Brevet FR2632319A1 — publié le 19891208

La présente invention est relative à un lubrifiant pour bases d'huiles de graissage servant à la -lubrification des surfaces qui tournent et qui glissent. De plus, l'invention concerne un procédé pour préparer de tels lubrifiants. On sait que pour graisser des moteurs à combustion interne et des éléments de machines qui tournent et/ou qui glissent, on met en oeuvre des huiles de graissage qui assurent la capacité lubrifiante appropriée dans la gamme de température désirée. la Lorsque les huiles de moteur connues sont employées pour la lubrification d'un moteur à combustion interne, un écoulement turbulent est caractéristique des couches frontières de file huileux de 5 à 20 pam d'épaisseur entre les surfaces glissant les unes sur les autres, en raison de la faible rugosité des surfaces métalliques. Rinsi, un moyen utilisé pour améliorer l'efficacité des moteurs consiste à changer l'écoulement turbulent dans la couche d'huile de graissage en un écoulement laminaire, par exemple avec des additifs [Graue et Lûckenath, Schmiertechnik 2, 71 (1985)]. Divers additifs ont été utilisés pour améliorer les propriétés de lubrification, la durabilité et des propriétés similaires des huiles de graissage; ainsi, les huiles de graissage couramment utilisées contiennent des détergents, des antioxydants, des inhibiteurs de corrosion, des agents anti-usure et des agents anti-frottement, des agents réduisantlepointdesolidificationet de agents anti-mousse comme additifs. De plus, on connait aussi des additifs qui assurent le graissage des surfaces de frottement dans des conditions de fonctionnement extrêmes (par exemple, au démarrage à froid). Une telle substance est par exemple, le disulfure de molybdène qui réduit le frottement en tant que lubrifiant solide mais tendre. En général, il faut de plus impérativement que des huiles de graissage ne contiennent pas de contaminants solides [Seifert et Mertcott: Wear 21, 47-52 (1979)]. Le -but de la présente invention est de fournir un lubrifiant bon marché qui réduit l'usure des surfaces qui tournent et/ou qui glissent, tout en augmentant l'efficacité de la combustion dans des moteurs à combustion interne, L'invention repose sur la constatation selon laquelle ce but peut être complètement atteint ô l'aide d'un lubrifiant contenant, à côté des composants usuels des huiles de graissage, de l'oxyde d'aluminium dont la dimension particulaire est inférieure à 4 pm. De plus, on a constaté que, bien que des particules solides plus grandes doivent être éliminées par tous les moyens pour supprimer leur effet abrasif nuisible, la perte d'énergie par frottement des machines et des moteurs peut être fortement réduite par introduction de particules de grande solidité, résistant à la chaleur et à l'usure, ayant une dimension de 0,1 à 4 pM, de préférence de 0,2 à 2,5 pm. En fait, la Demanderesse a constaté que des particules solides de moins de 2,5 pe de diamètre n'exercent aucun effet abrasif, mals remplissent les irrégularités de la surface de quelques pm de profondeur, qui sont toujours présentes à la suite du frottement des surfaces mobiles. Des surfaces superfinies" sont ainsi réellement formées et, lorsqu'elles sont déplacées l'une par rapport à l'autre, l'écoulement turbulent caractéristique par ailleurs de la couche limite est modéré dans la pellicule d'huile parce que le type d'écoulement est déplacé vers la laminarité, réduisant ainsi la résistance au frottement dans la machine ou le moteur. De plus, les particules de moins de 1 pem forment un film lubrifiant sur les surfaces. Il en résulte que le rendement mécanique interne de la machine ou du moteur est augmenté et que la consommation de carburant est réduite de 4 à 8%. Il est surprenant pour le spécialiste, de constater une diminution de l'usure et de la consommation de carburant due à la présence dans l'huile de particules solides résistant à l'usure et à la chaleur ayant une dimension de 0,1 à 4 pm, puisque selon une règle couramment acceptée, on empêche toute Incorporation de particules solides qui provoquent un accroissement du taux d'usure de la machine, dans des huiles pendant le fonctionnement des machines et des moteurs à combustion interne. Les particules flottantes sont donc éliminées en continu de l'huile par un filtre à huile, pendant le fonctionnement. (Usuellement, jles filtres à huile conviennent pour éliminer des particules solides de plus de 5 à 10 pm.) Enfin, l'invention repose sur la constatation selon laquelle la présence d'oxyde d'aluminium (AI203) fournit non seulement l'action de superfinition mentionnées ci-dessus dans le cas des moteurs ô combustion Interne, mais que de plus ce composé catalyse la combustion du monoxyde de carbone, si bien que le rendement de la combustion dans le moteur est amélioré et que la teneur en monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement est réduite. L'invention concerne donc un lubrifiant pour bases d'huiles de graissage comprenant, en plus des additifs usuels des huiles de graissage, de 0,01- à 0,3 g/1, de préférence de 0,02 à 0,2 g/I de poudre d'oxyde d'aluminium (R1203) consistant en particules ayant une dimension de 0,1 à 4 pm et de préférence de 0,2 à 2,5 pum. La matière de base du lubrifiant selon l'invention peut être une quelconque huile de graissage, comme un distillat d'huile de broche dans un solvant, une huile de machine, une huile hydraulique débarrassée des paraffines ainsi que des huiles de synthèse raffinées. Le lubrifiant selon l'invention ' est préparé par mélange de 0,01 à 0,3 g/1, de préférence de 0,02 ô 0,2 g/I de poudre d'oxyde d'aluminium (R1203) ayant une dimension particulaire de 0,1 à 4 pm et de préférence de 0,2 à 2,5 pm, avec une huile de graissage couramment utilisée. Les particules d'oxyde d'aluminium peuvent être mélangées à l'huile de graissage séparément ou avec les additifs usuels. - La sédimentation des particules d'oxyde d'aluminium est empêchée par la consistance, le rapport volume/surface et la tension superficielle du lubrifiant selon l'invention, si bien que les particules ne sont pas éliminées par le filtre à huile. L'utilisation du lubrifiant selon l'invention aboutit à une économie de carburant de 4 à 8%. De plus, la durée de vie utile du moteur à combustion interne est aussi notablement augmentée en raison de l'usure inférieure et la consommation d'huile est aussi réduite. La diminution de la teneur en monoxyde de carbone des gaz d'échappement est également un résultat important du point de vue de la protection de l'environnement, Les huiles de graissage selon la présente invention peuvent être de préférence utilisées dans: - des moteurs à combustion interne (Otto et Diesel), en raison d'une diminution de leur consommation de carburant et d'une augmentation de leur durée de vie; - des transmissions à engrenages (boites de changement de vitesse, engrenages différentiels, machineries de transmission industrielles), en raison d'une amélioration de leur rendement; et - le laminage et le calandrage des métaux, ainsi que pour l'étirage de fil métallique, en raison d'une diminution de leur besoin en énergie. L'invention est davantage décrite à l'aide des exemples non-limitatifs suivants. Exemple 1 0,03 g d'oxyde d'aluminium préalablement séché ayant une dimension particulaîre de 0,1 à 1,0 pm, a été ajouté ô 3,75 litres d'huile multisuper. Une suspension a été obtenue par agitation mécanique de ce mélange et à l'occasion d'un changement d'huile, I'huile ainsi préparée a été introduite dans un moteur de 1200 cm3 de type Otto, à quatre temDs et quatre cylindres, d'une voiture particulière de type LROR 1200 de 2 ans. On a obtenu une consommation spécifique d'essence de 5,8 à 6,2 litres/100 km en faisant rouler cette voiture avec quatre passagers à une vitesse de km/h, sur un chemin plat et sans vent. Auparavant, la consommation spécifique d'essence s'élevait à 6,8 - 7,5 1/100 km dans les mêmes conditions, avec une huile pour moteur similaire 2632319 9 mais sans addition d'oxyde d'aluminium. La voiture étudiée a parcouru une distance de 12000 km en une année sur diverses routes et dans des conditions de charge différentes, sans changement de l'huile. L'économie de carburant réalisée en une année s'élevait à 5,6% par rapport à la moyenne des deux premières années. Lors du changement d'huile suivant la période d'essai d'une année, on a prélevé 100 ml de l'huile moteur de la cuvette d'égouttage d'huile. Cette huile était un liquide brun, légèrement opalescent; une mince couche blanche s'était déposée après une période de sédimentation de 5 jours et a cependant été immédiatement redistribuée par agitation. Environ 0,4 litre d'huile a été consommé pendant l'essai de 12000 km. Il est donc évident que le lubrifiant de l'invention fournit d'importants avantages économiques. Exemple 2 Le frottement entre des surfaces solides-est modifié par l'addition d'oxyde d'aluminium. Des expériences ont donc été conçues pour développper un état de frottement mixte sur les surfaces de frottement pendant le test. Des études ont été faites avec un équipement SETR-SHELL à 4 billes (DIN 51350) avec 3 charges différentes. Les résultats de ces recherches ont montré que la charge caractérisant le démarrage de la grippure a été notablement augmentée par rapport à ce qui était notée avec l'huile de base et qu'elle présentait un maximum à une concentration de 0,2 g/I d'oxyde d'aluminium, ce qui correspond à une augmentation de 65%. L'effet de réduction du frottement de 7% à 25X fourni par l'additif solide a pu être détecté avec chacune des trois charges. Exemple 3 Un examen de comparaison des huiles composées selon la présente invention a été effectué aussi dans un équipement d'essai de frottement et d'usure de type TIMKEN (RSTII 0-2882). On a 2632 3 1 9 trouvé que le coefficient de frottement était réduit d'environ 7% par rapport à celui que fournissait l'huile de base; simultanément, l'usure de la bague était aussi notablement réduite, tandis que la largeur de l'usure et la trace d'usure sur l'échantillon d'essai étalent Inchangées. Exemple 4 Une huile multisuper introduite dans le moteur d'une voiture LRDA 1200 telle qu'elle est décrite dans l'exemple 1, a été testée sur un banc d'essai avec addition d'oxyde d'aluminium à la concentration de 0,2 g/litre. R la suite des mesures de comparaison, on a trouvé qu'une économie moyenne de carburant de 5% à 7% pouvait être obtenue, tandis qu'on mesurait 11%X dans la région de transition de charge du moteur. Exemple 5 Une huile de graissage multisuper a été testée avec de l'oxyde d'aluminium à une concentration de 0,02 g/I également dans un moteur d'essai de type PETTER 1I (IP 176/69, test RGIP de 144 heures). La dimension particulaire de l'additif était de 0,1 à 2,5 pu. On a constaté que la consommation d'huile n'était pas changée par rapport ô la valeur de référence. De façon analogue, on n'a observé aucune différence notable en ce qui concerne l'usure des segments de piston et du palier de la bielle, cependant, on a trouvé que la valeur de l'augmentation du rendement, comprise entre 4% et 7%, était de 5,5% en moyenne. Les analyses de comparaison de la teneur en monoxyde de carbone des gaz d'échappement ont révélé que l'émission du monoxyde de carbone était réduite de 10% à 30%. REUENDICRTIONS 1. Lubrifiant pour bases d'huiles de graissage pour la lubrification des surfaces qui tournent et/ou quii glissent, caractérisé en ce qu'il comprend en plus des additifs usuels des huiles de graissage, de 0,01 à 0, 3 g/1 de poudre d'oxyde d'aluminium consistant en particules ayant une dimension de 0,1 à 4 Pm. 2. Lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de 0,02 à 0,2 g/I d'oxyde d'aluminium. 3. Lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde d'alumunium consiste en particules ayant une dimension de 0,02 à 2,5 pm. 4. Procédé pour préparer le lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le mélange de 0,01 à 0,3 g/I de poudre d'oxyde d'aluminium ayant une dimension particulaire de 0,1 à 4 pm, avec une huile de graissage couramment utilisée. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation de 0,02 à 0,2 g/l de poudre d'oxyde d'aluminium ayant une dimension particulaire de 0,02 à 2,5 pV. 6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'oxyde d'aluminium est mélangé à l'huile de graissage avec les additifs d'huile usuels.