Brevet FR2854164A1 — publié le 20041029

Gaz propulseur pour outils actionnés par combustion interne et utilisation d'au moins une isoparaffine et/ou d'une huile synthétique combustible comme lubrifiant dans 10 de tels gaz propulseurs La présente invention concerne un gaz propulseur pour outils actionnés par combustion interne, en particulier pour outils de scellement d'éléments de fixation, à base 15 de gaz combustibles, contenant un lubrifiant, ainsi que l'utilisation d'au moins une isoparaffine et/ou d'une huile synthétique combustible, à base d'ester ou de polya-oléfine, comme lubrifiant brûlant sans résidus dans de tels gaz propulseurs. Les outils actionnés par combustion interne du genre dont il est question, à savoir des outils de scellement d'éléments de fixation, sont connus de DE 40 32 202 AI. À l'aide de ces outils, il est possible d'enfoncer directement des éléments de fixation, par exemple des 25 clous, des goujons ou similaires, sous l'effet de l'énergie de combustion d'un combustible, normalement une charge de poudre ou un gaz propulseur, dans des matériaux tels que le bois, l'acier, le béton ou similaires, sur lesquels le composant correspondant doit être fixé. De tels outils actionnés par combustion interne comprennent en règle générale un compartiment de combustion qui peut éventuellement être subdivisé en plusieurs chambres, et un piston se déplaçant dans un 5 guide-piston qui est soumis aux gaz de combustion en expansion produits dans la chambre de combustion et transmet son énergie à l'élément de fixation. Sous l'effet de l'allumage d'une charge propulsive de poudre ou d'un mélange d'air et de gaz propulseur se trouvant à 10 l'intérieur de la chambre de combustion, le piston se trouve éloigné de la chambre de combustion, frappe l'élément de fixation et l'enfonce dans le matériau du support. Dans ce contexte, l'énergie tirée de la combustion du gaz propulseur dépend très fortement de la 15 vitesse de combustion, celle-ci dépendant à son tour du rapport entre l'air et le gaz propulseur. Le brevet US 5 842 623 présente un outil actionné par combustion interne de ce genre, qui fonctionne avec un mélange de méthylacétylène et de propadiène ou un mélange 20 de propane, de butane, de propylène ou d'éthane servant de gaz propulseur. Les outils courants actionnés par combustion interne de ce genre utilisent comme combustible un mélange de méthylacétylène et de propadiène ou un mélange de propane, 25 de butane, de propylène ou d'éthane. Les outils actionnés par combustion interne de ce genre qui se trouvent dans le commerce utilisent en particulier des mélanges de méthylacétylène, de propadiène de propène et/ou de butane, qui sont également connus sous la dénomination de MAPP. 30 Ces mélanges de gaz sont des sous-produits de la cokéfaction de la houille et assurent une vitesse de combustion relativement élevée, ce qui est important pour assurer une bonne efficacité des outils. Ces gaz propulseurs sont généralement stockés sous forme liquide dans des récipients de gaz propulseur. Les 5 récipients amovibles de gaz propulseur sont équipés d'une tête de dosage qui est fixée sur le récipient à l'aide d'une fixation encliquetable. L'ensemble composé du récipient de gaz propulseur et de la tête de dosage est alors inséré dans l'outil. Le rôle de la tête de dosage 10 est d'injecter une quantité définie de gaz liquide dans la chambre de combustion au moment o l'outil est actionné. A cette fin, elle utilise une soupape de dosage. Les soupapes de dosage comprennent plusieurs éléments d'étanchéité et plusieurs pièces mobiles qui doivent être 15 lubrifiées en service. À cette fin, on ajoute généralement des lubrifiants au gaz propulseur. La première condition à remplir, dans la sélection de ces lubrifiants, est qu'ils soient solubles dans les gaz liquéfiés et qu'ils ne subissent pas de réactions chimiques. L'objet du brevet allemand DE 199 50 348 Cl est un tel gaz propulseur pour des outils actionnés par combustion interne du genre dont il est question, à base d'un mélange contenant (A) 40 à 70 % en poids de diméthyléther, d'oxyde azoté et/ou de nitrométhane, (B) 8 à 20 % en poids de 25 propylène, de méthylacétylène, de propane et/ou de propadiène et (C) 20 à 45 % en poids d'isobutane et/ou de n-butane. Ce gaz propulseur peut contenir en outre au moins un lubrifiant, en particulier un lubrifiant à base d'huile minérale et/ou à base d'huile de silicone. Or, ces lubrifiants présentent l'inconvénient de rester en grande partie dans la chambre de combustion après la combustion. De plus, ces lubrifiants tendent à fixer les résidus d'abrasion qui se produisent dans l'utilisation des outils, par exemple en raison de l'usure des matériaux des joints des soupapes de dosage et d'autres pièces 5 mécaniques, ainsi que la poussière qui est apportée par l'air de combustion nécessaire, ce qui entraîne la formation de croûtes à la surface des soupapes de dosage, des conduites et/ou des parois des chambres de combustion, ce qui affecte le bon fonctionnement des outils. Comme on 10 cherche à atteindre, pour de tels outils actionnés par combustion interne, une durée de vie de 500 000 opérations de scellement d'éléments de fixation, il faut en principe, pendant cette période de temps, dans les conditions de fonctionnement à attendre, à savoir des températures de 15 l'air de -100C à +500C et des vitesses de scellement allant de 10 opérations par jour à 1000 opérations à l'heure, qu'il ne se produise pas de dépôts de résidus de lubrifiants ou d'usure à l'intérieur du compartiment de combustion. Éventuellement, il est cependant admissible de 20 réaliser un nettoyage de l'appareil après 1000 opérations de scellement, étant observé que l'on cherche toutefois à ce que les résidus malgré tout présents puissent s'éliminer sans difficultés, par exemple à l'aide d'un chiffon imprégné d'un agent de nettoyage du commerce, 25 comme de l'huile de térébenthine ou du diluant pour peinture. Un autre inconvénient de ces lubrifiants courants est d'imposer de fortes restrictions dans l'utilisation des matériaux des joints puisqu'ils ne conviennent pas pour 30 les matériaux préférés pour les joints, à base de polytétrafluoroéthylène et de polyimides. Ces matériaux de joints doivent en général être lubrifiés à sec et ne sont pas compatibles avec les lubrifiants liquides courants. Le but de la présente invention est de fournir un gaz propulseur pour outils actionnés par combustion interne du 5 genre indiqué plus haut, contenant un lubrifiant qui assure, dans les conditions normales d'utilisation de ces outils, une lubrification durable des matériaux des joints à lubrifier, des soupapes de dosage et d'autres pièces mécaniques des outils et qui empêche l'accumulation de 10 résidus solides sur les surfaces des soupapes de dosage, des conduites et du compartiment de combustion, ou tout au plus laisse des résidus s'éliminant facilement. De manière surprenante, il est apparu que le but énoncé ci-dessus pouvait être atteint en utilisant comme 15 lubrifiant une isoparaffine brûlant intégralement et/ou une huile synthétique à base d'ester- ou de polyaoléfine, dont la température d'ébullition est comprise entre 1200C et 2500C, de préférence entre 1850C et 2000C. Le but de la présente invention est donc un gaz propulseur 20 pour outils actionnés par combustion interne, en particulier pour outils de scellement d'éléments de fixation, à base de gaz combustibles, contenant un lubrifiant, caractérisé en ce qu'il contient comme lubrifiant une isoparaffine brûlant intégralement et/ou 25 une huile synthétique à base d'ester- ou de poly-cxoléfine, dont la température d'ébullition est comprise entre 1200C et 2500C, de préférence entre 1850C et 2000C. L'isoparaffine préférentiellement utilisée comme lubrifiant dans l'invention est un isomère à chaînes 30 ramifiées fabriqué synthétiquement à partir d'un alcane à chaîne droite, avec de préférence 9 à 16 atomes de carbone, en particulier 10 à 14 atomes de carbone. Des isoparaffines de ce type se trouvent dans le commerce, par exemple auprès de la société EXXONMobil ou de la société Chevron Phillips Chemical Company. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on utilise comme isoparaffine un mélange de d'isomères à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone et en 10 particulier un mélange de 50 % en poids d'alcanes C10-CI4 à chaînes ramifiées. Un mélange préférentiel d'isoparaffines de ce genre possède une température d'ébullition entre 1850C et 2000C, 15 une pression de vapeur à 200C de Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, le gaz propulseur contient le lubrifiant défini dans une quantité de 0,01 à 15 % en poids, de préférence de 0,5 à 1,5 % en poids, par rapport au poids total de gaz propulseur et de lubrifiant. De manière surprenante, il est apparu que les lubrifiants utilisés inventivement, et en particulier les isoparaffines utilisées préférentiellement, en raison de leur étroite dispersion de la composition moléculaire, 10 présentent d'excellentes propriétés de lubrification pour les pièces mobiles des outils actionnés par combustion interne dont il est question, sont bien compatibles avec les matériaux des joints fréquemment utilisés, par exemple aussi avec ceux à base de polytétrafluoroéthylène et de 15 polyimides, et ne laissent pas dans l'utilisation des dépôts intempestifs sur les surfaces de l'outil entrant en contact avec le gaz propulseur ou avec les gaz de combustion enflammés, parce que ces lubrifiants, en raison de leur haute volatilité et de leur grande 20 combustibilité, brûlent intégralement avec le gaz propulseur et ne laissent pas de résidus, n'absorbent pas les résidus d'abrasion et ne les fixent pas sur les surfaces. Selon l'invention, on utilisera comme gaz propulseur 25 proprement dit, de préférence, des gaz ou des mélanges de gaz combustibles liquéfiés, tels que l'éthane, le propane, le propène, le propadiène, le n-butane, l'isobutane, le butène, le diméthyléther, le méthylacétylène, l'oxyde azoté, le nitrométhane et leurs mélanges. Des mélanges de 30 gaz préférentiels de ce genre sont du gaz naturel liquéfié, des mélanges de méthylacétylène et de propadiène et/ou des mélanges de diméthyléther, de propène et d'isobutane. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, on utilise comme mélange gazeux combustible un mélange de 20 à 80 % en poids, de préférence de 30 à 40 % en poids, 5 particulièrement de 35 % en poids de diméthyléther, de 1 à 15 % en poids, de préférence de 1 à 10 % en poids, particulièrement de 5 % en poids de propène et de 5 à 79 % en poids, de préférence de 25 à 69 % en poids et en particulier de 60 % en masse d'isobutane. Selon une autre forme de réalisation préférée de l'invention, le gaz propulseur comprend par exemple un mélange de gaz propulseurs composé de (A) 40 à 70 % en poids de diméthyléther, d'oxyde azoté et/ou de nitrométhane, de (B) 8 à 20 % en poids de propylène, de 15 méthylacétylène et/ou de propadiène et de (C) 20 à 45 % en poids d'isobutane et/ou de n-butane. Selon l'invention, le gaz propulseur revendiqué est fabriqué en mettant le lubrifiant défini dans le récipient sous pression destiné à recevoir le gaz propulseur, en 20 introduisant le mélange gazeux sous forme liquéfiée ou comprimée dans le récipient sous pression et en assurant un mélange homogène des composants en faisant circuler le gaz à l'aide d'une pompe ou encore en tournant ou en secouant le récipient sous pression. Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation d'au moins une isoparaffine et/ou d'une huile synthétique combustible à base d'ester- ou de poly-cx-oléfine, avec une température d'ébullition dans la plage de 1200C à 2500C, de préférence de 1850C à 2000C, constituant un lubrifiant 30 brûlant intégralement dans des gaz propulseurs à base des gaz combustibles du genre indiqué ci-dessus, pour des outils actionnés par combustion interne, en particulier pour outils de scellement d'éléments de fixation. De préférence, on utilise comme lubrifiant un isomère à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de 5 carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone, et de manière plus préférentielle encore un mélange de tels isomères à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, on utilise comme lubrifiant un mélange de REVENDICATIONS 1. Gaz propulseur pour outils actionnés par combustion interne, en particulier pour outils de scellement d'éléments de fixation, à base de gaz combustibles, 5 contenant un lubrifiant, caractérisé en ce qu'il contient comme lubrifiant une isoparaffine brûlant intégralement et/ou une huile synthétique à base d'ester- ou de poly-cxoléfine, dont la température d'ébullition est comprise entre 1200C et 2500C, de préférence entre 1850C et 2000C. 2. Gaz propulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient comme isoparaffine au moins un isomère à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone. 3. Gaz propulseur selon la revendication 2, caractérisé en 15 ce qu'il contient comme isoparaffine un mélange d'isomères à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone. 4. Gaz propulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il contient comme isoparaffine un mélange de 5. Gaz propulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'isoparaffine utilisée comme lubrifiant présente une température 25 d'ébullition de 1850C à 200WC, une pression de vapeur à 200C de 7. Gaz propulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gaz 10 propulseur contient au moins un représentant du groupe comprenant le propane, le n-butane, l'isobutane, le propylène, le propadiène, l'oxyde azoté, le nitrométhane, le diméthyléther et le méthylacétylène. 8. Gaz propulseur selon la revendication 7, caractérisé en 15 ce que le gaz propulseur comprend un mélange de propane, de butane, de propylène, de propadiène et/ou de méthylacétylène. 9. Gaz propulseur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le gaz propulseur comprend un 20 mélange de (A) 40 à 70 % en poids de diméthyléther, d'oxyde azoté et/ou de nitrométhane, de (B) 8 à 20 % en poids de propylène, de méthylacétylène et/ou de propadiène et de (C) 20 à 45 % en poids d'isobutane et/ou de nbutane. 10. Procédé de fabrication du gaz propulseur selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on charge un récipient sous pression de lubrifiant en quantité suffisante, que l'on introduit le gaz propulseur sous pression ou sous forme liquide dans le 30 récipient sous pression et que l'on mélange le lubrifiant et le gaz propulseur de manière homogène en faisant circuler le gaz à l'aide d'une pompe ou en retournant ou en secouant le récipient sous pression. 11. Utilisation d'au moins une isoparaffine et/ou une 5 huile synthétique combustible à base d'ester- ou de polya-oléfine, avec une température d'ébullition dans la plage de 1200C à 2500C, de préférence de 1850C à 2000C, constituant un lubrifiant brûlant intégralement dans des gaz propulseurs à base de gaz combustibles pour outils 10 actionnés par combustion interne, en particulier pour outils de scellement d'éléments de fixation. 12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'on utilise comme lubrifiant un isomère à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de 15 préférence 10 à 14 atomes de carbone. 13. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'on utilise comme lubrifiant un mélange d'isomères à chaînes ramifiées d'un alcane avec 9 à 16 atomes de carbone, de préférence 10 à 14 atomes de carbone. 14. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'on utilise comme lubrifiant un mélange de