Brevet FR2253084A1 — publié le 19750627

L'invention concerne les lubrifiants et les fluides hydrau liques. Elle a pour objet une composition liquide dont la viscosité est pratiquement constante dans un grand intervalle de températures. Elle a aussi pour objet l'application de cette compositio#n comme lubrifiant ou comme fluide hydraulique. Un liquide dont la viscosité est pratiquement constante présente un intérêt industriel certain, notamment dans le domaine du graissage et dans celui des systèmes de transmission hydromécanique. On utilise couramment comme lubrifiants ou comme fluides hydrauliques des compositions comprenant essentiellement une huile hydro carbonée et un additif ayant pour fonction d'améliorer l'indice de visco sité de cette huile. Les additifs de cette espèce sont des composés orga niques macromoléculaires qui sont généralement susceptibles de se dégrader lorsqu'ils sont soumis à des contraintes de cisaillement répétées, ce qui se produit notamment tórsqutils traversent une pompe Il en résulte que la viscosité et l'indice de viscosité d'une composition de ce type ont tendance à décroître au cours d'une utilisation de longue durée. La présente invention a pour objet une composition dont la viscosité est pratiquement constant dans un grand intervalle de tempéra tures et ntést pas susceptible de décroître sous l'effet de contraintes--~ de cisaillement. Cette composition est caractérisée par l'ensemble des points. suivant s - elle comprend deux phases liquids,l'une essentiellement organique et lipophile, l'autre essentiellement aqueuse, formant une émulsion, - elle comprend un ou plusieurs agents émulsifiants non ioniques répartis dans les deux phases, et - lesdits agents émulsifiants sont choisis de telle façon que, les deux phases étant en équilibre, la fraction des émulsifiants présente dans la phase aqueuse ait avec celle-ci une température critique supérieure de miscibilité comprise dans le domaine des températures auxquelles la composition est utilisée. Le poids de la phase organique peut être compris entre 10% et 70% du poids de la composition. Cette phase est de préférence un li quide appartenant à la catégorie des huiles lubrifiantes et ayant, à ko0c, une viscosité de 3 a 400 cSt. Une huile de ce type est constituée essen tiellement par une base lubrifiante et peut comprendre en outre divers additifs usuels appropriés, dissous dans cette base. La base lubrifiante peut être un ester, ou un mélange d'esters, à point d'ébullition élevé. Parmi les esters utilisables, on peut citer notamment les adipates et les sébaçates d'alcools ayant de 4 à 10 atomes de carbone, comme les adipates ou les sébaçates d'hexyle ou d'octyle. La base lubrifiante peut être une huile hydrocarbonée synthétique ou minérale. Parmi les huiles hydrocarbonées synthétiques, on peut utiliser notamment celles qui sont obtenues en hydrogénant des polymères d'oléfines à 3 ou 4 atomes de carbone, ou en hydrogénant une fraction appropriée de ces polymères. On utilise de préférence une huile minérale tirée du pétrole brut au moyen des opérations usuelles de distillation et de raffinage. Les additifs qui sont éventuellement incorporés à la phase organique sont choisis en fonction de l'usage auquel on destine la composition considérée. Par exemple, il peut être utile d'incorporer â cette phase organique un additif augmentant sa viscosité et son indice de viscosité, un additif abaissant son point ae#figeage, un ou plusieurs additifs anti-oxydant# un ou plusieurs inhibiteurs de corrosion, un ou plusieurs additifs anti-usure ou extrême-pression, etc.. De tels additifs sont couramment utilisés dans les compositions lubrifiantes. La phase elssenti-ellement aqueuse de la composition peut comprendre divers additifs solubles dans l'eau, notamment des inhibiteurs de corrosî#n, des agents viscosifiants, des composés abaissant le point de congélation, des agents bactéricides, etc.. Parmi les inhibiteurs de corrosion usuels, on peut citer par exemple le benzotriazole, le mercaptobenzothiazolate de sodium, le nitrite de sodium, le benzoate de sodium, la morpholine, la N-méthylmorpholine, etc.. Les agents viscosifiants sont des composés organiques à haut poids moléculaire, comme l'alcool polyvinylique, le polyacrylate de sodium, les dérivés solubles dans la cellulose, etc.. Des composés abaissant le point de congélation sont nécessaires lorsque la composition est destinée à être employée à des températures inférieures à OOC. Ces composés peuvent être choisis notamment parmi les glycols, les polyols et les ethers des glycols. Les agents bactéricides peuvent être choisis notamment parmi les sels d'ammonium quaternaire. Certains de ces additifs peuvent se répartir entonction de leurs caractéristiqu#es de solubilité entre les deux phases en équilibre. La composition, objet de l'invention, peut comprendre unou plusieurs agents émulsifiants non-ioniques. Conformément à une technique bien connue, elle comprend de préférence deux agents émulsifiants dont les indices d'équilibre hydrophile-lipophile sont nettement différents. Les agents tensio-actifs, de même que certains des additifs éventuellement présents dans la composition se partagent entre les deux phases en équilibre. Dans la pratique courante, on caractérise un agent tensioactif par son indice d'équilibre hydrophile-lipophile. Parfois aussi, on le caractérise par la température critique supérieure de miscibilité (To), appelée souvent point de trouble, de la solution obtenue en le dissolvant dans l'eau, à une concentration de 1 à 10% Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les agents émulsifiants présents dans la phase aqueuse ont avec celle-ci une température critique supérieure de miscibilité (T'o) comprise dans l'intervalle des températures auxquelles la composition est susceptible dtêtre employée. De préférence, T'o est plus proche de la limite supérieure que de la limite inférieure de cet intervalle de températures. Tto diffère notablement du point de trouble To des émulsifiants tels quels. En effet, T'o se rapporte à la phase aqueuse de l'é- mulsion et à la fraction des émulsifiants effectivement dissoute dans celle-ci lorsque les deux phases sont en équilibre. To, en revanche, est une constante physico-chimique qui caractérise l'émulsifiant ou le mélange d'émulsifiants utilisés, lorsqu'ils ne sont pas fractionnés et qutils sont dissous dans l'eau pure. Aux températures qui sont très inférieures à T'o, la phase continue de émulsion est la phase aqueuse. Au fur et à mesure que la température s'élève et se rapproche de T'o, l'émulsion prend une structure smectique qui, par sa rigidité, compense la diminution de la viscosité des deux phases liquides. Cette structure subsiste et la viscosité de la composition est pratiquement constante dans un intervalle de températures qui s'étend de part et d'autre de T'o. Toutefois, quand la température s1 élève, à l'intérieur de cet intervalle, la structure de la composition évolue et aboutit à l'inversion des deux phases. Aux températures qui sont notablement supérieures à T'o, la composition est donc une émulsion dans laquelle la phase continue est la phase organique. En général T'o est supérieur à''Po de 30 à 500C. D'autre part, la composition selon l'invention est habituellement destinée à être utilisée à des températures comprises entre -100C et 1000C, et, le plus souvent, entre 20 et 800C. On peut donc utiliser dans la plupart des cas un émulsifiant non-ionique, ou un mélange d'émulsifiants non-ioniques, dont la température critique supérieure de miscibilité avec l'eau (To) est comprise entre o et 500C environ. Toutefois, le choix de la valeur là plus appropriée de To dépend, comme on l'a expliqué plus haut, de la composition chimique des deux phases de l'émulsion.En particulier, la présence de glycols, d'agents viscosifiants ou de sels dans la phase aqueuse, peut exercer une influence considérable sur le partage des émulsifiants entre les deux phases et sur la température critique supérieure de miscibilité des émulsifiants dissous dans la phase aqueuse. Tout technicien normalement exercé choisira sans difficulté un agent émulsifiant ou un ensemble d'agents émulsifiants con-formes au critère spécifié, en tenant compte de la composition des deux phases du fluide. Les agents tensio-actifs peuvent être choisis notamment parmi les composés caractérisés par les formules R - A - (CH2 - CH2 - O)n H ou R .- A dans lesquelles -- A désigne les groupes -0- ou supérieur ou égal à 1, et ou -NH-, et n un nombre entier - R désigne un radical hydrocarboné ayant au moins 9 atomes de carbone. R peut être un radical alkyle ou alkényle, comme, par exemple, les groupes lauryle, palmityle, oléyle,# stéaryle, etc.., ou un radical alkylaryle, comme, par exemple, les groupes nonylphényle, dodécylphé nyle, etc.. Les agents émulsifiants peuvent aussi être choisis parmi les polycondensats d'oxyde de propylène et d'oxyde d'éthylène, parmi les esters des acides gras et des polyols, comme les esters des acides gras et du sorbitol, des anhydrosorbitols, du pentaérythritol, du glycérol, etc.., lesdits esters ayant au moins une fonction alcool non estérifiée. Enfin, ils peuvent être choisis parmi les esters polyalcoxylés des acides gras et des polyols. La proportion d'agents émulsifiants non ioniques dans la composition n'est nullement critique. Une proportion comprise entre 2 et 10% en poids convient généralement pour conférer à l'émulsion la stabilité nécessaire et pour produire les effets désirés. Toutefois, des proportions plus faibles ou plus élevées peuvent aussi convenir dans certains cas. La compositioh qui est objet de l'invention peut trouver de nombreuses applications dans le domaine de la lubrification.EI#est particulièrement intéressante comme fluide hydraulique dans les systèmes de transmission hydromécanique. L'invention a donc aussi pour objet l'application de cette composition comme lubrifiant, et plus particulièrement comme fluide hydraulique dans les systèmes de transmission hydromécaniques. Les exemples suivants sont donnés pour illustrer la présente description. Il va de soi que ces exemples ne sont nullement limitatifs et que l'on ne saurait tirer argument des particularités qui leur sont propres pour limiter la portée de l'invention. Les compositions qui sont décrites dans ces exemples ont pour phase organique une huile minérale naphténique raffinée au solvant et traitée par l'hydrogène ; cette huile est caractérisée par une viscosité de 16,2 cSt à 37,80C et de 3,33 cSt a 98,90C. EXEMPLE 1. On a préparé une composition selon l'invention en agitant énergiquement le mélange suivant Huile minérale 48,4% en poids Eau 48,4% Emulsifiant 1 0,64% " Emulsifiant 2 2,56% L'émulsifiant I est un mélange qui peut être représenté par la formule moyenne suivante ALKYLPHENYL - 0 (- CH2 - CH2 - 0)4 - H Son point de trouble est To 4 00C L'émulsifiant 2 est un mélange qui peut être représenté par la formule moyenne suivante ALKYLPHENYL - O (-CH2 -CH2 - o) - H 9 Son point de trouble est To = 350C, celui du mélange des émulsifiants 1 et 2 est To = 5. C. Dans ces deux formules, le radical alkyle comprend 9 atomes de carbone. On a obtenu ainsi une composition dont la viscosité était pratiquement constante entre 200C et 650 C, comme le montre le tableau suivant Température ( C) | 20 | 25 | 30 35 | 40 45 | 50 | 55 | 60 | 65 Viscosité (cSt) 9,9 | 7 |8,2 |7,6 | 7 6,7 6,7 6,8 7,6 10,6 EXEMPLE 2. On a préparé une composition selon l'invention en agitant, énergiquement le mélange suivant Huile minérale 46,6% en poids Eau 50% Emulsifiant 3 1,7% Emulsifiant 4 1,7% L'émulsifiant 3 est un mélange qui peut être représenté par la formule moyenne suivante OLEYL - CO - O (CH2 - CH2 - 0)9 - H Son point de trouble est To L'émulsifiant 4 est un mélange qui peut être représenté par la formule moyenne suivante formule dans laquelle x et y désignent deux nombres entiers tels que x + y = 5. Le point de trouble de cet émulsifiant est To = 550C, celui du mélange des émulsifiants 3 et 4 est To # OOC. On a obtenu ainsi une composition dont la viscosité était pratiquement constante entre 200C et 700 C, comme le montre le tableau suivant température ( C) 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 viscosité (cSt) 13,3 11,8 10,7 10 9,5 11,4 15,2 14,8 13,3 12,2 11,4 EXEMPLE 3. On a préparé une composition selon l'invention en agitant énergiquement le mélange suivant Huile minérale 48% en poids Eau 50% " Emulsifiant 5 2% " L'émulsifiant 5 est celui qui est connu sous la marque de commerce ENKALYX - PLURONIC L 103 ; ce produit est un polycondensat d'oxyde d'éthylène (30%) et d'oxyde de propylène (70%). Son point de trouble est To = 480C. -On a obtenu ainsi une composition dont la viscosité était pratiquement constante entre 200C et 75 C, comme le montre le tableau suivant Temp. ( C) | 20 | 25 | 30 | 35| 40 45 50 | 55 | 60 | 65| 70 | 75 isc.(cSt) 7,8 6,7 5,9 5,3 4,954,75 4,75 4,6 4,6 4,9 6 8,7 EXEMPLE 4. On a préparé une composition selon l'invention en agitant énergiquement le mélange suivant Huile minérale 48,34% en poids Eau 48,34% Emulsifiant 1 1,33% Emulsifiant 2 1,33%, " Sel de sodium d'un acide poly isobutylène propionique 0,66% 11 Les émulsifiants 1 et 2 sont ceux qui sont définis dans l'Exemple 1. On a obtenu ainsi une composition dont la viscosité était pratiquement constante entre 200C et 700C, comme le montre le tableau suivant Température (OC) 20 25 30 35 40 45 50 55 6o 65 70 viscosité (cSt) 13,3 12,5 11,4 10,6 10,1 9,9 9,5 9,7 10, 6 11,4 14 EXEMPLE 5. il est possible d'obtenir une composition très visqueuse en dissolvant dans la phase aqueuse un agent épaississant, comme le polyacrylate de sodium. On a agité énergiquement le mélange suivant Huile minérale 48,5% en poids Eau 48,5% " Emulsifiant 1 1,35% Emulsifiant 2 1,35% " Solution de polyacrylate de sodium à 25% 0,3% Les émulsifiants 1 et 2 sont ceux qui sont définis dans l'Exemple 1. On a obtenu une composition dont la viscosité était pratiquement constante entre 250C et 600C, comme le montre le tableau suivant Température ( C) 25 30 35 40 45 50 55 60 Viscosité (cSt) 92,5 80 72,5 72 77,5 83 92 120 REVENDICATIONS 1. Composition liquide, dont la viscosité est pratiquement constante dans un domaine étendu de températures, caractérisée par l'ensemble des points suivants - - cette composition comprend deux phases liquides émulsionnées, l'une essentiellement organique et lipophile, l'autre essentielle ment aqueuse, - elle comprend un ou plusieurs émulsifiants non ioniques répartis dans les deux phases, et - - lesdits émulsifiants sont choisis de telle façon que, les deux phases étant en équilibre, la fraction des émulsifiants présente dans lasphase aqueuse ait avec celle-ci une température critique supérieure de miscibilité comprise dans l'intervalle des tempéra tures auxquelles la composition est utilisée. 2. Composition selon la revendication 1 et caractériséepar le fait que -le poids de la phase organique est compris entre 10 et 70% du poids de cette composition. 3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans laquelle la phase organique est un liquide du type des huiles lubri fiantes, dont la viscosité à 400C est comprise entre 3 et 400 cSt. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et dans laquelle la phase organique comprend une base lubrifiante et des additifs choisis parmi les agents améliorant l'indice de viscosité, les abaisseurs de points de figeage, les agents anti-oxydants, les inhibiteurs de corrosion, les additifs anti-usure et les additifs extreme-pression. 5. Composition selon 'l'une quelconque des revendications 1 à 4 et dans laquelle la phase aqueuse comprend, en solution dans lteau, des addi tifs choisis parmi les inhibiteurs de corrosion, les composés abais sant le point de congélation, les agents viscosifiants et les agents bactéricides. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractéri sée en outre par le fait qu'elle comprend deux émulsifiants non io niques d# n ii les indices d'équilibre hydrophile-lipophile sont nettement différents. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté risée en outre par le fait que l'ensemble des émulsifiants non-ioniques qu'elle -comprend a une température critique supérieure de miscibi lité avec l'eau, ou point de trouble, de O à 500C. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et dans laquelle la proportion desdits agents émulsifiants est comprise entre 2 et 10% en poids. 9. Procédé de lubrification caractérisé par le fait qu'il comprend l'emploi de la composition définie par l'une quelcoa que des reven dications 1 à 8 comme lubrifiant. 10. Procédé de lubrification d'un système de transmission hydromécanique, caractérisé par le fait que le lubrifiant utilisé comme fluide hydrau lique est la composition définie par l'une quelconque des-revendica tions 1 à 8.