WO2021259851A1 - Composition aqueuse pour la lubrification des systemes mecaniques - Google Patents

Composition aqueuse pour la lubrification des systemes mecaniques Download PDF

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WO2021259851A1 PCT/EP2021/066814 EP2021066814W WO2021259851A1 WO 2021259851 A1 WO2021259851 A1 WO 2021259851A1 EP 2021066814 W EP2021066814 W EP 2021066814W WO 2021259851 A1 WO2021259851 A1 WO 2021259851A1
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aqueous
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lubricating composition
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Maria Isabel DE BARROS BOUCHET
Yun LONG
Jean-Michel Martin
Benoît THIEBAUT
Chantal Boyer
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Total Marketing Services
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
Ecole Centrale De Lyon (Ecl)
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    • C10N2040/25—Internal-combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to the field of lubricating compositions intended for the lubrication of mechanical systems, such as bearings, gears, bearings or motors. It aims more particularly to provide new aqueous lubricants.
  • Lubricating compositions also called “lubricants”, are commonly used in mechanical systems, to reduce the friction between the parts and thus protect the parts against wear. In addition to the phenomena of wear, friction can oppose the relative movement of the parts in contact and induce energy losses detrimental to optimal operation of the mechanical system.
  • Lubricants are used for multiple applications, for example for metalworking, in particular for metal deformation operations, for gas or steam turbines in the fields of aeronautics, naval, rail transport. and power generation, for propulsion systems of motor vehicles, for example for the lubrication of bearings, gears, an engine, etc.
  • hydrocarbon-based lubricants are hydrocarbon-based lubricants. These hydrocarbon lubricants are conventionally composed of one or more base oils, which are generally associated with additives dedicated to stimulate the lubricating performance of base oils, such as friction modifying additives, for example.
  • This cooling is typically provided by a cooling fluid, distinct from the hydrocarbon lubricant, such as, for example, air, an aqueous fluid, such as water or even a mixture of water and a glycol.
  • a cooling fluid distinct from the hydrocarbon lubricant, such as, for example, air, an aqueous fluid, such as water or even a mixture of water and a glycol.
  • Lubricating compositions based on water have already been studied.
  • document US 2012/0149616 proposes an aqueous lubricant comprising, in addition to water, water-soluble polyalkylene glycols, emulsifiers, antifreeze additives of alkylene glycol or glycerol type, anti-corrosion additives, anti-foam additives and friction reducing additives.
  • the present invention aims to provide a new water-based composition, exhibiting tribological properties suitable for its use for the lubrication of mechanical systems.
  • the present invention relates, according to a first of its aspects, to an aqueous lubricating composition for the lubrication of moving parts in a mechanical system, comprising at least:
  • - water preferably deionized water
  • aqueous composition is intended to denote a composition comprising water as base fluid, in other words as predominant solvent.
  • the water preferably deionized, preferably represents more than 35% by mass of the total mass of the lubricating composition.
  • aqueous lubricant composition or "aqueous lubricant” will denote a lubricating composition according to the invention, intended to lubricate moving parts in a mechanical system.
  • osmosis water is intended to denote water which has undergone purification, in particular by a reverse osmosis process, in order to reduce the content of organic and / or mineral compounds, for example to a lower content. at 5.0% by weight, preferably less than 1.0% by weight.
  • the expressions “demineralized water” or even “ultrapure water” will be considered as equivalent or synonymous with the expression “reverse osmosis water”.
  • the reverse osmosis water can be “deionized water”, in other words water which has undergone purification in order to reduce the content of ions, such as the Ca 2+ and HCO3 ions generally present in the water.
  • deionized water does not contain ions.
  • Hypericin is a natural pigment found in certain species of insects and plants of the genus Hypericum, the common plant of which is St. John's Wort. Hypericin is an aromatic polycyclic dione compound exhibiting numerous biological activities. It has long been known to use hypericin in traditional medicine, for example in the treatment of depression and in healing wounds. In addition, hypericin is also known as an antiviral, antibacterial and anti-tumor agent, as well as a photosensitizer in the diagnosis and therapy of tumors.
  • an aqueous composition according to the invention exhibits good properties in terms of resistance to wear and reduction of friction between moving parts in a mechanical system.
  • the present invention also relates to the use of hypericin as an additive for improving the tribological properties, in particular in terms of reducing friction and resistance to wear, of an aqueous composition further comprising in less water and glycerol, in particular comprising at least 35% by weight of water and at least 20% by weight of glycerol, relative to the total weight of the composition.
  • aqueous compositions according to the invention thus prove to be suitable for use as lubricants for the lubrication of moving parts in a mechanical system. They can thus be used in all systems and for all applications, replacing conventional hydrocarbon lubricants. Examples of application are given in the remainder of the text.
  • the present invention relates to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention for the lubrication of moving parts in a mechanical system, in particular in a vehicle propulsion system, and more particularly at the transmission part of a vehicle propulsion system.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a method of lubricating a mechanical system (or parts in a mechanical system), comprising at least one step of bringing at least one part of said mechanical system into contact. with an aqueous lubricating composition according to the invention.
  • a composition according to the invention thus combines good cooling properties linked to the presence of water, and good tribological properties, in particular reduction of friction and resistance to wear.
  • an aqueous composition according to the invention can advantageously perform the dual function of lubrication and cooling.
  • the present invention also relates to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention, for the lubrication and cooling of moving parts in a mechanical system, in particular in a vehicle propulsion system.
  • a composition according to the invention has the advantage of being easy to formulate. It has, in addition to the joint cooling and lubricating properties, good stability. Advantageously, it also has good anticorrosion properties.
  • Other characteristics, variants and advantages of an aqueous lubricating composition according to the invention will emerge more clearly on reading the description and the examples which follow, given by way of illustration and without limitation of the invention.
  • the percentages are weight percentages. The percentages are therefore expressed by mass relative to the total mass of the composition. Temperature is expressed in degrees Celsius unless otherwise specified, and pressure is atmospheric pressure, unless otherwise specified.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention is a formulation comprising water as the main solvent.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least 35% by mass of water, preferably between 35% and 90% by mass, more preferably between 40% and 75% by mass, relative to the total mass of the composition. .
  • water in addition to its role as a solvent, water provides access to a lubricating composition exhibiting good cooling properties, and which can be used as a cooling fluid for moving parts in a mechanical system.
  • the water used in an aqueous lubricating composition according to the invention is deionized water, also called demineralized water.
  • Deionized water does not contain ions, such as the Ca 2+ and HCO3 ions commonly found in water, which are responsible for the conduction of electricity in water.
  • deionized water is therefore particularly advantageous in the context of the use of the aqueous lubricant according to the invention for applications requiring a fluid which conducts little, if at all, electricity, such as for example for use of aqueous lubricant for the lubrication and cooling of systems mechanical devices comprising an electrical circuit, for example electric or hybrid motors, in particular in electric or hybrid vehicles.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention therefore differs from lubricants conventionally used in mechanical systems, which comprise a majority proportion of one or more oils which are insoluble in water.
  • oil insoluble in water is meant in particular an oil which does not dissolve substantially in water at room temperature (at about 25 ° C).
  • an oil which is insoluble in water has a solubility in water of less than 0.2 g / L at room temperature.
  • an aqueous lubricating composition according to the present invention comprises less than 5% by mass of oil (s) insoluble in water, preferably less than 2% by mass, more preferably less than 1% by mass, by relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention is completely free from oil which is insoluble in water.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention uses hypericin.
  • Hypericin also called l, 3,4,6,8,13-hexahydroxy-10, ll- dimcthylphcnanthroj 1, 10,9,8-oc / ra] pcrylcnc-7, 14-dionc or 4,5,7 , 4 ', 5', 7'-Hexahydroxy- 2,2'-dimethylnaphthodianthrone, is a compound formed of eight conjugated rings containing six hydroxyl groups, two carbonyl groups and two methyl groups, having the following chemical structure: Hypericin can be obtained by any process known to those skilled in the art.
  • Hypericum perforatum also known as St John's Wort or St. John's Wort
  • St John's Wort is a rich source of hypericin.
  • Hypericum extracts can be easily prepared by extraction with an organic solvent, such as acetone, acetonitrile, dichloromethane, ethyl acetate, ethanol, hexane, isopropanol, methanol, or by extraction with a supercritical fluid, such as carbon dioxide in the supercritical state.
  • an organic solvent such as acetone, acetonitrile, dichloromethane, ethyl acetate, ethanol, hexane, isopropanol, methanol
  • a supercritical fluid such as carbon dioxide in the supercritical state.
  • hypericin can be synthesized in the laboratory, according to synthetic methods known to those skilled in the art, such as described for example in documents WO 2017/151111, US 5,120,412 and EP 0432496.
  • Hypericin may still be commercially available, for example from the company Sigma Aldrich.
  • the hypericin used according to the invention is generally in the form of a powder.
  • hypericin is used in an aqueous lubricating composition according to the invention in an amount of 0.01% to 5.0% by weight, preferably from 0.05% to 3.5% by weight and more preferably from 0.1% to 1.5% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise water and hypericin in a water: hypericin mass ratio ranging from 100: 1 to 200: 1, in particular from 120: 1 to 150: 1.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise one or more compounds chosen from polycyclic dianthraquinones, preferably from hypericin and its derivatives.
  • the compounds of polycyclic dianthraquinone type can correspond more particularly to the following formula (I): in which :
  • R ⁇ , R 7 and R 12 are chosen, independently of one another, from -H, -OH, -OR and -0 (C0) R;
  • - R3, R4, R9 and Rio are chosen, independently of each other, from -H, -R, -OH, -OR, -0 (C0) R, -CH2-OH, -CH2-OR, CH 2 - 0 (C0) R, -COOH and -COOR, preferably from -H, -OH, -OR, -0 (C0) R, -CH2-OH, -CH2-OR and CH 2 -0 (C0) R;
  • R 2 , R 5 , Rs and R 11 are chosen, independently of each other, from -H, -R, -F, -Cl, - Br, -I and -SO3H, preferably from -H and -R ;
  • - R is an alkyl group, in particular comprising from 1 to 10 carbon atoms.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least water, glycerol and at least one compound of polycyclic dianthraquinone type, in particular chosen from hypericin and its derivatives, and more particularly of formula (I) as defined above.
  • the said compound (s) of polycyclic dianthraquinone type, in particular chosen from hypericin and its derivatives can be used in an amount of 0.01% to 5.0% by mass, preferably from 0.05% to 3.5% by weight and more preferably from 0.1% to 1.5% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least glycerol.
  • Glycerol is an organic molecule comprising three free hydroxyl groups, of the following formula:
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least 20% by weight of glycerol, preferably between 20% and 75% by weight, more preferably between 30% and 50% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise water and glycerol in a water: glycerol mass ratio ranging from 0.5: 1 to 2: 1.
  • a lubricating composition according to the invention can comprise glycerol and hypericin in a glycerol: hypericin mass ratio ranging from 50: 1 to 300: 1, in particular from 100: 1 to 200: 1.
  • polyol type in particular chosen from glycols and polyalkylene glycols.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise one or more polyols, in particular chosen from glycerol, glycols, polyalkylene glycols and their mixtures.
  • Glycols are diols in which the two hydroxyl groups are carried by different carbon atoms, preferably by vicinal carbon atoms.
  • the glycols are alkylene glycols, in particular having 2 to 10 carbon atoms, in particular 2 to 6 carbon atoms.
  • monoethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol there may be mentioned monoethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol.
  • the polyalkylene glycols are chosen from water-soluble polyalkylene glycols.
  • water-soluble is intended to denote a polyalkylene glycol having a solubility in water of at least 10 g / L, preferably of at least 500 g / L, in water at ambient temperature (approximately 25 ° C).
  • the polyalkylene glycols can be more particularly formed of C1-C4, preferably C1-C3, more particularly C2-C3 alkylene oxide units.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least 50% by weight, in particular at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight of propylene oxide and / or oxide units.
  • 'ethylene It may be an ethylene oxide / propylene oxide random copolymer.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity measured at 100 ° C (KV100), according to the ASTM D445 standard, of between 100 and 5000 mm 2 / s, in particular between 150 and 3000 mm 2 / s.
  • KV100 kinematic viscosity measured at 100 ° C
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity measured at 40 ° C (KV40), according to the ASTM D445 standard, between 500 and 30,000 mm 2 / s, more particularly between 1,000 and 25,000 mm 2 / s.
  • KV40 kinematic viscosity measured at 40 ° C
  • the flash point of a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention is preferably greater than or equal to 160 ° C, in particular greater than or equal to 220 ° C.
  • the flash point can be measured by ISO 2592 or ASTM D92.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a viscosity index measured according to standard ASTM D2270, of between 100 and 800, preferably between 250 and 550.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least water, at least one compound of polyol type chosen from glycerol, glycols in particular alkylene glycols, polyalkylene glycols and their mixtures. , preferably chosen from glycerol and polyalkylene glycols as defined above, and hypericin.
  • the said compound (s) of polyol type can be used in an amount of at least 20% by weight, preferably between 20% and 75% by weight, more preferably between 30% and 50% by weight, relative to the weight total composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least:
  • At least one compound of polycyclic dianthraquinone type in particular chosen from hypericin and its derivatives, and more particularly of formula (I) as defined above, preferably hypericin.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can further comprise various additives.
  • additives are compatible with their use in an aqueous medium.
  • the additives are used in a form soluble or emulsifiable in water, for example in the form of salts or ionic liquids.
  • Said additive or additives are of course chosen with regard to the intended application for the aqueous lubricant.
  • a person skilled in the art will take care to choose the optional additives and / or their quantity in such a way that the advantageous properties of the aqueous lubricating composition according to the invention, in particular the tribological properties, in particular of reduction of friction and protection of parts against wear, and cooling, are not affected by the addition envisaged.
  • Such additives can be more particularly chosen from anti-foam agents, biocides, pH regulators, corrosion inhibitors, anti-wear and / or extreme pressure additives, sequestering agents, metal passivators, colorants, dispersants, emulsifying agents, and mixtures thereof.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise one or more additives chosen from anti-foam agents, extreme pressure agents, corrosion inhibitors, pH regulators, metal passivators, colorants, and their mixtures.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may more particularly comprise from 0.1 to 10% by mass of additives, in particular from 1.0 to 8.0% by mass of additives, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one corrosion inhibitor agent.
  • Corrosion inhibitors advantageously reduce or even prevent corrosion of metal parts.
  • the nature of said corrosion inhibitor (s) can be chosen with regard to the metal to be protected against corrosion, such as aluminum, steel, galvanized steel, yellow metals, for example copper or brass.
  • the inorganic corrosion inhibitors may be mentioned nitrites, sulphites, silicates, borates, sodium, potassium, calcium or magnesium phosphates, alkali metal phosphates, hydroxides, molybdates, sulphates of zinc, magnesium or nickel.
  • alkanolamines such as triethanolamine
  • aliphatic monocarboxylic acids in particular having from 4 to 15 carbon atoms, for example octanoic acid
  • aliphatic dicarboxylic acids having from 4 to 15 atoms.
  • carbon for example decane dioic acid, undecane dioic acid, dodecane dioic acid or their mixtures
  • polycarboxylic acids optionally neutralized with triethanolamine, such as l, 3,5-triazine-2 acid, 4,6-tri- (6-aminocaproic acid), alkanoylamidocarboxylic acids, in particular acid isononanoylamidocaproic acid, and mixtures thereof.
  • Borated amides, products of the reaction of amines or amino alcohols with boric acid can also be used.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can in particular comprise from 0.1% to 5.0% by mass of corrosion inhibitor (s), preferably from 0.5% to 4.0% by mass, more preferably from 1, 0% to 2.5% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • corrosion inhibitor s
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one antiwear and / or extreme pressure additive. Their function is to reduce wear and the coefficient of friction, or to prevent metal-to-metal contact by forming a protective film adsorbed on these surfaces.
  • anti-wear additives there is a wide variety of anti-wear additives, among which may be mentioned those chosen from phosphosulfur additives such as metal alkylthiophosphates or their salts.
  • Amine phosphates are also antiwear additives which can be used in a composition according to the invention.
  • Additives which do not provide phosphorus may also be suitable, such as, for example, polysulfides, in particular sulfur-containing olefins.
  • extreme pressure additives suitable for the present invention there may be mentioned water-soluble extreme pressure additives, such as 2,5-dimercapto-l, 3,4-thiadiazole (DMTD) or one of its salts, in in particular a disodium salt (NaDMTD).
  • DMTD 2,5-dimercapto-l, 3,4-thiadiazole
  • NaDMTD disodium salt
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise between 0.01% and 10% by mass of anti-wear and / or extreme pressure additive (s) as defined above, preferably between 0.5% and 5. , 0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one anti-foam additive. Antifoams help prevent foaming of the lubricating fluid.
  • the anti-foaming agent may, for example, be an anti-foaming agent based on polysiloxanes or on acrylate polymers.
  • the anti-foam agent is chosen from three-dimensional siloxanes.
  • the anti-foaming agents can be polar polymers such as polymethylsiloxanes or polyacrylates.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.001% to 3.0% by weight of anti-foaming additive (s), preferably from 0.005% to 1.5% by weight, more preferably from 0.01 % to 1.0% by mass, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • anti-foaming additive s
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one pH regulating additive, in particular an alkaline buffer.
  • the pH regulator makes it possible to maintain the desired pH of the lubricating composition, in particular in order to preserve an alkaline pH, advantageously between 8 and 11, so in particular to prevent corrosion of the metal surfaces.
  • the pH regulator can be chosen from the family of amines, in particular alkanolamines and amino alcohols.
  • ethanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA); triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA) isopropanolamines, such as mono-isopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIPA), ethylene amines, such as ethylene diamine (EDA), diethylene triamine (DETA), triethylene tetramine (TETA) and tetraethylene pentamine (TEPA), alkanolamines, such as methyldiethanol amine (MDEA), cyclamines, such as cyclohexylamine, 2-amino-2-ethyl- 1,3-propanediol, 2-amino-2-methyl-1-propanol and mixtures thereof.
  • MIPA monoethanolamine
  • DGA diglycolamine
  • MIPA mono-isopropanolamine
  • DIPA diisopropanolamine
  • TIPA triiso
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can in particular comprise from 0.1% to 10% by mass of additive (s) regulating the pH, preferably from 0.5% to 5.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one metal passivating agent.
  • Metal passivators protect metal parts by promoting the formation of metal oxide on their surface.
  • the metal passivating agents can for example be chosen from triazole derivatives, such as tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltryazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), amines substituted with a triazole group, such as N, N -bis (2-ethylhexyl) -l, 2,4-triazol-1-yl methanamine, N'-bis (2 ethylhexyl) -4-methyl-1H-benzotriazol-1-methyl-amine, N, N- bis (heptyl) -ar-methyl-1H-benzotriazole-l- methanamine, N, N-bis (nonyl) -ar-methyl- IH-benzo triazole- 1 -methanamine, N, N-
  • the metal passivating agents are chosen from tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltriazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), and their salts, taken alone or as mixtures.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.01% to 2.0% by weight of metal passivating agent (s), preferably from 0.1% to 1.0% by weight, relative to the total mass of the composition
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise one or more dyes.
  • the dyes can be natural or synthetic, generally organic.
  • the dyes which can be used in an aqueous lubricating composition can be more particularly chosen from natural or synthetic water-soluble dyes, for example the dyes FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, betanin (beet), carmine, a chlorophyllin, methylene blue, anthocyanins (enocianin, black carrot and hibiscus), caramel and riboflavin.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise between 0.01% and 2.0% by mass of dye (s), preferably between 0.01% and 1.5% by mass, more preferably between 0.02% and 1. , 0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise one or more emulsifying agents, also called emulsifiers. Their function is to generate stable emulsions in water.
  • the emulsifying agents can be more particularly nonionic, such as, for example, ethoxylated fatty alcohols, ethoxylated fatty acids, ethoxylated fatty amides; anionic, for example KOH, NaOH soaps; sulphonates; cationic, such as quaternary ammonium compounds; or else water-soluble or emulsifiable carboxylic acid esters.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise from 0.01% to 10% by mass of emulsifying agent (s), preferably from 0.1% to 5.0% by mass, relative to the total mass. of the lubricating composition.
  • emulsifying agent s
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one sequestering agent.
  • Sequestering agents also called chelating agents, limit the encrustation of metal ions in the composition.
  • sequestering agents examples include those derived from phosphonic acids and phosphonates, such as diethylenetriaminepentamethyl phosphonic acid (DTPMPA), amino tri (methylene phosphonic) acid (ATMP), acid hydroxyethane- diphosphonic acid (HEDP), 1-hydroxylethylidene 1,1-diphosphonate, 2-hydroxyethylamine di (methylene phosphonic) acid (HEAMBP), diethylene triamino penta (methylene phosphonic) (DTMP), organic acids multifunctional and hydroxy acids, such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), pteroyl- L-glutamic acid (PGLU), organic polyacids, such as maleic acid and polyaspartic acid, polysaccharides and carbohydrates, such as inulin, carboxymethylinulin and carboxymethylchitosan.
  • DTPMPA diethylenetriaminepentamethyl phosphonic acid
  • ATMP amino tri (methylene phosphonic) acid
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise from 0.001% to 2.0% by mass of sequestering agent (s), preferably from 0.01% to 1.0% by mass, relative to the total mass of the composition. .
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can comprise at least one biocidal and / or fungicidal agent.
  • Biocides and fungicides can be used to improve the biological stability of the composition by limiting the proliferation of bacteria, fungi and yeasts in the lubricating fluid.
  • Such biocides can be chosen from parabens, aldehydes, reactive acetylacetone compounds, isothiazolinones, phenolic compounds, acid salts, halogenated compounds, quaternary ammoniums, certain alcohols and their mixtures.
  • the biocides can be chosen from optionally substituted benzisothiazolinones (BIT), such as N-butyl-1,2-benzisothiazolin-3-one, methylisothiazolinones (MIT), mixtures of methylisothiazolinone and chloromethylisothiazolinone (MIT / CMIT), orthophenyl-phenol (OPP) or its sodium salt, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), chloro-cresol and N, N-methylene-bis-morpholine (MBM); sorbic acid; preferably from orthophenyl-phenol (OPP) or its sodium salt, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, chloro-cresol, benzisothiazolinones and N, N-methylene-isomorpholine.
  • BIT optionally substituted benzisothiazolinones
  • BIT optionally substituted benzisothiazolin
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise between 0.01% and 10% by mass of biocide (s) and / or fungicide (s), preferably between 0.5% and 5.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • a lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity, measured at 40 ° C (KV40), according to the standard ASTM D445 (ISO 3104) ranging from 500 to 2000 mm 2 / s, in particular from 800 to 1200 mm 2 / s.
  • a lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity, measured at 100 ° C (KV100), according to the standard ASTM D445 (ISO 3104) ranging from 30 to 70 mm 2 / s, in particular from 40 to 60 mm 2 / s.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises:
  • water in particular deionized water, preferably between 35% and 90% by mass, more preferably between 40% and 75% by mass;
  • glycerol preferably between 20% and 75% by weight, more preferably between 30% and 50% by weight;
  • hypericin preferably from 0.01% to 5.0% by weight of hypericin, preferably from 0.05% to 3.5% by weight, more preferably from 0.1% to 1.5% by weight, the contents being expressed relative to to the total mass of the lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises:
  • additives chosen from anti-foaming agents, extreme pressure agents, corrosion inhibitors, pH regulators, metal passivating agents, colorants, emulsifying agents, sequestering agents, and mixtures thereof, the contents being expressed relative to the total mass of the lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may consist of:
  • additives chosen from anti-foaming agents, extreme pressure agents, corrosion inhibitors, pH regulators, metal passivators, colorants, emulsifying agents, sequestering agents, and mixtures thereof, the contents being expressed relative to the total mass of the lubricating composition; the remainder consisting of water, preferably deionized water.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can comprise:
  • glycerol at least 20% by weight of one or more compounds of polyol type chosen from glycerol, glycols in particular alkylene glycols, polyalkylene glycols and their mixtures, preferably chosen from glycerol and polyalkylene glycols as defined above; preferably glycerol; and
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may consist of:
  • glycerol at least 20% by weight of one or more compounds of polyol type chosen from glycerol, glycols in particular alkylene glycols, polyalkylene glycols and their mixtures, preferably chosen from glycerol and polyalkylene glycols as defined above; preferably glycerol; and
  • the present invention thus relates to the use of at least one compound of polycyclic dianthraquinone type, chosen from hypericin and its derivatives, and more particularly of formula (I) as defined above, preferably hypericin, as an additive for improving the tribological properties, in particular in terms of friction reduction and wear resistance, of an aqueous composition comprising at least water and at least one compound of polyol type chosen from among glycerol, glycols in particular alkylene glycols, polyalkylene glycols and their mixtures, preferably chosen from glycerol and polyalkylene glycols as defined above; preferably glycerol.
  • polyol type chosen from among glycerol, glycols in particular alkylene glycols, polyalkylene glycols and their mixtures, preferably chosen from glycerol and polyalkylene glycols as defined above; preferably glycerol.
  • an aqueous lubricating composition formulated according to the invention exhibits excellent tribological properties, in particular in terms of reduction of friction and resistance to wear, which makes it particularly well suited. for use as a lubricating fluid.
  • Aqueous lubricating compositions can find various applications. In general, they can be used as lubricating fluid for systems and applications, replacing conventional hydrocarbon lubricants.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can thus be used for the lubrication of gears, bearings, bearings, such as rolling or sliding bearings or even motors.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can be used for the lubrication of an engine, in particular of an internal combustion engine, for example of a vehicle engine. It advantageously reduces wear on engine parts.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can be used for working metals, for example for the transformation of metals, for example aluminum, steel, galvanized steel, yellow metals.
  • a lubricating composition according to the invention formed predominantly of water, has little toxicological impact, in particular for people using this lubricant.
  • water is the solvent predominantly an aqueous lubricant according to the invention, the treated surface is properly lubricated.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can also find an advantageous application for the lubrication of a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, and more particularly of the engine, the electric power, the transmission and / or the transmission. drums.
  • aqueous composition according to the invention can thus be used both as a cooling fluid and as a lubricant, for example in a motorization system of an electric or hybrid vehicle.
  • a composition according to the invention allows joint access to good properties in terms of cooling and lubrication of parts of the motorization system of an electric or hybrid vehicle.
  • a composition according to the invention makes it possible to cool and lubricate an electric motor of an electric or hybrid vehicle. It is particularly effective in cooling the power electronics and / or the rotor and / or the stator of an electric motor. It also lubricates the bearings located between the rotor and the stator of an electric motor of an electric or hybrid vehicle.
  • a composition according to the invention makes it possible to ensure the lubrication of the transmission, when it is present, in particular the reduction gear, of an electric or hybrid vehicle. Also, a composition according to the invention advantageously makes it possible to effectively cool the battery present in an electric or hybrid vehicle.
  • test conditions on the reciprocating ball-plane tribometer are:
  • a reference composition (10), comprising only glycerol and water, and a composition in accordance with the invention (II), corresponding to the supplemented composition. with hypericin, were prepared by simple mixing, at room temperature, of the components indicated in Table 2. The percentages are expressed by mass relative to the total mass of the composition.
  • composition in accordance with the invention (II) exhibits reduced wear and a coefficient of friction compared to the reference composition (10), not using hypericin.

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Abstract

Composition aqueuse pour la lubrification des systèmes mécaniques La présente invention concerne une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique comprenant au moins de l'eau; du glycérol; et de l'hypéricine. Elle concerne encore l'utilisation d'une telle composition lubrifiante aqueuse, pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule. Figure pour l'abrégé : Néant

Description

Description
Titre : COMPOSITION AQUEUSE POUR UA UUBRIFICATION DES SYSTEMES MECANIQUES
Domaine technique
La présente invention a trait au domaine des compositions lubrifiantes destinées à la lubrification des systèmes mécaniques, tels que des roulements, des engrenages, des paliers ou des moteurs. Elle vise plus particulièrement à proposer de nouveaux lubrifiants aqueux.
Technique antérieure
Les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants », sont couramment mises en œuvre dans des systèmes mécaniques, pour réduire les frottements entre les pièces et ainsi protéger les pièces contre G usure. Outre les phénomènes d’usure, les frottements peuvent s’opposer au mouvement relatif des pièces en contact et induire des pertes d’énergie préjudiciables à un fonctionnement optimal du système mécanique.
Les lubrifiants sont mis en œuvre pour de multiples applications, par exemple pour le travail des métaux, notamment pour les opérations de déformation de métaux, pour les turbines à gaz ou à vapeur dans les domaines de l’aéronautique, du naval, du transport ferroviaire et de la production d’électricité, pour des systèmes de propulsion des véhicules à moteur, par exemple pour la lubrification des roulements, des engrenages, d’un moteur, etc.
Les lubrifiants les plus répandus sont des lubrifiants à base d’hydrocarbures. Ces lubrifiants hydrocarbonés sont classiquement composés d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés des additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement.
D’autre part, la friction entre les pièces en mouvement génère de la chaleur, et il peut être nécessaire d’assurer conjointement un refroidissement des systèmes mécaniques. Ce refroidissement est typiquement assuré par un fluide de refroidissement, distinct du lubrifiant hydrocarboné, comme par exemple de l’air, un fluide aqueux, tel que l’eau ou encore par un mélange d’eau et d’un glycol.
De nos jours, le développement de nouveaux lubrifiants doit prendre en considération de nouvelles contraintes visant à s’affranchir de l’utilisation de solvants toxiques ou potentiellement toxiques, ou encore à réduire leur impact sur l’environnement et les émissions de dioxyde de carbone. A ce titre, les formulations à base d’eau présentent un intérêt croissant.
Si l’eau est excellent fluide de refroidissement, elle ne présente pas, en revanche, des propriétés tribologiques requises pour un lubrifiant, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure.
Des compositions lubrifiantes à base d’eau, supplémentée par divers additifs, ont déjà été étudiées. Par exemple, le document US 2012/0149616 propose un lubrifiant aqueux comprenant, outre de l’eau, des polyalkylènes glycol hydrosolubles, des émulsifiants, des additifs antigels de type alkylène glycol ou glycérol, des additifs anticorrosion, des additifs anti-mousses et des additifs réducteurs de frottement.
Exposé de l’invention
La présente invention vise à proposer une nouvelle composition à base d’eau, présentant des propriétés tribologiques adaptées à sa mise en œuvre pour la lubrification de systèmes mécaniques.
Plus particulièrement, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, comprenant au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ;
- du glycérol ; et
- de l’hypéricine.
Par « composition aqueuse » au sens de la présente invention, on entend désigner une composition comprenant de l’eau à titre de fluide de base, autrement dit à titre de solvant majoritaire. En particulier, l’eau, de préférence déionisée, représente de préférence plus de 35 % massique de la masse totale de la composition lubrifiante.
Dans la suite du texte, on désignera par « composition lubrifiante aqueuse » ou « lubrifiant aqueux », une composition lubrifiante selon l’invention, destinée à lubrifier les pièces en mouvement dans un système mécanique.
Par « eau osmosée » au sens de la présente invention, on entend désigner une eau ayant subi une purification, notamment par un procédé d’osmose inverse, afin de réduire la teneur en composés organiques et/ou minéraux, par exemple à une teneur inférieure à 5,0 % en poids, de préférence inférieure à 1,0 % en poids. Dans la suite du texte, les expressions « eau déminéralisée » ou encore « eau ultrapure » seront considérées comme équivalentes ou synonymes de l’expression « eau osmosée ». En particulier, l’eau osmosée peut être une « eau déionisée », autrement dit une eau ayant subi une purification afin de réduire la teneur en ions, tels que les ions Ca2+ et HCO3 généralement présents dans l’eau. De préférence une eau déionisée ne comprend pas d’ions.
L’hypéricine est un pigment naturel présent chez certaines espèces d’insectes et certaines plantes du genre Hypericum, dont la plante commune est le millepertuis. L’hypéricine est un composé de dione polycyclique aromatique présentant de nombreuses activités biologiques. Il est connu depuis très longtemps d’utiliser l’hypéricine dans la médecine traditionnelle, par exemple dans le traitement de la dépression et la cicatrisation des blessures. En outre, l’hypéricine est également connue en tant qu’agent antiviral, antibactérien et antitumoral, ou encore en tant que photosensibilisateur dans le diagnostic et la thérapie des tumeurs.
En revanche, à la connaissance des inventeurs, il n’a jamais été proposé de mettre en œuvre l’hypéricine dans des lubrifiants destinés à la lubrification de systèmes mécaniques.
Contre toute attente, les inventeurs ont découvert qu’il est possible, en supplémentant un mélange d’eau et de glycérol, par de l’hypéricine, d’accéder à une formulation aqueuse présentant d’excellentes propriétés tribologiques.
En particulier, une composition aqueuse selon l’invention présente de bonnes propriétés en termes de résistance à l’usure et de réduction des frottements entre les pièces en mouvement dans un système mécanique.
Ainsi, la présente invention concerne également l’utilisation de l’hypéricine à titre d’additif pour améliorer les propriétés tribologiques, en particulier en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, d’une composition aqueuse comprenant par ailleurs au moins de l’eau et du glycérol, en particulier comprenant au moins 35 % massique d’eau et au moins 20 % massique de glycérol, par rapport à la masse totale de la composition.
Les compositions aqueuses selon l’invention s’avèrent ainsi adaptées à une mise en œuvre en tant que lubrifiants pour la lubrification de pièces en mouvement dans un système mécanique. Elles peuvent ainsi être employées dans tous les systèmes et pour toutes applications, en substitution des lubrifiants conventionnels hydrocarbonés. Des exemples d’application sont donnés dans la suite du texte. Selon encore un autre de ses aspects, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule, et plus particulièrement au niveau de la partie transmission d’un système de propulsion de véhicule.
L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé de lubrification d’un système mécanique (ou de pièces dans un système mécanique), comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins une pièce dudit système mécanique avec une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.
Elle concerne encore G utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour réduire les frottements entre les pièces en mouvement dans un système mécanique, ainsi que l’utilisation d’une composition aqueuse lubrifiante selon l’invention pour réduire l’usure des pièces dans un système mécanique.
De manière avantageuse, une composition selon l’invention associe ainsi de bonnes propriétés de refroidissement liées à la présence de l’eau, et de bonnes propriétés tribologiques, en particulier de réduction des frottements et de résistance à l’usure. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention peut avantageusement assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement.
Ainsi, la présente invention concerne également G utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, pour la lubrification et le refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule.
Il est ainsi possible de tirer profit d’une composition aqueuse selon l’invention pour s’affranchir de la mise en œuvre de deux fluides distincts, d’un côté un fluide de refroidissement, de l’autre, un fluide lubrifiant.
Également, une composition selon l’invention présente l’avantage d’être aisée à formuler. Elle présente, outre les propriétés conjointes de refroidissement et de lubrification, une bonne stabilité. De manière avantageuse, elle présente également de bonnes propriétés anticorrosion. D’autres caractéristiques, variantes et avantages d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de ... à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.
Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages pondéraux. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. La température est exprimée en degré Celsius sauf indication contraire, et la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire.
Description détaillée
COMPOSITION LUBRIFIANTE AQUEUSE
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, dit encore lubrifiant aqueux, est une formulation comprenant de l’eau à titre de solvant majoritaire.
Au sens de l’invention, par « solvant majoritaire » on entend signifier que l’eau est présente en plus grande quantité que tout autre solvant éventuellement présent dans la composition. De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 35 % massique d’eau, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
De manière avantageuse, outre son rôle de solvant, l’eau permet d’accéder à une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés de refroidissement, et pouvant être mise en œuvre comme fluide de refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique. Selon un mode de réalisation particulier, l’eau mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est de l’eau déionisée, dite encore eau déminéralisée. Une eau déionisée ne comprend pas d’ions, tels que les ions Ca2+ et HCO3 généralement présents dans l’eau, qui sont responsables de la conduction de l’électricité dans l’eau.
La mise en œuvre d’une eau déionisée est donc particulièrement avantageuse dans le cadre de l’utilisation du lubrifiant aqueux selon l’invention pour des applications requérant un fluide conduisant peu, voire pas du tout, l’électricité, comme par exemple pour la mise en œuvre du lubrifiant aqueux pour la lubrification et le refroidissement de systèmes mécaniques comprenant un circuit électrique, par exemple des moteurs électriques ou hybrides, en particulier dans des véhicules électriques ou hybrides.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention se différencie donc des lubrifiants classiquement mis en œuvre dans les systèmes mécaniques, qui comprennent une proportion majoritaire d’une ou plusieurs huiles non solubles dans l’eau.
Par « huile non soluble dans l’eau », on entend notamment une huile qui ne se dissout substantiellement pas dans l’eau à température ambiante (à environ 25 °C). En particulier, une huile non soluble dans l’eau présente une solubilité dans l’eau inférieure à 0,2 g/L, à température ambiante.
Il s’agit notamment des huiles de bases lubrifiantes appartement aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et leurs mélanges.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon la présente invention comprend moins de 5 % massique d’huile(s) non soluble(s) dans l’eau, de préférence moins de 2 % massique, plus préférentiellement moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est totalement exempte d’huile non soluble dans l'eau.
HYPERICINE
Comme précisé précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention met en œuvre de l’hypéricine.
L’hypéricine, encore nommée l,3,4,6,8,13-hexahydroxy-10,ll- dimcthylphcnanthroj 1 , 10,9,8-o c/ra]pcrylcnc-7, 14-dionc ou 4,5,7,4',5',7'-Hexahydroxy- 2,2'-dimethylnaphthodianthrone, est un composé formé de huit cycles conjugués contenant six groupes hydroxyles, deux groupes carbonyles et deux groupes méthyles, présentant la structure chimique suivante : L’hypéricine peut être obtenue par tout procédé connu de l’homme du métier.
En particulier, elle peut être issue de plantes fraîches ou séchées du genre Hypericum. Hypericum perforatum, connu également sous le nom de St John's Wort ou de millepertuis, est une source riche en hypéricine.
Les extraits d’Hypericum peuvent être facilement préparés par extraction par solvant organique, tel que l’acétone, l’acétonitrile, le dichlorométhane, l’acétate d'éthyle, l’éthanol, l’hexane, l’isopropanol, le méthanol, ou par extraction par fluide supercritique, tel que le dioxyde de carbone à l’état supercritique. Un exemple d’un tel procédé est notamment décrit dans le document US 7,195,783.
Alternativement, l’hypéricine peut être synthétisée en laboratoire, selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier, telles que décrites par exemple dans les documents WO 2017/151111, US 5,120,412 et EP 0432496.
L’hypéricine peut encore être disponible commercialement, par exemple auprès de la société Sigma Aldrich.
L’hypéricine mise en œuvre selon l’invention se présente généralement sous la forme d’une poudre.
De préférence, l’hypéricine est mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention à raison de 0,01 % à 5,0 % massique, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique et plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de l’eau et de l’hypéricine dans un ratio massique eau : hypéricine allant de 100 :1 à 200 :1, en particulier de 120 :1 à 150 :1. Selon une variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre, alternativement à l’hypéricine ou conjointement à celle-ci, un ou plusieurs autres composés de type dianthraquinone polycyclique, et plus généralement un ou plusieurs composés dérivés d’anthraquinone.
Ainsi, d’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs composés choisis parmi les dianthraquinones polycycliques, de préférence parmi l’hypéricine et ses dérivés.
Les composés de type dianthraquinone polycyclique peuvent répondre plus particulièrement à la formule (I) suivante :
Figure imgf000009_0001
dans laquelle :
- Ri, RÔ, R7 et R12 sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -OH, -OR et -0(C0)R ;
- R3, R4, R9 et Rio sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -R, -OH, -OR, -0(C0)R, -CH2-OH, -CH2-OR, CH2-0(C0)R, -COOH et -COOR, de préférence parmi -H, -OH, -OR, -0(C0)R, -CH2-OH, -CH2-OR et CH2-0(C0)R ;
- R2, R5, Rs et R11 sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -R, -F, -Cl, - Br, -I et -SO3H, de préférence parmi -H et -R ;
- R est un groupement alkyle, en particulier comprenant de 1 à 10 atomes de carbone.
De tels composés peuvent être obtenus par tout procédé connu de l’homme du métier, comme celui décrit dans le document US 7,195,783.
Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins de l’eau, du glycérol et au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus. En particulier, le ou lesdits composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisis parmi l’hypéricine et ses dérivés, peuvent être mis en œuvre à raison de 0,01 % à 5,0 % massique, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique et plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
GLYCEROL
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins du glycérol.
Le glycérol est une molécule organique comportant trois groupements hydroxyles libres, de formule suivante :
Figure imgf000010_0001
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins 20 % massique de glycérol, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique, par rapport à la masse totale la composition. En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de l’eau et du glycérol dans un ratio massique eau : glycérol allant de 0,5 :1 à 2 :1.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre du glycérol et de l’hypéricine dans un ratio massique glycérol : hypéricine allant de 50 :1 à 300 :1, en particulier de 100 :1 à 200 :1.
Selon une variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre, alternativement au glycérol ou conjointement à celui-ci, un ou plusieurs autres composés de type polyols, en particulier choisis parmi les glycols et les polyalkylène glycols.
Ainsi, d’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs polyols, en particulier choisis parmi le glycérol, les glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges.
Les glycols sont des diols dans lesquels les deux groupes hydroxyle sont portés par des atomes différents de carbone, de préférence par des atomes de carbone vicinaux. De préférence, les glycols sont des alkylène glycols, en particulier ayant de 2 à 10 atomes de carbone, en particulier de 2 à 6 atomes de carbones. A titre d’exemples, peuvent être cités le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol et le propylène glycol.
Les polyalkylène glycols (notés « PAG ») sont choisis parmi les polyalkylène glycols solubles dans l’eau.
Par « soluble dans l’eau » on entend désigner un polyalkylène glycol ayant une solubilité dans l’eau d’au moins 10 g/L, de préférence d’au moins 500 g/L, dans l’eau à température ambiante (environ 25 °C).
Les polyalkylène glycols peuvent être plus particulièrement formés d’unités oxyde d’alkylène en C1-C4, de préférence en C1-C3, plus particulièrement en C2-C3. Avantageusement, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène. Il peut s’agir d’un copolymère statistique oxyde d’éthylène / oxyde de propylène.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 5 000 mm2/s, en particulier entre 150 et 3 000 mm2/s.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445, comprise entre 500 et 30000 mm2/s, plus particulièrement entre 1 000 et 25 000 mm2/s.
Le point éclair d’un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est de préférence supérieur ou égale à 160 °C, en particulier supérieur ou égale à 220 °C. Le point éclair peut être mesuré par la norme ISO 2592 ou ASTM D92.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente un indice de viscosité mesuré selon la norme ASTM D2270, compris entre 100 et 800, de préférence entre 250 et 550. Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins de l’eau, au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment, et de l’hypéricine.
En particulier, le ou lesdits composés de type polyol peuvent être mis en œuvre à raison d’au moins 20 % massique, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique, par rapport à la masse totale la composition.
Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau,
- au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et
- au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine.
ADDITIFS
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre en outre divers additifs.
Il est entendu que le ou lesdits additifs sont compatibles avec leur mise en œuvre en milieu aqueux. Avantageusement, les additifs sont mis en œuvre sous une forme soluble ou émulsionnable dans l’eau, par exemple sous la forme de sels ou de liquides ioniques.
Le ou lesdits additifs sont bien entendu choisis au regard de l’application visée pour le lubrifiant aqueux.
Bien entendu, l’homme du métier veillera à choisir les éventuels additifs et/ou leur quantité de telle manière que les propriétés avantageuses de la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, en particulier les propriétés tribologiques, notamment de réduction des frottements et protection des pièces contre l’usure, et de refroidissement, ne soient pas altérées par l’adjonction envisagée.
De tels additifs peuvent être plus particulièrement choisis parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiants, et leurs mélanges.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre plus particulièrement de 0,1 à 10 % massique d’additifs, en particulier de 1,0 à 8,0 % massique d’additifs, par rapport à la masse totale de la composition.
Inhibiteur de corrosion
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs de corrosion permettent avantageusement de réduire voire d’empêcher la corrosion des pièces métalliques. La nature du ou desdits inhibiteurs de corrosion peut être choisie au regard du métal à protéger contre la corrosion, tel que l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes, par exemple le cuivre ou le laiton. Parmi les inhibiteurs de corrosion inorganiques peuvent être cités les nitrites, les sulfites, les silicates, les borates, les phosphates de sodium, potassium, calcium ou magnésium, les phosphates de métaux alcalins, les hydroxydes, les molybdates, les sulfates de zinc, de magnésium ou de nickel.
Parmi les inhibiteurs de corrosion organiques peuvent être cités les alcanolamines, telle que la triéthanolamine, les acides aliphatiques monocarboxyliques, en particulier ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide octanoïque, les acides aliphatiques dicarboxyliques ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide décane dioïque, l’acide undécane dioïque, l’acide dodécane dioïque ou leurs mélanges, les acides polycarboxyliques éventuellement neutralisés par la triéthanolamine, tel que l’acide l,3,5-triazine-2,4,6-tri-(6- aminocaproïque), les acides alcanoylamidocarboxyliques, en particulier l’acide isononanoylamidocaproïque, et leurs mélanges. Les amides boratés, produits de la réaction d’amines ou d’amino-alcools avec de l’acide borique, peuvent également être utilisés.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 5,0 % massique d’inhibiteur(s) de corrosion, de préférence de 0,5 % à 4,0 % massique, plus préférentiellement de 1,0 % à 2,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Figure imgf000014_0001
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-usure et/ou extrême-pression. Leur fonction est de réduire l’usure et le coefficient de friction, ou encore d’empêcher le contact métal-métal par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.
Il existe une grande variété d’additifs anti-usure, parmi lesquels peuvent être cités ceux choisis parmi les additifs phosphosoufrés comme les alkylthiophosphates métalliques ou leurs sels.
Les phosphates d’amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans une composition selon l’invention.
Des additifs n’apportant pas de phosphore peuvent également convenir, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées.
Parmi les additifs extrême-pression convenant à la présente invention, peuvent être cités les additifs extrême-pression hydrosoluble, tels que le 2,5-dimercapto-l,3,4-thiadiazole (DMTD) ou l’un de ses sels, en particulier un sel disodium (NaDMTD).
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 10 % massique d’additif(s) anti-usure et/ou extrême-pression tels que définis ci-dessus, de préférence entre 0,5% et 5,0% massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Anti-mousse
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-mousse. Les anti-mousses permettent d’empêcher le moussage du fluide lubrifiant.
Il peut s’agir par exemple d’un agent anti-mousse à base de polysiloxanes ou de polymères acrylates. De préférence, l’agent anti-mousse est choisi parmi les siloxanes tri dimensionnelles. Également, les agents anti-mousses peuvent être des polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 3,0 % massique d’additif(s) anti-mousse, de préférence de 0,005 % à 1,5 % massique, plus préférentiellement de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Figure imgf000015_0001
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif régulateur de pH, en particulier un tampon alcalin. Le régulateur de pH permet de maintenir le pH souhaité de la composition lubrifiante, en particulier afin de préserver un pH alcalin, avantageusement compris entre 8 et 11, de manière notamment à prévenir une corrosion des surfaces métalliques.
Le régulateur de pH peut être choisi dans la famille des amines, en particulier des alcanolamines et des alcools aminés.
Il peut s’agir notamment d’un additif régulateur de pH choisi parmi les éthanolamines, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA) ; la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA) les isopropanolamines, telles que la mono-isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIPA), les éthylène amines, telles que l’éthylène diamine (EDA), la diéthylène triamine (DETA), la triéthylène tétramine (TETA) et la tétraéthylène pentamine (TEPA), les alcanolamines, telle que la méthyldiéthanol amine (MDEA), les cyclamines, tels que la cyclohexylamine, le 2-amino- 2-éthyle-l,3-propanediol, le 2-amino-2-méthyle-l-propanol et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 10 % massique d’additif(s) régulateur(s) de pH, de préférence de 0,5 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Figure imgf000015_0002
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent passivant les métaux. Les agents passivant les métaux permettent de protéger les pièces métalliques en favorisant la formation d’oxyde métallique à leur surface. Les agents passivant les métaux peuvent être par exemple choisis parmi des dérivés du triazole, tels que le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltryazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), les amines substituées par un groupe triazole, tels que la N,N-bis(2- éthylhexyl)-l,2,4-triazol-l-yl méthanamine, la N'-bis(2 éthylhexyl)-4-méthyl-lH- benzotriazol-l-méthyl-amine, la N,N-bis(heptyl)-ar-methyl-lH-benzotriazole-l- méthanamine, N,N-bis(nonyl)-ar-methyl- IH-benzo triazole- 1 -méthanamine, N,N- bis(décyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l-méthanamine, N,N-bis(undécyl)-ar-méthyl-lH- benzotriazole- 1 -méthanamine, N, N -bis(dodécyl)-ar-méthyl- 1 H-benzotriazole- 1 - méthanamine, N,N-bis(2-éthylhexyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l-méthanamine, les
1.2.4-triazoles, les benzimidazoles, les 2-alkyldithiobenzimidazoles, les 2- alkyldithiobenzothiazoles, les 2-(N, N-dialkyldithiocarbamoyl)benzothiazoles, les 2,5- bis(alkyldithio)-l,3,4-thiadiazoles, tels que le 2,5-bis(tert-octyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-nonyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-decyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-undecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-dodecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tridecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tetradecyldithio)-
1.3.4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-pentadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert- hexadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-heptadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-octadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-nonadecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-eicosyldithio)-l,3,4-thiadiazole, les 2,5-bis(N,N- dialkyldithiocarbamoyl)-l,3,4-thiadiazoles, les 2-alkyldithio-5-mercaptothiadiazoles, et leurs mélanges.
De préférence les agents passivant les métaux sont choisis parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,01 % à 2,0 % massique d’agent(s) passivant les métaux, de préférence de 0,1 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition
Colorants
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs colorants. Les colorants peuvent être naturels ou synthétiques, généralement organiques. Les colorants pouvant être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse peuvent être plus particulièrement choisis parmi des colorants hydrosolubles naturels ou synthétiques, par exemple les colorants FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, la bétanine (betterave), le carmin, une chlorophylline, le bleu de méthylène, les anthocyanes (enocianine, carotte noire et hibiscus), le caramel et la riboflavine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 2,0 % massique de colorant(s), de préférence entre 0,01 % et 1,5 % massique, plus préférentiellement entre 0,02 % et 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Figure imgf000017_0001
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs agents émulsifiants, également appelés émulgateurs. Leur fonction est de générer des émulsions stables dans l’eau.
Les agents émulsifiants peuvent être plus particulièrement non ioniques, comme par exemple des alcools gras éthoxylés, des acides gras éthoxylés, des amides gras éthoxylés ; anioniques, par exemple des savons de KOH, de NaOH ; des sulphonates ; cationiques, tels que des composés ammonium quaternaire ; ou encore des esters d’acide carboxylique solubles ou émulsionnables dans l’eau.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,01 % à 10 % massique d’agent(s) émulsifiant, de préférence de 0,1 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Figure imgf000017_0002
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent séquestrant. Les agents séquestrant, encore appelés agents chélatant, permettent de limiter l’incrustation d’ion métalliques dans la composition.
A titre d’exemples d’agents séquestrant, on peut citer ceux dérivés d’acides phosphoniques et des phosphonates, tels que l’acide diéthylènetriaminepentaméthyle phosphonique (DTPMPA), l’acide amino tri(méthylène phosphonique) (ATMP), l’acide hydroxyéthane- diphosphonique (HEDP), le 1,1 -diphosphonate de 1-hydroxyléthylidène, l’acide de 2- hydroxyéthy lamine di(méthylène phosphonique) (HEAMBP), l’acide diéthylène triamino penta(méthylène phosphonique) (DTMP), les acides organiques multifonctionnels et les acide hydroxylés, tels que l’acide éthylène diamine tétra-acétique (EDTA), l’acide pteroyl- L-glutamique (PGLU), les polyacides organiques, tels que l’acide maléique et l’acide polyaspartique, les polysaccharides et les carbohydrates, tels que l’inuline, la carboxyméthylinuline et le carboxyméthylchitosane.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 2,0 % massique d’agent(s) séquestrant, de préférence de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Biocides et fongicides
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent biocide et/ou fongicide. Les biocides et fongicides peuvent être utilisés pour améliorer la stabilité biologique de la composition en limitant la prolifération des bactéries, champignons et levures dans le fluide lubrifiant.
De tels biocides peuvent être choisis parmi les parabènes, les aldéhydes, les composés acétylacétone réactifs, les isothiazolinones, les composés phénoliques, les sels d’acides, les composés halogénés, les ammoniums quaternaires, certains alcools et leurs mélanges.
De préférence, les biocides peuvent être choisis parmi les benzisothiazolinones (BIT) éventuellement substituées, telle que la N-butyl-l,2-benzisothiazolin-3-one, les méthylisothiazolinones (MIT), les mélanges de méthylisothiazolinone et de chlorométhylisothiazolinone (MIT/CMIT), l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel de sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), le chloro-crésol et la N,N-méthylène- bis-morpholine (MBM) ; l’acide sorbique ; de préférence parmi l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, le chloro-cresol, les benzisothiazolinones et la N,N-méthylène-isomorpholine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre entre 0,01 % et 10 % massique de biocide(s) et/ou fongicide(s), de préférence entre 0,5 % et 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445 (ISO 3104) allant de 500 à 2000 mm2/s, en particulier de 800 à 1200 mm2/s.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445 (ISO 3104) allant de 30 à 70 mm2/s, en particulier de 40 à 60 mm2/s.
Selon un mode de réalisation de l’invention, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend :
- au moins 35 % massique d’eau, en particulier de l’eau déionisée, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique;
- au moins 20 % massique de glycérol, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique ;
- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique, plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend :
- au moins 35 % massique d’eau, de préférence d’eau déionisée ;
- au moins 20 % massique de glycérol ;
- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine ; et
- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut consister en :
- au moins 20 % massique de glycérol ;
- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine ; et
- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante ; le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.
Selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre :
- au moins 35 % massique d’eau, de préférence d’eau d’ionisée ;
- au moins 20 % massique d’un ou plusieurs composés de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et
- de 0,01 % à 5,0 % massique d’un ou plusieurs composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Plus particulièrement, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut consister en :
- au moins 20 % massique d’un ou plusieurs composés de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et
- de 0,01 % à 5,0 % massique d’un ou plusieurs composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante ; le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.
D’une manière plus générale, la présente invention concerne ainsi l’utilisation d’au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine, à titre d’additif pour améliorer les propriétés tribologiques, en particulier en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, d’une composition aqueuse comprenant au moins de l’eau et au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol.
APPLICATIONS
Comme mentionné précédemment, une composition lubrifiante aqueuse formulée selon l’invention, en particulier telle que décrite précédemment, présente d’excellentes propriétés tribologiques, notamment en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, ce qui la rend particulièrement bien adaptée à une mise en œuvre comme fluide lubrifiant. Les compositions lubrifiantes aqueuses peuvent trouver diverses applications. D’une manière générale, elles peuvent être mises en œuvre comme fluide lubrifiant pour les systèmes et les applications, en substitution des lubrifiants conventionnels hydrocarbonés. Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut ainsi être mise en œuvre pour la lubrification d’engrenages, de roulements, de paliers, tels que des paliers à roulement ou à glissement ou encore de moteurs.
A titre d’exemple, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour la lubrification d’un moteur, notamment d’un moteur à combustion interne, par exemple d’un moteur de véhicule. Elle permet avantageusement de réduire l’usure des pièces d’un moteur.
Dans une autre variante d’application, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour le travail des métaux, par exemple pour la transformation des métaux, par exemple l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention, formée majoritairement d’eau, présente peu d’impact toxicologique notamment pour les personnes mettant en œuvre ce lubrifiant. De façon avantageuse, quand bien même l’eau est le solvant majoritaire d’un lubrifiant aqueux selon l’invention, la surface traitée est correctement lubrifiée.
De plus, la présence d’une proportion importante en eau permet de faciliter le nettoyage de la surface à traiter, notamment par simple passage ou rinçage à l’eau.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut encore trouver une application intéressante pour la lubrification d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, et plus particulièrement du moteur, de l’électrique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie.
Une composition aqueuse selon l’invention peut ainsi être mise en œuvre à la fois comme fluide de refroidissement et comme lubrifiant, par exemple dans un système de motorisation d’un véhicule électrique ou hybride. De manière avantageuse, une composition selon l’invention permet d’accéder conjointement à de bonnes propriétés en termes de refroidissement et de lubrification des pièces du système de motorisation d’un véhicule électrique ou hybride.
Plus particulièrement, une composition selon l’invention permet de refroidir et lubrifier un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride. Elle s’avère notamment efficace pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator d’un moteur électrique. Elle assure également la lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride.
Avantageusement, une composition selon l’invention permet d’assurer la lubrification de la transmission, lorsqu’elle est présente, en particulier le réducteur, d’un véhicule électrique ou hybride. Également, une composition selon l’invention permet avantageusement de refroidir efficacement la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride.
Ainsi, de manière avantageuse, il est par exemple possible, en mettant en œuvre, une unique composition selon l’invention, d’assurer à la fois le refroidissement de la batterie et la lubrification de la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.
Selon l’invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition selon l’invention, permettent de définir des utilisations selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées. L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemples
Essais tribologiques
Le coefficient de frottement des compositions lubrifiantes et l’usure des billes en pm3 en diamètre de l’empreinte de la bille sont mesurés à l’aide d’un tribomètre alternatif bille-plan. Pour chaque test les pièces mécaniques de bille et/ou de surface plane sont changées. Les propriétés des pièces utilisées sont présentées dans le Tableau 1 ci-dessous.
Figure imgf000023_0001
Propriétés des pièces mécaniques utilisées dans cette étude TABLEAU 1
Les conditions d” essai sur le tribomètre alternatif bille-plan sont :
- Température : 25 °C ;
- Fréquence :0,75 Hz ;
- Pression maximale de contact : 580 MPa ;
- Longueur de trace : 2 mm ;
- Durée : 1,1 h ;
- Volume de la composition lubrifiante : environ 50pL.
Exemple 1
Préparation des compositions lubrifiantes
Une composition de référence (10), comprenant uniquement du glycérol et de l’eau, et une composition conforme à l’invention (II), correspondant à la composition 10 supplémentée avec l’hypéricine, ont été préparées par simple mélange, à température ambiante, des composants indiqués dans le tableau 2. Les pourcentages sont exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Figure imgf000024_0002
TABLEAU 2
Evaluation des propriétés des compositions lubrifiantes
Les propriétés tribologiques des compositions aqueuses ainsi préparées ont été évaluées conformément au protocole de mesure détaillé ci-dessus.
Les résultats sont compilés dans les tableaux 3 et 4 ci-dessous.
Figure imgf000024_0003
Coefficient de frottement mesuré pour chaque configuration bille-plan et pour chaque composition
TABLEAU 3
Figure imgf000024_0004
Diamètre d’empreinte de la bille (en mesuré pour chaque configuration bille -plan et pour
Figure imgf000024_0001
chaque composition
TABLEAU 4 P ressort de ces exemples que la composition conforme à l’invention (II) présente une usure et un coefficient de frottement réduits comparativement à la composition de référence (10), ne mettant pas en œuvre d’hypéricine.

Claims

Revendications
1. Composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, comprenant au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ;
- du glycérol ; et
- de l’hypéricine.
2. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication 1, comprenant au moins 35 % massique d’eau, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
3. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins 20 % massique de glycérol, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
4. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique, plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
5. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un additif choisi parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiant, et leurs mélanges, de préférence choisi parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
6. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant moins de 5 % massique d’huile(s) non soluble(s) dans l’eau, de préférence moins de 2 % massique, plus préférentiellement moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
7. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition étant exempte d’huile non soluble dans l’eau.
8. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule.
9. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour la lubrification et le refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule.
10. Utilisation de l’hypéricine à titre d’additif pour améliorer les propriétés tribologiques, en particulier en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, d’une composition aqueuse comprenant par ailleurs au moins de l’eau et du glycérol.
11. Utilisation selon la revendication précédente, ladite composition aqueuse comprenant au moins 35 % massique d’eau et au moins 20 % massique de glycérol, par rapport à la masse totale de ladite composition.
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