Brevet FR2357637A1 — publié le 19780203

La présente invention a pour objet un procédé permettant l'amélioration des propriétés viscosimétriques d'une huile lubrifiante ainsi que les huiles améliorées obtenues selon le procédé. On sait que les huiles lubrifiantes, et en particulier les huiles pour carter destinées aux moteurs à combustion interne, renferment des additifs variés servant à améliorer les performances desdites huiles lors de leur utilisation. Certains additifs sont utilisés pour augmenter l'indice de viscosité de l'huile, tandis que d'autres assurent, par exemple, le maintien en suspension des dépôts insolubles, encore appelés boues, se formant dans l'huile. Les additifs destinés à améliorer l'indice de viscosité de l'huile doivent avoir, d'une part, un effet épaississant suffisant sur une huile lubrifiante légère aux températures élevées pour que les propriétés lubrifiantes de cette huile correspondent à celles d'une huile lubrifiante plus lourde, et, d'autre part, un effet épaississant limité sur une huile lubrifiante légère aux basses températures pour éviter de perturber les caractéristiques de ladite huile à ces basses températures. Ce sont généralement des composés polymères à longues chaines tels que, par exemple, polyisobutène, polyméthacrylates, polyalcoylstyrenes, copolymères partiellement hydrogénés du butadiène et du styrène, et copolymères amorphes d'éthylène et de propène. Or, il vient d'être trouvé que dans certaines conditions de traitement, il est possible d'améliorer les qualités viscosimétriques d'une huile de base classique, en la dopant avec un extrait provenant du traitement de pneumatiques par solvant. Le procédé de l'invention présente ltavantage très important de permettre l'obtention d'huiles de base à haut indice de viscosité à partir de produits, tels que les pneumatiques usagés, qui sontconsidérés comme des déchets. I1 a, en effet, été constaté qu'en traitant des pneumatiques selon la méthode de l'invention il était possible d'en extraire certains produits polymères qui, mélangés à l'huile lubrifiante de base, pouvaient lui conférer un haut indice de vis cosité, qualité essentiile d'une huile définie par la norme ASTg D 2270. I1 est bien connu que les pneumatiques quellesquesoient leur provenance et leur utilisation sont très généralement cons titués des mêmes matériaux de base. Parmi les pneus,les différences résident essentiellement dans les proportions respectives de ces matériaux et non dans leur nature La composition type d'un pneumatique est schématiquement la suivante - 100 parties d'élastomère(SBR,Polybutadiène , EPR) - 80 parties de noir de carbone, - 50 parties d'huile pour abaisser la viscosité, - 1à10 parties d'additifs divers : activateur, antichaleur, antioxygène... SBR = Styrène butadiène Rubber ;EPR = Ethylène propylène Rubber Le procédé de l'invention consiste au cours d'une pre miere étape, à introduire dans un solvant organique, une certaine quantité de pneumatiques, puis à chauffer ce mélange hétérogène à une température généralement comprise entre 150 et 3500C. Ce traitement de première étape au cours de laquelle on extrait une fraction des polymères du pneumatique, dure en général, pour assurer une-bonne extraction, un minimum d'une heure. A l'issue de cette première étape on refroidit éventuellement le mélange hétérogène puis au cours d'une seconde étape on sépare par toute méthode physique appropriée, par exemple la filtration, la fraction solide de la fraction liquide.La fraction résiduelle liquide ou filtrat est alors mélangée à l'huile lubrifiante à traiter, ce dernier mélange homogène est alors traité par exemple par distillation afin d'éliminer le solvant organique utilisé au cours de la première étape. On pourra utiliser tout soldant organique convenable. On choisira cependant de préférence un solvant à caractère aromatique, soit un hydrocarbure aromatique tel que le toluène ou le benzène, soit une coupe hydrocarbonée aromatique. Dans unevariante de l'invention on pourra utiliser comme solvant organique l'huile à traiter elle-même, dans la mesure où elle est susceptible de solubiliser une quantité suffisante des polymères des pneumatiques. Cette variante présente l'avantage de supprimer l'étape finale du procédé au cours de laquelle le solvant organique est éliminé. L'huile de base à traiter est une huile classique. Cela peut être par exemple une huile raffinée au solvant ou une huile raffinée à l'acide ; l'huile peut être paraffinique ou naphténique ou un mélange paraffinique-naphténique. Elle peut également avoir subi un hydrotraitement. La température de mise en oeuvre de cette première étape est comprise entre 1500 et 3500C, et de préférence entre2000 et 300oC. Elle est choisie en fonction des autres conditions opératoires afin d'assurer une bonne extraction. La qualité de l'extraction dépend également de la durée du traitement. On estime à une heure la durée minimale de ce traitement. I1 n'y a pas sur le plan théorique de durée maximale mais on peut estimer que sur le plan industriel, elle ne dépassera pas six heures. Pour assurer une bonne extraction, il est utile d'amêiorer la qualité du contact pneumatique - solvant organique, ce quipourra être réalisé d'une part en mettant en oeuvre le pneumatique sous forme de fines particules par broyage ou découpe, et d'autre part en assurant au mélange hétérogène une bonne agitation, mécanique par exemple. Pour cette première étape, le pneumatique et le solvant organique seront mélangés en quantités telles que le rapportpondéral pneu.atique t est compris entre 15/1 et 1/5 et de préférence compris entre 10/1 et 1/2, Le traitement de cette première étape peut être réalisé à la pression atmosphérique ou sous une pression pouvant aller jusqu'à par exemple 100 bars. On peut opérer sous toutes les atmosphères : air, azote, hydrogène, etc.... A la fin de la première étape on peut éventuellement être amené à refroidir le mésange hétérogène notamment lorsqu'on utilise l'huile lubrifiante comme solvant organique. Le mélange est alors amené à une température à laquelle la fluidité de la phase liquide est suffisante pour assurer une bonne séparation. On sépare alors la fraction liquide de la fraction solide, qui pourra alors être soumise à d'autres traitements. La séparation est aisément réalisée par filtration, mais peut tout aussi bien être produite par toute autre méthode physique, telles que : décantation, centrifugation, flottation, écrémage, etc.... I1 est également possible de combiner ces méthodes. La -fraction liquide résiduelle ou filtrat provenant de la séparation est alors mélangée à l'huile lubrifiante à traiter. Ce mélange est réalisé en quantités telles que le rapport pondéral huile pneumatique est compris entre 10/1 et 1/10 et de préférence entre 5/1 et 1/5. I1 a été constaté que les qualités finales de l'huile, indice de viscosité, étaient particulièrement bonnes lorsqu'on traitait des pneumatiques "tubeless", c'est-à-dire des pneumatiques sans chambre ou, autrement exprimé, des pneumatiques à chambre incorporée. Ce phénomène est probablement dû à la présence de certains polymères tels que les polyisobutènes dans la constitution des pneumatiques. L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples suivants, donnés à titre non limitatif. EXEMPLE 1 Dans un autoclave, on place 100 g de pneumatique usagé à chambre incorporée, finement broyé et 345 g d'huile "200 Neutral". L'autoclave est agité mécaniquement. L'ensemble est porté à 2200C pendant 3 heures. Après refroidissement et filtration de la partie non extraite, on mesure les viscosités de l'huile de manière à déterminer son indice de viscosité donné dans le Tableau I. EXEMPLE 2 On procède comme dans l'exemple 1, mais sur un pneumatique traditionnel. L'incide de viscosité de l'huile après traitement figure dans le Tableau I. TABLEAU I VISCOSITES A ViE ASTM 1000F (cSt) 2100F (cSt) D 2270 Huile "200 Neutral" ........ 44.1 6.3 98 Huile Exemple 1 ........... 82.46 10.97 130 Huile Exemple 2 5 7 . 0 7 57.07 7.92 115 EXEMPLE 3 Dans un autoclave, on place 50 g de pneumatique à chambre incorporée, finement broyé et 150 g de toluène. On agite et on porte à 2400C pendant 3 heures. On laisse refroidir, on filtre et le filtrat est ajouté à 150 g d'huile "200 Neutral". Puis, le toluène est chassé par distillation. On obtient une huile dont les caractéristiques viscosi métriques figurent dans le Tableau II. EXEMPLES 4 à 6 On procède comme dans l'exemple 3, mais on fait varier les paramètres suivants - rapport quantité de pneumatique sur quantité de solvant, - température d'extraction, - durée de l'extraction. Par contre, on maintient constant - la nature du pneumatique : chambre incorporée, - le solvant d'extraction : toluène, - le rapport quantité de pneumatique sur quantité d'huile (1/3). Les caractéristiques viscosimétriques des nouvelles huiles figurent dans le Tableau II. L'extraction peut également être conduite sous une atmosphère autre que l'air. L'opération a notamment été réalisée sous hydrogène. TABLEAU II Pneu (pds) érature D'éée Durée de Viscosité cSt VIE toluène d'extra - extrait (ASIM (pds) tion ( C) tison 1000F 2100F D 2270) (heures) Huile "200 Neutral ~ ~ ~ 44 .1 6 . 3 98 Exemple 3 ........ 1/3 200 3 73.05 11.05 153 Exemple 4 .,, 1/9 170 3 -50.29 7.47 122 Exemple 5 ........ 1/3 240 1 71.46 10.78 151 Esple 6 , 1/9 190 1 54.74 8.38 137 EXEMPLES 7 à 10 On procède en autoclave comme pour les exemples 3 à 6, mais sous 30 bars d'hydrogène. Comme précédemment, dans ces différents exemples, les conditions opératoires suivantes ont été modifiées - le rapport quantité de pneumatique sur quantité de solvant, - température d'extraction, - durée de l'extraction. en maintenant constant - la pression d'hydrogène : 30 bars, - la nature du pneumatique à chambre incorporée, - le solvant d'extraction : toluène, - le rapport quantité de pneumatique sur quantité d'huile (1/3). Les caractéristiques viscosimétriques des nouvelles huiles figurent dans le Tableau III. L'extraction peut également être conduite à pression ordinaire. TABLEAU III pneu(pds) teeperature durée de viscosité cSt ViE toluène 1'rac- l'exrrac- (ASIM (pds) ticn ( C ) tioe 1000F 2100F D2270) (heures) Huile "200 Neutral' - - - 44.1 6.3 98 Exemple 7 ........ 1/9 240 3 73.06 11.19 156 Exemple 8 ........ 1/9 230 1 87.88 13.54 168 Exemple 9 ........ 1/3 170 1 47.38 7.47 133 Exemple 10 ....... 1/3 200 3 101.11 i 13.34 141 EXEMPLE 11: Dans un réacteur de 20 litres, on place 2 560 g de pneumatiques à chambre incorporée, coupés en morceau d'environlcm2 de surface et 10 680 g d'une coupe aromatique commerciale ayant les caractéristiques suivantes - densité : 0,895 - distillation - point initial , 2030C - 5 % à .......... 2060C - 50 % à............... % à ........... 220 C - 95 à .............. 260 C - point final ......... 2720C - teneur en aromatique : 83 % - point d'éclair : 800C. On porte à 2100C pendant 3 heures, puis on filtre et le filtrat est mélangé à 7 680 g d'huile "200 Neutral". Le solvant est alors chassé par distillation et on obtient une nouvelle huile ayant les caractéristiques viscosimétriques suivantes - viscosité en cSt à 1000F = 88.81 - viscosité en cSt à 2100F = 12.90 - V I E .................. = 154 Sur cette huile, un test sur machine ORBHAN selon la norme DIN 51 382, a été effectué sans que l'huile n'ait été traitée pour être stabilisée contre l'oxydation. La variation de la viscosité à 2100F, est la suivante - avant le test : 12.90 cSt - après 30 cycles : 10.90 cSt soit une chute de viscosité de 15,5 %, alors que la chute de vis cosité de l'huile de référence dans les mêmes conditions est de 15 %. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'amélioration des qualités viscosimétriques des huiles lubrifiantes caractérisé en ce que, dans une première étape, on introduit dans un solvant organique des particules de pneumatique, on chauffe le mélange hétérogène ainsi obtenu à une température comprise entre 150 et 3500 C, pendant un temps compris entre 1 et 6 heures, puis dans une deuxième étape, on sépare la fraction solide de la fraction liquide, puis on mélange ladite fraction liquide à l'huile lubrifiante à traiter dans des quantités telles que le rapport pondéral pneumatique est compris entre 10/1 et 1/10, ledit mélange huile homogène étant alors traité pour éliminer le solvant organique utilisé lors de la première étape. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le solvant organique utilisé est de nature aromatique. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise l'huile lubrifiante à traiter comme solvant organique. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, la température au cours de la première étape est comprise entre 200 et 3000C. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en solvant ce que le rapport pondéraI pneumatique est compris entre 15/1 et 1/5 et de préférence entre 10/1 et 1/2. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que, le pneumatique utilisé est un pneumatique à chambre incorporée. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que la première étape est réalisée sous atmosphère d'hydro gène dont la pression est comprise entre O et 100 bars et de préférence entre 0 et 60 bars.