2270, quantifie l’aptitude du lubrifiant à présenter de faibles variations de viscosité en fonction de la température, à partir de mesures selon la norme ASTM D445 des viscosités cinématiques à 40°C (KV40) et 100°C (KV100). Il a ainsi été proposé de mettre en œuvre des esters d’acides gras à longue chaîne, présentant un indice de viscosité très élevé combiné à une faible viscosité.
La mise en œuvre de ces esters d’acide gras peut venir toutefois impacter négativement les autres propriétés requises pour les lubrifiants de transmission, et en particulier s’avérer être préjudiciable à leurs performances à froid.
Par conséquent, améliorer les propriétés « Fuel Eco » des lubrifiants pour transmissions, tout en conservant par ailleurs les hauts niveaux de performance requis, demeure un défi.
A titre d’exemples de lubrifiants pour transmissions, on peut citer le document WO 2010/038147 qui propose, pour générer des économies de carburants, de formuler des compositions lubrifiantes pour boites de vitesse, mettant en œuvre au moins 30 % massique d’un ou plusieurs esters méthyliques d’acides gras de formule RCOOCFp, où R est un groupement paraffinique ou oléfinique contenant de 11 à 23 atomes de carbone, en combinaison avec un ou plusieurs additifs anti-usure et/ou extrême pression phosphorés, soufrés ou phospho soufrés et des polyalphaoléfines. On peut encore citer le document US 2017/0145337 qui décrit des compositions lubrifiantes pour transmissions, présentant un gain en « Fuel Eco », à base d’une huile de base ayant une viscosité cinématique à 100°C allant de 1,5 mm2/s à 3,5 mm2/s, et comprenant de 3 % à 10 % d’une huile de type monoester de viscosité cinématique à 100°C allant de 2 mm2/s à 10 mm2/s, ainsi qu’un ester de type phosphite apportant du soufre.
Résumé de l’invention
La présente invention vise à proposer une nouvelle composition lubrifiante, présentant des propriétés améliorées en termes d’économie de carburant (propriétés « Fuel Eco »), tout en satisfaisant aux propriétés requises pour sa mise en œuvre pour la lubrification des organes de transmission de véhicules automobiles, légers ou lourds, par exemple boîte de vitesse et ponts, et en particulier présentant de bonnes performances en termes de propriétés à froid. Ainsi, la présente invention décrit une composition lubrifiante pour transmission de véhicules à moteur, comprenant :
- au moins une huile de base ; et
- au moins un monoester, distinct de ladite huile de base, formé entre un acide monocarboxylique linéaire, saturé ou insaturé, en Cs-Ci4, de préférence en C10-C14 et plus préférentiellement en C10-C13 et un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé, en C4-C16, en particulier en C6-C12.
En particulier, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, l’utilisation d’une composition lubrifiante comprenant :
- au moins une huile de base ; et
- au moins un monoester, distinct de ladite huile de base, formé entre un acide monocarboxylique linéaire, saturé ou insaturé, en Cx-C u, et un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé, en C4-C16,
pour réduire la consommation de carburant d’un véhicule équipé d’un organe de transmission, notamment d’une boîte de vitesses et/ou d’un pont, lubrifié au moyen de cette composition.
Dans la suite du texte, et à défaut d’indication contraire, on désignera, sous l’appellation « monoester de l’invention » répondant à la définition précitée. De préférence, un monoester selon l’invention est formé entre un acide monocarboxylique saturé linéaire en Cs-Ci4, de préférence en C10-C14 et plus préférentiellement en C10-C13 et un monoalcool saturé ramifié en C4-C16, en particulier en C6-C12.
Avantageusement, un monoester selon l’invention peut être le dodécanoate de 2-éthylhexyle. Comme il ressort des exemples qui suivent, les inventeurs ont constaté que la mise en œuvre d’un monoester selon l’invention permet d’accéder à une composition lubrifiante qui présente conjointement des propriétés en termes d’économie de carburant (« Fuel Eco ») améliorées, et des performances satisfaisantes, en particulier en termes de propriétés à froid, essentielles à sa mise en œuvre comme lubrifiant de transmissions.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention, comprenant au moins un monoester tel que défini précédemment, combine avantageusement de bonnes propriétés en termes de « Fuel Eco » et de bonnes performances à froid.
Les performances en termes d’économie de carburant peuvent être avantageusement évaluées par l’intermédiaire de la mesure du coefficient de traction. Ce coefficient de traction, noté COT, peut être mesuré à l’aide d’un tribomètre MTM, par exemple dans les conditions détaillées dans les exemples.
De manière avantageuse, une composition selon l’invention répond aux spécifications requises pour les lubrifiants de transmissions, et notamment conserve de bonnes performances en termes de propriétés à froid. Les propriétés à froid peuvent être évaluées par mesure Brookfield à -40°C selon la norme ASTM D2983. De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité Brookfield, mesurée à -40°C selon la norme ASTM D2983, comprise entre 1000 mPa.s et 100000 mPa.s, de préférence entre 5000 mPa.s et 60000 mPa.s.
Egalement, comme détaillé dans la suite du texte, une composition lubrifiante selon l’invention satisfait aux viscosités requises pour une application pour la lubrification des transmissions, et une bonne stabilité de la viscosité avec la température, autrement dit un bon indice de viscosité.
Enfin, les monoesters selon l’invention présentent avantageusement une bonne compatibilité avec les élastomères, tels que ceux couramment utilisés dans les joints de transmissions, ce qui autorise leur mise en œuvre à des teneurs élevées dans les lubrifiants pour transmission. En particulier, le monoester ou mélange de monoesters selon l’invention peut être mis en œuvre dans un lubrifiant pour transmissions, à raison de 5 % à 40 % massique, en particulier de 10 % à 30 % massique, et notamment de 15 % à 30 % massique, par rapport à la masse total du lubrifiant pour transmissions.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante pour transmissions selon l’invention comprend moins de 30 % massique en monoester(s), en particulier de 1 à 30 % massique en monoester(s).
Une teneur inférieure à 30 % massique en monoester(s) permet d’assurer une bonne compatibilité de la composition lubrifiante avec le ou les élastomères mis en œuvre au niveau des organes de transmission, notamment utilisés pour les joints de transmissions.
Cette compatibilité se traduit par une absence d’altération physique ou chimique des élastomères, permettant ainsi avantageusement le maintien des coefficients de traction à des niveaux satisfaisants.
Une composition lubrifiante selon l’invention est particulièrement utile pour la lubrification des organes de transmissions de véhicules automobiles, notamment pour des véhicules légers ou lourds, par exemple boîtes de vitesse, ponts, de préférence boîte de vitesse manuelle et ponts poids lourds.
Ainsi, la présente invention décrit encore l’utilisation d’une composition lubrifiante selon l’invention pour la lubrification des organes de transmission de véhicules automobiles, notamment transmission pour véhicules légers ou lourds, par exemple boîtes de vitesse, ponts, de préférence boîte de vitesse manuelle et ponts poids lourds.
La présente invention décrit également un procédé de lubrification d’au moins une pièce mécanique d’un organe de transmission de véhicules automobiles, notamment de véhicules légers ou lourds, par exemple boîte de vitesse, ponts, de préférence boîte de vitesse manuelle et ponts poids lourds, ledit procédé comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec au moins une composition lubrifiante selon l’invention. Elle décrit encore l’utilisation d’un monoester selon l’invention, tel que défini précédemment, pour réduire le coefficient de traction d’une composition lubrifiante pour transmission dans un véhicule automobile, en particulier d’un lubrifiant de boîte de vitesse et/ou d’un lubrifiant de ponts, notamment de ponts poids lourds. D’autres caractéristiques, variantes et avantages de la mise en œuvre d’un monoester selon l’invention dans une huile de transmission ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et ... », « allant ... à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Sauf indication contraire, l’expression « comportant un(e) » doit être comprise comme « comprenant au moins un(e) ».
Description détaillée
MONOESTER
Comme précisé précédemment, une composition lubrifiante pour transmissions comprend au moins un monoester formé entre un acide monocarboxylique linéaire, saturé ou insaturé, de préférence saturé, en Cx à CM et un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé, en C4 à Ci6. De manière avantageuse, un monoester de l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 allant de 1,0 mm2/s à 2,5 mm2/s, de préférence de 1,3 mm2/s à 2,3 mm2/s.
Avantageusement, un monoester de l’invention présente également de bonnes propriétés à froid, notamment un point d’écoulement faible. Un monoester de l’invention présente préférentiellement un point d’écoulement, mesuré selon la norme ISO 3106, inférieur ou égal à 0 °C, de préférence inférieur ou égal à -10 °C.
Avantageusement, un monoester selon l’invention présente un faible coefficient de traction. Le coefficient de traction est déterminé par machine MTM (Mini Traction Machine) vendu par PC S instrument.
Par « acide monocarboxylique », on entend désigner au sens de l’invention un composé formé d’une chaîne hydrocarbonée de type alkyle ou alcényle porteuse à l’une de ses extrémités d’une fonction acide carboxylique.
Par « acide monocarboxylique en Cx à C14 », on entend désigner au sens de l’invention un acide monocarboxylique dont la chaîne hydrocarbonée de type alkyle ou alcényle comporte de 8 à 14 atomes de carbone. On qualifie de « linéaire » un acide monocarboxylique dont la chaîne alkyle ou alcényle est linéaire, par opposition à une chaîne ramifiée.
On qualifie de « saturé » un acide carboxylique dont la chaîne hydrocarbonée est une chaîne saturée de type alkyle, par opposition à une chaîne insaturée de type alcényle.
De préférence, le monoester selon l’invention est obtenu à partir d’un acide monocarboxylique linéaire saturé, en particulier comprenant de 10 à 14 atomes de carbone, de préférence de 11 à 13 atomes de carbone. Dans un mode de réalisation particulier, un monoester selon l’invention est obtenu à partir de l’acide dodécanoïque (C12).
De tels acides peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier.
L’alcool à partir duquel est formé un monoester selon l’invention est un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé.
Par « monoalcool », on entend désigner un composé formé d’une chaîne hydrocarbonée de type alkyle ou alcényle, porteuse à l’une de ses extrémités d’une fonction hydroxyle.
Par « monoalcool en C4 à Ci6 », on entend désigner un monoalcool dont la chaîne hydrocarbonée de type alkyle ou alcényle présente de 4 à 16 atomes de carbone.
On qualifie de « ramifié », un monoalcool, dont la chaîne alkyle ou alcényle est ramifiée, par opposition à une chaîne linéaire.
On qualifie de « saturé » un monoalcool dont la chaîne hydrocarbonée est une chaîne de type alkyle, par opposition à une chaîne insaturée de type alcényle.
La chaîne ramifiée, de préférence saturée, d’un monoalcool selon l’invention peut plus particulièrement comprendre de 4 à 16 atomes de carbone, en particulier de 6 à 12 atomes de carbone et plus particulièrement de 7 à 10 atomes de carbone.
De préférence, elle peut être formée d’une chaîne principale linéaire, de préférence d’une chaîne alkyle linéaire, présentant de 3 à 14 atomes de carbone, en particulier de 4 à 10 atomes de carbone, ladite chaîne principale présentant au moins un groupement alkyle pendant, en particulier un à trois groupements alkyles pendants, lesdits groupements alkyles pendants étant plus particulièrement en Ci à C4, de préférence en Ci à C3, notamment les groupements alkyles pendants étant des groupements méthyle et/ou éthyle. On qualifie de « chaîne principale d’un monoalcool », la chaîne hydrocarbonée comprenant la plus longue succession d’atomes de carbone présentant en bout de chaîne la fonction hydroxyle.
Selon un mode de réalisation, le monoalcool présente une chaîne principale alkyle linéaire présentant de 3 à 14 atomes de carbone et un à trois groupements alkyles pendants présentant de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence le monoalcool présente une chaîne alkyle principale linéaire présentant de 4 à 10 atomes de carbone et un groupement alkyle pendant présentant de 1 à 3 atomes de carbone.
Un monoester selon l’invention peut être par exemple obtenu à partir du 2-éthylhexanol ou du 3,5,5-triméthylhexanol, avantageusement à partir du 2-éthylhexanol.
De tels alcools peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier. En particulier, ces alcools ramifiés peuvent être obtenus à partir d’alcools légers, à savoir comportant entre 1 et 4 atomes de carbone, plus particulièrement comprenant 1 ou 2 atomes de carbone, par une synthèse connue dans la littérature sous la dénomination « réaction de Guerbet ». Les synthèses de Guerbet ont été utilisées typiquement pour préparer des alcools à chaîne ramifiée de plus haut poids moléculaire à partir de matériaux de départ de poids moléculaire plus faible. Des exemples de synthèse de Guerbet sont notamment décrits dans les documents US 4 518 810 et US 2 050 788.
Il est entendu que les définitions données ci-dessus pour l’acide monocarboxylique et pour le monoalcool peuvent être combinées, dans la mesure du possible, pour définir des monoesters particuliers convenant à l’invention.
Autrement dit, un monoester selon l’invention peut répondre plus particulièrement à la formule (I) suivante :
[Chem 1]
R'-C(0)-0-R2
dans laquelle :
- R1 représente une chaîne alkyle ou alcényle, linéaire, de préférence une chaîne alkyle linéaire, en Ci à C13, en particulier en C9 à C13 et plus particulièrement en C9 à
Ci2, par exemple en C11 ;
- R2 représente une chaîne alkyle ou alcényle, ramifiée, de préférence une chaîne alkyle ramifiée, en C4 à Ci6, en particulier en G, à C12 et plus particulièrement en Ci à
Cio.
Comme décrit précédemment, R2 est de préférence formé d’une chaîne alkyle linéaire principale, en particulier en C3-C14, présentant au moins un groupement alkyle pendant, de préférence un, deux ou trois groupements alkyles pendants, lesdits groupements alkyles étant plus particulièrement en Ci à C4, de préférence en Ci à C3, notamment des groupements méthyle et/ou éthyle.
Avantageusement, R2 représente un groupe 2-éthylhexyle ou 3,5,5-triméthylhexyle, avantageusement le 2-éthylhexyle.
Avantageusement, un monoester mis en œuvre selon l’invention est choisi parmi les monoesters obtenus à partir de l’acide linéaire en C12 (acide dodécanoïque) et du 2- éthylhexanol ou 3,5,5-triméthylhexanol, et leurs mélanges. Il peut s’agir en particulier du dodécanoate de 2-éthylhexyle.
Selon un mode de réalisation, le monoester selon l’invention ne contient pas d’hétéroatomes autres que ceux formant la fonction ester du monoester.
Les monoesters selon l’invention peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier. Ces méthodes de synthèse mettent plus particulièrement en œuvre une réaction d’estérification entre un monoalcool et un acide monocarboxylique.
Bien entendu, il appartient à l’homme du métier d’ajuster les conditions de synthèse pour obtenir un monoester selon l’invention.
Il est entendu que, dans le cadre de la présente invention, un monoester selon l’invention peut être sous la forme d’un mélange d’au moins deux monoesters selon l’invention, tels que définis précédemment.
Egalement, une composition lubrifiante pour transmission selon l’invention peut comprendre éventuellement, outre un ou plusieurs monoesters conformes à l’invention, un ou plusieurs monoesters non conformes à l’invention, pour autant qu’ils n’affectent pas les propriétés obtenues pour la composition lubrifiante. Par exemple, elle peut comprendre un mélange de monoesters synthétisés à partir d’un mélange d’acides monocarboxyliques linéaires comprenant au moins un acide monocarboxylique en Cs à Ci4, par exemple un mélange d’acides gras de Coprah.
Selon un autre mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend moins de 5 % massique, en particulier moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de monoester(s) non-conforme(s) à l’invention (autrement dit, de monoester(s) ne satisfaisant pas à la définition des monoesters de l’invention), et plus particulièrement est exempte de monoester non conforme à l’invention.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins 1 % massique, notamment au moins 5 % massique, en particulier de 5 % à 40 % massique, notamment de 10 % à 30 % massique, de préférence strictement supérieure à 10 %, et plus préférentiellement allant de 15 % à 30 % massique, d’un ou plusieurs monoesters selon l’invention, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Comme évoqué précédemment, selon un mode de réalisation particulièrement préféré, une composition lubrifiante selon l’invention pour transmissions présente une teneur en monoester(s) selon l’invention inférieure ou égale à 30 % massique, en particulier comprise entre 1 et 30 % massique et plus particulièrement comprise entre 5 et 30 % massique.
HUILE DE BASE
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins une huile de base.
Il est entendu que l’huile de base considérée selon l’invention est distincte des monoesters définis ci-dessus.
La ou lesdites huiles de base présentes dans une composition lubrifiante selon l’invention, sont choisies de manière adéquate, au regard de leur compatibilité avec le ou lesdits monoesters mis en œuvre selon l’invention.
Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois ou quatre huiles de base.
Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges. Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l’invention peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (tableau A), ou leurs équivalents selon la classification ATIEL, ou leurs mélanges.
[Tableau 1]
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Les huiles de base minérales incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’ extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Les huiles de base synthétiques peuvent être des esters d’acides carboxyliques et d’alcools, distincts des monoesters de l’invention, des polyalphaoléfines (PAO) ou encore des polyalkylènes glycol (PAG) obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir de décène, d’octène ou de dodécène, et dont la viscosité à 100°C est comprise entre 1,5 et 15 mnri.s 1 selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne est généralement comprise entre 250 et 3000 selon la norme ASTM D5296.
Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés. Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre, résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des transmissions de véhicule à moteur.
De préférence, l’huile de base est choisie parmi les huiles de groupe II, III et IV de la classification API, et leurs mélanges, et plus préférentiellement parmi les huiles de groupe II, les huiles de groupe III et leurs mélanges.
En particulier, une composition lubrifiante pour transmissions selon l’invention peut comprendre moins de 30% massique d’huile(s) de base de type minérale(s), en particulier moins de 10 % massique, voire être totalement exempte d’huile minérale.
La viscosité cinématique mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 de l’huile de base ou mélange d’huiles de base peut avantageusement être comprise entre 2 mm2/s et 15 mm2/s, de préférence entre 2,5 mm2/s et 10 mm2.
La viscosité cinématique mesurée à 40°C selon la norme ASTM D445 de l’huile de base ou mélange d’huiles de base peut avantageusement être comprise entre 7 mm2/s et 45 mm2/s, de préférence entre 10 mm2/s et 30 mm2/s.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins 40 % massique d’huile(s) de base par rapport à la masse totale de la composition, en particulier au moins 50 % massique d’huile(s) de base, et notamment entre 50 et 95 % massique et plus particulièrement entre 50 et 85 % massique, d’huile(s) de base.
De préférence, elle comprend de 70 % à 90 % massique d’huile(s) de base, en particulier de 70 à 85 % massique d’huile(s) de base, par rapport à la masse totale de la composition.
ADDITIFS
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre en outre tous types d’additifs adaptés à une utilisation dans un lubrifiant pour transmissions de véhicules, notamment pour transmissions de véhicules légers ou lourds.
Ces additifs peuvent être notamment choisis parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs anti-usure, les additifs extrême pression, les détergents, les antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les dispersants, les agents anti-mousse, les épaississants, les inhibiteurs de corrosion, les agents passivant du cuivre, et leurs mélanges. Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend un ou plusieurs additifs choisis parmi les améliorants de l’indice de viscosité, les additifs abaisseurs du point d’écoulement, les additifs anti-usure, les antioxydants et leurs mélanges.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins un additif modificateur de frottement. Les additifs modificateurs de frottement permettent de limiter les frottements en formant des monocouches adsorbées sur les surfaces des métaux à leur contact. Ils peuvent être choisis parmi des composés apportant des éléments métalliques et des composés exempts de cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb. Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d’oxygène, d’azote, de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de frottement exempts de cendres sont généralement d’origine organique et peuvent être choisis parmi les esters d’acides gras et de polyols, distincts du monoester requis selon l’invention, les amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate, les amines grasses ou les esters de glycérol d’acide gras. Selon l’invention, les composés gras comprennent au moins un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone. En particulier, les composés à base de molybdène peuvent être choisis parmi les dithiocarbamates de molybdène (Mo-DTC), les dithiophosphates de molybdène (Mo-DTP), et leurs mélanges. Une composition lubrifiante peut notamment comprendre une teneur en molybdène comprise entre 1000 et 2500 ppm.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 5 % massique, de préférence de 0,01 à 5 % massique, plus particulièrement de 0, 1 à 2 % massique ou encore plus particulièrement de 0,1 à 1,5 % massique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, d’additifs modificateurs de frottement.
Lorsqu’ils sont utilisés à une teneur trop importante, les composés molybdène peuvent impacter négativement les propriétés à froid de la composition lubrifiante dans laquelle ils sont mis en œuvre. Ainsi, une composition lubrifiante selon l’invention comprend de préférence moins de 1,5 % massique de molybdène, plus préférentiellement moins de 1% massique, par rapport au poids total de la composition, voire est exempte de de molybdène De manière préférée, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un additif anti-usure, un additif extrême-pression ou leurs mélanges. Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression sont dédiés à protéger les surfaces en frottement par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. Il existe une grande variété d’additifs anti usure. Conviennent tout particulièrement aux compositions lubrifiantes selon l’invention, les additifs anti-usure choisis parmi les additifs polysulfures, les additifs oléfines soufrés ou encore les additifs phospho-soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(OR)(OR’))2, dans laquelle R et R’, identiques ou différents représentent indépendamment un groupement alkyle, comportant préférentiellement de 1 à 18 atomes de carbone.
De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention est exempte d’esters de type phosphite contenant du soufre de formule
[Chem 2]
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dans laquelle R est un groupe hydrocarboné en C4 à C20 contenant du soufre et R1 est un hydrogène, un groupe hydrocarboné en C4 à C20 ou un groupe hydrocarboné en C4 à C20 contenant du soufre.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 6 % massique, préférentiellement de 0,05 à 4 % massique, plus préférentiellement de 0, 1 à 2 % massique, par rapport au poids total de la composition, d’additifs anti-usure et d’additifs extrême pression.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant. L’additif antioxydant permet de retarder la dégradation de la composition lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante. Ils agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d’hydroperoxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés on peut citer les antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydant de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempts de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C12, les N,N’-dialkyle- aryle-diamines et leurs mélanges. De préférence, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en C1-C10, de préférence un groupement alkyle en Ci-Cr>, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement ter-butyle. Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NR5R6R7 dans laquelle R5 représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R6 représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R7 représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R8S(0)zR9 dans laquelle R8 représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R9 représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2. Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0, 1 à 2 % massique, par rapport au poids total de la composition, d’au moins un additif antioxydant.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif détergent. Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion. Les additifs détergents utilisables dans une composition lubrifiante selon l’invention sont généralement connus de l’homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalinoterreux. Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d’acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stœchiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stœchiom étriqué. Il s’agit alors d’additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l’additif détergent est alors généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile de base, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,5 à 8 %, de préférence de 0,5 à 4 % massique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante, d’additif détergent.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur de point d’écoulement (dit encore agent « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise). En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l’invention. Comme exemple d’agents de réduction du point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes et les polystyrènes alkylés.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0, 1 % à 2 %, de préférence de 0,2 % à 1 % massique d’additif(s) abaisseur(s) du point d’écoulement, par rapport au poids total de la composition.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un agent dispersant. De tels agents dispersants assurent le maintien en suspension et l’évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d’oxydation qui se forment lorsque la composition lubrifiante est en service. Ils peuvent être choisis parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés, tels que les dérivés de polyisobutylène anhydride succinique.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,2 à 10 % massique d’agent(s) dispersant(s), par rapport au poids total de la composition.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité (VI). Les améliorants de l’indice de viscosité, en particulier les polymères améliorant l’indice de viscosité, permettent de garantir une bonne tenue à froid et une viscosité minimale à haute température. Comme exemples de polymère améliorant l’indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non-hydrogénés du styrène, du butadiène et de l’isoprène, les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène, les polyacrylates et polyméthacrylates (PMA), de préférence les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 1 à 15 % massique d’additif(s) améliorant l’indice de viscosité, de préférence de 5 % à 10 % massique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Une composition lubrifiante peut encore comprendre au moins un additif anti-mousse, par exemple choisi parmi les polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates. En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 3% massique d’additif(s) anti-mousse, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Elle peut encore comprendre au moins un agent anticorrosion ou agent passivant du cuivre, par exemple des composés tels que les polyisobutènes anhydrides succiniques, les sulfonates thiadiazoles ou les mercaptobenzothiazoles. Ils sont typiquement présents dans une composition lubrifiante selon l’invention à des teneurs comprises entre 0,01 % et 1 % massique, par rapport au poids total de la composition.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention comprend un ou plusieurs additifs choisis parmi les agents améliorants l’indice de viscosité, les agents abaisseurs du point d’écoulement, les agents anti-usure et les agents antioxydant. Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :
- au moins 5 % massique, de préférence de 10 % à 40 %, plus préférentiellement de 15 % à 30 % massique, d’un ou plusieurs monoesters selon l’invention définis précédemment, de préférence le dodécanoate de 2-éthylhexyle ;
- de 50 % à 85 % massique d’huile(s) de base distincte(s) des monoesters définis selon l’invention, de préférence choisie(s) parmi les huiles de base de groupe II et/ou III selon la classification API ;
- éventuellement de 5 % à 15 % massique d’au moins un additif améliorant de l’indice de viscosité ;
- éventuellement de 0,1 % à 1 % massique d’au moins un additif abaisseur du point d’écoulement ;
- éventuellement de 0,01 % à 6 % massique d’au moins un additif anti-usure ; et
- éventuellement de 0,1 % à 2 % massique d’au moins un additif antioxydant,
les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention pour transmission de véhicule à moteurs comprend, voire est constituée de :
- moins de 30 % massique, en particulier de 1 et 30 % massique, notamment de 5 à 30 % massique, de préférence de 10 à 30 % massique et plus particulièrement de 15 à 30 % massique, d’un ou plusieurs monoesters selon l’invention définis précédemment, de préférence le dodécanoate de 2-éthylhexyle ;
- de 50 % à 85 % massique d’huile(s) de base distincte(s) des monoesters définis selon l’invention, de préférence choisie(s) parmi les huiles de base de groupe II et/ou III selon la classification API ;
- éventuellement de 5 % à 15 % massique d’au moins un additif améliorant de l’indice de viscosité ;
- éventuellement de 0,1 % à 1 % massique d’au moins un additif abaisseur du point d’écoulement ;
- éventuellement de 0,01 % à 6 % massique d’au moins un additif anti-usure ; et - éventuellement de 0,1 % à 2 % massique d’au moins un additif antioxydant,
les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une viscosité cinématique, mesurée à 40°C selon la norme ASTM D445, comprise entre 20 mm2/s et 50 mm2/s, de préférence entre 25 mm2/s et 40 mm2/s.
Avantageusement encore, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445, comprise entre 2 mm2/s et 20 mm2/s, de préférence entre 4 mm2/s et 15 mm2/s.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente un indice de viscosité compris entre 100 et 300, de préférence compris entre 150 et 250.
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention présente de bonnes performances en termes de propriétés à froid.
La viscosité Brookfield à basse température d’une composition lubrifiante quantifie son aptitude à rester liquide à des températures très faibles et en particulier est représentatif de sa capacité à conserver ses propriétés à froid.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité Brookfield, mesurée à -40°C selon la norme ASTM D2983, comprise entre 1000 mPa.s et 100000 mPa.s, de préférence entre 5000 mPa.s et 60000 mPa.s.
Egalement, comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention présente d’excellentes propriétés en termes de réduction de la consommation de carburant (propriétés « Fuel Eco »).
De façon avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente ainsi de faibles coefficients de traction. Le coefficient de traction est déterminé par machine MTM (Mini Traction Machine) vendu par PCS instrument. Il peut être évalué, comme décrit dans les exemples, suivant les conditions opératoires suivantes : température de 40°C, charge de 75N, vitesse du disque de lm/s pour un SRR (rapport glissement/laminage ou « sliding-rolling » ratio en anglais) de 20%. Comme illustré dans les exemples qui suivent, la mise en œuvre d’un monoester selon l’invention permet de réduire le coefficient de traction d’au moins 5 %, avantageusement d’au moins 10 %, voire d’au moins 15 %.
Une composition lubrifiante de l’invention est adaptée pour la lubrification des organes de transmission de véhicules à moteur, notamment de transmission pour véhicules légers ou lourds, par exemple boîtes de vitesse et/ou ponts.
En particulier, elle peut être mise en œuvre pour lubrifier la boîte de vitesse manuelle et/ou les ponts d’un véhicule léger ou lourd. Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention présente des performances en particulier en termes de propriétés à froid, particulièrement bien adaptées à son utilisation pour la transmission de véhicules poids lourds, en particulier pour lubrifier la boite de vitesse manuelle et/ou les ponts poids lourds.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemple
Description des monoesters selon l’ invention mis en œuyre dans les exemples
[Tableau 2]
Figure imgf000021_0001
ME1 : monoester d’acide linéaire en Cu et de 2-éthylhexanol.
ME2 : monoester d’acide gras de Coprah( i) et de 2-éthylhexanol.
ME3 : monoester d’acide linéaire en Cn et de 3,5,5-triméthylhexanol.
(t) acide de Coprah : mélange d’acides gras linéaires comportant entre 8 et 18 atomes de carbone, et comprenant majoritairement de l’acide dodécanoïque (C12) et de l’acide tétradécanoïque (C14).
Préparation des compositions Six compositions lubrifiantes, CL1, CL2, CL3, CL4, CL5 et CL6, ont été formulées avec les monoesters conformes l’invention. Ces compositions ont été préparées par simple mélange, à température ambiante, des composants suivants, dans les proportions massiques indiquées dans le tableau 3 suivant.
La composition de référence est une composition lubrifiante pour transmission ne comprenant pas de monoester selon l’invention.
[Tableau 3]
Figure imgf000022_0001
(1) comprenant un agent anti-usure, un agent extrême-pression, un dispersant, un détergent, un agent antimousse, un anti-oxydant et un modificateur de frottement.
Mesure des propriétés rhéologiques des compositions propriétés à froid
Les viscosités cinématiques à 40°C et à 100°C (KV40 et KV100) des compositions préparées ci-dessus ont été mesurées selon la norme ASTM D445.
L’indice de viscosité des compositions est calculé à partir des viscosités cinématiques à 40°C et à 100°C mesurées pour chacune des compositions lubrifiantes.
Les propriétés à froid sont évaluées par mesure de la viscosité Brookfield à -40°C selon la norme ASTM D2983.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 4 suivant.
[Tableau 4]
Figure imgf000022_0002
Figure imgf000023_0001
Ces résultats montrent que les compositions selon l’invention présentent une bonne viscosité Brookfield, à l’instar de la composition de référence. Les compositions de l’invention présentent ainsi des performances à froid particulièrement satisfaisantes pour une utilisation pour la lubrification d’organes de transmission de véhicules légers et poids lourds.
Evaluation du coefficient de traction des compositions
Le coefficient de traction (COT) a été mesuré à l’aide du tribomètre MTM de PCS instrument. Il permet d'évaluer les performances de lubrifiants en termes de frottement en régime mixte/hydrodynamique. Ce test consiste à mettre en mouvement relatif une bille d'acier et un plan en acier, à des vitesses différentes, permettant de définir le %SSR (Ratio vitesse de glissement/vitesse d'entraînement ou « Slide-to-Roll Ratio » en langue anglaise) qui correspond à la vitesse de glissement/vitesse d'entraînement.
Les conditions de mesure étaient 75 N de charge, une vitesse du disque de 1 m/s pour une température évaluée de 40 °C et un SRR de 20%
Plus le coefficient de traction est bas pour une composition lubrifiante, et plus les frottements entre les pièces métalliques sont réduits, entraînant ainsi un gain supérieur en termes d’économie de carburant.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 5 suivant.
[Tableau 5]
Figure imgf000023_0002
Les compositions lubrifiantes selon l’invention, CL1, CL3 et CL5, présentent un coefficient de traction abaissé comparativement à la composition de référence ne mettant pas en œuvre de monoester selon l’invention. Il peut donc en être déduit que les compositions selon l’invention présenteront des performances en termes d’économie de carburant (« Fuel Eco ») améliorées.

Claims

Revendications
1. Utilisation d’une composition lubrifiante comprenant :
- au moins une huile de base ; et
- au moins un monoester, distinct de ladite huile de base, formé entre un acide monocarboxylique linéaire, saturé ou insaturé, en Cs-Ci4, et un monoalcool ramifié, saturé ou insaturé, en C4-C16, pour réduire la consommation de carburant d’un véhicule équipé d’un organe de transmission, notamment d’une boîte de vitesses et/ou d’un pont, lubrifié au moyen de cette composition.
2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle ledit monoester présente une viscosité cinématique mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 allant de 1,0 mm2/s à 2,5 mm2/s, de préférence de 1,3 mm2/s à 2,3 mm2/s.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit monoester présente un point d’écoulement, mesuré selon la norme ISO 3106, inférieur ou égal à 0 °C, de préférence inférieur ou égal à -10 °C.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit monoester est formé à partir d’un acide monocarboxylique linéaire saturé, de préférence comprenant de 10 à 14 atomes de carbone, de préférence de 11 à 13 atomes de carbone, et plus préférentiellement en C12.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit monoester est formé à partir d’un monoalcool ramifié, de préférence saturé, en Ce à C12, en particulier en Ci à Cio.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit monoester est formé à partir d’un monoalcool ramifié comprenant une chaîne alkyle principale linéaire présentant de 3 à 14 atomes de carbone, en particulier de 4 à 10 atomes de carbone, ladite chaîne principale présentant au moins un groupement alkyle pendant, en particulier un à trois groupements alkyle pendants, lesdits groupements alkyles pendants étant plus particulièrement en Ci à C4, de préférence en Ci à C3, notamment les groupements alkyles pendants étant des groupements méthyle et/ou éthyle, en particulier ledit monoalcool ramifié est le 2-éthylhexanol ou le 3,5,5-triméthylhexanol.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit monoester est le dodécanoate de 2-éthylhexyle.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition lubrifiante comprenant moins de 30 % massique en monoester(s), en particulier de 1 à 30 % massique, notamment de 5 % à 30 % massique, en particulier de 10 à 30 % massique, plus préférentiellement de 15 % à 30 % massique, et notamment de 15 % à 25 % massique, de monoester(s), par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’huile de base est choisie parmi les huiles de groupe I, II, III et IV de la classification API, en particulier parmi les huiles de groupe II, les huiles de groupe III et leurs mélanges.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition lubrifiante comprenant au moins 40 % massique d’huile(s) de base, par rapport à son poids total, en particulier au moins 50 % massique d’huile(s) de base, notamment entre 50 et 95 % massique et plus particulièrement entre 70 et 85 % massique d’huile(s) de base, lesdites huiles de base étant de préférence choisies parmi les huiles de groupes II et III de la classification API et leurs mélanges.
11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition comprenant en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi les additifs modificateurs de frottement, les additifs anti-usure, les additifs extrême pression, les détergents, les antioxydants, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les dispersants, les agents anti -mousse, les épaississants, les inhibiteurs de corrosion, les agents passivant du cuivre et leurs mélanges, de préférence choisis parmi les améliorants de l’indice de viscosité, les additifs abaisseurs du point d’écoulement, les additifs anti-usure, les antioxydants et leurs mélanges.
12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition lubrifiante comprenant, voire étant constituée de :
- moins de 30 % massique, en particulier de 1 à 30 % massique, notamment de 5 à 30 % massique ; de préférence de 10 % à 30 % massique, plus préférentiellement de 15 % à 30 % massique, d’un ou plusieurs monoesters tels que définis dans l’une quelconque des revendications 1 à 7, de préférence le dodécanoate de 2-éthylhexyle ;
- de 50 % à 85 % massique d’huile(s) de base distincte(s) des monoesters définis selon l’invention, de préférence choisie(s) parmi les huiles de base de groupe II et/ou III selon la classification API ;
- éventuellement de 5 à 15 % massique d’au moins un additif améliorant de l’indice de viscosité ;
- éventuellement de 0,1 % à 1 % massique d’au moins un additif abaisseur du point d’écoulement ;
- éventuellement de 0,01 % à 6 % massique d’au moins un additif anti-usure ; et
- éventuellement de 0,1 % à 2 % massique d’au moins un antioxydant,
les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition.
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