Brevet FR2346440A1 — publié le 19771028

Dans le travail du métal, en particulier dans des opérations telles que la coupe à vitesse élevée, le meulage ou l'emboutissage, on utilise un lubrifiant pour éviter l'usure de l'outil. Cependant, lorsque la surface de coupe est arrose de lubrifiant, il se forme un brouillard d'huile très important. Le brouillard d'huile obscurcit la vision, cree des risques potentiels d'incendie et conduit généralement à des conditions de travail moins souhaitables. On utilise actuellement des copolymères de methscrylatespour conférer aux lubrifiants des propriétés antibrouillard. Cependant, ils doivent etre utilisés en quantités d'au moins 1 à 2Z en poids pour être efficaces.L'invention a donc pour objet des compositions lubrifiantes contenant un agent de limitation du brouillard en quantités notablement plus faibles que celles possibles jusqu'à prisent. On a au préalable utilisé le polypropylène atactique pour améliorer la viscosité dans les huiles lubrifiantes. Le brevet des Etats-Unia d'Amérique n0 3.340.194 décrit une huile de laminage ne formant pas de tache qui contient de 1 à 30Z en poids de polypropylène atactique dans une huile de baie. Selon ce brevet, on élimine les taches sur le métal laminé qui è brment lorsqu'on utilise une huile plus lourde pour- amener l'huile te base à la viscosité requise, lorsque l'on amène l'huile de base à la viscosité désirée par addition d'une quantité notable de polypropylène atactique. Le brevet britannique n0 1.422.204 décrit certains polymères et copolymères autres que le polypropylène atactique comme agents de limitation du brouillard. Selon l'invention, on obtient des compositions lubrifilantes ayant des propriétés améliorées de limitation du brouillard d'huile en utilisant une quantité extrêmement faible d'un polypropylène atactique comme additif. On peut utiliser cet additif en quantité de 0,01 à 0,5X en poids, mais de préférence de 0,05 à 0,3% en poids. L-'utilisation de quantités supérieures à celles indiquées conduit à des produits non satisfai sants en raison d'un trouble et d'une trop forte augmentation de viscosité. L'additif convient avec tous les types d'huiles de base pour lubrifiants dans lesquels la formation de brouillard peut poser un problème. Les huiles de base appropriées pour l'utilisation selon l'invention comprennent les huiles paraffiniques, les huiles naphteniques, les mélanges de paraffiniques et naphteniques, les huiles minérales raffinées au solvant ou sulfu rées > ainsi que les lubrifiants synthétiques.Ces derniers comprennent le polyisobutylène, les polybutènes, les polydécènes hydrogénés, le polypropylèneglycol, le polyethylèneglycol, les esters de triméthylolpropane, les esters de néopentyle et de pentaérythritol, le sébacate de bis(2-éthyl hexyle), l'adipate de bis(2-éthylhexyle), le phtalate de dibutyle, les fluorocarbures, les esters siliciques, les silannes, les esters d'acides phosphoriques, les urées liquides, les dérivés de ferrocène, les huiles minérales hydrogénées, les polyphényles du type en channe, les siloxannes et silicones (polysiloxannes), les éthers de diphényle alkylés illustrés par un éther de bis(p-phénoxyphényle) butylé, les phénoxyphényléthers, etc. On peut ajouter à l'huile de base comprenant une proportion prédominante d'un ou plusieurs des lubrifiants mentionnés ci-dessus des additifs fonctionnels, tels que des agents lubrifiants, des agents. antiusure, des inhibiteurs de corrosion, des antioxydants, des détergents, etc. Ces additifs sont bien connus dans la technique. Le- polypropylène atactique est un polymère hydrocarboné solide sensiblement amorphe qui a une formation de chaine aléatoire dans laquelle -les groupes méthyle sont disposés. de manière aléatoire par rapport su plan de la chaine des atomes de carbone. il a un poids moléculaire de 3.000 à 40.000 et un poids spécifique d'environ 0,86. Il se forme conte sous-produit dans la fabrication du polypropylène isotactique et se trouve dans le commerce.D'autres formes du polypropylène telles que le polypropylène isotactique (groupes méthyle du même cOté de la chaine carbonée) et le polypropylène syndiotactique (groupes méthyle alternés de part et d'autre du plan de la channe carbonée)ne donnent absolument pas satisfaction pour empêcher la formation de brouillard due à une mauvaise compatibilité de l'huile minérale. On peut mesurer la tendance d'un lubrifiant à la formation de brouillard en utilisant l'essai de brouillard Norgren, qui utilise un dispositif lubrificateur à microbrouillard type Norgren 10-015 muni d'un filtre à air et d'un régulateur de pression, de man fluide d'essai est atomisé dans un courant d'air sous 0,5 kg dispositif lubrificateur est disposé A 7,62 cm en amont d'une buse de condensation. La buse débouche dans le flanc d'un bidon vide de 0,236 1 qui retient les gouttelettes d'huile condensées.Le courant d'air passe ensuite à travers un bidon de 0,473 1 garni de coton absorbant et de charbon actif qui débarrasse l'air de l'huile rétiduelle. Le brouillard total produit par l'appareil est défini comme la somme du brouillard condensé, qui est recueilli dans le bidon vide de 0,236 1, et du brouillard résiduel, qui est absorbé par le coton et le charbon dans le bidon garni. Le brouillard résiduel est généralement défini en pourcentage du brouillard total produit et c'est le brouillard que l'on désire réduire. On mesure llefficacité de taraudage d'un lubrifiant au moyen d'un essai d'efficacité de taraudage; le mode opératoire de cet essai comprend en général la mesure du couple développé dans une opération de taraudage utilisant un acier laminé à chaud SAE 1020. Dans cet essai on obtient trente valeurs du couple avec l'huile d'essai et on les compare avec trente valeurs obtenues avec l'huile de référence, pour obtenir l'efficacité de taraudage, en %, c'est-à-dire Moyenne de trente valeurs du couple avec l'huile de référence Efficacité de taraudage % =########################################### x 100 l'huile d'essai L'huile de référence utilisée dans l'essai ci-dessus mentionné comprend 94% en poids d'huile minérale sulfurée, 3% en poids de graisse sulfurée corrosive et 3% en poids d'additif liquide de coupe Ca/P2S5 oxydé. En général, on mesure l'efficacité d'une huile de coupe dans l'essai de taraudage. Dans cet essai, on taraude une série de trous dans un métal d'essai tel que l'acier laminé à chaud SAE 1020. Les trous sont taraudés sur une perceuse verticale munie d'un plateau "flottant" tournant autour du centre sur des roulements à billes. Un bras de coupe est fixé à ce plateau flottant et actionne à son tour un ressort étalon > de sorte que l'on mesure directement la valeur du couple pendant le taraudage avec l'huile d'essai. On utilise les mêmes conditions qu'avec l'huile d'essai avec une huile à haute résistance a laquelle on attribue arbitrairement une efficacité de 100%. On compare le couple moyen dans l'huile d'essai avec celui obtenu dans l'huile de référence et on calcule une efficacité relative en pourcentage. Par exemple Couple avec l'huile de référence 19,3 Couple avec l'huile d'essai 19,8 Efficacité relative de l'huile d'essai 97,4% 19,3/19,8 x 100% Cet essai est décrit par C.D. Flemming et L H Sudholz dans Lubrication Engineering, volume 12, n 3, mai-juin 1956, pages 199-203, et également dans le brevet des Etats-Unis dlAmOrique n0 3.278.432. On notera conformément å l'essai d'efficacité dé tarau- dage précédent que, si les valeurs de couple dans l'huile d'essai dépassent la valeur de référence, l'efficacité de taraudage est inférieur a 1007. Les critères d'évaluation d'un produit sont les suivants Efficacité de taraudage Ccmlentaires donner des résultats supérieurs à ceux du produit de référence dans des opérations de coupe en conditions rigoureuses. 80-100% Gamme acceptable pour les huiles de coupe pour service moyen. 80Z Tous les produits d'efficacités de taraudag inférieurs à 80% sont considérés comme inacceptables. Les valeurs de couple sont irrégulières, souvent par suite du collage et/ou de la rupture du taraud. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLES On produit une huile de coupe pour métaux en mélangeant du polypropylène atactique dans une huile de base consistant en : huile de paraffine raffinée au solvant sulfurée ayant une viscosité de Saybolt de 150 s å 380C, avec des additifs fonctionnels : alcool oléylique, polypropylèneglycol et une graisse sulfurée non corrosive, dans les proportions indiquées dans le tableau ci-après. On produit les mélanges en chauffant le polymère et l'huile de base à 1l00C jusqu'à ce que le polymère s'y soit dissous et ensuite on refroidit à la température ambiante. Le brouillard résiduel tel que défini ci-dessus et la qualité du produit sont mesurés et indiqués également dans le tableau. T A B L E A U COMPOSITION ET PROPRIETES DES HUILES DE COUPE Composition : Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4 Composant (% en poids) Polypropylène atactique * 0 0 0,25 10 Alcool oléylique 1,0 1,0 1,0 1,0 Polypropylèneglycol (PM 2000) 1,0 1,0 1,0 1,0 Graisse sulfurée non corrosive 1,0 1,0 1,0 1,0 Huile de paraffine raffinée au solvant sulfurée, 97,0 97,0 96,75 87 viscosité Saybolt 150 s à 38 C Propriétés : Viscosité, s à 38 C 149 161 -- 1311 Brouillard résiduel, % 11,2 1,37 0,80 - Efficacité de taraudage, % 105 104 -- - Trouble clair très léger voile trouble voile * Poids moléculaire moyen estimé à 22.000. On voit d'après le tableau que l'addition de polypropylène atactique en quantité de 0,01 à 0,05% en poids réduit considéw rablement le brouillard résiduel. On notera cependant que l'utilisation de polypropylène atactique au-delà de 1% donne des compositions qui sont trop visqueuses pour les applications au travail des i'r. Par exemple, l'addition de 10% de polypropylène atactique à l'huile minérale de viscosité 149 s (exemple 1) donne une augmentation de viscosité Saybolt de 11162 s (exemple 4). La capacité de transfert de chaleur de cette huile est altérée; l'huile est difficile a pomper et il devient impossible de l'enlever sur les copeaux. En outre, l'utilisation de 1% et plus de polypropylène atactique conduit à des produits indésirables présentant un voile ou un trouble. Les résultats de l'essai de taraudage qui mesurent l'efficacité de l'huile de coupe montrent également que l'utilisation du polypropylène atactique dans les quantités indiquées n'altère pas ces propriétés du lubrifiant. il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Lubrifiant pour le travail des métaux ayant une tendance réduite à la formation de brouillard, caractérisé en ce qu'il comprend une huile de base de lubrifiant pour le travail des métaux et pas plus de 0,5X en poids de polypropylène atactique. 2. Lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de polypropylène atactique est de 0,01 a 0,5% en poids. 3. Lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de polypropylène atactique est de 0,05 a 0,3% en poids. 4. ~ Lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lubrifiant a un poids moléculaire de 3.000 à 40.000. 5. Procédé de travail des métaux, caractérisé en ce qu'on lubrifie les surfaces métalliques au moyen d'un lubrifiant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Application d'un lubrifiant pour le travail des métaux selon l'une quelconque des revendications 1 a 4 pour une opération de travail dés métaux.