FR3039165A1 - Composition lubrifiante a fuel eco longue duree - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, en particulier les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) des compositions lubrifiantes. L'invention concerne l'utilisation combinée d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base. L'invention concerne également l'utilisation, au sein d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base, d'une combinaison d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore, pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) de cette composition lubrifiante.

Description

COMPOSITION LUBRIFIANTE A FUEL ECO LONGUE DURÉE DESCRIPTION L'invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, en particulier les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) des compositions lubrifiantes. L'invention concerne l'utilisation combinée d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base. L'invention concerne également l'utilisation, au sein d'une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, d'une combinaison d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore, pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) de cette composition lubrifiante.
Les développements des moteurs et des performances des compositions lubrifiantes pour moteur sont indissociablement liés. Plus les moteurs ont une conception complexe, plus le rendement et l'optimisation de la consommation de carburant sont élevés et plus la composition lubrifiante pour moteur est sollicitée et doit améliorer ses performances.
Les conditions d'utilisation des moteurs à essence et des moteurs diesel incluent aussi bien des parcours extrêmement courts que de longs trajets. En effet, 80 % des trajets des voitures d'Europe occidentale sont inférieurs à 12 kilomètres alors que des véhicules parcourent des kilométrages annuels allant jusqu'à 300 000 km.
Les intervalles de vidange sont également très variables, de 5 000 km pour certains petits moteurs diesel, ils peuvent aller jusqu'à 100 000 km sur des moteurs diesel de véhicules utilitaires modernes.
Les compositions lubrifiantes pour véhicules à moteur doivent donc posséder des propriétés et des performances améliorées.
Les compositions lubrifiantes pour moteur doivent donc remplir de nombreux objectifs.
La lubrification des pièces glissant les unes sur les autres joue un rôle déterminant, en particulier pour réduire le frottement et l'usure, permettant notamment des économies de carburant.
Une exigence essentielle des compositions lubrifiantes pour moteur concerne les aspects liés à l'environnement. Il est en effet devenu essentiel de réduire la consommation d'huile ainsi que la consommation de carburant, en particulier dans le but de réduire les émissions de C02.
La nature des compositions lubrifiantes pour moteur pour automobiles a une influence sur la consommation de carburant. Les compositions lubrifiantes pour moteur pour automobiles permettant des économies d’énergie sont souvent désignées fuel eco (FE), en terminologie anglo-saxonne.
La réduction des pertes d’énergie est donc une recherche constante dans le domaine des lubrifiants pour automobile. L'amélioration du niveau de performances fuel eco est donc à rechercher. Toutefois, cette amélioration du niveau de performances n'est pas suffisante. Elle doit s'accompagner du maintien ou de la conservation de ce niveau de performances fuel eco des compositions lubrifiantes.
Lors de l'utilisation d'une composition lubrifiante entraînant un vieillissement de celle-ci, les performances fuel eco doivent être maintenues autant que possible. En effet, une diminution de ces performances fuel eco en réduit d'autant les bénéfices. Ainsi, outre le besoin d'atteindre un niveau élevé de performances fuel eco, il est important de pouvoir maintenir ou conserver ce niveau de performances fuel eco d'une composition lubrifiante, par exemple entre deux vidanges ou après un certain nombre de kilomètres parcourus.
En particulier, il est important de pouvoir disposer de compositions lubrifiantes permettant de conserver un bon niveau d'économie de carburant d'un moteur, en particulier d'un moteur de véhicule.
Il est également important de pouvoir disposer de compositions lubrifiantes permettant de conserver ou de diminuer le coefficient de frottement au sein d'un moteur, en particulier d'un moteur de véhicule.
Il existe donc un besoin de disposer de compositions lubrifiantes pour moteur, notamment pour moteur de véhicule, qui permettent d’apporter une solution à tout ou partie des problèmes des compositions lubrifiantes de l’état de la technique.
Ainsi, l’invention concerne l'utilisation combinée d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base.
De manière préférée, l'invention concerne une telle utilisation pour laquelle les propriétés de fuel economy sont mesurées selon les conditions de la séquence Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589.
De manière également préférée, l'invention concerne une telle utilisation pour laquelle les propriétés de fuel economy sont mesurées selon l'essai Plint SRV.
De manière particulièrement préférée, l'invention concerne une telle utilisation pour laquelle les propriétés de fuel economy sont mesurées selon les conditions de l'essai Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589 et selon l'essai Plint SRV.
Selon l'invention, l'essai de type Plint SRV est réalisé selon la publication JSAE 9436260 (Frictional Characteristics of Organomolybdenum Compound with Addition of Sulfurized Additives Takashi Kikuchi, Yoko Yonekura, Kenyu Akiyama (Toyota Motor Corporation), pp. 105-108, 13) avec comme caractéristiques: - course : 2,2 mm, - fréquence : 30 Hz (0,13 m.s"1), - charge : 150 N, - températures (°C) : 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,110, 120, 140, 160, 180, 200, 240.
Selon l'invention, la conservation des propriétés de fuel economy est préférentiellement mesurée pour la composition lubrifiante usagée par rapport à la composition lubrifiante neuve.
Par composition lubrifiante usagée, on entend plus particulièrement une composition lubrifiante oxydée et dont le niveau d’oxydation correspondrait au vieillissement de cette composition dans les conditions réelles d’utilisation.
De manière préférée, la conservation des propriétés de fuel economy est mesurée pour la composition usagée, de préférence après environ 10 500 km (6 500 miles) parcourus par le véhicule. La conservation des propriétés de fuel economy peut également être mesurée pour une durée de fonctionnement du moteur correspondant à un intervalle entre deux vidanges de l'huile d'un moteur.
De manière particulièrement préférée selon l'invention, la conservation des propriétés de fuel economy est supérieure à 25 %, de préférence supérieure à 50 %, voire à 80 ou 99 %.
La conservation des propriétés de fuel economy selon l'invention est de préférence mise en œuvre avec un composé organomolybdène, notamment un composé choisi parmi un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC), un dérivé dithiophosphate de molybdène (MoDTP) ou un complexe de molybdène exempt de soufre.
De manière plus préférée, la conservation des propriétés de fuel economy selon l'invention est mise en œuvre avec un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC).
Les composés dithiocarbamate de molybdène (composé MoDTC) sont des complexes formés d'un noyau métallique lié à un ou plusieurs ligands indépendamment choisi parmi les groupements dithiocarbamates d'alkyles. Le composé MoDTC des compositions utilisées selon l'invention peut comprendre de 1 à 40 %, de préférence de 2 à 30 %, plus préférentiellement de 3 à 28 %, encore plus préférentiellement de 4 à 15 % en masse de molybdène, par rapport à la masse totale du composé MoDTC.
Le composé MoDTC utilisé selon l’invention peut être choisi parmi les composés dont le noyau comprend deux atomes de molybdène (MoDTC dimériques) et les composés dont le noyau comprend trois atomes de molybdène (MoDTC trimériques).
Les composés MoDTC trimériques sont généralement de formule Mo3SkLn dans laquelle : k représente un nombre entier au moins égal à 4, de préférence allant de 4 à 10, avantageusement de 4 à 7 ; n représente un entier allant de 1 à 4 et L représente un groupement dithiocarbamate d'alkyles comprenant de 1 à 100 atomes de carbone, de préférence de 1 à 40 atomes de carbone, avantageusement de 3 à 20 atomes de carbone.
Comme exemples de composés MoDTC trimériques, on peut citer les composés et leurs procédés de préparation décrits dans la demande de brevet WO-98-26030.
De préférence, le composé MoDTC utilisé dans la composition lubrifiante utilisée selon l'invention est un composé MoDTC dimérique. Comme exemples de composés MoDTC dimériques, on peut citer les composés et leurs procédés de préparation décrits dans la demande de brevet EP-0757093.
Les composés MoDTC dimériques sont généralement de formule (A) :
dans laquelle : R1, R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement hydrocarboné choisi parmi les groupements alkyle, alcényle, aryle, cycloalkyle et cycloalcényle; X1, X2, X3 et X4, identiques ou différents, représentent indépendamment un atome d'oxygène ou un atome de soufre.
De manière avantageuse, R1, R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle comprenant de 4 à 18 atomes de carbone ou un groupement alcényle comprenant de 2 à 24 atomes de carbone. Également de manière avantageuse, X1, X2, X3 et X4 peuvent être identiques et représenter un atome de soufre ou bien être identiques et représenter un atome d'oxygène. Également de manière avantageuse, X1 et X2 peuvent représenter un atome de soufre et X3 et X4 peuvent représenter un atome d'oxygène. Également avantageusement, X1 et X2 peuvent représenter un atome de d'oxygène et X3 et X4 peuvent représenter un atome de soufre.
Le composé MoDTC de formule (A) peut également être choisi parmi au moins un composé MoDTC symétrique, au moins un composé MoDTC asymétrique et leurs combinaisons. Par composé MoDTC symétrique, on entend un composé MoDTC de formule (A) dans laquelle les groupements R1, R2, R3 et R4 sont identiques. Par composé MoDTC asymétrique, on entend un composé MoDTC de formule (A) dans laquelle les groupements R1 et R2 sont identiques, les groupements R3 et R4 sont identiques et les groupements R1 et R2 sont différents des groupements R3 et R4.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre un mélange d'au moins un composé MoDTC symétrique et d'au moins un composé MoDTC asymétrique. De manière plus avantageuse, R1 et R2, identiques, représentent alors un groupement alkyle comprenant de 5 à 15 atomes de carbone et R3 et R4, identiques et différents de R1 et R2, représentent un groupement alkyle comprenant de 5 à 15 atomes de carbone. De manière préférée, R1 et R2, identiques, représentent un groupement alkyle comprenant de 6 à 10 atomes de carbone et R3 et R4 représentent un groupement alkyle comprenant de 10 à 15 atomes de carbone.
De même, R1 et R2, identiques, peuvent représenter un groupement alkyle comprenant de 10 à 15 atomes de carbone et R3 et R4 peuvent représenter un groupement alkyle comprenant de 6 à 10 atomes de carbone. Également, R1 et R2, R3 et R4, identiques, peuvent représenter un groupement alkyle comprenant de 5 à 15 atomes de carbone, de préférence de 8 à 13 atomes de carbone. De manière avantageuse, le composé MoDTC est choisi parmi les composés de formule (A) dans laquelle : X1 et X2 représentent un atome d'oxygène, X3 et X4 représentent un atome de soufre, R1 représente un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone ou un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone, R2 représente un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone ou un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone, R3 représente un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone ou un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone, R4 représente un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone ou un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone.
Ainsi, de manière avantageuse, le composé MoDTC peut être choisi parmi les composés de formule (A1)
(A1 ) dans laquelle R1, R2, R3 et R4 sont tels que définis pour la formule (A).
Avantageusement, le composé MoDTC est un mélange : d'un composé MoDTC de formule (A1) dans laquelle R1, R2, R3 et R4 représentent un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone, d'un composé MoDTC de formule (A1) dans laquelle R1, R2, R3 et R4 représentent un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone, et d'un composé MoDTC de formule (A1) dans laquelle R1 et R2 représentent un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone et R3 et R4 représentent un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone, et/ou d'un composé MoDTC de formule (A1) dans laquelle R1 et R2 représentent un groupement alkyle comprenant 8 atomes de carbone et R3 et R4 représentent un groupement alkyle comprenant 13 atomes de carbone.
Par groupement alkyle au sens de l'invention, on entend un groupement hydrocarboné, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 24 atomes de carbone. Le groupement alkyle peut être choisi dans le groupe formé par le méthyle, l'éthyle, le propyle, l'isopropyle, le n-butyle, l'iso-butyle, le tert-butyle, le n- pentyle, l'iso-pentyle, le néopentyle, l'hexyle, l'heptyle, l'octyle, le nonyle, le décyle, l'undécyle, le dodécyle, le tridécyle, l'isotridécyle, le tétradécyle, l'hexadécyle, le stéaryle, l'icosyle, le docosyle , le tétracosyle, le triacontyle, le 2-éthylhexyle, le 2- butyloctyle, le 2-butyldécyle, 2-hexyloctyle, 2-hexyldécyle, 2-octyldécyle, le 2- hexyldodécyle, le 2-octyldodécyle, le 2-décyltétradécyle, le 2-dodécylhexadécyle, le 2-hexadécyloctadécyle, le 2-tetradécyloctadécyle, le myristyle, le palmityle et le stéaryle.
Par groupement alcényle au sens de la présente invention, on entend un groupement hydrocarboné linéaire ou ramifié comprenant au moins une double liaison et comprenant de 2 à 24 atomes de carbone. Le groupement alcényle peut être choisi parmi le vinyle, l'allyle, le propényle, le butényle, l'isobutényle, le pentényle, l'isopentényl, l'hexényle, l'heptényle, l'octényle, le nonényle, le décényle, l'undécényle, le dodécényle, le tétradécényle, l'oléique.
Par groupement aryle au sens de la présente invention, on entend un hydrocarbure aromatique polycyclique ou un groupement aromatique qui est substitué ou non par un groupe alkyle. Le groupement aryle comprend de 6 à 24 atomes de carbone. Le groupe aryle peut être par exemple le phényle, le toluyie, le xylyle, le cuményle, le mésityle, le benzyle, le phénéthyle, le styryle, le cinnamyle, le benzhydryle, le trityle, l'éthylphényle, le propylphényle, le butylphényle, le pentylphényle, le hexylphényl, le heptylphényle, le octylphényle, le nonylphényle, le decylphenyl, le undecylphenyl, le dodécylphényle, le phénylphényle, le benzylphényle, le phényle-styrène, p- cumylphényle et le naphtyle.
Au sens de la présente invention, les groupes cycloalkyle et les groupes cycloalcényle comprennent, de façon non limitative, le cyclopentyle, le cyclohexyle, le cycloheptyle, le méthylcyclopentyle, le méthylcyclohexyle, le méthylcycloheptyle, le cyclopentényle, le cyclohexényle, le cycloheptényle, le méthylcyclopentenyle, le méthylcyclohexenyle. Les groupes cycloalkyle et les groupes cycloalcényle peuvent comprendre de 3 à 24 atomes de carbone.
Le ratio (S/O) du nombre d'atomes de soufre par rapport au nombre d'atomes d'oxygène du composé MoDTC peut généralement varier de (1/3) à (3/1).
Comme exemples particuliers de composés MoDTC, on peut citer les produits Molyvan L, Molyvan 807 ou Molyvan 822 commercialisés par la société R.T Vanderbilt Compagny ou les produits Sakuralube 200, Sakuralube 165, Sakuralube 525 ou Sakuralube 600 commercialisés par la société Adeka.
Le composé MoDTC des compositions utilisées selon l'invention permet notamment de diminuer le coefficient de frottement en régimes de lubrification limite et mixte. Sans être lié à une théorie en particulier, ce composé s'adsorbe sur les surfaces métalliques pour former un film antifriction à faible résistance au cisaillement.
La composition lubrifiante utilisée selon l'invention peut également être mise en œuvre avec un composé organomolybdène choisi parmi les composés MoDTC décrits dans la demande de brevet WO-2012-141855.
De même, elle peut être mise en œuvre avec un composé organomolybdène complexe ou un composé MoDTP choisis parmi les composés décrits dans les demandes de brevet WO-2014-076240 et FR-3014898.
De manière avantageuse, le composé MoDTP est choisi parmi les composés de formule (B)
(B) dans laquelle R5, R6, R7 et R8, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement hydrocarboné choisi parmi les groupements alkyle, alcényle, aryle, cycloalkyle ou cycloalcényle.
Comme exemples de composés MoDTP, on peut citer le produit Molyvan L commercialisé par la société R.T Vanderbilt Compagny ou les produits Sakura-lube 300 ou Sakura-lube 310G commercialisés par la société Adeka.
Elle peut également être mise en œuvre avec un composé organomolybdène complexe exempt de soufre et de phosphore. Ce complexe organomolybdène exempt de soufre et de phosphore peut être préparé au moyen de ligands de type amide, principalement préparés par réaction d'une source de molybdène, par exemple le trioxyde de molybdène, et d'un dérivés d'amine et d'acides gras comprenant par exemple de 4 à 28 atomes de carbone, préférentiellement de 8 à 18 atomes de carbone. Des exemples d'acides gras sont issus d'huiles végétales ou animales. Ce complexe organomolybdène peut être préparé selon les méthodes décrites dans les brevets US-4889647, EP-0546357, US-5412130, EP-1770153. Un complexe organomolybdène préféré est obtenus par réaction : (i) d'un acide gras ou d'un corps gras de type mono-, di- ou tri-glycéride, (ii) d'une source aminée de formule (C) :
(C) dans laquelle R9 et R10, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement OH ou NH2, (iii) d'une source de molybdène choisie parmi le trioxyde de molybdène ou les molybdates, préférentiellement le molybdate d'ammonium, en quantité suffisante pour fournir de 0,1 à 30 %, de préférence de 2 à 8,5 %, en masse de molybdène par rapport à la masse de complexe.
De manière préférée, le complexe organomolybdène comprend au moins un composé de formule (D) ou de formule (E) ou leur mélange:
(D) (E) dans lesquelles : L1 et L2, identiques ou différents, représentent indépendamment O ou NH, Q1 et Q2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle linéaire ou ramifiée, saturé ou insaturé, comprenant de 3 à 30 atomes de carbone, préférentiellement de 3 à 20 atomes de carbone, avantageusement de 7 à 17 atomes de carbone.
Ce complexe organomolybdène peut être préparé par réaction : (i) d'un acide gras ou d'un corps gras de type mono-, di- ou tri-glycéride, (ii) de diéthanolamine ou de 2-(2-aminoethyl) aminoethanol, (iii) d'une source de molybdène choisie parmi le trioxyde de molybdène ou les molybdates, préférentiellement le molybdate d'ammonium, en quantité suffisante pour fournir 0,1 à 20% en masse de molybdène par rapport à la masse de complexe.
De manière plus préférée, le complexe organomolybdène comprend au moins un composé de formule (D1) ou de formule (D2) ou leur mélange:
(D1) (D2) dans lesquelles Q1 représente indépendamment un groupement alkyle linéaire ou ramifiée, saturé ou insaturé, comprenant de 3 à 30 atomes de carbone, préférentiellement de 3 à 20 atomes de carbone, avantageusement de 7 à 17 atomes de carbone.
La conservation des propriétés de fuel economy selon l'invention est de préférence mise en œuvre avec un dérivé du bore choisi parmi les dérivés de l'acide borique, les dérivés de l'acide boronique, les boronates, les borates, les dispersants boratés tels les dérivés succinimides du bore, en particulier le polyisobutène succinimide boraté, les détergents boratés, les orthoborates simples, les époxydes de borate ou les esters de borate. De manière plus préférée, la conservation des propriétés de fuel economy selon l'invention est mise en œuvre avec les esters d'acides gras en C10-C24 de borate ou avec les dispersants boratés tels les dérivés succinimides du bore, en particulier le polyisobutène succinimide boraté.
De préférence, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins 30 ppm ou bien au plus 2 000 pm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante. De manière plus préférée, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant de 30 à 2 000 ppm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante ou encore de 50 à 1 000 ppm ou de 100 à 600 ppm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante Également de préférence, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins 15 ppm ou bien au plus 800 pm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante. De manière plus préférée, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant de 15 à 800 ppm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante ou encore de 30 à 600 ppm ou de 50 à 500 ppm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante.
De manière particulièrement préférée, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins 30 ppm ou bien au plus 2 000 pm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante et au moins 15 ppm ou bien au plus 800 pm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante.
De manière également préférée, l'utilisation selon l'invention concerne une composition lubrifiante comprenant de 30 à 2 000 ppm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante et de 15 à 800 ppm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante.
La quantité de molybdène, notamment des composés MoDTC, de la composition lubrifiante utilisée selon l'invention peut être mesurée à l'aide la méthode ISO NFT 60106.
De manière également préférée, l'invention concerne une utilisation pour laquelle le ratio massique entre le molybdène et le bore est compris entre 3/80 et 400/3 ou bien entre 2/1 et 400/3 ou entre 3/80 et 5/2 ou encore entre 2/1 et 5/2.
La composition lubrifiante utilisée selon l'invention comprend au moins un dérivé du molybdène et au moins un dérivé du bore ainsi qu'au moins une huile de base. Cette huile de base peut être choisie parmi de nombreuses huiles. L'huile de base de la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut notamment être choisie parmi des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) (tableau A) ou leurs mélanges.
Tableau A
Les huiles de base minérales utiles selon l’invention incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition. Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.
Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre, résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des moteurs.
Les huiles de base des compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, tels certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les polyalkylene glycols (PAG), ainsi que parmi les polyalphaoléfines.
De nombreux additifs peuvent être utilisés pour la composition lubrifiante utilisée selon l’invention.
Les additifs préférés pour la composition lubrifiante utilisée selon l’invention sont choisis parmi les additifs détergents, les additifs anti-usure, les additifs modificateurs de frottement à l’exception des modificateurs de frottement à base de molybdène, les additifs extrême pression, les dispersants, les améliorants du point d’écoulement, les améliorants de l’indice de viscosité, les agents anti-mousse, les épaississants et leurs mélanges.
La composition lubrifiante utilisée selon l'invention peut comprendre au moins un additif améliorant du point d’écoulement ou agent PPD (pour point depressant ou agent de réduction du point d'écoulement). En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les agents de réduction du point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante utilisée selon l’invention. Comme exemples d’agents de réduction du point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés.
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un additif anti-usure, au moins un additif extrême pression ou leurs mélanges. De manière préférée, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention comprend au moins un additif anti-usure.
Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression protègent les surfaces en frottement par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. Il existe une grande variété d’additifs anti-usure. De manière préférée pour la composition lubrifiante utilisée selon l’invention, les additifs anti-usure sont choisis parmi des additifs phospho-soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(ORa)(ORb))2, dans laquelle Ra et Rb, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle, préférentiellement un groupement alkyle comportant de 1 à 18 atomes de carbone. Les phosphates d’amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans la composition lubrifiante utilisée selon l’invention. Toutefois, le phosphore apporté par ces additifs peut agir comme poison des systèmes catalytiques des automobiles car ces additifs sont générateurs de cendres. On peut minimiser ces effets en substituant partiellement les phosphates d’amines par des additifs n’apportant pas de phosphore, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées. De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 6 % en masse, préférentiellement de 0,05 à 4 % en masse, plus préférentiellement de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, d’additifs anti-usure et d’additifs extrême-pression.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre au moins un additif modificateur de frottement. L’additif modificateur de frottement peut être choisi parmi un composé apportant des éléments métalliques et un composé exempt de cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Sb, Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d’oxygène, d’azote, de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de frottement exempt de cendres sont généralement d’origine organique et peuvent être choisis parmi les monoesters d’acides gras et de polyols, les amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate ; les amines grasses ou les esters de glycérol d’acide gras. Selon l’invention, les composés gras comprennent au moins un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone. De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % en masse ou de 0,01 à 5 % en masse, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % en masse ou de 0,1 à 2% en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, d’additif modificateur de frottement.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant. L’additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante. Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d’hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés, on peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydants de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en CrC12, les Ν,Ν'-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges. De préférence selon l’invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en Cr C10, de préférence un groupement alkyle en CrC6, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement ter-butyle. Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NRcRdRe dans laquelle Rc représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rd représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, Re représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule RfS(0)zR9 dans laquelle Rf représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R9 représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2. Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants. Une autre classe d’additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par exemples les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d’acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulfonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d’acide ou d’anhydride succiniques peuvent également être utilisés. La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut contenir tous types d’additifs antioxydants connus de l’homme du métier. De manière avantageuse, la composition lubrifiante comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres. De manière également avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention comprend de 0,5 à 2 % en poids par rapport à la masse totale de la composition, d’au moins un additif antioxydant.
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un additif détergent. Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion. Les additifs détergents utilisables dans la composition lubrifiante utilisée selon l’invention sont généralement connus de l’homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalino-terreux. Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d’acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stoechiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique. Il s’agit alors d’additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l’additif détergent est alors généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate. De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 2 à 4 % en poids d’additif détergent par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un agent dispersant. L’agent dispersant peut être choisis parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés. De manière également avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,2 à 10 % en masse d’agent dispersant par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante peut également comprendre au moins un polymère améliorant l’indice de viscosité. Comme exemples de polymère améliorant l’indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non- hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l’isoprène, les polyméthacrylates (PMA). De manière également avantageuse, la composition lubrifiante utilisée selon l’invention peut comprendre de 1 à 15 % en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante de polymère améliorant l’indice de viscosité.
De manière préférée, l'utilisation selon l'invention comprend la conservation de l'économie de carburant d'un moteur, de préférence d'un moteur de véhicule, mesurée selon les conditions de l'essai Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589.
De manière plus préférée, l'utilisation selon l'invention comprend une conservation de l'économie de carburant d'un moteur, de préférence d'un moteur de véhicule, supérieure à 25 %, encore plus préférentiellement supérieure à 50 %, voire à 80 ou 99 %.
De manière également préférée, l'utilisation selon l'invention comprend la diminution de la dégradation ou la conservation du coefficient de frottement au sein d'un moteur, de préférence d'un moteur de véhicule, mesuré selon l'essai Plint SRV.
De manière plus préférée, l'utilisation selon l'invention comprend une conservation ou une diminution de la dégradation du coefficient de frottement inférieure ou égale à 25%, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 50 %, voire à 80 ou 99 %.
De manière également préférée, l'utilisation selon l'invention comprend la prolongation dans le temps des propriétés du dérivé du molybdène utilisé. En particulier, l'utilisation selon l'invention permet de prolonger dans le temps les propriétés du dérivé du molybdène comme agent de lubrification.
De manière également préférée, l'utilisation selon l'invention comprend la prolongation dans le temps des performances du dérivé du molybdène utilisé. En particulier, l'utilisation selon l'invention permet de prolonger dans le temps les performances du dérivé du molybdène comme agent anti-frottement. L'invention concerne l'utilisation combinée d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base. Le dérivé du molybdène et le dérivé du bore peuvent alors être apportés séparément au moment de leur combinaison au sein de la composition lubrifiante utilisée selon l'invention. L'invention concerne également l'utilisation d'une combinaison d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore au sein d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base, pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) de cette composition lubrifiante. Le dérivé du molybdène et le dérivé du bore sont alors apportés sous la forme d'une combinaison au sein de la composition lubrifiante utilisée selon l'invention. L'invention concerne également une méthode de lubrification d'un moteur, de préférence d'un moteur de véhicule, au moyen d'une combinaison d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore au sein d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base, permettant de conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) de cette composition lubrifiante. Le dérivé du molybdène et le dérivé du bore sont alors apportés séparément ou bien sous la forme d'une combinaison au sein de la composition lubrifiante utilisée selon l'invention. La méthode de lubrification selon l'invention comprend au moins une étape de mise en contact d'au moins une pièce d'un moteur avec une composition lubrifiante utilisée selon l'invention. L’invention concerne également une méthode de conservation des propriétés de fuel economy d’une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, comprenant au moins une étape d’ajout dans la composition lubrifiante d’au moins un dérivé du molybdène et d’au moins un dérivé du bore.
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de l'utilisation combinée selon l'invention définissent des combinaisons particulières, avantageuses ou préférées utilisables selon l'invention.
Les différents aspects de l'invention peuvent être illustrés par les exemples qui suivent.
Exemple 1 : préparation et évaluation d'une composition lubrifiante utilisée selon l’invention (1) et de compositions lubrifiantes comparatives (1), (2) et (3)
Les compositions lubrifiantes sont préparées par mélange des composés décrits dans le tableau 1. Les pourcentages indiqués correspondent à des pourcentages en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Tableau 1
Les compositions lubrifiantes sont soumises à un essai de type Plint SRV tel que décrit dans la publication JSAE 9436260 (Frictional Characteristics of Organomolybdenum Compound with Addition of Sulfurized Additives Takashi Kikuchi, Yoko Yonekura, Kenyu Akiyama (Toyota Motor Corporation), pp. 105-108, 13) avec : - course : 2,2 mm, - fréquence : 30 Hz (0,13 m/s), - charge : 150 N, - températures (°C) : 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,110, 120, 140, 160, 180, 200, 240.
Les résultats sont présentés dans le tableau 2.
Tableau 2
Le même essai est appliqué sur les compositions lubrifiantes vieillies, i.e. ayant subie une oxydation sous bullage d’air (10 L/h) pendant 96h à une température de 150°C. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.
Tableau 3
Les compositions lubrifiantes utilisées selon l'invention présentent des propriétés en frottements améliorées par rapport aux compositions lubrifiantes comprenant soit au moins un dérivé de molybdène seul, soit un dérivé de bore seul. Ces propriétés perdurent dans le temps, même après vieillissement.
Ainsi les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention offrent des performances améliorées pour maintenir un gain significatif en consommation de carburant au cours du temps, même après vieillissement.
Exemple 2 : évaluation des performances en gain de consommation de la composition lubrifiante (1) utilisée selon l’invention
Les performances de maintien des propriétés Fuel Eco de la composition lubrifiante(l) utilisée selon l’invention sont évaluées sur la séquence VI D selon la norme ASTM D7589. Pour satisfaire cette séquence VI D : - la valeur sur l’huile vieillie (FEI 2) doit être d’au minimum 1,2 %, - la somme des valeurs sur huile neuve (FEI 1) et sur huile vieillie (FEI 2) doit être d’au minimum 2,6 %.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 4.
Tableau 4
La composition lubrifiante utilisée selon l’invention passe la séquence VI D avec succès et présente donc de bonnes performances Fuel Eco. Ces performances perdurent dans le temps, même après vieillissement.
Exemple 3 : préparation et évaluation de compositions lubrifiantes (2), (3) et (4) utilisées selon l’invention et de compositions lubrifiantes comparatives (4), (5) et (6)
Les compositions lubrifiantes sont préparées par mélange des composés décrits dans le tableau 5. Les pourcentages indiqués correspondent à des pourcentages en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Tableau 5 L’essai Plint SRV de l’exemple 1 est appliqué aux compositions lubrifiantes neuves ainsi qu' compositions lubrifiantes vieillies dans les mêmes conditions que celles décrites dans l’exemple 1. Les résultats sur les huiles neuves et sur les huiles vieillies sont présentés respectivement dans les tableaux 6 et 7.
Tableau 6
Tableau 7
Ces résultats confirment ceux de l’exemple 1. Les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention présentent des propriétés en frottements améliorées par rapport aux compositions lubrifiantes comprenant soit au moins un dérivé de molybdène seul, soit un dérivé de bore seul. Ces propriétés perdurent dans le temps. Par conséquent, les compositions lubrifiantes utilisées selon l’invention offrent des performances améliorées pour maintenir un gain significatif en consommation de carburants au cours du temps.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Utilisation combinée d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base.
  2. 2. Utilisation selon la revendication 1 pour laquelle les propriétés de fuel economy sont mesurées selon les conditions de la séquence Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589 ; ou selon l'essai Plint SRV ; ou selon les conditions de l'essai Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589 et selon l'essai Plint SRV.
  3. 3. Utilisation selon l'une des revendications 1 et 2 pour laquelle la conservation des propriétés de fuel economy est mesurée pour la composition lubrifiante usagée par rapport à la composition lubrifiante neuve.
  4. 4. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3 pour laquelle la conservation des propriétés de fuel economy est mesurée pour la composition usagée, de préférence après 10 500 km parcourus par le véhicule.
  5. 5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4 pour laquelle la conservation des propriétés de fuel economy est supérieure à 25 %, de préférence supérieure à 50 %, voire à 80 ou 99 %.
  6. 6. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 5 pour laquelle le dérivé du molybdène est un composé organomolybdène, notamment un composé choisi parmi un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC), un dérivé dithiophosphate de molybdène (MoDTP) ou un complexe de molybdène exempt de soufre, de préférence un dérivé dithiocarbamate de molybdène (MoDTC).
  7. 7. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 6 pour laquelle le dérivé du bore est choisi parmi les dérivés de l'acide borique, les dérivés de l'acide boronique, les boronates, les borates, les dispersants boratés tels les dérivés succinimides du bore, en particulier le polyisobutène succinimide boraté, les détergents boratés, les orthoborates simples, les époxydes de borate ou les esters de borate, de préférence les esters d'acides gras en Ci0-C24 de borate.
  8. 8. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 7 pour laquelle la composition lubrifiante comprend au moins 30 ppm ou bien au plus 2 000 pm ou bien de 30 à 2 000 ppm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante ; ou au moins 15 ppm ou bien au plus 800 pm ou bien de 15 à 800 ppm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante ; ou au moins 30 ppm ou bien au plus 2 000 pm ou bien de 30 à 2 000 ppm de molybdène par rapport au poids de composition lubrifiante et au moins 15 ppm ou bien au plus 800 pm ou bien de 15 à 800 ppm de bore par rapport au poids de composition lubrifiante.
  9. 9. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 8 pour laquelle le ratio massique entre le molybdène et le bore est compris entre 3/80 et 400/3 ou bien entre 2/1 et 400/3 ou entre 3/80 et 5/2 ou encore entre 2/1 et 5/2.
  10. 10. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 9 pour laquelle la composition lubrifiante comprend également au moins un additif anti-usure.
  11. 11. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 10 comprenant la conservation de l'économie de carburant d'un moteur de véhicule mesurée selon les conditions de l'essai Vl-D mises en œuvre selon la norme ASTM D7589.
  12. 12. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 11 comprenant la conservation ou la diminution de la dégradation du coefficient de frottement au sein d'un moteur de véhicule mesuré selon l'essai Plint SRV, de préférence la diminution de la dégradation ou la conservation du coefficient de frottement inférieure ou égale à 25 %, plus préférentiellement inférieure ou égale à 50 %, voire à 80 ou 99 %.
  13. 13. Utilisation d'une combinaison d'au moins un dérivé du molybdène et d'au moins un dérivé du bore au sein d'une composition lubrifiante comprenant également au moins une huile de base, pour conserver les propriétés de fuel economy (FE ou fuel eco) de cette composition lubrifiante.
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