Brevet FR2601686A1 — publié le 19880122

LUBRIFIANT La présente invention concerne des lubrifiants qui sont excellents de par leurs propriétés de réduction des frottements. En général. sur la surface de glissement d'une machine, on 5 utilise des huiles ou des graisses fluides, par exemple des huiles ou des cires. Lorsque l'on utilise ces huiles ou ces graisses fluides, on obtient un bon effet de glissement dans les conditions normales de fonctionnement. D'autre part, à temperature élevée ou sous des charges lourdes, on a rencontré des problèmes de rupture des films d'huile sur la surface de glissement, d'apparition fréquente de 10 grippage ou de diminution remarquable de l'efficacité d'un moteur. Afin de résoudre ce genre de problemes, on a propose de disperser une poudre fine dans les huiles ou les graisses fluides citées plus haut. Par exemple. on a developpe des lubrifiants dans lesquels on mélange en tant qu'agent améliorant l'indice de viscosité une résine dérivée du styrène, d'une 15 oléfine ou de l'isoprene et dans lesquels on disperse en outre une fine poudre d'une résine de tétrafluoréthylene (polytétrafluoréthylene, désigne ci-apres sous l'abréviation PTFE) qui compte parmi les résines résistant aux températures élevées Dans ce cas, cependant, les propriétés lubrifiantes obtenues ne 20 sont pas satisfaisantes lorsque l'on applique une charge lourde sur la surface de glissement Aux températures élevées, en particulier à 240' C ou à une température supérieure, la décomposition thermique du PTFE conduit au dégagement d'un gaz fluoré. Ce gaz entraîne la corrosion des parties métalliques, des effets défavorables sur le corps humain et en outre des dangers publics tels qu'une pollution atmosphérique lorsque l'on utilise le PTFE dans des moteurs à combustion interne, Par ailleurs, on a mené diverses études concernant l'addition sous forme dispersée de céramiques finement pulvérisées; cependant, de la même 5 manière que ci-dessus, on souhaite une amélioration supplémentaire des performances. On a realise la présente invention afin de satisfaire la demande évoquée plus haut. Le but de cette invention est de fournir des lubrifiants qui ont une action stable 10 même t température élevée ou sous une charge lourde et qui sont aussi excellents de par leurs effets de réduction des frottements Ce but a été atteint grâce à un lubrifiant qui consiste en une dispersion dans une huile ou une graisse fluide d'au moins une résine sous forme d'une poudre fine choisie parmi une résine aromatique et une résine de 15 polyimide. L'huile ou la graisse fluide peut aussi contenir les produits connus suivants: bisulfure de molybdène, molybdène organique, PTFE ou nitrure de bore Les résines aromatiques et les résines de polyimide appropriées que l'on peut utiliser dans la mise en oeuvre de l'invention comprennent. par exemple, les polycarbonates. les polyarylates, les polyarylsulfones telles que 20 polysulfone et polyethersulfone. les polyaryléthers tels que polyethercétone. polyétheréthercetone et polyétherimide. les sulfures de polyaryle tels que le sulfure de polyphénylene. et les polyimides. Les résines aromatiques et les résines de polyimides mentionnées cidessus présentent des particules dont la taille moyenne est 25 généralement inferieure ou égale a 20 ipm. et de préférence inférieure ou égale a 1 pum Lorsque la taille moyenne des particules dépasse 20 um. on ne peut pas obtenir des lubrifiants selon l'invention a action stable à température élevée et sous une charge lourde. On utilise la résine aromatique en poudre et/ou la résine de polyimide en poudre en une quantité de 0,001 a 50% en poids par rapport à 30 l'huile ou à la graisse fluide. Les quantités qui dépassent 50% en poids ne sont pas à prendre en compte car elles font croître la viscosité de l'huile ou de la graisse fluide Comme huile ou graisse fluide. on peut utiliser selon l'invention tout produit utilisé en fait comme lubrifiant. Ces produits comprennent les huiles 35 et les cires connues de façon habituelle, et également celles qui contiennent des 2 6 1 6 8 6 additifs connus tels que, par exemple, le nitrure de bore et le bisulfure de molybdène Pour préparer les lubifiants selon l'invention, on disperse de façon uniforme la résine pulvérulente mentionnée ci-dessus dans l'huile ou la 5 graisse fluide en agitant à la température ambiante ou à une température qui peut atteindre 200' C. En général, il est nécessaire d'agiter pendant 1 a 60 minutes. La dispersion uniforme obtenue est stable même après un temps de repos à la température ambiante et on peut l'utiliser telle quelle comme lubrifiant. Selon un autre procédé, on peut aussi préparer la dispersion par 10 broyage de la résine mentionnée ci-dessus dans l'huile ou la graisse fluide. Pour réduire la résine en poudre on peut utiliser toute machine de broyage connue- La température au cours de la réduction en poudre se situe de préférence entre la température ambiante et 200'C. On règle de façon adéquate la durée nécessaire à la réduction en poudre en fonction de la taille souhaitée pour les particules. Lorsque l'huile ou la graisse fluide contient des additifs connus sous forme liquide ou d'une poudre fine. comme par exemple du PTFE, du nitrure de bore. du bisulfure de molybdène ou du molybdène organique, cités plus haut, on limite la quantité de résine citée plus haut à ajouter de telle manière que la quantité totale de resine pulvérulente et d'additifs représente jusqu'à 50% en 20 poids de l'huile ou de la graisse fluide Ceci parce que la quantité accrue des produits ajoutés provoque une augmentation défavorable de la viscosité du lubrifiant résultant. Lorsque l'on ajoute en même temps à l'huile ou à la graisse fluide deux types des résines citées plus haut, ou l'une de ces résines avec un 25 additif connu. le rapport pondérai de ces deux constituants est compris entre 40 1 et I: 40. A l'extérieur de ce domaine, l'effet obtenu tend vers l'effet obtenu par une addition unique et l'effet d'une addition combinee diminue Pour disperser la poudre fine à constituants multiples dans l'huile ou la graisse fluide, on peut utiliser la méthode qui consiste à réduire en 30 poudre simultanément les constituants dans l'huile ou la graisse fluide, ou bien on peut les broyer séparément puis les mélanger Eventuellement on peut poursuivre la réduction en poudre après l'opération de mélange. Pour réduire en poudre la résine et les additifs, on peut utiliser tout type connu de machine de broyage On opère la réduction en poudre entre la 35 température ambiante et 200'C. On peut régler de façon adéquate la durée 260 1 686 nécessaire au broyage en fonction de la taille souhaitée pour les particules. Dans ce que l'on appelle le procéde au mélange maître, on prépare une huile ou une graisse fluide contenant une concentration élevée de résine et d'additifs en poudre fine, puis on dilue au moment voulu par addition d'huile ou de graisse 5 fluide de façon à obtenir la concentration adéquate. Le lubrifiant présentant une concentration élevée en résine et en additifs en poudre fine que l'on utilise dans le procédé au mélange maître fait aussi partie du domaine couvert par l'invention En outre, le lubrifiant selon l'invention peut aussi être utilisé comme graisse par malaxage avec des savons métalliques. Le lubrifiant selon la présente invention est comparé à la figure 1 avec l'huile fluide (huile de base) sans additif et avec le lubrifiant auquel on a ajoute des additifs connus sous forme de poudres fines. Les performances sont illustrées sous forme d'une courbe qui montre la relation entre la charge et le coefficient de frottement EXEMPLES Les exemples de cette invention vont être donnes en comparaison avec la technologie classique On a utilisé comme huile ou graisse fluide une huile pour machine d'une viscosité de 10-4 m2s-1 (100 cSt) (par exemple, une huile de base). On a disperse uniformément dans l'huile de base la resine et les additifs suivants sous forme d'une poudre fine dont les particules présentent une taille moyenne de 1 pm. On a mesuré le coefficient de frottement a 40'C sous une charge de 20 à 50 kg. Les résultats sont représentes à la figure 1 o figurent en 25 abscisse la charge [W] en kg et son inverse [l/Wl. et en ordonnée le coefficient de frottement Comme le montre clairement la figure 1, les lubrifiants (01) et (03) contenant une résine de tétrafluoréthylène et du bisulfure de molybdène. qui sont des additifs connus, ont entraîné l'apparition d'un grippage sous une 30 charge dépassant 40 kg. avec croissance brusque du coefficient de frottement Par contre, on n'a observé aucun phenomène de grippage avec le lubrifiant (10) selon la présente invention avec utilisation de polyétheréthercétone uniquement. On a constate le même effet chez les lubrifiants ( 1) et (12) selon l'invention dans lesquels on a remplacé la moitié des additifs connus générateurs de grippage comme ci-dessus par la polyétherethercétone. En outre, chacun de ces lubrifiants selon l'invention a manifesté des propriétés lubrifiantes supérieures pour toutes les charges aux propriétés lubrifiantes du lubrifiant (02) qui contient du nitrure de bore, qui est un additif céramique connu. Les lubrifiants selon l'invention sont efficaces pour faire décroître le coefficient de frottement avec les huiles ou graisses fluides utilisées habituellement. De plus. dans les cas d'application sous une charge lourde et à température élevée, on ne rencontre aucun problème tel que le grippage. C'est ainsi que l'on utilise les lubrifiants selon l'invention pour des organes de moteurs à combustion interne ou pour des différentiels qui sont soumis à une charge lourde ou à une vitesse de rotation élevée. Ces lubrifiants sont donc très utiles pour des applications industrielles. On peut ajouter d'autres additifs aux lubrifiants selon 15 l'invention tant que les propriétes de ces derniers ne s'en trouvent pas dégradées. 2 6 0 1 6 8 6 REVENDICATIONS 1.- Lubrifiant qui consiste en une dispersion dans une huile ou une graisse fluide d'au moins une résine sous forme d'une poudre fine choisie parmi une résine aromatique et une résine de polyimide. 2.- Lubrifiant selon la revendication 1, dans lequel ladite résine aromatique et ladite résine de polyimide sont choisies parmi le sulfure de polyphénylène. les polycarbonates. les polysulfones. les polyétherimides, les polyéthercétones, les polyétheréthercétones, les polyethersulfones, les polyarylates, et les polyimides. 3.- Lubrifiant selon la revendication 1, dans lequel ladite résine est une polyétheréthercétone. 4.- Lubrifiant selon ia revendication 3, dans lequel l'huile ou la graisse fluide contient en outre du bisulfure de molybdène - Lubrifiant selon la revendication 3, dans-lequel l'huile ou la 15 graisse fluide contient en outre du nitrure de bore