Brevet FR2987053A1 — publié le 20130823

PRODUIT DE NETTOYAGE A BASE D'ESTERS OBTENU PAR CHIMIE VERTE Le domaine de la présente invention est celui des produits de nettoyage et, en particulier, celui des dégraissants réalisés à partir de produits agricoles, ou agrosolvants. Des produits de nettoyage sont couramment utilisés dans l'industrie pour nettoyer des pièces de toute dimension, que celles-ci soient en matériau métallique ou en matériau polymère. Ils sont généralement utilisés dans des machines de nettoyage qui peuvent mettre en oeuvre des techniques connues, telles que le nettoyage en machine sous vide, le nettoyage par un co-solvant en phase vapeur ou bien tout simplement par trempage dans un bain de solvant. Le but est de nettoyer les pièces en question en les débarrassant de l'huile ou des polluants qui se sont collés à elle lors de son processus de fabrication. Les solvants traditionnellement utilisés dans l'industrie de la machine-outil sont des produits issus de la pétrochimie comme, par exemple, le perchloréthylène. Ces produits sont généralement des produits chlorés qui sont classés parmi les produits nocifs (référencés Xn). Si ces produits sont particulièrement efficaces pour le nettoyage industriel, ils ont pour inconvénient leur toxicité et leur dépendance aux ressources fossiles, et au pétrole en particulier. II serait souhaitable de les remplacer par des agrosolvants, c'est-à-dire par des solvants issus de l'agriculture, qui présentent l'intérêt de ne pas être toxiques et peu ou pas irritants (produits non référencés Xi). Ils présentent également l'avantage de pouvoir être obtenus en utilisant les co-produits dérivés de la production de biocarburants ou des bio-raffineries de produits comme le sucre. On obtient ainsi des produits à faibles coûts de production, qui sont indépendants de l'exploitation des ressources fossiles. Il n'en reste pas moins que ces produits doivent présenter un pouvoir nettoyant de bonne qualité, même s'il n'atteint pas tout à fait celui qu'on obtient avec des produits hydrocarbonés de l'art antérieur. La présente invention a pour but de proposer des types de solvants issus de l'agriculture, non toxiques et pas ou peu irritants, qui présentent de bonnes caractéristiques de dissolution des huiles et des polluants industriels. A cet effet, l'invention a pour objet un solvant organique pour la dissolution d'huiles constitué par un ester auquel sont ajoutés des additifs dans le but de faire un nettoyant industriel. Il est caractérisé en ce que sa formulation comprend une quantité d'ester représentant, en poids, un pourcentage compris entre 10 et 90%, et des additifs comportant un acétal dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85%, un éther dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85% et un di-éther dont le pourcentage, en poids, est compris entre 0 et 60%. Un fort pourcentage d'ester permet d'obtenir un produit essentiellement d'origine végétale te de se passer de l'exploitation de produits fossiles. Les additifs, quant à eux, permettent d'améliorer très sensiblement les qualités solubilisantes de l'ester. Préférentiellement le pourcentage d'ester est compris entre 40 et 60% et ceux des additifs entre 10 et 30% pour l'acétal et pour l'éther et entre 0 et 20% pour le di-éther. Plus préférentiellement le pourcentage d'ester est de 50 % et celui des additifs respectivement de 20 % pour l'acétal et pour l'éther et de 10% pour le di-éther, avec une marge de +1- 1%. Dans un mode préférentiel de réalisation les additifs sont des composés dont les molécules sont oxygénées. On réduit ainsi les risques de nocivité ou de caractère irritant pour le produit obtenu. Dans un autre mode préférentiel, les additifs sont des composés dont les molécules sont hydrocarbonées. Dans encore un autre mode les additifs sont des composés dont les molécules ne sont pas halogénées. On évite ainsi des risques de nocivité pour le produit obtenu. Dans un mode particulier de réalisation l'ester est un dérivé d'un acide appartenant à la famille des acides lactique ou succinique, et, plus préférentiellement du diméthylsucccinate ou du lactate d'éthyle. Parallèlement l'acétal préférentiel est du butylal, l'éther préférentiel est un éther de glycol, et, plus préférentiellement du propoxy n-butoxy propanol et, enfin, le di-éther est préférentiellement du diméthyl-metoxy. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre. Les différents produits qui y sont mentionnés, sont donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs de réalisations possibles de l'invention. La figure 1 montre sur un diagramme la température de distillation d'un produit selon l'invention, référencé X12458U1, par comparaison avec des produits actuels du commerce (marque TopKlean). Pour remplacer les produits issus de la chimie du pétrole, l'inventeur a étudié les esters, qui ont pour avantage de pouvoir être d'origine végétale. Des produits comme les lactates ou les succinates sont déjà couramment produit dans l'industrie à partir de produits végétaux et peuvent donc servir de base pour la fabrication de solvants à coûts modérés. Cependant il est connu que les esters solubilisent peu ou mal les huiles classiquement utilisées dans l'industrie. L'invention a donc consisté à mettre au point et à formuler des additifs qui améliorent cette solubilité et qui l'amènent à un taux supérieur ou égal à 30% pour les huiles de coupe communément utilisées dans l'industrie de la machine-outil. Le taux de solubilité se définit comme étant le pourcentage d'huile dans le solvant au-delà duquel celle-ci ne se dilue plus et forme une seconde phase, distincte du solvant. L'évaluation de cette limite de solubilité se détecte par l'apparition d'un trouble dans le liquide lorsqu'on lui ajoute progressivement de l'huile. L'inventeur a, par ailleurs, pris en compte deux autres paramètres pour que le solvant soit utilisable industriellement, à savoir une température d'ébullition relativement basse et un point d'éclair relativement élevé. Le point éclair est la température minimale pour laquelle la concentration des vapeurs émises est suffisante pour produire une déflagration au contact d'une flamme ou d'un point chaud, dans des conditions normalisées. De façon pratique les contraintes que s'est imposé l'inventeur ont été une température d'ébullition comprise entre 120 et 240°C, préférentiellement comprise entre 160 et 200°C, et un point d'éclair supérieur à 60°C. En restant en dessous des températures de décomposition des huiles, qui bouillent au dessus de 250°C, il est ainsi possible de régénérer le solvant après utilisation par une simple distillation. Pour atteindre le résultat souhaité l'inventeur a choisi des esters issus de l'acide lactique ou de l'acide succinique, ou de tout autres molécules plateformes (encore appelés synthons ou building block) à partir desquelles il est possible de synthétiser des esters pouvant entrer dans le cadre de cette invention d'origine végétale ou non. Les deux esters qui ont donné les meilleurs résultats et qui sont retenus en priorité sont, en premier lieu, le diméthylsuccinate (ou DiMESu ou encore DMSu) et, en second lieu, le lactate d'éthyle, sans que d'autres formulations d'esters sortent du cadre de l'invention. Les formules chimiques de ces deux produits sont représentées ci-dessous : CH3-O-C-CH2-CH2-C-O-CH3 pour le DMSu II II 0 0 et H CH3--C--C-O-C2H5 pour le lactate d'éthyle I II OH O En ce qui concerne les additifs qui permettent d'obtenir de bonnes caractéristiques de solubilisation des huiles de coupe, l'inventeur a retenu des agents essentiellement hydrocarbonés, mais non halogénés. Ces agents solubilisants sont, de préférence, oxygénés, sans que ceci soit impératif, pour réduire la nocivité ou le caractère irritant. Les agents solubilisants ainsi retenus sont choisis dans les familles suivantes : les cétones, les alcools, les aldéhydes, les acétals, les éthers de glycol ou encore les sels, les acides et les bases. L'inventeur a expérimenté un certain nombre d'additifs appartenant aux catégories précédentes et est arrivé à la conclusion que la meilleure formulation pour un solvant formé d'un ester auquel sont incorporés des additifs de solubilisation, se positionnait de la façon suivante : - un ester dont le pourcentage en poids est compris entre 10 et 95% du poids total, - un acétal dont le pourcentage est compris entre 5 et 80%, - un éther (composé dans lequel un atome d'oxygène est lié par liaison simples à deux groupes organiques différents) dont le pourcentage est compris entre 5 et 80%, et - un di-éther (composé comportant deux atomes d'oxygène avec des liaisons éther) dont le pourcentage est compris entre 0 et 60%. Ces solvants ont été expérimentés sur des huiles de coupe utilisées classiquement pour l'usinage, telles que les huiles SC28, CG215, SC760, 545 et CG400 de la marque USINEX, et les taux de solubilité ont été mesurés pour chacune en relevant le point à partir duquel la turbidité apparaît lors d'une addition progressive de l'huile. Un optimum de ces taux a été trouvé avec une formulation composée de DiMeSu à 50% pour l'ester, de Butylal à 20% pour l'acétal, de PNB (propoxy n-butoxy propanol) à 19.9% pour l'éther de glycol et de DMM (diméthylmethoxy) à 10.1% pour le di-éther. Un tel solvant s'est montré capable de solubiliser, même partiellement, la plupart de ces huiles, xcomme on peut le voir sur le tableau ci-dessous. Le volume du bain de solvant mettre en oeuvre pour dissoudre les huiles sera, bien évidemment, à adapter en fonction de ce pourcentage de solubilisation. Solvant Ester (50%) Acétal 1 (20%) MC20D (référence) Huile éther (19.9%) di-éther (10.1%) USINEX SC28 Trouble à 50% Totalement soluble USINEX CG215 Trouble à 67% Totalement soluble USINEX SC760 Trouble à 32% Totalement soluble USINEX 545 Trouble à 41% Totalement soluble USINEX CG400 Trouble à 35% Totalement soluble Les évaluations effectuées sur ce solvant ont par ailleurs confirmé que son point d'éclair était supérieur à 60°C et son point d'ébullition compris entre 160 et 200°C, comme le montrent les résultats présentés sur la figure 1. Des résultats analogues ont été obtenus en choisissant pour ester du lactate d'éthyle à la place du DiMeSu. REVENDICATIONS1. Solvant organique pour la dissolution d'huiles constitué par un ester auquel sont ajoutés des additifs dans le but de faire un nettoyant industriel, caractérisé en ce que sa formulation comprend une quantité d'ester représentant, en poids, un pourcentage compris entre 10 et 90%, et des additifs comportant un acétal dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85%, un éther dont le pourcentage, en poids, est compris entre 5 et 85% et un di-éther dont le pourcentage, en poids, est compris entre 0 et 60%. 2. Solvant selon la revendication 1 dans lequel le pourcentage d'ester, en poids, est compris entre 40 et 60% et ceux des additifs, en poids, entre 10 et 30% pour l'acétal et pour l'éther et entre 0 et 20% pour le di-éther. 3. Solvant selon la revendication 2 dans lequel le pourcentage d'ester, en poids, est de 50 % et celui des additifs, en poids, respectivement de 20 % pour l'acétal et pour l'éther et de 10% pour le di-éther, avec une marge de +1- 1%. 4. Solvant selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les additifs sont des composés dont les molécules sont oxygénées. 5. Solvant selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les additifs sont des composés dont les molécules sont hydrocarbonées. 6. Solvant selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les additifs sont des composés dont les molécules ne sont pas halogénées. 7. Solvant selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel l'ester est un dérivé d'un acide appartenant à la famille des acides lactique ou succinique. 8. Solvant selon la revendication 7 dans lequel l'ester est du diméthyl-succcinate ou du lactate d'éthyle. 9. Solvant selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel l'acétal est du butylal. 10. Solvant selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel l'éther est un éther de glycol, et, préférentiellement du propoxy n-butoxy propanol. 11. Solvant selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel le di-éther est du diméthyl-metoxy.