[0001] La présente invention se rapporte à de nouvelles compositions lubrifiantes destinées
notamment à être utilisé dans le domaine de la transformation à froid des métaux en
feuille.
[0002] On connait déjà de nombreuses compositions lubrifiantes destinées au travail des
métaux en feuille à froid. Le principal rôle de telles compositions lubrifiantes est
de réduire l'usure des pièces mécaniques en frottement, de créer une barrière d'étanchéité
contre les éléments extérieurs (poussières, eau, solvants, chaleurs...), et de diminuer
la chaleur et les pertes d'énergie résultant des frottements. Parmi les compositions
lubrifiantes connues, les lubrifiants évanescents (évaporables) permettant de résoudre
les problèmes d'oxydation des métaux et ne nécessitant aucune opération de dégraissage,
sont couramment utilisés.
[0003] De tels lubrifiants évanescents sont décrits dans le document de brevet
FR 2 168 925 selon lequel les lubrifiants comportent un complexe lipoïde d'origine animale, un
hydrocarbure paraffinique chloré et un additif pulvérulent constitué par un dérivé
du bore. Toutefois, ces produits qui permettent de résoudre à la fois le problème
d'oxydation des métaux et de dégraissage ne satisfont plus aux obligations légales
ou normatives en matière d'environnement et de santé de plus en plus strictes.
[0005] Bien qu'il existe des lubrifiants ne comportant que des composés renouvelables et
biodégradables, leur efficacité semble encore insuffisante. La présente invention
a été réalisée par rapport à l'art antérieur décrit ci-dessus, et son but est, non
seulement d'obtenir une nouvelle composition évanescente substituant les produits
connus et ne présentant aucun danger pour la santé humaine et l'environnement.
[0006] Pour résoudre ce problème, la présente invention propose une composition lubrifiante
comprenant :
- au moins un composé de formule (I) :
- entre 60 et 70% en poids dudit composé de formule (I) :
dans laquelle R1 représente un groupe alkyle linaire ou ramifié comprenant 4 à 6 atomes de carbone
; et
- entre 30 et 40% en poids dudit composé de formule (II) :
dans laquelle R2 et R3 représentent indépendamment l'un de l'autre un groupe alkyle linaire ou ramifié comprenant
8 à 10 atomes de carbone.
[0007] Au sens de la présente invention, le « groupe alkyle linaire ou ramifié comprenant
4 à 6 atomes de carbone» est un groupe carboné linéaire, ramifié, saturé comprenant
4 à 6 atomes de carbone. De préférence, R
1 peut être choisi parmi le groupe consistant en des groupes pentyle, 2-méthylbutyl
et 3-méthylbutyl.
[0008] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, R
1 représente un groupe 3-méthylbutyl. C'est-à-dire, le composé de formule (I) est 3-méthylbutyl
dodécanoate (« laurate d'amyle » : numéro de CAS 6309-51-9, numéro d'EINECS 228-626-1).
[0009] Préférentiellement, R
2 et R
3 sont identiques. R
2 et R
3 représentant chacun un groupe carboné linéaire, ramifié ou cyclique, saturé comprenant
de 8 à 10 atomes. De préférence, R
2 et R
3 sont choisis parmi le groupe consistant en des groupes octyle, nonyle, décyle et
leurs isomères ramifiés. Parmi ces groupes, les groupes 2-ethylhexyle, octyle et décyle
sont particulièrement préférés.
[0010] Dans le cadre de la présente invention, la composition peut comprendre un mélange
de plusieurs variantes de composés de formule (II). Par exemple, la composition lubrifiante
selon l'invention comprend un mélange de deux ou trois composés différents de formule
(II). Ce mélange peut être obtenu selon un procédé connu de l'homme du métier.
[0011] A titre d'exemple, ledit mélange consiste en un composé de formule (II) dans laquelle
R
2 et R
3 représentent chacun un groupe alkyle comprenant 8 atomes de carbone, et un composé
de formule (II) dans laquelle R
2 et R
3 représentent chacun un groupe alkyle comprenant 10 atomes de carbone.
[0012] De préférence, la composition comprend un mélange de succinate de dioctyle (numéro
de CAS 14491-66-8) et de succinate de didécyle (numéro de CAS 10595-82-1).
[0013] Ainsi, les composés de formule (II) sont des solvants de diester de succinate. De
tels solvants peuvent être obtenus par réaction entre l'acide succinique et d'alcools
de longueur de chaîne désirée. L'acide succinique peut être synthétisé selon un procédé
biochimique connu, par exemple par fermentation de glucose compris dans le maïs et
le blé.
[0014] Lesdits solvants de diester de succinate comprennent, de préférence, au moins 99%
de matière pure. Ils peuvent contenir d'autres composants mineurs tels que des alcools,
monoesters, et des acides.
[0015] Selon l'invention, la composition comprend entre 60 et 70%, préférentiellement entre
62 % et 67% en poids du composé de formule (I), par rapport à la composition finale.
[0016] La composition lubrifiante selon l'invention comprend entre 30 et 40%, de préférence,
entre 33 et 38% en poids, par rapport à la composition finale, d'au moins un composé
de formule (II).
[0017] De manière encore plus avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention
comprend :
- 65% en poids par rapport à la composition finale, de composé de formule (I); et
- 35% en poids par rapport à la composition finale, d'au moins un composé de formule
(II).
[0018] De préférence, la composition lubrifiante consiste seuls en un composé de formule
(I) et au moins un composé de formule (II).
[0019] La composition selon l'invention est avantageusement destinée à être utilisée en
tant que lubrifiant. Elle est compatible avec la totalité des matériaux, tels que
les métaux, plastiques, élastomères et caoutchouc. Toutefois, il est particulièrement
avantageux de l'utiliser pour le glissement des outils sur le métal pour le travail
de déformation à froid de tous métaux en feuille.
[0020] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit mélange de composés de
formule (II) comprend 40-50 % en poids de succinate de dioctyle et 60-50 % de succinate
de didécyle, par rapport au poids total dudit mélange.
[0021] De préférence, le mélange de composés de formule (II) comprend entre 43-46 % en poids
de succinate de dioctyle et entre 57-54 % en poids de succinate de didécyle.
[0022] Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la substitution des solvants
isoparaffiniques et autres additifs d'origine pétrochimique par des solvants issus
de matière renouvelable.
[0023] Selon la présente invention, par rapport aux biolubrifiants évanescents « chimiques
» connus, on obtient une plus grande efficacité (capacité de dissolution, propriétés
physicochimiques). Par conséquent, on augmente la durée de vie de l'outil et on améliore
l'état de surface des pièces.
[0024] La présente invention concerne aussi une utilisation de ladite composition en tant
que lubrifiant. Parmi les diverses utilisations, elle convient particulièrement pour
le découpage par cisaillement, et/ou déformation à froid des métaux en feuille. A
titre d'exemple, on peut citer des procédés de découpage, emboutissage, poinçonnage,
pliage, cambrage, laminage, profilage, permettant des opérations ultérieures telles
que le collage, le soudage et la peinture.
[0025] Par le terme «métaux en feuille» on entend des tôles métalliques présentant une épaisseur
égale ou inférieure à 10mm, et égale ou inférieure à L/10 (mm) dans lequel L est une
longueur de la tôle. Ces tôles métalliques peuvent être, par exemple, en acier doux,
en aluminium ou ses alliages, en fer, en cuivre, et en inox. La composition montre
une meilleure efficacité lorsque la tôle est en acier doux.
[0026] La présente invention concerne également un procédé de découpage et/ou de déformation
des métaux en feuille comprenant des étapes suivantes :
- fournir une tôle plane métallique;
- fournir la composition lubrifiante selon l'invention ;
- appliquer ladite composition directement sur au moins une surface de ladite tôle métallique
; et
- découper et/ou déformer ladite tôle métallique.
[0027] Par le terme « Procédé de découpage et/ou de déformation », on entend tout type de
travail consiste à découper et/ou à déformer des métaux, tel que procédés de découpage,
emboutissage, poinçonnage et de poinçonnage. La composition lubrifiante selon l'invention
montre une excellente adaptation lors du procédé à froid.
[0028] Par ailleurs, la composition lubrifiante selon l'invention est particulièrement adaptée
aux procédés de découpage et l'emboutissage à froid.
[0029] Lorsque l'on applique la composition lubrifiante selon l'invention, il est préférable
de l'appliquer sur deux faces de la tôle métallique. L'application de la composition
lubrifiante peut se faire par tout moyen adapté. A titre d'exemple, mais sans s'y
limiter, on peut citer des applications par pulvérisation, par goutte à goutte, et
par transfert par rouleau de feutre.
[0030] En plus des avantages décrits ci-dessus, la composition selon la présente invention
présente des avantages supplémentaires:
- Elle ne comporte aucun composé organique volatil (C.O.V) ;
- Elle est biodégradable (test OECD 301 B et OECD 302 C);
- Elle ne présente aucun risque d'explosivité. Par conséquent, il n'y a aucune obligation
de classement de la zone d'utilisation en zone ATEX (Décret 2002/680) ;
- Sa formulation est exclusivement composée de produits renouvelables.
- Elle ne nécessite aucune déclaration d'emploi auprès des autorités administratives
;
- Elle ne dégage aucune odeur ;
- L'utilisateur n'a pas d'obligation d'une surveillance médicale spéciale et aucune
inscription au tableau des maladies professionnelles.
- Elle ne comporte aucune substance répertoriée cancérogène, mutagène, toxique, reprotoxique
ou nocive.
- Elle ne comporte aucun produit d'origine pétrolière.
[0031] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de
la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention,
donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
la Figure 1 est un dessin schématique de l'essai comparable.
Exemples
Exemple 1: Préparation de composition selon l'invention
[0032] Pour obtenir la composition lubrifiante, on mélange à l'aide d'un agitateur vortex
des composés suivants :
- 65% de dodécanoate de 3-méthylbutyl ; et
- 35% de mélange des succinates de didécyl et de dioctyl.
[0033] Pour le dodécanoate de 3-méthylbutyl, le produit commercialisé par la société oleon
(Belgique) sous le nom de RADIASOLVE 7529 a été utilisé. De plus, le succinate de
didécyl et le succinate de dioctyl ont été fournis par la société ARD (Agro-industrie
Recherches et Développement). Le mélange des succinates de didécyl et de dioctyl,
a été obtenu en mélangeant 45 % en poids de succinate de dioctyle et 55 % en poids
de succinate de didécyle par rapport au poids total dudit mélange, avec l'agitateur
vortex.
[0034] Les caractéristiques de la composition ainsi obtenue sont décrites dans le tableau
1.
Tableau 1 : Caractéristiques de la composition selon l'invention
Caractéristiques |
Normes |
Résultats |
Aspect |
|
Limpide |
Couleur |
|
Incolore |
Odeur |
|
Sans |
Masse volumique à 25°C |
NF EN ISO 12185 |
0.86 kg/m3 |
Point éclair en vase clos |
NF EN 22 179 |
> 160°C |
Viscosité cinématique à 40° |
NF EN ISO 3104 |
2-4 mm2/s |
Indice d'évaporation (éther=1) |
DIN 53 170 |
> 1000 |
Corrosion lame de cuivre |
|
1a |
Exemple 2: Préparation de composition selon l'invention
[0035] Pour obtenir la composition lubrifiante, on mélange à l'aide d'un agitateur vortex
des composés suivants :
- 65% de dodécanoate de 3-méthylbutyl ; et
- 35% de bis(2-éthylhexyl)succinate (n° CAS 2915-57-3).
[0036] Pour le dodécanoate de 3-méthylbutyl, le produit commercialisé par la société oleon
(Belgique) sous le nom de RADIASOLVE 7529 a été utilisé. De plus, le bis(2-éthylhexyl)succinate
a été obtenu à partir de l'estérification de l'acide succinique et du 2-éthylhexanol.
Exemple 3 : L'essai sur l'efficacité des lubrifiants
[0037] La figure 1 représente un schéma de principe de cet essai. Cet essai permet d'analyser
l'efficacité de lubrifiants en emboutissage en mesurant la capacité d'une tôle à être
avalée sous serre-flan 14.
[0038] Une tôle 10 a été pliée et dépliée au niveau du rayon d'une lame matrice 12 avec
avalement d'un flan. L'avalement est contrôlé par l'application d'une pression croissante
sur un serre-flan 14. La mesure de l'effort du serre-flan 14 rapportée à celui d'un
poinçon 16 permet de déterminer un coefficient de frottement donnant une évaluation
directe des performances tribologiques du lubrifiant préalablement déposé sur la tôle.
[0039] Le résultat obtenu est un coefficient de frottement du fait que l'effort du poinçon
prend en compte, en plus de l'effort de traction de la tôle, celui correspondant au
pliage-dépliage sur le rayon de la matrice. De ce fait, le coefficient obtenu sera
supérieur au coefficient de frottement selon la loi de Coulomb. Dans cet essai, plus
le coefficient est faible, plus le lubrifiant est performant.
[0040] La tôle utilisée pour cet essai est en acier doux de nuance DC04 et d'épaisseur égale
à 1 mm. La quantité de matière nécessaire à l'essai pour un type de tôle donné est:
- Taille du flan par pièce formée: 150 x 750 mm ; et
- Quantité de matière par lot de tôle (5 flans): 0,57 m2 soit, compte tenu des pertes, 1 m2.
[0041] Quatre essais pour chaque lubrifiant sont réalisés. Pour chacun d'eux, le pseudo
coefficient de frottement est déterminé, puis une moyenne de celui-ci est donnée.
[0042] L'efficacité des compositions lubrifiantes selon l'invention a été comparée avec
celle d'un lubrifiant commercialisé par la demanderesse sous le nom de LUBA 13 comprenant
:
- 60 % en poids de lactacte d'éthyle (n°CAS 97-64-3)
- 10 % en poids de laurate d'amyle (n ° CAS 6309-51-9)
- 30 % en poids d'alcool isononyl (n° CAS 27458-94-2).
[0043] Chaque composition lubrifiante est appliquée préalablement à la tôle au pinceau sur
les 2 faces du flan.
Exemple 4 : Résultats
[0044] Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Tableau 2 : les résultats de l'essai sur l'efficacité
Composition lubrifiante testée |
Coefficient de frottement mesuré (valeur moyenne) |
Exemple 1 |
0,472 |
Exemple 2 |
0,559 |
LUBA 13 |
0,711 |
[0045] Les résultats obtenus montrent que les compositions lubrifiantes selon l'invention
sont plus performantes que l'exemple comparatif pour la mise en forme de l'acier doux
de type DC 04. Cet essai permet de mettre en évidence la performance des lubrifiants
lors de l'emboutissage.
1. Composition lubrifiante comprenant :
- entre 60 et 70% en poids dudit composé de formule (I)
dans laquelle R1 représente un groupe alkyle linaire ou ramifié comprenant 4 à 6 atomes de carbone
; et
- entre 30% et 40% en poids dudit composé de formule (II):
dans laquelle R2 et R3 représentent indépendamment l'un de l'autre un groupe alkyle linaire ou ramifié comprenant
8 à 10 atomes de carbone.
2. Composition lubrifiante selon la revendication 1, caractérisée en ce que R1 est un groupe 3-méthylbutyl.
3. Composition lubrifiante selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que R2 et R3 sont choisis parmi le groupe consistant en un groupe octyle, un groupe décyle et
un groupe 2-éthylhexyl.
4. Composition lubrifiante selon l'une quelconques des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce qu'elle comprend :
- 65% en poids de composé de formule (I) ;et
- 35% en poids de composé de formule (II).
5. Composition lubrifiante selon l'une quelconques des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélange de composé de formule (II) dans laquelle R2 et R3 représentent chacun un groupe octyle, et de composé de formule (II) dans laquelle
R2 et R3 représentent chacun un groupe décyle.
6. Composition lubrifiante selon l'une quelconques des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que ledit mélange comprend :
- 40 à 50 % en poids de succinate de dioctyle ; et
- 60 à 50 % en poids de succinate de didécyle.
7. Composition lubrifiante selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que R2 et R3 sont un groupe 2-éthylhexyl.
8. Utilisation de composition selon l'une quelconques des revendications 1 à 7 en tant
que lubrifiant.
9. Utilisation selon la revendication 8 en tant que lubrifiant pour le travail des métaux
par déformation à froid.
10. Procédé de découpage et/ou de déformation comprenant des étapes suivantes :
- fournir une tôle plane de métal;
- fournir la composition lubrifiante selon l'une quelconques des revendications 1
à 8 ;
- appliquer ladite composition lubrifiante directement sur au moins une surface de
ladite tôle de métal ; et
- découper et/ou déformer ladite tôle de métal.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite tôle plane de métal présente une épaisseur égale ou inférieure à 10mm.
1. Schmiermittelzusammensetzung, umfassend:
- 60 bis 70 Gew.-% der Verbindung der Formel (I)
worin R1 eine unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppe, welche 4 bis 6 Kohlenstoffatome umfasst,
darstellt; und
- 30 bis 40 Gew.-% der Verbindung der Formel (II):
worin R2 und R3 voneinander unabhängig eine unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppe, welche 8 bis
10 Kohlenstoffatome umfasst, darstellen.
2. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R1 eine 3-Methylbutylgruppe ist.
3. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R2 und R3 aus der Gruppe, bestehend aus einer Octylgruppe, einer Decylgruppe und einer 2-Ethylhexylgruppe,
ausgewählt sind.
4. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- 65 Gew.-% der Verbindung der Formel (I); und
- 35 Gew.-% der Verbindung der Formel (II).
5. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gemisch der Verbindung der Formel (II), worin jedes von R2 und R3 eine Octylgruppe darstellt, und der Verbindung der Formel (II), worin jedes von R2 und R3 eine Decylgruppe darstellt, umfasst.
6. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch umfasst:
- 40 bis 50 Gew.-% Dioctylsuccinat; und
- 60 bis 50 Gew.-% Didecylsuccinat.
7. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass R2 und R3 eine 2-Ethylhexylgruppe sind.
8. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Schmiermittel.
9. Verwendung nach Anspruch 8 als Schmiermittel für die Metallbearbeitung durch Kaltverformung.
10. Verfahren zum Schneiden und/oder Formen, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines ebenen Metallblechs;
- Bereitstellen der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8;
- Aufbringen der Schmiermittelzusammensetzung direkt auf mindestens eine Oberfläche
des Metallblechs; und
- Schneiden und/oder Formen des Metallblechs.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das ebene Metallblech eine Dicke von gleich oder weniger als 10 mm aufweist.
1. A lubricating composition comprising :
- from 60 to 70 weight% of the formula (I) compound
in which R1 represents a linear or branched alkyl group comprising from 4 to 6 carbon
atoms; and
- from 30% to 40 weight% of the formula (II) compound :
in which R2 and R3 represent independently the one to the other, a linear or branched alkyl group comprising
from 8 to 10 carbon atoms.
2. The lubricating composition according to claim 1, characterized in that R1 is a 3-methylbutyl group.
3. The lubricating composition according to claim 1 or 2, characterized in that R2 and R3 are selected from among the group consisting in an octyl group, a decyl group and
a 2-ethylhexyl group.
4. The lubricating composition according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that it comprises:
- 65 weight% of the formula (I) compound ; and
- 35 weight% of the formula (II) compound.
5. The lubricating composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a mixture of the formula (II) compound in which each of R2 and R3 represent an octyl group, and of the formula (II) compound in which each of R2 and R3 represent a decyl group.
6. The lubricating composition according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that said mixture comprises:
- 40 to 50 weight% of dioctyle succinate ; and
- 60 to 50 weight% of didecyle succinate.
7. The lubricating composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that R2 and R3 are a 2-ethylhexyl group.
8. Use of a composition according to any of claims 1 to 7 as a lubricant.
9. The use according to claim 8 as a lubricant for metals working by cold deformation.
10. A cutting and/or deforming method comprising following steps:
providing a metal planar sheet;
providing the lubricating composition according to any of claims 1 to 8;
applying said lubricating composition directly to at least one surface of said metal
sheet; and
cutting and/or deforming said metal sheet.
11. The method according to claim 10, characterized in that said metal planar sheet has a thickness equal to or lower than 10 mm.