Brevet FR2847905A1 — publié le 20040604

o l, i La présente invention a trait à une composition chimique, à une application d'une telle composition ainsi qu'à une utilisation de celleci pour le nettoyage. Cette invention concerne le domaine de la fabrication de 5 compositions chimiques conçues aptes à assurer le nettoyage de salissures présentes au niveau d'une surface, plus particulièrement, des salissures constituées par des graisses déposées sur des pièces, notamment mécaniques et/ou métalliques, un tel nettoyage étant, par exemple, opéré dans le 10 cadre d'un processus industriel. L'on connaît, d'ores et déjà, des compositions chimiques conçues aptes à assurer un tel nettoyage, de telles compositions comprenant, usuellement, un solvant chloré ou fluoré tel que, par exemple, le chlorure de méthylène, le 15 l,l,1-trichloroéthane, le 1,1,2-trichloro-1,2, 2trifluoroéthane, le 1,1,2-trichloréthylène, le tétrachloroéthylène, ou encore un solvant de la famille des éthers de glycol. Depuis un certain nombre d'années cependant, la prise de 20 conscience du risque chimique sur l'environnement et la santé des manipulateurs, a donné lieu à plusieurs nouvelles réglementations, de plus en plus restrictives, et relatives aux types de produits autorisés ainsi qu'à leurs conditions d'utilisation. Le Protocole de Montréal, notamment, relatif à la protection de là couche d'ozone, stipule non seulement un arrêt progressif de la production de certains solvants chlorés et/ou fluorés, mais également l'interdiction définitive de l'utilisation des plus dangereux d'entre eux, tout en 30 restreignant sévèrement le cadre de l'utilisation des solvants chlorés restant encore autorisés. Une telle restriction a pour effet de rendre la manipulation de ces solvants particulièrement contraignante. Un autre inconvénient de ces solvants fluorés, d au fait 35 qu'ils n'ont été, jusqu'à présent, que peu utilisés, consiste en ce que leurs propriétés et leurs caractéristiques restent encore peu connues, en particulier en termes de répercussion sur l'environnement et la santé. Ces solvants sont, en outre, très onéreux. D'autres compositions chimiques pour le nettoyage ne 5 contenant pas de solvants chlorés ont donc été développées, ceci pour limiter les risques d'impacts aussi bien sur la santé des manipulateurs que sur la nature, et, bien sr, pour respecter les nouvelles réglementations. Ainsi, il est connu, au travers du document FR 2 800 746, 10 une composition chimique contenant de 20% à 50% en poids d'un mélange de polyarylalcanes, de 20% à 40% en poids d'un composé choisi parmi les mono ou les diéthers, et de 20% à 40% en poids d'au moins un hydrocarbure aliphatique comportant 6 à 24 atomes de carbone. Cependant, bien que cette composition chimique ainsi que la plupart des autres compositions formulées récemment satisfassent aux nouvelles réglementations, en particulier au Protocole de Montréal, ceci dans le sens o elles ne contiennent pas de composés chlorés interdits ou déconseillés, 20 elles ne donnent pas entière satisfaction. En effet, la plupart d'entre elles présentent un champ d'utilisation particulièrement restreint et ne sont efficaces que pour éliminer un nombre réduit de salissures, ce qui oblige l'utilisateur à recourir à plusieurs compositions pour obtenir 25 un nettoyage approprié de la surface souillée. De plus, certaines de ces compositions présentent l'inconvénient d'être longues à sécher et/ou de laisser des traces après leur évaporation, ce qui n'est pas acceptable, notamment dans le cas d'un processus industriel. En outre, et selon un autre inconvénient, de telles compositions présentent, souvent, un point d'éclair particulièrement bas et sont, par conséquent, facilement inflammables, ce qui implique, une fois encore, des précautions de stockage et de manipulation particulièrement contraignantes. 35 Ainsi, la présente invention a pour objet de pallier ces divers inconvénients et se veut à même de proposer une composition chimique pour le nettoyage qui soit à la fois conforme à la réglementation en terme de respect de l'environnement et de la santé, polyvalent, peu ou pas inflammable, et efficace sur le plan du nettoyage et du séchage. A cet effet, la présente invention vise une composition chimique pour le nettoyage, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un pourcentage (A) compris entre 85 et 99% en volume 10 d'un hydrocarbure aliphatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques; - un pourcentage (B) compris entre 0,5 et 5% en volume, soit d'un hydrocarbure aromatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aromatiques, soit d'un hydrocarbure alcénique 15 ou d'un mélange d'hydrocarbures alcéniques; - un pourcentage (C) compris entre 0,5 et 10% en volume d'un composé présentant au moins une fonction oxygénée ou d'un mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée; - avec (A)+(B)+(C) représentant 100% en volume de la 20 composition. Il a été constaté, de manière particulièrement surprenante, qu'une telle composition chimique permet avantageusement de remédier aux inconvénients susmentionnés et de résoudre les problèmes rencontrés pour les compositions de 25 l'état de la technique. On observera que des résultats particulièrement concluants sont obtenus pour une telle composition chimique en prenant: - un pourcentage (A) compris entre 91 et 97% (de 30 préférence environ 94%) en volume d'un hydrocarbure aliphatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques; un pourcentage (B) compris entre l et 3% (de préférence environ 2%) en volume, soit d'un hydrocarbure aromatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aromatiques, soit d'un 35 hydrocarbure alcénique ou d'un mélange d'hydrocarbures alcéniques; - un pourcentage (C) compris entre 2 et 6% (de préférence environ 4%) en volume d'un composé présentant au moins une fonction oxygénée ou d'un mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée, - avec (A)+(B)+(C) représentant 100% en volume de la composition. Il est donné, par la suite, un certain nombre d'exemples de compositions chimiques de nettoyage et de résultats d'expériences menées sur de telles compositions, ce qui permet 10 de mieux définir la présente invention. A ce propos et tel qu'évoqué ci-dessus, une telle composition de nettoyage contient un hydrocarbure aliphatique ou un mélange d'hydrocarbures aliphatiques, un tel hydrocarbure ou un tel mélange d'hydrocarbures pouvant être choisi dans la 15 coupe pétrolière présentant un intervalle de distillation compris entre 1600C et 2100C, de préférence compris entre 1790C et 1920C. Un tel hydrocarbure aliphatique peut, encore, être constitué par un alcane tandis que, dans le cas d'un mélange 20 d'hydrocarbures aliphatiques, au moins un hydrocarbure de ce mélange peut être constitué par un alcane. A titre d'exemples et tel qu'il ressort du tableau cicontre, des expériences ont été menées sur des compositions chimiques de nettoyage contenant (comme hydrocarbure 25 aliphatique ou comme au moins un hydrocarbure aliphatique d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques) un alcane pouvant être - un alcane de type contenu dans du White Spirit (WS) ; - un alcane (AK) à point de distillation compris entre 1600C et 2100C par exemple le décane, le undécane, le 30 dodécane... - un iso-alcane (IC), plus particulièrement une isoparaffine, notamment centrée en CI. ; Selon une autre caractéristique d'une telle composition de nettoyage, celle-ci contient un hydrocarbure aromatique (AR) 35 ou un mélange (AR) d'hydrocarbures aromatiques. A ce propos, on observera qu'un tel hydrocarbure aromatique (AR) peut être constitué par un xylène, par un dérivé du xylène, par un toluène ou analogue. Quant au mélange (AR) d'hydrocarbures aromatiques, celui5 ci peut contenir au moins un xylène, au moins un dérivé du xylène ou analogue, voire encore contenir ou être constitué par un mélange d'isomères d'au moins un xylène, d'au moins un dérivé du xylène ou analogue. Encore une autre caractéristique consiste en ce que la 10 composition de nettoyage contient, en lieu et place de l'hydrocarbure aromatique (AR) (respectivement du mélange d'hydrocarbures aromatiques (AR)), un hydrocarbure alcénique (respectivement un mélange d'hydrocarbures alcéniques). A ce propos, on observera qu'un tel hydrocarbure 15 alcénique peut être constitué par un composé terpénique ou analogue, plus particulièrement par un limonène, un dipentène ou autre. Quant au mélange d'hydrocarbures alcéniques, celui-ci peut contenir au moins un composé terpénique ou analogue (par 20 exemple un limonène, un dipentène ou autre), voire encore contenir ou être constitué par un mélange d'isomères d'au moins un composé terpénique ou analogue. Ladite composition chimique de nettoyage selon l'invention comprend, encore, un composé présentant au moins 25 une fonction oxygénée ou un mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée. A ce propos, on observera qu'un tel composé présentant au moins une fonction oxygénée peut être constitué par: - un amide (MMP) : par exemple un N-méthyl pyrrolidone; - un ester (EST), notamment un diester: par exemple un acétate d'éthyle, un diméthylsuccinate, un diéthyle succinate, un diéthyleadipate, un diéthylglutarate; - une cétone (Cl, C2): par exemple une méthyl isobutyl cétone, une méthyl butyl cétone, une méthyl éthyl cétone; Quant au mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée, celui-ci peut être défini par: - le mélange d'au moins un ester (EST) et d'au moins une cétone (C2) ; - le mélange d'au moins un amide (NIMP) et d'au moins une cétone (C1), la présence d'une telle cétone (CI) étant, dans un 5 pareil cas, indispensable pour assurer la miscibilité d'un tel amide (NMP) dans un hydrocarbure. Il a été reporté dans le tableau 1 figurant ci-dessous un certain nombre de résultats d'expériences menées sur des compositions chimiques de nettoyage contenant différents 10 constituants (en particulier du type susmentionné) dont les proportions sont exprimées en volume. Pour chacune des compositions testées, on a déterminé, d'une part, le point d'éclair et, d'autre part, le pouvoir solvant (P.S.), ce dernier ayant été testé par rapport à 15 différents types de salissures (huile minérale, végétale et silicone) mises en solution dans les différents compositions. Les résultats sont obtenus après séparation des phases, évaporation du solvant et gravimétrie du résidu sec. Tableau i: MELANGE Huile Huile Huile Classement Point minérale végétale silicone d'éclair (P.S.en %) (P.S.en %) (P.S.en %) (en C) WS/NMP/C1 39 90 68 9 25 (90/5/5) WS/AR/NMP/C1 86 94 95 7 26 (92,5/2,5/2, 5/2,5) WS/AR/NMP/C1 85 95 78 6 24 (84/4/6/6) AK/NMP/C1 20 100 9 11 43 (90/5/5) AK/NMP/C1 5 96 6 12 40 (80/10/10) AK/AR/NMP/C1 96 100 91 4 39 (92,5/2,5/2, 5/2,5) AK/AR/NMP/C1 89 91 96 6 41 (84/4/6/6) AK/AR/NMP/C1 100 100 100 1 55 (96/2/1/1) AK/AR/EST/C2 87 100 100 5 54 (94/2/2/2) AK/AR/EST 100 100 97 3 61 (94/2/4) IC/AR/EST 100 100 100 i 55 (94/2/4) Il ressort de ce tableau 1 que certaines compositions de nettoyage répondent, de manière particulièrement satisfaisante, au problème posé. A la lumière de ces résultats d'expérience, il est possible de sélectionner trois compositions répondant parfaitement au critère de polyvalence que l'on souhaite obtenir. Il s'agit des compositions AK/AR/NMP/C1, AK/AR/EST et 10 IC/AR/EST présentant, respectivement, les proportions suivantes (96/2/1/1), (94/2/4) et (94/2/4). Ces trois compositions présentent, par ailleurs, des points d'éclair respectivement de 55 C, 610C, et 550C indiquant avantageusement un faible caractère d'inflammabilité. Il a été mené un certain nombre d'expériences additionnelles sur ces trois compositions, de telles expériences consistant en une analyse plus fine ayant pour objet de déterminer l'efficacité de dégraissage de ces compositions (dont les résultats d'expériences sont reportés 20 dans le tableau 2 figurant ci-dessous), ainsi que d'autres caractéristiques physico-chimiques telles que la miscibilité des différents constituants entre eux, l'intervalle de distillation, la volatilité, les paramètres de séchage, ainsi que des caractéristiques relatives à la sécurité (résultats 25 d'expériences reportés dans le tableau 3). A ce propos, on observera que l'efficacité de dégraissage (résultats reportés dans le tableau 2) est évaluée grâce à des éprouvettes métalliques graissées artificiellement et lavées par immersion dans chacune des différentes compositions chimiques considérées. La pollution résiduelle est ensuite déterminée par gravimétrie et spectrométrie Infra-Rouge par transformée de Fourier. Tableau 2: l'efficacité de dégraissage: MELANGE Huile Huile Huile Huile Moyenne minérale végétale silicone soluble (en %) (en%) (en %) (en %) diluée (en %6) AK/AR/NMP/C1 99,6 78,3 99,5 79,8 89,3 AK/AR/EST 98,3 90,0 99,3 85,0 93,1 IC/AR/EST 98,7 89,5 99,7 88,2 94,0 Ces résultats permettent de constater que les compositions AK/AR/EST et IC/AR/EST, dans lesquelles, soit le 5 composé présentant au moins une fonction oxygénée, soit au moins un composé du mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée, est constitué par un ester, de préférence un diester, sont particulièrement efficaces pour le nettoyage d'huiles de coupe, et présentent un caractère polyvalent tout à 10 fait exceptionnel. D'autres résultats d'expériences, non reportés ici, ont également pu montrer que l'on obtenait d'excellents résultats lorsqu'un tel composé (comprenant au moins une fonction oxygénée et contenu dans la composition de nettoyage) est 15 défini par un acétate d'éthyle, par un diéthyleadipate, par un diéthylglutarate ou par un dialkyle succinate, de préférence un diéthyle succinate ou un diméthylsuccinate. Tableau 3: expériences complémentaires de sécurité MELANGE Point Distillation Distillation Indice de Séchage des d'éclair IBP Point 90% volatilité éprouvettes (en C) (en min) AK/AR/EST 60 145 205 0,045 >60 IC/AR/EST 55 151 185 0,11 14 Il ressort de ce tableau 3 que des résultats particulièrement convaincants sont obtenus en faisant appel à un hydrocarbure aliphatique (contenu dans la composition chimique ou dans le mélange d'hydrocarbures aliphatiques de la composition chimique), constitué, soit par un alcane (AK) à point de distillation compris entre 1790C et 1920C, soit (et de préférence) par un iso-alcane (IC). En fait, à la lumière de ce tableau 3, le mélange optimum 5 est constitué par une composition de nettoyage du type IC/AR/EST dans laquelle les différents constituants sont présents, en volume, dans des proportions telles que plus particulièrement 94/2/4. On observera que des résultats particulièrement 10 pertinents sont obtenus en prenant, en tant qu'iso-alcane (IC), une iso-paraffine, notamment centrée en C11. On remarquera que, pour une telle composition chimique, le temps de séchage est particulièrement rapide, ce qui constitue une caractéristique tout à fait avantageuse, 15 notamment d'un point de vue industriel, puisque cela peut, par exemple, permettre de remettre des machines outils rapidement en marche après leur nettoyage. Une autre caractéristique de la composition chimique selon l'invention concerne le fait qu'elle comprend un 20 hydrocarbure aromatique (AR) ou un mélange d'hydrocarbures aromatiques (AR). A ce propos, on observera que des résultats particulièrement pertinents ont été observés lorsque l'hydrocarbure aromatique (AR) est constitué par un xylène ou par un dérivé de xylène. Quant au mélange d'hydrocarbures 25 aromatiques (AR), d'excellents résultats sont obtenus lorsque ce mélange, soit comporte au moins un xylène ou au moins un dérivé de xylène, soit contient ou est constitué par un mélange d'isomères d'au moins un xylène ou d'au moins un dérivé de xylène. Cependant, d'autres expériences (non représentées) ont permis de mettre en évidence que de bons résultats étaient encore obtenus lorsque la composition chimique selon l'invention contient, en lieu et place d'un tel hydrocarbure aromatique (AR) ou d'un tel mélange d'hydrocarbures aromatiques 35 (AR), un hydrocarbure alcénique ou un mélange d'hydrocarbures alcéniques. A ce propos, on observera que des résultats particulièrement pertinents ont été observés lorsque l'hydrocarbure alcénique est constitué par un composé terpénique (notamment du type susmentionné). Quant au mélange d'hydrocarbures alcéniques, d'excellents résultats sont obtenus 5 lorsque ce mélange, soit comporte au moins un composé terpénique (notamment du type susmentionné), soit contient ou est constitué par un mélange d'isomères d'au moins un composé terpénique (notamment du type susmentionné). Il ressort de ce qui précède qu'une composition chimique 10 selon l'invention est tout à fait polyvalente et peut parfaitement convenir au nettoyage à froid de salissures présentes au niveau d'une surface solide, voire au niveau de cavités définies au niveau d'une telle surface. En fait, une telle composition chimique est 15 particulièrement efficace dans le cadre du nettoyage à froid par dégraissage de métaux, de pièces mécaniques et/ou métalliques, notamment utilisés dans l'industrie. Une telle composition sèche particulièrement rapidement sans laisser de traces, et convient parfaitement au nettoyage à 20 froid des surfaces concernées, aussi bien par application directe (par exemple au chiffon ou au pinceau), que par pulvérisation ou par immersion. A ce propos, on observera qu'il est tout à fait possible de procéder à un dégraissage par immersion dans un bain à 25 ultra-sons, par exemple pour nettoyer des pièces comportant des cavités ou d'autres éléments difficilement accessibles. Dans un pareil cas, il convient de porter une attention toute particulière à la température du bain afin de ne pas dépasser une température de 400C. La présente composition peut donc parfaitement remplacer les solvants chlorés et/ou fluorés visés par les différentes réglementations en vigueur actuellement. Bien que l'invention ait été décrite à propos de quelques formes de réalisation particulières, il est bien entendu 35 qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de forme, de matériaux et de comibinaisons de ces divers éléments,, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Composition chimique pour le nettoyage, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un pourcentage (A) compris entre 85 et 99% en volume d'un hydrocarbure aliphatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques; un pourcentage (B) compris entre 0,5 et 5% en volume, soit d'un hydrocarbure aromatique ou d'un mélange 10 d'hydrocarbures aromatiques, soit d'un hydrocarbure alcénique ou d'un mélange d'hydrocarbures alcéniques; - un pourcentage (C) compris entre 0,5 et 10% en volume d'un composé présentant au moins une fonction oxygénée ou d'un mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée; 15 - avec (A)+(B)+(C) représentant 100% en volume de la composition. 2) Composition chimique pour le nettoyage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un pourcentage (A) compris entre 91 et 97% en volume 20 d'un hydrocarbure aliphatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques; un pourcentage (B) compris entre 1 et 3% en volume, soit d'un hydrocarbure aromatique ou d'un mélange d'hydrocarbures aromatiques, soit d'un hydrocarbure alcénique 25 ou d'un mélange d'hydrocarbures alcéniques; - un pourcentage (C) compris entre 2 et 6% en volume d'un composé présentant au moins une fonction oxygénée ou d'un mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée; - avec (A)+(B)+(C) représentant 100% en volume de la 30 composition. 3) Composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit hydrocarbure aliphatique ou ledit mélange d'hydrocarbures aliphatiques est choisi dans la coupe pétrolière présentant un 35 intervalle de distillation compris entre 160 et 210 0C, de préférence compris entre 179 et 1920C. 4) Composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit hydrocarbure aliphatique ou au moins un hydrocarbure aliphatique du mélange d'hydrocarbures aliphatiques, est constitué par un alcane. 5) Composition pour le nettoyage selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'alcane ou au moins un alcane du mélange d'hydrocarbures aliphatiques est constitué par un iso-alcane, plus particulièrement une iso-paraffine, 10 notamment centrée en Cl, 6) Composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'hydrocarbure aromatique, respectivement le mélange d'hydrocarbures aromatiques, est constitué par un xylène ou par 15 un dérivé de xylène, respectivement par un mélange, soit comportant au moins un xylène ou au moins un dérivé de xylène, soit contenant ou étant constitué par un mélange d'isomères d'au moins un xylène ou d'au moins un dérivé de xylène. 7) Composition pour le nettoyage selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'hydrocarbure alcénique, respectivement le mélange d'hydrocarbures alcéniques, est constitué par un composé terpénique, respectivement par un mélange, soit comportant au moins un composé terpénique, soit contenant ou étant constitué 25 par un mélange d'isomères d'au moins un composé terpénique ou analogue. 8) Composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé présentant au moins une fonction oxygénée ou 30 qu'au moins un composé du mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée, est constitué par un ester, de préférence un diester. 9) Composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce 35 que le composé présentant au moins une fonction oxygénée ou qu'au moins un composé du mélange de composés présentant au moins une fonction oxygénée, est constitué par un acétate d'éthyle, par un diéthyleadipate, par un diéthylglutarate ou par un dialkyle succinate, de préférence un diéthyle succinate ou un diméthylsuccinate. 10) Application d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour le nettoyage à froid de salissures présentes au niveau d'une surface solide, voire au niveau de cavités définies au niveau d'une telle surface. 11) Application d'une composition selon la revendication 10, au nettoyage à froid par dégraissage de métaux, de pièces mécaniques et/ou métalliques. 12) Utilisation d'une composition pour le nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 par pulvérisation, par application directe, ou par immersion, 15 notamment dans un bain à ultra-sons.