COMPOSITION LUBRIFIANTE, PROCEDE DE PREPARATION ET APPLICATIONS, NOTAMMENT A TITRE D'ADDITIF DANS LES HUILES

Description

[0001] La présente demande concerne une composition lubrifiante, son procédé de préparation et ses applications, notamment à titre d'additif dans les huiles.

[0002] Les huiles de base élaborées par les sociétés pétrolières en vue de l'utilisation comme lubrifiants sont des huiles monogrades. La plupart des moteurs tels les moteurs à explosion, à essence ou diesel pour automobiles par exemple, utilisent des huiles multigrades.

[0003] On doit incorporer des additifs à ces huiles monogrades pour obtenir après mélange des huiles multigrades.

[0004] Ces additifs insolubles ou non miscibles aux huiles font l'objet de réactions de sulfonation pour être solubilisés dans les huiles auxquelles elles sont ajoutées. Avec le vieillissement, les huiles libèrent des acides qui corrodent les moteurs, plus particulièrement les moteurs stationnaires.

[0005] Pour éviter la corrosion des moteurs, plus particulièrement des moteurs stationnaires, il est donc nécessaire de multiplier les vidanges ou de protéger les surfaces métalliques contre la corrosion par les acides.

[0006] Par ailleurs, lorsque les moteurs restent inutilisés pendant une certaine période, de nombreuses pièces métalliques se dessèchent complètement à savoir qu'il n'y a plus de film fluide lubrifiant entre les pièces métalliques habituellement en mouvement et elles ne sont plus du tout lubrifiées au début de la mise en route du moteur et pendant un certain temps ; un contact métal-métal s'établit alors.

[0007] Il serait donc souhaitable d'élaborer une huile de graissage évitant le dessèchement de ces surfaces métalliques ou au moins permettre le recouvrement des parties métalliques par une couche de lubrifiant solide faisant office de lubrifiant au début de la mise ne route du moteur. Un tel lubrifiant solide devrait être de plus fixé sur la totalité des surfaces métalliques à graisser.

[0008] La demande de brevet français N° 2 359 200 décrit un lubrifiant hybride diluable dans une huile de graissage fluide classique, comprenant une dispersion aqueuse colloïdale de particules de polytétrafluoréthylène, un agent neutralisant et stabilisant, une huile lubrifiante fluide porteuse incorporée à la dispersion stabilisée pour former avec elle une émulsion, laquelle émulsion comporte un agent dispersant et enfin un agent mouillant ajouté à l'émulsion doté d'affinité vis à vis des surfaces frottantes de façon à les prédisposer à être imprégnées par lesdites particules et fusionner avec elles pour former une couche lubrifiante superficielle.

[0009] Toutefois le lubrifiant hybride met en oeuvre une dispersion aqueuse. Or la présence d'eau nuit à l'effet de lubrification des huiles, surtout aux hautes températures où elle est vaporisée, en entraînant des difficultés de circulation dans son circuit.

[0010] Le brevet européen N° 0 293 427 concerne un procédé pour fabriquer une dispersion de polytétrafluoréthylène à usage d'huile lubrifiante ou d'additif à cette dernière. Dans ce procédé on fixe un agent de surface non ionique aux particules de polytétrafluoréthylène grâce à un traitement à la chaleur dans plusieurs zones de température décroissantes dont une première zone à température très élevée, préjudiciable à la qualité de l'huile.

[0011] Il serait souhaitable de disposer d'une composition lubrifiante à usage d'huile lubrifiante ou d'additif à cette dernière dans laquelle des particules de (co)polymère fluoré seraient parfaitement miscibles au fluide dans lequel elles seraient en suspension stable, sans en changer les caractéristiques de base, sans crainte de relargage ou de décantation desdites particules dans le fluide.

[0012] C'est pourquoi la présente demande a pour objet une composition lubrifiante, caractérisée en ce qu'elle renferme des particules solides de (co)polymère fluoré de taille inférieure ou égale à 1 µm recouvertes d'un nonylphénol éthoxylé avec 10 à 12 molécules d'oxyde d'éthylène et en ce qu'elle est substantiellement anhydre.

[0013] Des compositions préférées selon l'invention sont des compositions caractérisées en ce que les particules de (co)polymère fluoré sont recouvertes d'une quantité saturante stable de nonylphénol éthoxylé.

[0014] Parmi les compositions selon l'invention, on retient de préférences celles dans lesquelles le (co)polymère fluoré est le polytétrafluoréthylène, ainsi que celles dans lesquelles le nonylphénol éthoxylé comprend 11 molécules d'éthoxyle. Dans d'autres conditions préférentielles, le rapport pondéral du nonylphénol éthoxylé au polymère fluoré est d'environ 2 à 1 dans le cas du polytétrafluoréthylène, et du nonylphénol éthoxylé avec 11 molécules d'éthoxyle.

[0015] La présente invention a aussi pour objet un lubrifiant caractérisé en ce qu'il renferme une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus.

[0016] La présente demande a également pour objet un procédé de préparation d'une composition lubrifiante contenant des particules de (co)polymère fluoré en suspension caractérisé en ce que l'on traite des particules du (co)polymère fluoré substantiellement anhydres de taille inférieure ou égale à 1 µm à l'aide d'un volume sensiblement double d'un nonylphénol éthoxylé avec 10, 11 ou 12 molécules d'éthoxyle lui-même également substantiellement anhydre, sous agitation et atmosphère anhydre, pour obtenir la composition lubrifiante attendue.

[0017] Le (co)polymère fluoré peut être une résine fluorée choisie parmi les polymères et copolymères fluorés, les (co)polymères perfluoroalcoxylés, les (co)polymères partiellement fluorés, de préférence perhalogénés. Ces (co)polymères peuvent être employés seuls ou en mélange. On peut citer notamment le Téflon ^R (PTFE) essentiellement composé de tétrafluoréthylène. On peut citer également le Téflon FEP ^R, copolymère tétrafluoréthylène hexafluoropropylène. On peut citer également le Téflon PRPFA _R qui lui, est un polymère alcoxylé perfluoré. On préfère toutefois le PTFE.

[0018] Les particules du polymère ou (co)polymère fluoré doivent avoir une taille faible, c'est à dire inférieure à 2 µm, et de préférence inférieure ou égale à 1 µm. Les particules doivent être substantiellement anhydres à savoir que leur hygrométrie doit être inférieure à 1 % notamment inférieure à 0,5 % et avantageusement inférieure à 0,2 %.

[0019] Les particules peuvent être rendues substantiellement anhydres en les portant pendant un certain temps, par exemple 24 heures et de préférence environ 48 heures ou plus, au dessus de la température ambiante, par exemple 10 °C au dessus de celle-ci.

[0020] Les particules mises en oeuvre ont une densité apparente d'environ 0,5 de préférence.

[0021] Le nonylphénol éthoxylé utilisé est lui aussi substantiellement anhydre. Ce caractère anhydre peut être conféré par un traitement à la chaleur tel que celui décrit ci-dessus pour les particules de (co)polymère fluoré. La densité apparente de l'hydrolysant est d'environ 1,04.

[0022] Le (co)polymère fluoré est mélangé sous agitation au nonylphénol éthoxylé. On met en oeuvre avantageusement environ 1,7 volume de nonylphénol éthoxylé pour 1 volume de (co)polymère fluoré. L'agitation est réalisée de préférence dans un agitateur Vortex centrifuge, comportant avantageusement une turbine à deux étages et biaspiration centrale.

[0023] Le diamètre de la turbine est de préférence le tiers de celui de la cuve. La vitesse tangentielle au pourtour de la turbine est de préférence de 15 à 30 m/s et avantageusement de 20 à 24 m/s.

[0024] L'axe radial de la turbine est avantageusement situé approximativement au quart du bas de la hauteur totale de liquide.

[0025] Toutefois toute condition opérationnelle permettant aux particules de réaliser 3 à 5 et de préférence 4 révolutions par minute est utilisable.

[0026] Lorsque l'on ajoute le (co)polymère fluoré au nonylphénol éthoxylé, cette opération est de préférence réalisée régulièrement et rapidement. Par exemple pour un poids total de (co)polymère fluoré et de nonylphénol éthoxylé de 500 Kg, on ajoute en deux minutes le (co)polymère fluoré selon un débit régulier. L'agitation du mélange peut être maintenue de 30 minutes à une heure et de préférence de 35 à 45 minutes, notamment environ 40 mn.

[0027] Le produit obtenu en fin de procédé a l'aspect d'une pâte épaisse thixotropique et adhérente qui pourra par exemple être allongée à l'aide d'environ 15 % d'huile minérale de base, neutre, monograde. Cette composition allongée peut être transvasée.

[0028] La composition transvasable est miscible dans l'huile de lubrification. La composition n'est pas soluble dans les huiles et a donc pour avantage de conserver aux huiles de lubrification leurs propriétés d'origine sans modification en ajoutant les siennes. La solution transvasable pourra être mélangée dans l'huile de lubrification destinée à des moteurs essence, diesel, deux temps, à des transmissions hydrauliques, mécaniques ou automatiques ou encore à des réducteurs, etc ... . La composition selon la présente invention est particulièrement efficace dans le cas des huiles qui circulent dans un circuit.

[0029] Pour son utilisation comme lubrifiant, le dosage utilisable est d'environ 8 grammes par litre d'une composition transvasable allongée comme indiqué ci-dessus (de 15 % d'huile minérale).

[0030] Les applications sont notamment les suivantes :

[0031] Tout d'abord on effectue un pré-dosage qui consiste à mélanger à une quantité d'huile la composition transvasable. A titre d'exemple, dans le cas de l'utilisation in situ, 15 grammes de composition transvasable en solution dans 0,8 litre d'huile peuvent être ajoutés à 5 litres d'huile de qualité conforme à celle préconisée par un constructeur automobile par exemple.

[0032] On peut aussi incorporer à une graisse la pâte épaisse thixotropique obtenue par la mise en oeuvre du procédé (sans incorporation d'huile minérale). La graisse ainsi modifiée a comme avantage, comme dans le cas des moteurs ou des transmissions, après immobilisation prolongée, d'éviter les inconvénients des contacts secs entre métaux. Il en est de même, les paliers lisses, surtout en raison des faibles surfaces en contact, pour les roulements à billes, à rouleaux sur lesquels, lors des démarrages, on évite les arrachements de métal redoutés des spécialistes.

[0033] Grâce à la mise en oeuvre de la composition lubrifiante selon l'invention dans un moteur à explosion, le fonctionnement devient progressivement plus souple au fur et à mesure que le traitement produit ses effets. Le démarrage devient plus facile, l'usure du moteur est ralentie, certaines normes sont rétablies, en particulier les taux de compression s'équilibrent et reviennent à la normale, et les segments éventuellement collés par les résidus se décollent et remplissent à nouveau leur rôle d'étanchéité et de stabilité stoechiométrique, évitant les remontées d'huile dans les chambres de combustion et les projection de carburant dans l'huile.

[0034] Grâce à la granulométrie adaptée des particules de (co)polymère fluoré notamment de type polytétrafluoréthylène, celles-ci traversent aisément le filtre à huile sans colmatage.

[0035] Enfin les teneurs en hydrocarbures non brûlés et des oxydes de carbone, notamment du monoxyde de carbone sont réduites, réduisant ainsi la pollution atmosphérique.

EXEMPLE 1 :

[0036] On verse régulièrement en deux minutes au centre de la turbine 333 Kg de polytétrafluoréthylène micronisé dont la taille des particules est de l'ordre de 6,5 µm commercialisé par la Société ICI sous la référence F170 et conservé préalablement pendant 48 heures à la température de 30°C, dans 660 Kg de nonylphénol éthoxylé avec 11 molécules d'oxyde d'éthylène commercialisé par la Société Sidobre Sinova sous la référence OP 11 porté lui aussi à la température de 30°C pendant 40 minutes agite dans un mélangeur de type Vortex centrifuge dans les conditions suivantes :
   le diamètre de la turbine représente environ le tiers du diamètre de la cuve, la turbine est située à la moitié de la hauteur du nonylphénol éthoxylé, la vitesse tangentielle à la périphérie de la turbine étant réglée à environ 22 m/s et la hauteur de la turbine étant telle que chaque particule fait environ 4 révolutions par minute.

[0037] On poursuit l'agitation pendant 40 minutes à une température de 30°C et obtient la composition lubrifiante attendue.

[0038] Dans la composition obtenue, les particules de polytétrafluoréthylène ont une taille inférieure ou égale à 1 µm, ces particules sont miscibles en toutes proportions tant aux huiles du commerce multigrades qu'aux huiles monogrades. La composition ne renferme substantiellement plus de nonylphénol éthoxylé libre, à savoir moins de 0,1 %

[0039] La densité finale des particules de polytétrafluoréthylène est d'environ 0,82 contre 0,5 pour les particules de polytétrafluoréthylène d'origine.

[0040] La densité des particules étant extrêmement proche de celle des huiles commerciales multigrade, celles-ci peuvent rester en suspension stable pendant des durées très prolongées dans le temps.

EXEMPLE 2 : Composition transvasable

[0041] On dilue la composition ci-dessus avec 15% d'huile minérale monograde de base, SAE 30 pour obtenir une composition transvasable.

EXEMPLE 3 : Composition transvasable

[0042] On dilue la composition ci-dessus avec 15% d'huile minérale monograde de base, SAE 30 pour obtenir une composition transvasable.

Revendications

1. Composition lubrifiante, caractérisée en ce qu'elle renferme des particules solides de (co)polymère fluoré de taille inférieure ou égale à 1 µm recouvertes d'un nonylphénol éthoxylé avec 10 à 12 molécules d'oxyde d'éthylène et en ce qu'elle est substantiellement anhydre.

2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules de (co)polymère fluoré sont recouvertes d'une quantité saturante stable de nonylphénol éthoxylé.

3. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le (co)polymère fluoré est le polytétrafluoréthylène.

4. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nonylphénol éthoxylé comprend 10 molécules d'éthoxyle.

5. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rapport pondéral du nonylphénol éthoxylé au polymère fluoré est d'environ 2 à 1 dans le cas du polytétrafluoréthylène, et du nonylphénol éthoxylé avec 11 molécules d'éthoxyle.

6. Lubrifiant caractérisé en ce qu'il renferme une huile ou une graisse lubrifiante, et une composition lubrifiante telle que définie à l'une des revendications 1 à 5.

7. Procédé de préparation d'une composition lubrifiante contenant des particules de (co)polymère fluoré en suspension caractérisé en ce que l'on traite des particules du (co)polymère fluoré substantiellement anhydres de taille inférieure ou égale à 1 µm à l'aide d'un volume sensiblement double d'un nonylphénol éthoxylé avec 10, 11 ou 12 molécules d'éthoxyle lui-même également substantiellement anhydre, sous agitation et atmosphère anhydre, pour obtenir la composition lubrifiante attendue.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le (co)polymère fluoré est le polytétrafluoréthylène.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le (co)polymère fluoré et le nonylphénol éthoxylé sont portés à une température supérieure à la température ambiante avant mélange.

10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre environ 1,7 volume de nonylphénol éthoxylé pour 1 volume de (co)polymère fluoré.

11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'agitation est réalisée dans un agitateur vortex centrifuge.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agitation est maintenue pendant environ 40 minutes pour quatre révolutions des particules par minute.

Ansprüche

1. Schmierölzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie feste, fluorierte (Co-)-Polymerpartikel einer Größe unter oder gleich 1 µm enthält, bedeckt mit einem ethoxylierten Nonylphenol mit 10 bis 12 Ethylenoxidmolekülen und daß sie im wesentlichen wasserfrei ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorierten (Co-)Polymerpartikel mit einer stabilen, gesättigten Menge an ethoxyliertem Nonylphenol bedeckt sind.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte (Co-)Polymer Polytetrafluorethylen ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ethoxylierte Nonylphenol 10 Ethoxylmoleküle umfaßt.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von ethoxyliertem Nonylphenol zu fluoriertem Polymer im Falle von Polytetrafluorethylen und von ethoxyliertem Nonylphenol mit 11 Ethoxylmolekülen etwa 2 bis 1 beträgt.

6. Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Schmieröl oder ein Schmierfett enthält und eine Schmierölzusammensetzung, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Schmierölzusammensetzung, enthaltend fluorierte (Co-)Polymerpartikel in Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß man im wesentlichen wasserfreie fluorierte (Co-)Polymerpartikel einer Größe unter oder gleich 1 µm mittels in etwa dem doppelten Volumen eines mit 10, 11 oder 12 Ethoxylmolekülen ethoxylierten Nonylphenols, das selbst ebenfalls im wesentlichen wasserfrei ist, unter Rühren und in wasserfreiem Milieu behandelt, um die erwartete Schmiermittelzusammensetzung zu erhalten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte (Co-)Polymer Polytetrafluorethylen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte (Co-)-Polymer und das ethoxylierte Nonylphenol vor dem Mischen auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur gebracht werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 1,7 Volumeneinheiten ethoxyliertes Nonylphenol mit 1 Volumeneinheit fluoriertem (Co-)Polymer umsetzt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rühren in einem Vortex-Zentrifugenrührer durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rühren für etwa 40 Minuten mit 4 Umläufen der Partikel pro Minute durchgeführt wird.

Claims

1. Lubricating composition, characterized in that it contains solid particles of fluorinated (co)polymer of a size less than an equal to 1 µm coated with an ethoxylated nonylphenol having 10 to 12 ethylene oxide molecules and in that it is substantially anhydrous.

2. Composition according to claim 1, characterized in that the particles of fluorinated (co)polymer are coated with a stable saturating quantity of ethoxylated nonylphenol.

3. Composition according to claim 1 or 2, characterized in that the fluorinated (co)polymer is polytetrafluoroethylene.

4. Composition according to claim 1 or 2, characterized in that the ethoxylated nonylphenol comprises 10 molecules of ethoxyl.

5. Composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio by weight of ethoxylated nonylphenol to fluorinated polymer is approximately 2 to 1 in the case of polytetrafluoroethylene, and of ethoxylated nonylphenol with 11 ethoxyl molecules.

6. Lubricant characterized in that it contains a lubricating oil or grease, and a lubricating composition as defined in one of claims 1 to 5.

7. Process for preparing a lubricating composition containing particles of fluorinated (co)polymer in suspension characterized in that substantially anhydrous particles of the fluorinated (co)polymer of a size less than or equal to 1 µm are treated with the help of an approximately double volume of an ethoxylated nonylphenol with 10, 11 or 12 molecules of ethoxy itself likewise substantially anhydrous, under stirring and anhydrous atmosphere, in order to obtain the expected lubricating composition.

8. Process according to claim 7, characterized in that the fluorinated (co)polymer is polytetrafluoroethylene.

9. Process according to claim 7 or 8, characterized in that the fluorinated (co)polymer and the ethoxylated nonylphenol are raised to a temperature above the ambient temperature before mixing.

10. Process according to one of claims 7 to 9, characterized in that approximately 1.7 volumes of ethoxylated nonylphenol are used per 1 volume of fluorinated (co)polymer.

11. Process according to one of claims 7 to 10, characterized in that stirring is carried out in a centrifugal vortex stirrer.

12. Process according to claim 11, characterized in that stirring is maintained for approximately 40 minutes for four revolutions of the particles per minute.