Produit de nettoyage à base d'esters obtenu par chimie verte

Abstract

 Solvant organique pour la dissolution d'huiles constitué d'un ester carboxylique en C4-C8 auquel sont ajoutés des additifs dans le but de faire un nettoyant industriel, caractérisé en ce que sa formulation comprend une quantité d'ester carboxylique en C4-C8 représentant, en poids, un pourcentage compris entre 10 et 90%, et des additifs comportant un acétal en C7-C10 dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85%, un premier éther de glycol en C7-C10 dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85% et un second éther de glycol en C7-C10 dont le pourcentage, en poids, est compris entre 0 et 60%. Préférentiellement le pourcentage d'ester carboxylique en C4-C8 est de 50 % et celui des additifs respectivement de 20 % pour l'acétal en C7-C10 et pour le premier éther de glycol en C7-C10 et de 10% pour le second éther de glycol en C7-C10. Un tel solvant peut être produit par la chimie verte.

Description

[0001] Le domaine de la présente invention est celui des produits de nettoyage et, en particulier, celui des dégraissants réalisés à partir de produits agricoles, ou agrosolvants.

[0002] Des produits de nettoyage sont couramment utilisés dans l'industrie pour nettoyer des pièces de toute dimension, que celles-ci soient en matériau métallique ou en matériau polymère. Ils sont généralement utilisés par diverses techniques de nettoyage dont la technique de nettoyage en machine sous vide. Le but est de nettoyer les pièces en question en les débarrassant de l'huile ou des polluants qui se sont collés à elle lors de son processus de fabrication.

[0003] Les solvants traditionnellement utilisés dans l'industrie de la machine-outil sont des produits issus de la pétrochimie comme, par exemple, le perchloréthylène. Ces produits sont généralement des produits chlorés qui sont classés parmi les produits nocifs (référencés Xn). Si ces produits sont particulièrement efficaces pour le nettoyage industriel, ils ont pour inconvénient leur toxicité et leur dépendance aux ressources fossiles, et au pétrole en particulier.

[0004] Il serait souhaitable de les remplacer par des agrosolvants, c'est-à-dire par des solvants issus de l'agriculture, qui présentent l'intérêt de ne pas être toxiques et peu ou pas irritants (produits non référencés Xi). Ils présentent également l'avantage de pouvoir être obtenus en utilisant les co-produits dérivés de la production de biocarburants ou des bio-raffineries de produits comme le sucre. On obtient ainsi des produits à faibles coûts de production, qui sont indépendants de l'exploitation des ressources fossiles. Il n'en reste pas moins que ces produits doivent présenter un pouvoir nettoyant de bonne qualité, même s'il n'atteint pas tout à fait celui qu'on obtient avec des produits hydrocarbonés de l'art antérieur.

[0005] La présente invention a pour but de proposer des types de solvants issus essentiellement de l'agriculture, non toxiques et pas ou peu irritants, qui présentent de bonnes caractéristiques de dissolution des huiles et des polluants industriels.
A cet effet, l'invention a pour objet un solvant organique pour la dissolution d'huiles constitué par un ester carboxylique auquel sont ajoutés des additifs dans le but de faire un nettoyant industriel.

[0006] Il est caractérisé en ce qu'il comprend :

• entre 10 et 90% en poids d'ester carboxylique en C4-C8 ;
• entre 5 et 85% en poids d'un acétal en C7-C10 ;
• entre 5 et 85% en poids d'un premier éther de glycol en C7-C10,
• entre 0 et 60% en poids d'un second éther de glycol en C7-C10, différent du premier.

[0007] Préférentiellement le pourcentage d'ester carboxylique en C4-C8 est compris entre 40 et 60% et ceux des additifs entre 10 et 30% pour l'acétal en C7-C10 et pour le premier éther de glycol en C7-C10 et entre 0 et 20% pour le second éther de glycol en C7-C10.

[0008] Plus préférentiellement le pourcentage d'ester carboxylique en C4-C8 est de 50% et celui des additifs respectivement de 20% pour l'acétal en C7-C10 et pour le premier éther de glycol en C7-C10 et de 10% pour le second éther de glycol en C7-C10 , avec une marge de +/- 1 %.

[0009] Un fort pourcentage d'ester carboxylique en C4-C8 permet d'obtenir un produit essentiellement d'origine végétale et de se passer de l'exploitation de produits fossiles.

[0010] Les additifs sont, de préférence, des composés hydrocarbonés (on entend par composés hydrocarbonés, des composés comportant plusieurs atomes de carbone et d'hydrogène) et préférentiellement oxygénés, cependant les hydrocarbures classiquement utilisés dans ce genre de produits ne sont pas utilisés dans le produit présenté. Les risques de nocivité ou de caractère irritant pour le produit obtenu et la dépendance au pétrole et aux réserves fossiles sont ainsi réduits. Les additifs sont plus particulièrement des éthers en C7-C10 et de préférence un acétal en C7-C10 et deux éthers de glycol en C7-C10. Leur rôle est d'améliorer très sensiblement les qualités solubilisantes de l'ester carboxylique. Le second éther de glycol en C7-C10 sera choisi non seulement de façon à améliorer l'efficacité du solvant mais également en fonction de sa faible toxicité pour pouvoir réduire la toxicité du solvant, passant en dessous du seuil de toxicité toléré et ne nécessitant alors pas un étiquetage du solvant final.

[0011] Dans un mode particulier de réalisation, les additifs sont des composés hydrocarbonés, de tels additifs permettent d'améliorer la dissolution des huiles.

[0012] Dans un mode particulier de réalisation les additifs sont des composés qui ne sont pas halogénés. On évite ainsi des risques de nocivité pour le produit obtenu.

[0013] Dans un autre mode de réalisation, l'ester carboxylique en C4-C8, l'acétal en C7-C10 et les deux éthers de glycol en C7-C10 ont un point d'éclair supérieur à 60 °C et une température d'ébullition comprise entre 120 et 240 °C à pression atmosphérique, de préférence entre 150 et 200 °C à pression atmosphérique et plus particulièrement entre 160 et 200 °C. Un tel choix de composés aboutit à l'obtention d'un solvant tel que décrit précédemment ayant les mêmes caractéristiques de température d'ébullition et de point d'éclair.

[0014] Le respect de cette plage de valeurs pour les températures d'ébullition et d'un point d'éclair supérieur à 60°C permet une éventuelle utilisation de ce solvant en machine sous vide et limite les risques d'utilisation liés en particulier à l'inflammabilité.

[0015] Dans un mode particulier de réalisation l'ester carboxylique en C4-C8 est un dérivé d'un acide appartenant à la famille des acides lactique ou succinique, et, plus préférentiellement du diméthyl-succcinate ou du lactate d'éthyle.

[0016] Parallèlement l'acétal en C7-C10 préférentiel est du butylal (numéro de CAS : [2568-90-3]).

[0017] Le premier éther de glycol en C7-C10 est de préférence un éther de propylène glycol en C7-C10 et plus préférentiellement du 1-n-propoxypropanol-2-ol ou du 1-n-butoxypropan-2-ol et de façon optimisée du 1-n-butoxypropan-2-ol (numéro de CAS : [005131-66-8], appelé aussi propylène glycol n-butyl éther, n-butoxypropanol ou PNB et commercialisé sous le nom de Dowanol^™ PNB par la société DOW).
Le second éther de glycol en C7-C10 est de préférence un éther de dipropylène glycol en C7-C10 et plus particulièrement un di-éther de dipropylène glycol en C7-C10. De façon optimisée, il s'agit du dipropylène glycol diméthyl éther (numéro de CAS : [111109-77-4] appelé aussi bis(méthoxypropyl) éther et commercialisé sous le nom de Proglyde^™ DMM par la société DOW).

[0018] Un autre objet de l'invention est l'utilisation du solvant décrit précédemment comme nettoyant industriel pour la dissolution d'huiles présentes sur des pièces de différentes formes et dimensions. Les pièces peuvent être en matériau métallique ou en matériau polymère. De préférence ce solvant est utilisé en machine sous vide.

[0019] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre. Les différents produits qui y sont mentionnés, sont donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs de réalisations possibles de l'invention.

[0020] La figure 1 montre sur un diagramme la température de distillation d'un produit selon l'invention, référencé X12458U1, par comparaison avec des produits actuels du commerce (marque TopKlean).

[0021] Pour remplacer les produits issus de la chimie du pétrole, l'inventeur a étudié les esters carboxyliques qui ont pour avantage de pouvoir être d'origine végétale. Des produits comme les lactates ou les succinates sont déjà couramment produits dans l'industrie à partir de produits végétaux et peuvent donc servir de base pour la fabrication de solvants à coûts modérés. Cependant il est connu que les esters carboxyliques solubilisent peu ou mal les huiles classiquement utilisées dans l'industrie. L'invention a donc consisté à mettre au point et à formuler des additifs qui améliorent cette solubilité et qui l'amènent à un taux supérieur ou égal à 30% pour les huiles de coupe communément utilisées dans l'industrie de la machine-outil. Le taux de solubilité se définit comme étant le pourcentage d'huile dans le solvant au-delà duquel celle-ci ne se dilue plus et forme une seconde phase, distincte du solvant. L'évaluation de cette limite de solubilité se détecte par l'apparition d'un trouble dans le liquide lorsqu'on lui ajoute progressivement de l'huile.

[0022] L'inventeur a, par ailleurs, pris en compte deux autres paramètres pour que le solvant soit utilisable industriellement en machine sous vide, à savoir une température d'ébullition relativement basse et un point d'éclair relativement élevé. Le point d'éclair est la température minimale pour laquelle la concentration des vapeurs émises est suffisante pour produire une déflagration au contact d'une flamme ou d'un point chaud, dans des conditions normalisées. De façon pratique les contraintes que s'est imposées l'inventeur ont été un point d'éclair de chaque composé supérieur à 60°C et une température d'ébullition comprise entre 120 et 240 °C à pression atmosphérique, préférentiellement comprise entre 150 et 200 °C et plus particulièrement entre 160 et 200 °C, de telle sorte qu'ils ne soient pas classés comme composés inflammables. L'utilisation de tels composés permet ainsi l'obtention d'un solvant avec un point d'éclair supérieur à 60 °C et une température d'ébullition comprise entre 120 et 240 °C à pression atmosphérique, de préférence entre 150 et 200 °C et plus particulièrement entre 160 et 200 °C. Ce solvant est ainsi non inflammable et compatible avec un nettoyage en machine sous vide.

[0023] En effet, en restant en dessous des températures d'ébullition des huiles, qui s'évaporent généralement au-dessus de 250 °C à pression atmosphérique, il est ainsi possible d'utiliser le solvant final en machine sous-vide et de le régénérer après utilisation par une simple distillation sous vide, sans risquer de co-distiller les huiles avec le solvant. Un solvant avec une température d'ébullition inférieure à 120 °C n'est pas, non plus, compatible avec une utilisation en machine sous vide. Avec un tel solvant, il est, en effet, impossible d'atteindre une température supérieure à 70 °C nécessaire pour une étape de dégraissage en phase vapeur sous vide. Les étapes de distillation et de dégraissage en phase vapeur sont des étapes classiques d'un procédé de nettoyage dans une machine sous vide.

[0024] Pour atteindre le résultat souhaité, l'inventeur a choisi des esters carboxyliques en C4-C8 issus de l'acide lactique ou de l'acide succinique, ou de tout autres molécules plateformes (encore appelés synthons ou building block) à partir desquelles il est possible de synthétiser des esters carboxyliques pouvant entrer dans le cadre de cette invention, d'origine végétale ou non. Les deux esters carboxyliques qui ont donné les meilleurs résultats et qui sont retenus en priorité sont, en premier lieu, un ester en C6, le diméthylsuccinate (ou DiMESu ou encore DMSu) et, en second lieu, un ester en C5, le lactate d'éthyle, sans que d'autres formulations d'esters carboxyliques en C4-C8 sortent du cadre de l'invention.

[0025] Les formules chimiques de ces deux produits sont représentées ci-dessous :

pour le diméthylsuccinate
et

pour le lactate d'éthyle.

[0026] En ce qui concerne les additifs qui permettent d'obtenir de bonnes caractéristiques de solubilisation des huiles de coupe, l'inventeur a retenu des agents solubilisants essentiellement oxygénés et non halogénés, pour réduire la nocivité ou le caractère irritant.

[0027] De tels agents solubilisants peuvent être choisis dans les familles suivantes : les cétones, les alcools, les aldéhydes, les acétals, les éthers de glycol ou encore les sels, les acides et les bases.

[0028] L'inventeur a expérimenté un certain nombre d'additifs appartenant aux catégories précédentes et est arrivé à la conclusion que la meilleure formulation pour un solvant formé d'un ester carboxylique auquel sont incorporés des additifs de solubilisation, se positionnait de la façon suivante :

• un ester carboxylique en C4-C8 dont le pourcentage en poids est compris entre 10 et 90% du poids total,
• un acétal en C7-C10 dont le pourcentage est compris entre 5 et 85%,
• un premier éther de glycol en C7-C10 dont le pourcentage est compris entre 5 et 85%, et
• un second éther de glycol en C7-C10, différent du premier, dont le pourcentage est compris entre 0 et 60%.

[0029] L'ester carboxylique en C4-C8 est un ester dont le nombre total d'atomes de carbone est compris entre 4 et 8, de préférence il s'agit d'un ester d'alkyle. Les groupes alkyles peuvent être un groupe méthyle, éthyle, n-propyle, i-propyle, n-butyle, i-butyle ou t-butyle, de préférence il s'agit d'un groupe méthyle ou éthyle.

[0030] On entend par acétal en C7-C10 un composé dont le nombre total d'atomes de carbone est compris entre 7 et 10 et comprenant la séquence CH₂(OR)₂ ou R¹CH(OR)₂ ou R¹,R²C(OR)₂.

[0031] Le premier éther de glycol en C7-C10 est de préférence un éther de propylène glycol en C7-C10 et le second éther de glycol en C7-C10 est de préférence un éther de dipropylène glycol en C7-C10, et plus particulièrement un di-éther de dipropylène glycol en C7-C10. On entend par di-éther de dipropylène glycol en C7-C10, un dipropylène glycol en C7-C10 ayant au moins deux fonctions éthers.

[0032] Différents solvants ont été expérimentés sur des huiles de coupe utilisées classiquement pour l'usinage, telles que les huiles SC28, CG215, SC760, 545 et CG400 de la marque USINEX, et les taux de solubilité ont été mesurés pour chacune en relevant le point à partir duquel la turbidité apparaît lors d'une addition progressive de l'huile.

[0033] Un optimum de ces taux a été trouvé avec une formulation composée de :

• 50% de diméthylsuccinate pour l'ester carboxylique en C4-C8,
• 20% de butylal pour l'acétal en C7-C10,
• 19,9% de 1-n-butoxy propan-2-ol pour le premier éther de glycol en C7-C10,
• 10,1% de dipropylène glycole diméthyl éther pour le second éther de glycol en C7-C10

[0034] Un tel solvant s'est montré capable de solubiliser, même partiellement, la plupart de ces huiles, comme on peut le voir sur le tableau ci-dessous. Le butylal, le 1-n-butoxy propan-2-ol et le dipropylène glycol diméthyle éther permettent d'améliorer la solubilité des huiles classiquement utilisées dans l'industrie. De plus, le dipropylène glycol diméthyle éther, de par sa nature non toxique permet de diminuer la toxicité du solvant passant en dessous du seuil de toxicité qui nécessiterait un étiquetage du solvant final.

[0035] Le volume du bain de solvant à mettre en oeuvre pour dissoudre les huiles sera, bien évidemment, à adapter en fonction de ce pourcentage de solubilisation.

[0036] Les évaluations effectuées sur ce solvant ont par ailleurs confirmé que son point d'éclair était supérieur à 60°C et son point d'ébullition compris entre 150 et 200°C à pression atmosphérique, comme le montrent les résultats présentés sur la figure 1.

[0037] Des résultats analogues ont été obtenus en choisissant pour ester carboxylique en C4-C8 du lactate d'éthyle à la place du diméthylsuccinate.

Revendications

1. Solvant organique pour la dissolution d'huiles constitué par un ester carboxylique auquel sont ajoutés des additifs dans le but de faire un nettoyant industriel, caractérisé en ce qu'il comprend :

- entre 10 et 90% en poids d'ester carboxylique en C4-C8,

- entre 5 et 85% en poids d'un acétal en C7-C10,

- entre 5 et 85% en poids d'un premier éther de glycol en C7-C10,

- entre 0 et 60% en poids d'un second éther de glycol en C7-C10, différent du premier.

2. Solvant selon la revendication 1 comprenant :

- entre 40 et 60% en poids d'ester carboxylique en C4-C8,

- entre 10 et 30% en poids d'un acétal en C7-C10,

- entre 10 et 30% en poids d'un premier éther de glycol en C7-C10,

- entre 0 et 20% en poids d'un second éther de glycol en C7-C10, différent du premier.

3. Solvant selon la revendication 1 comprenant, avec une marge de +/-1%:

- 50% en poids d'ester carboxylique en C4-C8,

- 20% en poids d'un acétal en C7-C10,

- 20% en poids d'un premier éther de glycol en C7-C10,

- 10% en poids d'un second éther de glycol en C7-C10, différent du premier.

4. Solvant selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les additifs sont des composés hydrocarbonés.

5. Solvant selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les additifs sont des composés qui ne sont pas halogénés.

6. Solvant selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel l'ester carboxylique en C4-C8, l'acétal en C7-C10 et les deux éthers de glycol en C7-C10 ont un point d'éclair supérieur à 60°C et une température d'ébullition comprise entre 120 et 240°C, de préférence entre 150 et 200°C et plus particulièrement entre 160 et 200 °C.

7. Solvant selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel l'ester carboxylique en C4-C8 est un dérivé d'un acide appartenant à la famille des acides lactique ou succinique.

8. Solvant selon la revendication 7 dans lequel l'ester carboxylique en C4-C8 est du diméthylsucccinate ou du lactate d'éthyle.

9. Solvant selon les revendications 1 à 8 dans lequel l'acétal en C7-C10 est du butylal,

10. Solvant selon les revendications 1 à 9 dans lequel le premier éther de glycol en C7-C10 est un éther de propylène glycol en C7-C10 et/ou le second éther de glycol en C7-C10 est un éther de dipropylène glycol en C7-C10, de préférence un di-éther de dipropylène glycol en C7-C10.

11. Solvant selon la revendication 10 dans lequel l'éther de propylène glycol en C7-C10 est du 1-n-propoxy-propanol-2-ol ou du 1-n-butoxy propanol, de préférence du 1-n-butoxypropan-2-ol.

12. Solvant selon les revendications 10 ou 11 dans lequel l'éther de dipropylène glycol en C7-C10 est du dipropylène glycol diméthyl éther.

13. Utilisation d'un solvant selon les revendications précédentes comme nettoyant industriel pour la dissolution d'huiles sur des pièces de différentes formes et dimensions.

14. Utilisation du solvant selon la revendication 13 en machine sous vide.

Dessins