Brevet FR3057273A1 — publié le 20180413

COMPOSITION LUBRIFIANTE POUR MOTEUR MARIN OU MOTEUR STATIONNAIRE La présente invention est applicable au domaine des compositions lubrifiantes, et plus particulièrement au domaine des compositions lubrifiantes pour moteur marin, notamment pour moteur marin quatre temps ou deux temps, préférentiellement pour moteur marin quatre temps, ou pour moteur stationnaire. Plus particulièrement, la présente invention concerne des compositions lubrifiantes dont l'emploi favorise les économies de combustibles (Fuel Eco ou FE ou encore Gaz Eco ou GE) et présentant de bonnes propriétés en propreté moteur, notamment en propreté carter. La présente invention concerne également un procédé pour réduire la consommation de combustible, notamment de fuel, d'un navire ou d'une centrale mettant en oeuvre cette composition lubrifiante. Dans le domaine de l'automobile, en raison de préoccupations environnementales, on recherche de plus en plus à réduire les émissions polluantes et à réaliser des économies de carburants. La nature des lubrifiants moteurs pour automobiles a une influence sur ces deux phénomènes, et des lubrifiants moteurs pour automobiles dits « fuel-eco » (en terminologie anglo-saxonne), ont vu le jour. C'est principalement la qualité des bases lubrifiantes, seules ou en combinaison avec des polymères améliorant d'indice de viscosité et/ou des additifs modificateurs de frottement, qui donne au lubrifiant ses propriétés « fuel-eco ». Les économies de carburant générées grâce aux lubrifiants moteur « fuel-eco » sont essentiellement réalisées lors du démarrage à froid, lorsque le moteur n'est pas encore en mode stabilisé, et non pas à haute température en mode stabilisé. En général, les gains de consommation dans le cycle NEDC (Nouveau Cycle Européen de Conduite ou New European Driving Cycle en anglais) selon la directive européenne 70/220/CEE sont à froid (cycle urbain) de 5%, à chaud (cycle extra-urbain) de 1,5%, pour des gains moyens de 2,5%. Or dans le domaine des lubrifiants marins, les moteurs marins fonctionnent à régime stabilisé, il y a peu de démarrages à froid. Les solutions « fuel-eco » adaptées aux moteurs automobiles ne sont donc pas adaptées aux moteurs marins. En particulier les gains de consommation obtenus dans le domaine de l'automobile ne peuvent être obtenus dans le domaine de la marine. De plus, la problématique de « fuel-eco » est également mise en avant dans les moteurs stationnaires de centrale électrique. 3057273 2 Par ailleurs, la formulation d'un lubrifiant « fuel-eco » et/ou « gaz-eco » ne doit pas se faire au détriment des autres performances du lubrifiant. En particulier, la résistance à l'usure, la désémulsion, la capacité de neutralisation, et la propreté du moteur (piston et/ou carter) ne doivent pas être altérées. 5 On connaît notamment de WO 2007/121039 une composition lubrifiante comprenant un copolymère comprenant un bloc oléfine et un bloc vinyl aromatique et notamment son utilisation pour réduire l'encrassement des moteurs. On connaît également de WO 2013/045648 une composition comprenant au moins une oléfine copolymère, au moins un 10 copolymère styrène-isoprène hydrogéné, au moins un ester du glycérol et son utilisation pour améliorer le Fuel Eco et limiter l'encrassement du moteur. On connaît enfin de WO 2014/135596 une composition lubrifiante comprenant au moins une amine grasse alkoxylée et au moins un copolymère de styrène et d'isoprène hydrogéné, et son utilisation pour améliorer le Fuel Eco et limiter l'encrassement du moteur. 15 Il y a donc un intérêt de disposer d'une composition lubrifiante pour moteur marin ou pour moteur stationnaire qui permette des réductions de consommation de combustibles (fuel et/ou gaz), notamment de fuel, satisfaisantes, tout en maintenant les autres performances de la composition lubrifiante, en particulier la propreté du moteur, plus spécifiquement la 20 propreté du carter. Il y a également un intérêt de disposer d'une composition lubrifiante pour moteur marin ou pour moteur stationnaire présentant une bonne tenue thermique dans des conditions d'utilisation sévérisées, et plus particulièrement en présence de combustible (fuel et/ou gaz), notamment de fuel. En effet, au cours de la combustion du fuel ou du gaz au sein du 25 moteur, des résidus et imbrûlés de combustion peuvent polluer la composition lubrifiante et ainsi altérer sa tenue thermique et ses propriétés de détergence. Un objectif de la présente invention est donc de fournir une composition lubrifiante palliant en tout ou en partie les inconvénients précités. Notamment, un objectif de la présente 30 invention est de fournir une composition lubrifiante pour moteur marin ou pour moteur stationnaire permettant un gain de combustible (fuel et/ou gaz), notamment un gain de Fuel Eco (FE), tout en maintenant la propreté moteur. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de lubrification permettant des économies de combustibles (fuel et/ou gaz), notamment de fuel, tout en 35 maintenant une bonne propreté moteur. 3057273 3 D'autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l'invention qui suit. L'invention a ainsi pour objet une composition lubrifiante comprenant : - au moins une huile de base ; 5 au moins un détergent ; - au moins un copolymère oléfine ; et au moins un copolymère styrène-butadiène hydrogéné et linéaire. De manière surprenante, la demanderesse a constaté qu'il était possible de formuler des 10 compositions lubrifiantes pour moteurs marins ou pour moteurs stationnaires permettant de réduire significativement la consommation de combustibles (fuel et/ou gaz), notamment de fuel (Fuel Eco), tout en maintenant voire en améliorant la propreté moteur, notamment la propreté carter, par rapport à des compositions lubrifiantes classiques pour moteurs marins ou pour moteurs stationnaires. Cela est rendu possible grâce à une 15 composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, au moins un détergent, au moins un copolymère oléfine et au moins un copolymère styrène-butadiène hydrogéné et linéaire. Ainsi, la présente invention permet de formuler des compositions lubrifiantes pour moteur 20 marin 4-temps ou 2-temps, de préférence 4 temps, ou pour moteur stationnaire, permettant de combiner à la fois propreté moteur et gain d'économies de combustible (fuel et/ou gaz), notamment de fuel (Fuel Eco). Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention présentent une tenue 25 thermique améliorée dans des conditions sévérisées, et plus particulièrement en présence de combustible, notamment de fuel. Avantageusement, les compositions lubrifiantes selon l'invention présentent une stabilité au stockage améliorée ainsi qu'une viscosité ne variant pas ou très peu au cours du 30 temps. Dans un mode de réalisation de l'invention, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire peut être choisi parmi les copolymères blocs styrène/butadiène hydrogéné ou les copolymères styrène/butadiène hydrogéné statistiques, ou leurs mélanges. 35 3057273 4 De manière avantageuse, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire possède une teneur en motifs butadiène hydrogéné, allant de 50% à 98% en masse, de préférence de 60% à 98%, plus préférentiellement de 60% à 90%, par rapport à la masse de copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. 5 De manière avantageuse, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire possède une teneur en motifs butadiène hydrogéné, allant de 50% à 98% en moles, de préférence de 60% à 98%, plus préférentiellement de 70 à 97%, plus préférentiellement de 70% à 95%, par rapport au nombre de moles du copolymère styrène/butadiène hydrogéné et 10 linéaire. De manière avantageuse, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire possède une teneur en motifs styrène, allant de 2% à 50%, de préférence de 2% à 40%, plus préférentiellement de 10% à 40% en masse par rapport à la masse de copolymère 15 styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. De manière avantageuse, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire possède une teneur en motifs styrène, allant de 2% à 50%, de préférence de 2% à 40%, plus préférentiellement de 5% à 30% en mole par rapport au nombre de moles du copolymère 20 styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. Dans un mode de réalisation de l'invention, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire selon l'invention possède une masse moléculaire moyenne en poids MW allant de 80 000 à 500 000 daltons, de préférence de 80 000 à 250 000 daltons, plus 25 préférentiellement de 80 000 à 200 000 daltons, encore plus préférentiellement de 80 000 à 150 000 daltons. Dans un mode de réalisation de l'invention, le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire selon l'invention possède un indice de polydispersité allant de 0,8 à 1,4, de 30 préférence de 0,8 à 1,2. Dans un mode de réalisation de l'invention, les motifs butadiène hydrogénés sont formés de 5 à 40% en masse de butadiène d'addition 1-4, de préférence de 20 à 40% par rapport à la masse de motifs butadiène dans le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et 35 linéaire et de 20 à 60% en masse de butadiène d'addition 1-2, de préférence de 30 à 60% 3057273 5 par rapport à la masse de motifs butadiène dans le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les motifs butadiène hydrogénés sont 5 formés de 10 à 60% en mole de butadiène d'addition 1-4, de préférence de 20 à 50% par rapport au nombre de mole de motifs butadiène dans le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire et de 30 à 80% en mole de butadiène d'addition 1-2, de préférence de 40 à 60% par rapport au nombre de mole de motifs butadiène dans le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. 10 Comme exemples de copolymère de styrène/butadiène hydrogéné et linéaire selon l'invention, on peut citer les polymères styrène/butadiène hydrogéné et linéaire commercialisés par la société Lubrizol. 15 Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en poids de copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire dans la composition lubrifiante selon l'invention est de 0,01% à 8% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 0,1% à 5%, plus préférentiellement de 0,1% à 2%, avantageusement de 0,1 à 1%. Cette quantité s'entend en quantité de matière active de polymère. En effet, le 20 copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire utilisé dans le cadre de la présente invention peut se présenter sous la forme d'une dispersion dans une huile minérale ou synthétique, et plus particulièrement dans une huile de groupe I selon la classification API. 25 De préférence, le copolymère oléfine est un copolymère éthylène-propylène. Ces oléfines copolymères sont traditionnellement des copolymères à base de motifs éthylène et de motifs propylène, ou optionnellement des copolymères à base de motifs éthylène, de motifs propylène et de motifs diène (EPDM). De préférence, l'oléfine copolymère selon l'invention est un copolymère éthylène/propylène. 30 L'oléfine copolymère selon l'invention est sous forme linéaire ou étoilée, de préférence, sous forme linéaire. L'oléfine copolymère selon l'invention est sous forme de blocs ou sous forme statistique. L'oléfine copolymère selon l'invention possède avantageusement une teneur en motifs éthylène, allant de 30% à 80% en masse, par rapport à la masse d'oléfine copolymère, de 35 préférence de 30% à 70%, plus préférentiellement de 40% à 70%. 3057273 6 L'oléfine copolymère selon l'invention possède également avantageusement une teneur en motifs éthylène, allant de 40% à 90% en mole, par rapport au nombre de moles d'oléfine copolymère, de préférence de 40% à 80%, plus préférentiellement de 50% à 80%. 5 L'oléfine copolymère selon l'invention possède avantageusement une teneur en motifs propylène, allant de 20% à 70% en masse, par rapport à la masse d'oléfine copolymère, de préférence de 20% à 60%, plus préférentiellement de 20% à 50%. L'oléfine copolymère selon l'invention possède également avantageusement une teneur 10 en motifs propylène, allant de 10% à 60% en mole, par rapport au nombre de moles d'oléfine copolymère, de préférence de 20% à 60%, plus préférentiellement de 20% à 50%. L'oléfine copolymère selon l'invention possède avantageusement une masse moléculaire 15 moyenne en poids Mw comprise entre 40 000 et 220 000 daltons, de préférence entre 60 000 et 220 000 daltons, plus préférentiellement entre 100 000 et 220 000 daltons, encore plus préférentiellement entre 140 000 et 210 000 daltons. L'oléfine copolymère selon l'invention possède avantageusement un indice de 20 polydispersité compris entre 1,5 et 5, de préférence entre 2 et 5, plus préférentiellement entre 2 et 4, encore plus préférentiellement entre 2 et 3,5. La quantité d'oléfine copolymère dans la composition lubrifiante selon l'invention est de 0,01% à 5% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de 25 préférence de 0,01% à 2%, plus préférentiellement de 0,01% à 1%, encore plus préférentiellement de 0,1% à 1%. Cette quantité s'entend en quantité de matière sèche de polymère. En effet, l'oléfine copolymère utilisée dans le cadre de la présente invention se trouve parfois en dilution dans une huile minérale ou synthétique (le plus souvent une huile de groupe 1 selon la classification API). 30 Dans un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre au moins un détergent. Les détergents utilisés dans les compositions lubrifiantes selon la présente invention sont 35 bien connus de l'homme de métier. 3057273 7 Les détergents communément utilisés dans la formulation de compositions lubrifiantes sont typiquement des composés anioniques comportant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé est typiquement un cation métallique d'un métal alcalin ou alcalino-terreux. 5 Les détergents selon l'invention sont choisis parmi les sels de métaux alcalins ou alcalino- terreux d'acides carboxyliques, de sulfonates, de salicylates, de naphténates, et de phénates pris seuls ou en mélange. Les détergents sont nommés d'après la nature de la chaîne hydrophobe, carboxylate, sulfonate, salicylate, naphténate ou phénate. Les métaux alcalins et alcalino terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, 10 le sodium ou le baryum, plus préférentiellement le calcium. Les détergents utilisés seront non surbasés (ou neutres) ou surbasés. On parle de détergents non surbasés ou «neutres» lorsque les sels métalliques contiennent le métal en quantité approximativement stoechiométrique. On parle de détergents surbasés, lorsque le métal est en excès (en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique). Le 15 métal en excès apportant le caractère surbasé au détergent se présente sous la forme de sels métalliques insolubles dans l'huile. Les détergents surbasés se présentent ainsi sous forme de micelles composées de sels métalliques insolubles maintenues en suspension dans la composition lubrifiante par les détergents sous forme de sels métalliques solubles dans l'huile. Ces micelles peuvent contenir un ou plusieurs types de sels métalliques 20 insolubles, stabilisés par un ou plusieurs types de détergents. Les détergents surbasés seront dits de type mixte si les micelles comprennent plusieurs types de détergents, différents entre eux par la nature de leur chaîne hydrophobe. Les détergents préférés sont les carboxylates, les sulfonates et/ou les phénates, pris seuls ou en mélange, en particulier les carboxylates, les sulfonates et/ou les phénates de 25 calcium. La quantité de détergents dans la composition lubrifiante selon l'invention est de 1% à 30% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 1% à 25%, plus préférentiellement de 1% à 20%, encore plus préférentiellement de 3% à 20%. 30 Le BN (Base Number mesuré selon ASTM D-2896) des compositions lubrifiantes selon la présente invention, est totalement ou en partie apporté par les détergents neutres ou surbasés à base de métaux alcalins ou alcalino terreux. La valeur de BN des compositions lubrifiantes selon la présente invention, mesuré selon 35 ASTM D-2896 peut varier de 3 à 140 mg de KOH/g, de préférence de 3 à 80 mg de KOH/g, plus préférentiellement de 4 à 60 mg de KOH/g. La valeur du BN sera choisie en 3057273 8 fonction des conditions d'utilisation des compositions lubrifiantes et notamment selon la teneur en soufre du combustible utilisé. Ainsi pour des fiouls lourds de teneur en soufre allant de 0,1% à 3,5% en poids, la valeur de BN de la composition sera comprise entre 20 et 80 mg de KOH/g, plus 5 préférentiellement entre 20 et 65 mg de KOH/g. Ces compositions sont de préférence mises en oeuvre dans les moteurs marins 4T ou dans les moteurs stationnaires. Ainsi également pour des fiouls lourds de teneur en soufre allant de 0,1% à 3,5% en poids, la valeur de BN de la composition sera comprise entre 20 et 140 mg de KOH/g, plus préférentiellement entre 20 et 100 mg de KOH/g. Ces compositions sont de 10 préférence mises en oeuvre dans les moteurs marins 2T, notamment pour les huiles cylindres. Pour des gazoles de teneur en soufre allant de 0,05% à 2% en poids, la valeur de BN de la composition est comprise entre 5 et 30 mg de KOH/g, plus préférentiellement entre 10 et 20 mg de KOH/g. Ces compositions sont de préférence mises en oeuvre dans les 15 moteurs marins 4T ou dans les moteurs stationnaires. Pour des gaz, la valeur de BN de la composition est inférieure à 10 mg de KOH/g, plus préférentiellement entre 2 et 8 mg de KOH/g. Ces compositions sont de préférence mises en oeuvre dans les moteurs marins 4T ou dans les moteurs stationnaires. 20 Dans la suite de la présente invention, on appellera additifs essentiels, les additifs décrits ci-dessus c'est-à-dire a) au moins une oléfine copolymère, b) au moins un copolymère de styrène et de butadiène hydrogéné et linéaire, c) au moins un détergent tels que définis ci-dessus. 25 En général, les huiles de base utilisées pour la formulation de compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent être choisies parmi les huiles d'origine minérale, synthétique ou végétale ainsi que leurs mélanges. Les huiles minérales ou synthétiques généralement utilisées dans l'application huile moteur marin appartiennent à l'une des classes définies dans la classification API telle 30 que résumée dans le tableau ci-dessous. Teneur saturés en Teneur soufre en Indice de viscosité (VI) Groupe I Huiles minérales 0.03 % 80 VI 90% 5_ 0.03 % 80 VI REVENDICATIONS1.- Composition lubrifiante comprenant : - au moins une huile de base ; - au moins un détergent ; - au moins un copolymère oléfine ; - au moins un copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. 2.- Composition lubrifiante selon la revendication 1 dans laquelle dans le copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire, la teneur en motifs butadiène hydrogéné va de 50% à 98% en mole, de préférence de 60% à 98%, plus préférentiellement de 70% à 97%, par rapport au nombre de moles de copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire. 3.- Composition lubrifiante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la teneur en poids de copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire est de 0,01% à 8% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 0,1% à 5%, plus préférentiellement de 0,1% à 2%, avantageusement de 0,1 à 1%. 4.- Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le copolymère oléfine est un copolymère éthylène-propylène. 5.- Composition lubrifiante selon la revendication 4, dans laquelle le copolymère éthylène/propylène comprend une teneur en motifs éthylène allant de 30% à 80% en masse par rapport à la masse d'oléfine copolymère, de préférence de 30% à 70%, plus préférentiellement de 40% à 70%. 6.- Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la quantité de copolymère oléfine est de 0,01% à 5% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 0,01% à 2%, plus préférentiellement de 0,01% à 1%, encore plus préférentiellement de 0,1% à 1%. 7.- Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la quantité de détergents est de 1% à 30% en masse par rapport à la masse totale de la 3057273 28 composition lubrifiante, de préférence de 1% à 25%, plus préférentiellement de 1% à 20%, encore plus préférentiellement de 3% à 20%. 8.- Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant : 5 0,01% à 8% en masse de copolymère styrène/butadiène hydrogéné et linéaire ; 0,01% à 5% en masse d'oléfine copolymère ; 1% à 30% en masse de détergent. 10 9.- Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour la lubrification de moteurs marins 4-temps ou 2-temps, de préférence 4-temps, ou de moteur stationnaire. 10.- Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 15 à 8 pour réduire la consommation de combustible tout en améliorant la propreté moteur marins 4-temps ou 2-temps, de préférence 4-temps, ou de moteur stationnaire.