Brevet FR2264861A1 — publié le 19751017

présente invention concerne ltutilisation d'une huile de base produite à partir de fractions paraffiniques de pétrole par déparaffinage et extraction, pour amortisseurs d'oscillations de véhicules automobiles, dont le comportement au froid est amélioré et dont les pertes par évaporation sont très réduites. les amortisseurs d'oscillatlons ont pour but de transformer l'énergie des oscillations en chaleur et, par con sèquent, a'atténuer ces oscillations. Ils exerccnt une influence considérable sur les oscillations des essieux et du châssis de véhicules automobiles. La sécurité (fluctuations dynamiques de la charge sur les roues) et le confort (accélération de la masse totale) dépendent aussi à un haut degré des amortisseurs d'oscillations. On distingue les amortisseurs à friction et les amortisseurs hydrauliques, les premiers n'étant plus utilisés dans les véhicules automobiles modernes.Parmi les amortisseurs hydrauliques utilisés actuellement, on distingue les amortisseurs à levier et les amortisseurs télescopiques, ces derniers étant les plus courants. Gontrairement aux amortisseurs à levier, les amortisseurs télescopiques sont à longue course et ont d1as- sez grandes surfaces de refroidissement. Il existe la version à double tube et la version monotube. les amortisseurs télescopiques à double tube utilisés normalement sont remplis d'un liquide d t amortissement. le volume utile dtun amortisseur est relativement faible et mesure environ 200 à 500 cm3. Le liquide amortisseur remplissant ce volume, normalement une huile minérale, est très sollicité et il est exposé à des efforts intenses pendant la période de service. Dans un mouvement de flexion, la masse de liquide est refoulée vers le bas par le piston enexpulsant-dans des ajutages prévus à la partie inférieure, la quantité de liquide qui correspond au volume d'enfoncement de la tige de piston ; le clapet solidaire de l'ajutage n'oppose alors qu'une faible résistance au liquide amortisseur et ce dernier est refoulé dans ltespace de réserve entre le tube intérieur et le tube extérieur.Dans un mouvement de détente, lorsque le piston est relevé, le processus est inversé, c'est-a-dire que le liquide amortisseur est réaspiré dans le volume utile. le clapet d'aspiration à la base de l'ajutage oppose alors, dans cette phase de traction, une plus grande résistance à l'écoulement du liguide. La force d'amortissement est alors plus grande en "détente" qu'ers flexion. le liquide amortisseur, pressé en permanence dans ces ajutages de petit diamètre, est exposé non seulement à une grande charge thermique, mais aussi à une grande charge mécanique, et les additifs instables au cisaillement seraient tous détruits par friction, c'est-à-dire que les macromolécules éventuellement présentes n'auraient qu'une brève longévité. Dans le cas d'un véhicule ayant une période de garantie de deux ans et qui parcourt environ 40 000 km, le liquide amortisseur est refoulé environ 70 millions de fois dans les ajutages étroits, et il arrive fréquemment que les amortisseurs de suspension ordinairement réalisé comme amortisseurs de chocs ne soient pas remplacés sur ces véhicules.Il en résulte qu'un tel liquide amortisseur doit d'une part etre fluide (viscosité à 100OC den- viron 2,50 centistokes) et doit d'autre part subir des pertes extremement faibles par évaporation (maximum de 2 % à 10000 selon Noak). les pertes par évaporation ont une grande importance, parce que ltéchauffement du liquide#amortisseur peut dépasser 100 C selon la charge exercée par suite de la performance de conduite, de la tenue de route et de l'état de la chaussée. Il ne doit donc pas srévaporer et ne doit pas former de coussin de gaz, da manière à éviter la dissolution de gaz dans le liquide, qui rédulraft la compressibilité. les essais à effectuer au laboratoire, sur le banc d'essai et dans des véhicules expérimentaux pour choisir les liquides amortisseurs qui conviennent sont énumérés ci-après au laboratoire Viscosité, pertes par évaporation, comportement vis à-vis du gonflement, essais de corrosion, valeur VKA/DV (usure moyenne/appareil d'essai à 4 billes) sur banc d'essai Essai de grippage:-vitesse du piston, température, course, force latérale, durée de essai (20 minutes) Endurance : course fondamentale, course en superposition, température de service, durée des essais 6 (12 x 1 0 renversements) Essais sur véhicule Essais sur route. On a constaté que les liquides d'amortissement à base d'une huile minérale utilisés jusqutà présent ne satisfont pas tous aux conditions qui leur sont posées, et l'invention a donc été basée sur le problème de trouver un liquide dXamor- tissement à base d'une huile minérale mieux adaptée aux conditions actuelles que doit satisfaire une huile pour amortisseur de suspension. Ce problème a été résolu à l'aide d'une huile pour amortisseur d'oscillations, notamment #pour la suspension des essieux de véhicules automobiles, à base d'une huile minerale dont le comportement au froid est amélioré et dont les pertes par évaporation sont très réduites ; cette-huile pour amortisseurs est caractérisée en ce quelle est constituée par une huile de base dérivée d'une fraction paraffinique de pétrole, déparaffinée, extraite-et traitée par hydrogénation catalytique, et une composition contenant des additifs classiques. Si l'on remplace l'huile ou les huiles de base provenant d'huiles brutes naphténiquss et utilisées jusqutà présent de façon classique dans des liquides pour amortisseurs d'oscillations par une ou plusieurs huiles de base qui ont été obtenues à partir d'une huile brute paraffinique, on obtent de façon surprenante une huile pour amortisseur d'oscillations qui est considérablement améliorée, principalement en ce qui concerne les pertes par évaporation. Cette mesure, c'est-à-dire le #remplacement d'une huile de zase provenant d'huiles naphténiques brutes par une huile de base obtenue à partir d'huiles brutes paraffiniques, offre en outre des avantages du point de vue économique, attendu que les huiles naphténiques deviennent de plus en plus rares. Conformément à la présente invention, on produit à partir d'une huile brute paraffinique,anx points réels d'ébullition, une fraction bouillant entre 310 et 40000 et notamment entre 320 et 36500. On peut utiliser comme matière première, par exemple un brut léger d'Arabie ou des huiles brutes paraffiniques de diverses autres provenances.Cette fraction a un poids spécifique d'environ 0,878 g/ml à 15 C, un poi-nt d'éclair (#ensky-Martens)d'environ 150 C un point de figeage d'environ +30O et une viscosité à 37,80C d'environ 10 centistokes.0n la soumet au déparaffinage en utilisant,par ex#emple, le dichlorométhane comme solvant et une solution d'urée saturée à 7000. Conformément à l'invention, on peut aussi utiliser d'autres procédés classiques de déparaffinage, et on peut opérer par exemple avec un mélange benzène/méthyléthylcétone, le propane ou un mélange 1, 2-d-ichloréthane/chlorùre de méthylène ou benzène/S02.L'analyse de l'huile filtrée donne les résultats indiqués sur le tableau I suivant DABIEAU I (1) (2)~ Poids spécifique à 15 C, g/ml 0,900 - 0,910 0,907 Point d'éclair (Pensky-Martens), OC 135 - 160 150 Point de figeage -40 - -55 -47 Viscosité, centistokes 2000 20 - 25 2,7 37,80C 10 - 14 11,4 5000 6 - 10 7,7 Carbone Conradson, % 0,1 - 0,3 0,1 Saufre, % en-poids 1,5 - 3,0 2,5 (1) plage possible-des valeurs analytiques (2) valeur analytique moyenne. Dans une troisième étape du procédé, huile de base déparaffinée, qui a- déjà un bas poi#nt de figeage et une faible viscosité, est exposée à une extraction classique avec un composé aromatique, par exemple le furfurol, ou bien à une extraction à l'anhydride sulfureux. le solvat obtenu, après un simple traitement d'hydrogénation catalytique, peut encore être soumis à un-traitement à l'acide sulfurique et à la terre décolorante. Belon, entre autres facteurs #l'installation uti- lisée dans chaque cas particulier, on peut aussi. ne pas suivre l'ordre indiqué ci-dessuszen ce qui concerne les opérations successives, mais extraire tout d'abord la fraction puis la déparaffiner et finalement la soumettre à un traitement d 'hydrogé- nation.Il est également possible de commencer par l'hydrogéna- tion de la fraction et d'effectuer ensuite le déparaffinage et It extraction. Le solvat ainsi obtenu est utilisé comme huile de base pour le liquide pour amortisseurs conforme à l'invention il présente les valeurs analytiques moyennes récapitulées sur le tableau Il suivant TABLEAU Il Poids spécifique à 150C, g/ml 0,865 - 0,900 Point d'éclair (Marcus), C > 140- Point de figeage, C Viscosité, centistokes à 200C 21 - 25 à -400C le cas échéant, l'huile de base d'origIne paraffinique décrite ci-dessus peut être coupée avec une certaine proportion d'une huile d'origine naphténique, par exemple une huile pour broches, notamment un produit de raffinage sélectif huile pour broches #Cabimas". On peut couper l'huile de base de l'in- vention en vue d'ajuster avec plus de précision une viscosité particulière désirée de cette huile. On obtient de telles huiles pour broches en raffinant sélectivement à l'anhydride sulfureux un distillat d'huile pour broches de viscosité à 20 C égale à environ 15 centistokes, puis en traitant le produit raffiné avec de l'acide sulfurique monohydraté, une lessive alcaline et de la terre décolorante.On obtient ainsi des huiles pour broches de poids spécifique compris entre 0,840 et 0,880, notamment égal à environ 0,860 glml à 150C, de point d'éclair (Marcus) compris entre 135 et 160, notamment égal à environ 15000, de point de figeage compris entre -45 et -55, notamment égal à environ -50 O et de viscosité à 5000 comprise entre 5,5 et 7,0 et notamment égale à environ 6,3 centistokes. On ajoute à l'huile de base ou à 11 huile de coupage des additifs tels qu'un dialkyldithiophosphate de zinc comme additifs d'extreme-pression, des polyméthacrylates pour améliorer le point de figeage, de la phényl-a-naphtylamine comme inhibiteur d'oxydation, du dinonylnaphtylsulfonate de baryum comme agent neutralisant et anti-rouille, du diamyldithiocarbamate de zinc comme additif filmogène à haute température, une matière siliconée comme agent anti-mousse et un. acide diaikylmaléique, un phosphate dialkylique et/ou du phénol comme agents de désactivation des métaux. On peut aussi utiliser d'autres additifs classiques qui n'ont pas été nommés et qui exercent les fonctions les plus diverses. Stinvention concerne également la composition en poids du liquide pour amortisseurs d'oscillations, attendu quton a constaté que les propriétés remarquables de ce nouveau liquide n'existent vraiment que lorsque les composants individuels sont présents dans des gammes déterminées de poids. On obtient un liquide d'amortissement dont les pertes par évaporation sont considérablement réduites en mélangeant 80 à 99 ss en poids,notamment 90 à 99 % en poids d'huile paraffinique de base et 20 à 1 % poids et notamment 10 à 1 ffi en poids de composition d'additifs. lorsque le distillat paraffinique qui a été déparaffiné, extrait, soumis à une hydrogénation catalytique simple et,le cas échéant, traité à l'acide sulfurique et à la terre décolorante est coupé avec une huile naphténique pour broches qui a été raffinée sélectivement à l'anhydride sulfureux, et traitée à l'acide sul furique, à la lessive alcaline et à la terre décolora1ite, les proportions du mélange doivent avantageusement être les suivantes : 70 à 85 % en poids d'huile paraffinique de base, 25 à 14 % en poids d'huile naphténique pour bro ches et 5 à-1 % en poids de composition d'additifs. La composition d'additifs renferme les ingrédients suivants en enpoids additif d'extr#me-pression 2,0 - 0,5 agent abaissant le point de figeage 2,0 - 0,4 inhibiteur d'oxydation 0,8 - 0,1 agent neutralisant et anti rouille 0,6 - 0,1 additif filmogène haute température 0,1 - 0,01 agents#de désactivation des métaux 0,1 - 0,01 agent anti-mousse 0,01 - 0,002 Exemples a) On a préparé par des opérations classiques et étudié les propriétés d'une huile (A) pour amortisseur d'oscillations, contenant 83,4 % en poids d'un produit I de raffinage sélectif d'huile pour broches de viscosité à 500C égale à 6,3 centistokes et de point d'éclair égal~ à 1550C ; 13,7 % en poids de produit Il de raffinage sélectif dthuile pour broches de viscosité à 500C égale à 14,8 centistokes et de point d'éclair égal à 175 C, ces deux produits raffinés étant d'origine- naphté- nique ; ainsi que > j en poids de la composition d'additifs in- diquée ci-dessus. b) On a préparé conformément à l'invention, à 320-3850C à partir d'un brut léger d'Arabie, une fraction que l'on a soumise au déparaffinage. les conditions de déparaffinage ont été les suivantes : Fraction 100 parties# en volume Solution saturée d'urée à 700C 155 Dichîdrométhane 400 Détersif 550 Température de l'addition 300C Durée de l'addition 30 minutes Ensuite, on a effectué une extraction à 250C en utilisant deux fois 50 % en volume de furfurol, et finalement on a conduit un traitement d'hydrogénation dans des conditions douces.On a coupé 80 % en poids de l'huile de basiobtenue de cette façon, de viscosité à 200C égale à 22 centistokes, de point d'éclair (déterminé en vase ouvert) égal à 1350C et de point de figeage -égal à -450C, avec 17 parties en poids d'un produit I de raffinage sélectif d'huile pour broches (voir a) et on a ajouté ensuite 3 % en poids de composition d'additifs. On a obtenu une huile (C) pour amortisseur. c) Enfin, on a préparé et éprouvé une huile (D) pour amortisseur contenant 98 % en poids ~d'huile de base (voir b) et 2 % en'poids de composition d'additifs. La figure unique du dessin annexé est une représentation graphique illustrant le comportement à l'ébullition des mélanges A, C et D d'après la norme AS TM D86 les huiles (C et D) pour amortisseur s contenant l'huile de base préparée conformément à l'invention donnent des courbes dont l'allure est meilleure-que-celle de la courbe obtenue pour l'huile A et qui s'en écartent nettement. En étudiant les pertes par évaporation pour les mélanges individuels, on a trouvé au bout de 4 heures à 1500C (normeDIN 51 581),environ 28% de pertes pour A, 6% pour C et moins de 5 ffi pour D . La différence des pertes par évaporation entre une huile connue (A) pour amortisseur et une huile (D) préparée conformément à l'invention est encore plus nette si l'on effectue la mesure au bout de 1 heure-à 1500C A 4,5 % D 1 % au maximum. Sur la figure unique du dessin-annexé, l'axe des abscisses donne la température d'ébullition en OC et l'axe des ordonnées donne le pourcentage de distillat. RsvMEDICATIONS 1. Nouvelle huile destinée notamment à un amortisseur de suspension de véhicule automobile, à base d'une huile minérale dont le comportement au froid est amélioré et dont les pertes par évaporation sont très réduites, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une huile de base dérivée d'une fraction paraffinique de pétrole bouillant entre 310 et 4000C, déparaffinée, extraite et traitée par hydrogénation catalytique, de viscosité à 200C égale à environ 21-25 centi stockes,depoint de figeage inférieur à -400C et de point d'éclair (vase ouvert) supérieur à 1400C, et une composition classique renfermant des additifs. 2. Ruile pour amortisseur suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle contient 80 à 99 % en poids, notamment 90 à 99 % en poids huile de base et 20 à I % en poids, notamment 10 à 1 % en poids de composition renfermant des additifs. 3 Ruile pour amortisseur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'huile de base est additionnée d'un produit de raffinage sélectif d'une huile pour broches de viscosité à 500C comprise 'entre 5,5 et 7,0 centistokes et notamment égale à environ 6,3 centistokes, de poids spécifique à 150C compris entre 0,840 et 0,880 g/ml et notamment égal à environ 0,860 g/ml, de point d'éclair (Marcus) compris entre 135 et 1600C et notamment égal à environ 1500C et de point de figeage compris entre -45 et -550C,et notamment égal à environ -500C, ce produit provenant d'une fraction naphténique de pétrole. 4. Huile pour amortisseur suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée par le fait qu'elle contient 70 à 85 % en poids d'huile de base, 25 à 14 % en poids de produit de raffinage sélectif d'huile pour broches et 5 à 1 ffi en poids de composition renfermant des additifs.