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(11) | EP 2 366 765 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Solution de lubrification biodégradable pour les métaux |
(57) L'invention se rapport à une solution aqueuse de lubrification destinée à l'application
d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce, comprenant de l'éthanol, un agent tensioactif,
du triphosphate de sodium, un échangeur d'ion, un polycarboylate, un initiateur apte
à produire une réaction de photosynthèse lorsqu'irradié par une source lumineuse,
et un stabilisateur de photosynthèse. L'invention concerne également à un procédé
d'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce métallique à l'aide de
la solution de lubrification et comprenant les étapes d'irradier la solution de lubrification
avec une source lumineuse; injecter du CO2 dans la solution de lubrification; et appliquer la solution de lubrification sur
la pièce pour revêtir la pièce du film lubrifiant. La solution de lubrification de
l'invention est biodégradable et le procédé d'application du film lubrifiant est donc
inoffensif pour l'environnement.
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne une solution de lubrification pour le traitement de surface des métaux. L'invention concerne également un procédé d'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce métallique à l'aide de ladite solution.
Etat de la technique
[0002] Les solutions de lubrification connues sont généralement à base d'huiles et/ou de graisses et nécessitent, après la lubrification, une étape de nettoyage. Cette étape est réalisée par des produits de dégraissage qui sont en général à base d'hydrochlorofluorocarbures (HCFC), chlorure de méthylène, perchloroéthylène et trichloréthylène.
[0003] Des solutions ont été proposées afin de limiter la pollution due aux produits de dégraissage. Elles sont basées sur des traitements et recyclage améliorés des eaux usées ou par des produits de dégraissage moins agressifs pour l'environnement. Par exemple, la société MMCC, France, propose un fluide de dégraissage azéotropique "Biosane" exempt des composés agressifs ci-dessus.
Bref résumé de l'invention
[0005] Selon l'invention, une solution aqueuse de lubrification destinée à l'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce, comprend de l'éthanol, un agent tensioactif, du triphosphate de sodium, un échangeur d'ion, un polycarboylate, un initiateur apte à produire une réaction de photosynthèse lorsqu'irradié par une source lumineuse, et un stabilisateur de photosynthèse.
[0006] Dans un mode de réalisation, l'initiateur est un composé à base de fucus vésiculeux ou de cyanobactéries.
[0008] L'invention se rapporte également à un procédé d'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce métallique à l'aide de la solution de lubrification, et comprenant les étapes d':
irradier la solution de lubrification avec une source lumineuse;
injecter du CO2 dans la solution de lubrification; et
appliquer la solution de lubrification sur la pièce pour revêtir la pièce du film lubrifiant.
La solution de lubrification de l'invention est biodégradable. Le procédé d'application du film lubrifiant est donc inoffensif pour l'environnement.Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0009] Dans un mode préféré de réalisation, une solution aqueuse de lubrification comprend
de l'éthanol,
un agent tensioactif amphotère,
triphosphate de sodium,
un échangeur d'ion,
un polycarboylate,
un stabilisateur de photosynthèse, et
un initiateur.
La solution de lubrification est préférablement diluée dans de l'eau déminéralisée, et est destinée à l'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce, tel que décrit ci-dessous.[0010] Dans un mode de réalisation, l'agent tensioactif amphotère est l'alkyl-benzène-sulfonate de formule chimique R-C6H4-SO3Na, où R=C10-C13. II est biodégradable à 90%. D'autres agents tensioactifs peuvent être également utilisés dans la mesure où ils sont anioniques dans les conditions d'utilisation de la solution. L'échangeur d'ion est de la zéolithe (Na2 OAl2 O3 2SiO5) et le polycarboylate est un enzyme de fucus ou chlorophylle.
[0011] L'initiateur est un composé organique capable de produire une réaction de photosynthèse lorsqu'irradié avec une source de lumière appropriée. Par exemple, l'initiateur peut être un composé à base de fucus vésiculeux ou de cyanobactéries. De façon préférée, le composé est une essence spagyrique de fucus vésiculeux, par exemple telle que fournie commercialement par Phylak Sachsen, GmbH. Le stabilisateur de photosynthèse est de la chlorophylle en solution, par exemple, le produit "chlorophylii solut aquosa 15%" fourni commercialement par Hänseler AG peut être utilisé.
[0012] Dans un mode de réalisation préféré, un litre de la solution de lubrification contient 10 ml d'éthanol, 200 ml/l de l'agent tensioactif, 10 ml/l de triphosphate de sodium, 10 ml/l de l'échangeur d'ion, 10 ml/l de polycarboylate, 50 ml/l du stabilisateur de photosynthèse, 10 ml/l de l'initiateur, et 700 ml d'eau déminéralisée. La solution de lubrification peut contenir les différents composants ci-dessus dans d'autres concentrations de façon à modifier les propriétés lubrifiantes du film appliqué à partir de la solution, comme discuté plus bas. Une solution de lubrification diluée est formée en diluant neuf litres de la solution de lubrification dans trente litres d'eau déminéralisée. La solution de lubrification peut également être diluée dans d'autres proportions.
[0013] Dans un mode de réalisation, un système pour appliquer un film lubrifiant comprend un bac pour contenir la solution diluée, une lampe comportant la source lumineuse, et des moyens pour l'amenée et l'injection en continu de CO2 dans la solution diluée. Par exemple, le CO2 peut être injecté sous la forme de gaz carbonique au sein de la solution à l'aide d'une conduite.
[0014] La lampe peut être placée au-dessus du bac de manière à pouvoir irradier la surface de la solution diluée. De façon préférée, la source lumineuse est une source UV pouvant émettre un rayonnement UVA et/ou UVB. De façon préférée, la lampe est placée à une distance de 50 cm à 60 cm au-dessus du bac. Cependant, la lampe peut être placée à toute autre distance du bac dans la mesure où la distance entre la source lumineuse et la surface de la solution diluée ainsi que l'intensité d'irradiation de la source lumineuse, permettent d'initier adéquatement la réaction de photosynthèse avec l'initiateur.
[0015] L'action de la lumière émise par la source lumineuse sur l'initiateur (fucus vésiculeux et/ou cyanobactéries) produit une réaction de photosynthèse dans l'initiateur. L'action de cette photosynthèse, combinée avec le CO2 injecté dans la solution et le polycarboylate (enzyme de fucus ou chlorophylle), génère des bactéries. Les bactéries sont typiquement de type unicellulaire saprophyte à noyau diffus. Elles sont produites en continu par le principe de scissiparité alimentée par l'action de la lumière et du CO2.
[0016] Sur une base de cyclohexane avec quatre fonctions alcool et une fonction acide substituée à cinq atomes d'hydrogène de type acide quinique, la réaction de photosynthèse génère également de la monométhylamine, ou des amines de fructose (CH3 NH2). La monométhylamine est responsable de la modification de la tension superficielle de la solution diluée. La présence de monométhylamine dans la solution diluée a pour effet d'organiser les bactéries, générées par l'action combinée de la photosynthèse, le CO2 injecté et le polycarboylate, en une suspension colloïdale. Les colloïdes formés ont une taille comprise typiquement entre le nanomètre et la centaine de nanomètres et sont chargée négativement.
[0017] La stabilité de la solution colloïdale est assurée par la monométhylamine produite par la réaction de photosynthèse et par l'agent tensioactif anionique. De l'agent tensioactif, on obtient plusieurs radicaux alcoyles anioniques et non anioniques, de charge comprise respectivement entre 30- et 15+. Le CO2 injecté permet une autorégulation du pH de la solution diluée, celle-ci conservant un pH neutre. Dans ce cas, l'agent tensioactif amphotère agit comme un agent tensioactif anionique et facilite la miscibilité des colloïdes et facilite le processus d'échange de photosynthèse. L'échangeur d'ion permet de disperser et garder en suspension les colloïdes chargés négativement. Le triphosphate de sodium permettant la dispersion des colloïdes dans la solution aqueuse, empêche l'agglomération des colloïdes.
[0018] Lors d'un procédé d'application d'un film lubrifiant sur une pièce métallique à l'aide de la solution diluée, la source de lumière est activée et le CO2 est injecté dans la solution diluée. La pièce à traiter est immergée dans la solution diluée. Cette opération permet de revêtir la pièce d'un film lubrifiant formé par la solution diluée. L'injection de CO2 permet de stabiliser l'acidité du bac et d'homogénéiser de la solution diluée.
[0019] L'épaisseur du film revêtant la pièce dépend de la concentration d'éthanol dans la solution. Par exemple, un film d'une épaisseur de 50 µm à la surface de la pièce peut être obtenu après immersion dans la solution diluée formée à partir de la solution de lubrification comprenant une concentration de 10 ml/l d'éthanol. L'épaisseur du film diminuant lorsque la quantité d'éthanol est augmentée. Dans la pratique le film lubrifiant appliqué a une épaisseur comprise entre 0.5 µm et 50 µm.
[0020] Typiquement, la pièce à traiter est immergée dans la solution diluée avant les interventions de frappe ou de travail par enlèvement de copeaux. D'autre méthode d'application de la solution diluée sur la pièce sont également possibles afin de former le film lubrifiant. Par exemple, la solution diluée peut être vaporisée sur la pièce.
[0021] Le pouvoir en glissement du film lubrifiant revêtu à la surface de la pièce peut être modifié en fonction de la composition de la solution de lubrification. Par exemple, une concentration moins élevée d'éthanol dans la solution diluée permet de revêtir la pièce avec un film lubrifiant plus épais et, par conséquent, ayant un pouvoir en glissement plus élevé.
[0022] Des essais ont montré que les propriétés de lubrification du film lubrifiant revêtu à la surface de la pièce restent inchangées jusqu'à au moins 72 heures après l'application du film selon le procédé d'application décrit ci-dessus. Le film peut donc être appliqué plusieurs jours avant de réaliser des opérations de mise en forme de la pièce nécessitant la lubrification.
[0023] Un avantage du procédé d'application du film lubrifiant de l'invention est que l'étape de dégraissage n'est plus nécessaire. Cela permet non seulement un gain de temps dans un cycle de fabrication de la pièce, mais aussi évite les problèmes liés à l'élimination et/ou le traitement de produits de dégraissage souvent toxiques. La solution de lubrification de l'invention étant elle-même hautement biodégradable, le procédé d'application du film lubrifiant décrit ici est donc inoffensive pour l'environnement.
1. Solution aqueuse de lubrification destinée à l'application d'un film lubrifiant à
la surface d'une pièce, comprenant :
de l'éthanol,
un agent tensioactif,
du triphosphate de sodium,
un échangeur d'ion,
un polycarboylate,
un initiateur apte à produire une réaction de photosynthèse lorsqu'irradié par une source lumineuse, et
un stabilisateur de photosynthèse.
2. La solution selon la revendication 1, dans laquelle l'initiateur est un composé à
base de fucus vésiculeux ou de cyanobactéries.
3. La solution selon les revendications 1 ou 2, dans laquelle l'agent tensioactif est
l'alkyl-benzène-sulfonate.
4. La solution selon l'une des revendications de 1 à 3, dans laquelle
l'échangeur d'ion est de la zéolithe.
l'échangeur d'ion est de la zéolithe.
5. La solution selon l'une des revendications de 1 à 4, dans laquelle
le polycarboylate est un enzyme de fucus ou chlorophylle.
le polycarboylate est un enzyme de fucus ou chlorophylle.
6. La solution selon l'une des revendications de 1 à 5, dans laquelle
un litre de la solution de lubrification comprend 10 ml d'éthanol, 200 ml/l de l'agent tensioactif, 10 ml/l de triphosphate de sodium, 10 ml/l de l'échangeur d'ion, 10 ml/l de polycarboylate, 50 ml/l du stabilisateur de photosynthèse, 10 ml/l de l'initiateur, et le reste d'eau déminéralisée.
un litre de la solution de lubrification comprend 10 ml d'éthanol, 200 ml/l de l'agent tensioactif, 10 ml/l de triphosphate de sodium, 10 ml/l de l'échangeur d'ion, 10 ml/l de polycarboylate, 50 ml/l du stabilisateur de photosynthèse, 10 ml/l de l'initiateur, et le reste d'eau déminéralisée.
7. Procédé d'application d'un film lubrifiant à la surface d'une pièce métallique à l'aide
de la solution de lubrification caractérisée par l'une des revendications de 1 à 6, comprenant les étapes d' :
irradier la solution de lubrification avec une source lumineuse;
injecter du CO2 dans la solution de lubrification; et
appliquer la solution de lubrification sur la pièce pour revêtir la pièce du film lubrifiant.
8. Le procédé selon la revendication 7,
comprenant une étape initiale de diluer neuf litres de ladite solution de lubrification dans 30 litres d'eau déminéralisée.
comprenant une étape initiale de diluer neuf litres de ladite solution de lubrification dans 30 litres d'eau déminéralisée.
9. Le procédé selon les revendications 7 ou 8, dans lequel
la solution de lubrification est appliquée sur la pièce par immersion de la pièce dans la solution de lubrification.
la solution de lubrification est appliquée sur la pièce par immersion de la pièce dans la solution de lubrification.
10. Le procédé selon les revendications 7 ou 8, dans lequel
la solution de lubrification est appliquée sur la pièce par vaporisation de la solution de lubrification sur la pièce.
la solution de lubrification est appliquée sur la pièce par vaporisation de la solution de lubrification sur la pièce.
11. Le procédé selon l'une des revendications de 7 à 10, dans lequel
la source lumineuse émet une radiation de type UVA et/ou UVB.
la source lumineuse émet une radiation de type UVA et/ou UVB.
12. Le procédé selon l'une des revendications de 7 à 11, dans lequel
l'injection du CO2 est réalisée sous la forme d'injection de gaz carbonique.
l'injection du CO2 est réalisée sous la forme d'injection de gaz carbonique.
13. Le procédé selon l'une des revendications de 7 à 12, dans lequel
le film lubrifiant a une épaisseur comprise entre 0.5 µm et 50 µm.
le film lubrifiant a une épaisseur comprise entre 0.5 µm et 50 µm.
14. Système pour réaliser le procédé d'application d'un film lubrifiant caractérisé par l'une des revendications de 7 à 13 comprenant:
un bac pour contenir la solution de lubrification;
une lampe comportant la source lumineuse; et
une conduite pour l'amenée et l'injection de CO2 dans la solution de lubrification.