FR2601686A1

FR2601686A1 - LUBRICANT

Info

Publication number: FR2601686A1
Application number: FR8710037A
Authority: FR
Inventors: Taizo Nagahiro
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1988-01-22
Anticipated expiration: 2007-07-16
Also published as: IT1222029B; GB2192896A; IT8721274A0; GB8715993D0; FR2601686B1; GB2192896B; JPS6323994A

Abstract

CETTE INVENTION FOURNIT DES LUBRIFIANTS QUI ONT UNE ACTION STABLE MEME AUX TEMPERATURES ELEVEES ET SOUS UNE CHARGE LOURDE. ON PREPARE CES LUBRIFIANTS EN DISPERSANT DANS UNE HUILE OU UNE GRAISSE FLUIDE AU MOINS UNE RESINE SOUS FORME D'UNE POUDRE FINE CHOISIE PARMI UNE RESINE AROMATIQUE ET UNE RESINE DE POLYIMIDE. L'HUILE OU LA GRAISSE FLUIDE PEUT CONTENIR EN OUTRE DU BISULFURE DE MOLYBDENE, DU MOLYBDENE ORGANIQUE, DU NITRURE DE BORE, OU DU PTFE.THIS INVENTION PROVIDES LUBRICANTS WHICH HAVE A STABLE ACTION EVEN AT HIGH TEMPERATURES AND UNDER HEAVY LOAD. THESE LUBRICANTS ARE PREPARED BY DISPERSING IN AT LEAST ONE FLUID OIL OR FAT AT LEAST A RESIN IN THE FORM OF A FINE POWDER SELECTED AMONG AN AROMATIC RESIN AND A POLYIMIDE RESIN. OIL OR FLUID GREASE MAY CONTAIN, IN ADDITION, MOLYBDENE BISULFIDE, ORGANIC MOLYBDENE, BORON NITRIDE, OR PTFE.

Description

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LUBRIFIANTLUBRICANT

La présente invention concerne des lubrifiants qui sont excellents de par leurs propriétés de réduction des frottements. The present invention relates to lubricants which are excellent in their friction reduction properties.

En général. sur la surface de glissement d'une machine, on 5 utilise des huiles ou des graisses fluides, par exemple des huiles ou des cires. In general. on the sliding surface of a machine, fluids or oils are used, for example oils or waxes.

Lorsque l'on utilise ces huiles ou ces graisses fluides, on obtient un bon effet de glissement dans les conditions normales de fonctionnement. D'autre part, à temperature élevée ou sous des charges lourdes, on a rencontré des problèmes de rupture des films d'huile sur la surface de glissement, d'apparition fréquente de 10 grippage ou de diminution remarquable de l'efficacité d'un moteur. When these fluids or oils are used, a good sliding effect is obtained under normal operating conditions. On the other hand, at high temperature or under heavy loads, problems have been encountered with rupture of the oil films on the sliding surface, frequent occurrence of seizure or remarkable reduction in the efficiency of a engine.

Afin de résoudre ce genre de problemes, on a propose de disperser une poudre fine dans les huiles ou les graisses fluides citées plus haut. In order to solve this kind of problem, it has been proposed to disperse a fine powder in the oils or fluid fats mentioned above.

Par exemple. on a developpe des lubrifiants dans lesquels on mélange en tant qu'agent améliorant l'indice de viscosité une résine dérivée du styrène, d'une 15 oléfine ou de l'isoprene et dans lesquels on disperse en outre une fine poudre d'une résine de tétrafluoréthylene (polytétrafluoréthylene, désigne ci-apres sous l'abréviation PTFE) qui compte parmi les résines résistant aux températures élevées Dans ce cas, cependant, les propriétés lubrifiantes obtenues ne 20 sont pas satisfaisantes lorsque l'on applique une charge lourde sur la surface de glissement Aux températures élevées, en particulier à 240' C ou à une température supérieure, la décomposition thermique du PTFE conduit au dégagement d'un gaz fluoré. Ce gaz entraîne la corrosion des parties métalliques, des effets défavorables sur le corps humain et en outre des dangers publics tels qu'une pollution atmosphérique lorsque l'on utilise le PTFE dans des moteurs à combustion interne, For example. lubricants have been developed in which a resin derived from styrene, an olefin or isoprene is mixed as an agent for improving the viscosity index, and in which a fine powder of a resin is also dispersed tetrafluoroethylene (polytetrafluoroethylene, hereinafter designated by the abbreviation PTFE) which is among the resins resistant to high temperatures In this case, however, the lubricating properties obtained are not satisfactory when applying a heavy load on the surface slip At high temperatures, in particular at 240 ° C or higher, the thermal decomposition of PTFE leads to the evolution of a fluorinated gas. This gas causes corrosion of the metal parts, unfavorable effects on the human body and in addition public dangers such as atmospheric pollution when PTFE is used in internal combustion engines,

Par ailleurs, on a mené diverses études concernant l'addition sous forme dispersée de céramiques finement pulvérisées; cependant, de la même 5 manière que ci-dessus, on souhaite une amélioration supplémentaire des performances. In addition, various studies have been carried out on the addition of finely pulverized ceramics in dispersed form; however, in the same manner as above, further improvement in performance is desired.

On a realise la présente invention afin de satisfaire la demande évoquée plus haut. The present invention has been made in order to satisfy the request mentioned above.

Le but de cette invention est de fournir des lubrifiants qui ont une action stable 10 même t température élevée ou sous une charge lourde et qui sont aussi excellents de par leurs effets de réduction des frottements Ce but a été atteint grâce à un lubrifiant qui consiste en une dispersion dans une huile ou une graisse fluide d'au moins une résine sous forme d'une poudre fine choisie parmi une résine aromatique et une résine de 15 polyimide. L'huile ou la graisse fluide peut aussi contenir les produits connus The object of this invention is to provide lubricants which have a stable action even at high temperature or under heavy load and which are also excellent in their friction-reducing effects. This object has been achieved by means of a lubricant which consists of a dispersion in a fluid oil or fat of at least one resin in the form of a fine powder chosen from an aromatic resin and a polyimide resin. Oil or fluid fat can also contain known products

suivants: bisulfure de molybdène, molybdène organique, PTFE ou nitrure de bore Les résines aromatiques et les résines de polyimide appropriées que l'on peut utiliser dans la mise en oeuvre de l'invention comprennent. par exemple, les polycarbonates. les polyarylates, les polyarylsulfones telles que 20 polysulfone et polyethersulfone. les polyaryléthers tels que polyethercétone. following: molybdenum disulfide, organic molybdenum, PTFE or boron nitride Aromatic resins and suitable polyimide resins which can be used in the implementation of the invention include. for example, polycarbonates. polyarylates, polyarylsulfones such as polysulfone and polyethersulfone. polyarylethers such as polyetherketone.

polyétheréthercetone et polyétherimide. les sulfures de polyaryle tels que le polyetheretherketone and polyetherimide. polyaryl sulfides such as

sulfure de polyphénylene. et les polyimides. polyphenylene sulfide. and polyimides.

Les résines aromatiques et les résines de polyimides mentionnées cidessus présentent des particules dont la taille moyenne est 25 généralement inferieure ou égale a 20 ipm. et de préférence inférieure ou égale a 1 pum Lorsque la taille moyenne des particules dépasse 20 um. on ne peut pas obtenir des lubrifiants selon l'invention a action stable à température élevée et sous une charge lourde. On utilise la résine aromatique en poudre et/ou la résine de polyimide en poudre en une quantité de 0,001 a 50% en poids par rapport à 30 l'huile ou à la graisse fluide. Les quantités qui dépassent 50% en poids ne sont pas à prendre en compte car elles font croître la viscosité de l'huile ou de la graisse fluide Comme huile ou graisse fluide. on peut utiliser selon l'invention tout produit utilisé en fait comme lubrifiant. Ces produits comprennent les huiles 35 et les cires connues de façon habituelle, et également celles qui contiennent des The aromatic resins and the polyimide resins mentioned above have particles the average size of which is generally less than or equal to 20 ipm. and preferably less than or equal to 1 µm When the average particle size exceeds 20 µm. lubricants according to the invention cannot be obtained which have a stable action at high temperature and under a heavy load. The powdered aromatic resin and / or the powdered polyimide resin are used in an amount of 0.001 to 50% by weight based on the fluid oil or fat. The quantities which exceed 50% by weight are not to be taken into account because they increase the viscosity of the oil or of the fluid fat Like oil or fluid fat. any product used in fact as a lubricant can be used according to the invention. These products include commonly known oils and waxes, and also those which contain

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additifs connus tels que, par exemple, le nitrure de bore et le bisulfure de molybdène Pour préparer les lubifiants selon l'invention, on disperse de façon uniforme la résine pulvérulente mentionnée ci-dessus dans l'huile ou la 5 graisse fluide en agitant à la température ambiante ou à une température qui peut atteindre 200' C. En général, il est nécessaire d'agiter pendant 1 a 60 minutes. La dispersion uniforme obtenue est stable même après un temps de repos à la known additives such as, for example, boron nitride and molybdenum disulphide To prepare the lubricants according to the invention, the pulverulent resin mentioned above is uniformly dispersed in the fluid oil or fat with stirring. at room temperature or at a temperature which can reach 200 ° C. In general, it is necessary to stir for 1 to 60 minutes. The uniform dispersion obtained is stable even after standing for a while.

température ambiante et on peut l'utiliser telle quelle comme lubrifiant. room temperature and can be used as is as a lubricant.

Selon un autre procédé, on peut aussi préparer la dispersion par 10 broyage de la résine mentionnée ci-dessus dans l'huile ou la graisse fluide. Pour réduire la résine en poudre on peut utiliser toute machine de broyage connue- La température au cours de la réduction en poudre se situe de préférence entre la température ambiante et 200'C. On règle de façon adéquate la durée nécessaire à According to another method, the dispersion can also be prepared by grinding the above-mentioned resin in fluid oil or fat. Any known grinding machine can be used to reduce the powdered resin. The temperature during the powder reduction is preferably between room temperature and 200 ° C. Adequate time is set for

la réduction en poudre en fonction de la taille souhaitée pour les particules. powder reduction depending on the desired particle size.

Lorsque l'huile ou la graisse fluide contient des additifs connus sous forme liquide ou d'une poudre fine. comme par exemple du PTFE, du nitrure de bore. du bisulfure de molybdène ou du molybdène organique, cités plus haut, on limite la quantité de résine citée plus haut à ajouter de telle manière que la quantité totale de resine pulvérulente et d'additifs représente jusqu'à 50% en 20 poids de l'huile ou de la graisse fluide Ceci parce que la quantité accrue des produits ajoutés provoque une augmentation défavorable de la viscosité du When the fluid oil or fat contains known additives in liquid form or a fine powder. such as PTFE, boron nitride. molybdenum disulfide or organic molybdenum, mentioned above, the quantity of resin mentioned above is limited to add so that the total quantity of pulverulent resin and additives represents up to 50% by weight of the oil or fluid grease This because the increased amount of added products causes an unfavorable increase in the viscosity of the

lubrifiant résultant.resulting lubricant.

Lorsque l'on ajoute en même temps à l'huile ou à la graisse fluide deux types des résines citées plus haut, ou l'une de ces résines avec un 25 additif connu. le rapport pondérai de ces deux constituants est compris entre 40 1 et I: 40. A l'extérieur de ce domaine, l'effet obtenu tend vers l'effet obtenu par une addition unique et l'effet d'une addition combinee diminue Pour disperser la poudre fine à constituants multiples dans l'huile ou la graisse fluide, on peut utiliser la méthode qui consiste à réduire en 30 poudre simultanément les constituants dans l'huile ou la graisse fluide, ou bien on peut les broyer séparément puis les mélanger Eventuellement on peut When two types of the resins mentioned above are added to the oil or to the fluid fat at the same time, or one of these resins with a known additive. the weight ratio of these two constituents is between 40 1 and I: 40. Outside this range, the effect obtained tends towards the effect obtained by a single addition and the effect of a combined addition decreases For dispersing the fine multi-component powder in the oil or the fluid fat, the method of simultaneously powdering the components in the oil or the fluid fat can be used, or they can be ground separately and then mixed Possibly we can

poursuivre la réduction en poudre après l'opération de mélange. continue powdering after the mixing operation.

Pour réduire en poudre la résine et les additifs, on peut utiliser tout type connu de machine de broyage On opère la réduction en poudre entre la 35 température ambiante et 200'C. On peut régler de façon adéquate la durée Any known type of grinding machine can be used for powdering the resin and the additives. The powdering is carried out between room temperature and 200 ° C. You can adjust the duration adequately

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nécessaire au broyage en fonction de la taille souhaitée pour les particules. Dans ce que l'on appelle le procéde au mélange maître, on prépare une huile ou une graisse fluide contenant une concentration élevée de résine et d'additifs en poudre fine, puis on dilue au moment voulu par addition d'huile ou de graisse 5 fluide de façon à obtenir la concentration adéquate. Le lubrifiant présentant une concentration élevée en résine et en additifs en poudre fine que l'on utilise dans le procédé au mélange maître fait aussi partie du domaine couvert par l'invention En outre, le lubrifiant selon l'invention peut aussi être utilisé comme necessary for grinding according to the desired size for the particles. In what is called the masterbatch process, a fluid oil or fat is prepared containing a high concentration of resin and fine powder additives, then diluted at the desired time by adding oil or fat. fluid so as to obtain the appropriate concentration. The lubricant having a high concentration of resin and of fine powder additives which is used in the masterbatch process also forms part of the field covered by the invention. In addition, the lubricant according to the invention can also be used as

graisse par malaxage avec des savons métalliques. grease by mixing with metallic soaps.

Le lubrifiant selon la présente invention est comparé à la figure 1 avec l'huile fluide (huile de base) sans additif et avec le lubrifiant auquel on a ajoute des additifs connus sous forme de poudres fines. Les performances sont illustrées sous forme d'une courbe qui montre la relation entre la charge et le coefficient de frottement The lubricant according to the present invention is compared in FIG. 1 with the fluid oil (base oil) without additive and with the lubricant to which known additives have been added in the form of fine powders. The performances are illustrated in the form of a curve which shows the relationship between the load and the coefficient of friction

EXEMPLESEXAMPLES

Les exemples de cette invention vont être donnes en comparaison avec la technologie classique On a utilisé comme huile ou graisse fluide une huile pour machine d'une viscosité de 10-4 m2s-1 (100 cSt) (par The examples of this invention will be given in comparison with conventional technology. A machine oil with a viscosity of 10-4 m2s-1 (100 cSt) was used as the oil or fluid grease.

exemple, une huile de base).example, a base oil).

On a disperse uniformément dans l'huile de base la resine et les additifs suivants sous forme d'une poudre fine dont les particules présentent une taille moyenne de 1 pm. On a mesuré le coefficient de frottement a 40'C sous une The resin and the following additives are uniformly dispersed in the base oil in the form of a fine powder, the particles of which have an average size of 1 μm. We measured the coefficient of friction at 40 ° C under a

charge de 20 à 50 kg.load from 20 to 50 kg.

Les résultats sont représentes à la figure 1 o figurent en 25 abscisse la charge [W] en kg et son inverse [l/Wl. et en ordonnée le coefficient de frottement Comme le montre clairement la figure 1, les lubrifiants (01) et The results are represented in FIG. 1 where the load [W] in kg is shown on the abscissa and its inverse [l / Wl. and on the ordinate the coefficient of friction As clearly shown in FIG. 1, the lubricants (01) and

(03) contenant une résine de tétrafluoréthylène et du bisulfure de molybdène. (03) containing a tetrafluoroethylene resin and molybdenum disulfide.

qui sont des additifs connus, ont entraîné l'apparition d'un grippage sous une 30 charge dépassant 40 kg. avec croissance brusque du coefficient de frottement Par contre, on n'a observé aucun phenomène de grippage avec le lubrifiant (10) selon la présente invention avec utilisation de polyétheréthercétone uniquement. On a constate le même effet chez les lubrifiants ( 1) et (12) selon l'invention dans lesquels on a remplacé la moitié des additifs connus générateurs de grippage comme ci-dessus par la polyétherethercétone. En outre, chacun de ces lubrifiants selon l'invention a manifesté des propriétés lubrifiantes supérieures pour toutes les charges aux propriétés lubrifiantes du lubrifiant (02) qui contient du nitrure de bore, qui est un additif céramique connu. Les lubrifiants selon l'invention sont efficaces pour faire décroître le coefficient de frottement avec les huiles ou graisses fluides utilisées habituellement. De plus. dans les cas d'application sous une charge lourde et à which are known additives, have caused seizure under a load exceeding 40 kg. with sudden growth of the coefficient of friction On the other hand, no seizure phenomenon was observed with the lubricant (10) according to the present invention with the use of polyetheretherketone only. The same effect has been observed in the lubricants (1) and (12) according to the invention in which half of the known additives which cause seizure have been replaced as above with polyetheretherketone. In addition, each of these lubricants according to the invention has shown superior lubricating properties for all fillers to the lubricating properties of the lubricant (02) which contains boron nitride, which is a known ceramic additive. The lubricants according to the invention are effective in decreasing the coefficient of friction with the fluids or fluids commonly used. Furthermore. in the case of application under heavy load and at

température élevée, on ne rencontre aucun problème tel que le grippage. high temperature, no problem such as seizure is encountered.

C'est ainsi que l'on utilise les lubrifiants selon l'invention pour des organes de moteurs à combustion interne ou pour des différentiels qui sont soumis à une charge lourde ou à une vitesse de rotation élevée. Ces lubrifiants This is how the lubricants according to the invention are used for internal combustion engine members or for differentials which are subjected to a heavy load or to a high speed of rotation. These lubricants

sont donc très utiles pour des applications industrielles. are therefore very useful for industrial applications.

On peut ajouter d'autres additifs aux lubrifiants selon 15 l'invention tant que les propriétes de ces derniers ne s'en trouvent pas dégradées. Other additives can be added to the lubricants according to the invention as long as the properties of the latter are not degraded.

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Claims

REVENDICATIONS

1.- Lubrifiant qui consiste en une dispersion dans une huile ou une graisse fluide d'au moins une résine sous forme d'une poudre fine choisie 1.- Lubricant which consists of a dispersion in a fluid oil or fat of at least one resin in the form of a selected fine powder

parmi une résine aromatique et une résine de polyimide. among an aromatic resin and a polyimide resin.

2.- Lubrifiant selon la revendication 1, dans lequel ladite résine aromatique et ladite résine de polyimide sont choisies parmi le sulfure de polyphénylène. les polycarbonates. les polysulfones. les polyétherimides, les polyéthercétones, les polyétheréthercétones, les polyethersulfones, les 2. A lubricant according to claim 1, in which said aromatic resin and said polyimide resin are chosen from polyphenylene sulfide. polycarbonates. polysulfones. polyetherimides, polyetherketones, polyetheretherketones, polyethersulfones,

polyarylates, et les polyimides.polyarylates, and polyimides.

3.- Lubrifiant selon la revendication 1, dans lequel ladite résine 3.- lubricant according to claim 1, wherein said resin

est une polyétheréthercétone.is a polyetheretherketone.

4.- Lubrifiant selon ia revendication 3, dans lequel l'huile ou la graisse fluide contient en outre du bisulfure de molybdène - Lubrifiant selon la revendication 3, dans-lequel l'huile ou la 15 graisse fluide contient en outre du nitrure de bore 4. Lubricant according to claim 3, in which the fluid oil or grease additionally contains molybdenum disulfide. Lubricant according to claim 3, in which the fluid oil or grease also contains boron nitride.