EP2844724B1 - Composition lubrifiante pour moteur - Google Patents

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EP2844724B1
EP2844724B1 EP13721663.6A EP13721663A EP2844724B1 EP 2844724 B1 EP2844724 B1 EP 2844724B1 EP 13721663 A EP13721663 A EP 13721663A EP 2844724 B1 EP2844724 B1 EP 2844724B1
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EP
European Patent Office
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mass
polyalkylene glycol
ranging
lubricant composition
carbon atoms
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EP13721663.6A
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German (de)
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EP2844724A1 (fr
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Julien Guerin
Nicolas Obrecht
Nadjet Khelidj
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TotalEnergies Marketing Services SA
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
Total Marketing Services SA
Dow Global Technologies LLC
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Publication date
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    • C10N2040/25—Internal-combustion engines
    • C10N2040/255—Gasoline engines

Definitions

  • the present invention relates to lubricating compositions for engines, in particular for gasoline vehicle or diesel vehicle engines, the use of which simultaneously makes it possible to obtain satisfactory engine cleanliness and a reduction in the fuel consumption of said vehicles.
  • An objective of the present invention is the use of novel additive compounds in a lubricating composition making it possible to formulate a lubricating composition which has good properties in terms of engine cleanliness.
  • This objective is achieved by using at least one polyalkylene glycol, obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 3 to 8 carbon atoms, including at least one butylene oxide in a lubricating composition.
  • the applicant company has observed that the use of these polyalkylene glycols as an additive advantageously makes it possible to obtain a lubricating composition exhibiting good properties with regard to engine cleanliness.
  • Another objective of the present invention is the formulation of a lubricating composition simultaneously exhibiting good engine cleanliness properties and good Fuel Eco properties.
  • a lubricating composition for an engine in particular a gasoline engine or a diesel engine, comprising a specific combination.
  • a polyalkylene glycol obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides including at least one butylene oxide and at least one polymer improving the viscosity index.
  • this document does not describe a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising at least one polyalkylene glycol which is a copolymer of butylene oxide and of propylene oxide in which the mass ratio of butylene oxide to propylene oxide is selected from the range of values of the present invention.
  • this document does not describe the use of a particular polyalkylene glycol for improving engine cleanliness, without increasing the consumption of gasoline or diesel fuel.
  • EP0438709 describes an engine oil comprising at least one base oil, at least one viscosity index improving polymer and at least one product resulting from the reaction of alkylphenols or bisphenol A with at least one butylene oxide or one oxide of butylene / propylene to improve the cleanliness of the pistons of automotive engines.
  • this document does not describe the lubricating compositions according to the invention. It also does not describe the use of polyalkylene glycols as defined. according to the invention in a lubricating composition for improving engine cleanliness and reducing fuel consumption.
  • the amount of polyalkylene glycol in the lubricating composition must be limited between 1 and 30% by mass, relative to the total mass of the lubricating composition, terminal 30 % being excluded.
  • the polyalkylene glycol has a molar mass measured according to the ASTM D4274 standard ranging from 500 to 750 grams per mole.
  • the polyalkylene glycol has a kinematic viscosity at 100 ° C. measured according to the ASTM D445 standard of 1 to 12 cSt, preferably 3 to 7 cSt, more preferably of 3.5 to 6.5 cSt.
  • the lubricating composition comprises from 2 to 20% by mass of polyalkylene glycol, relative to the total mass of the lubricating composition, preferably from 3 to 15%, even more preferably from 5 to 12%, even more preferably from 6 to 10%.
  • the polymer improving the viscosity index is chosen from the group consisting of olefin copolymers, copolymers of ethylene and of alpha-olefin, copolymers of styrene and of olefin, polyacrylates taken alone or as a mixture. .
  • the lubricating composition comprises from 1 to 15% by mass of polymer improving the viscosity index, relative to the total mass of the lubricating composition, preferably from 2 to 10%, more preferably from 3 to 8%.
  • the lubricating composition further comprises at least one additive chosen from antiwear additives, detergents, dispersants, antioxidants, friction modifiers taken alone or as a mixture.
  • the invention also relates to the use of a lubricating composition as defined above for lubricating an engine of light or heavy-duty vehicles, preferably light gasoline or diesel vehicles.
  • the invention also relates to the use of at least one polyalkylene glycol as described above in a lubricating composition for improving engine cleanliness, without increasing the consumption of gasoline or diesel fuel, preferably for improving engine cleanliness by reducing gasoline or diesel fuel consumption.
  • this use aims to improve the cleanliness of the engine, in particular the cleanliness of the pistons.
  • Another subject of the invention is a method of lubricating at least one mechanical part of an engine, said method comprising at least one step in which said mechanical part is brought into contact with at least one lubricating composition as defined herein. -above.
  • the term “improvement in engine cleanliness” is understood to mean: reduction of the formation of deposits, in particular the formation of deposits at high temperature such as varnishes, lacquers or carbon or coke deposits which form on hot surfaces of engine parts such as piston grooves, turbo shafts.
  • the molecules of the lubricating compositions can oxidize on contact with the hot surfaces of the engine and generate the formation of insoluble products forming deposits. These deposits will clog the engine and cause problems of wear, seizure, gumming of the segments, turbo rotation problems for example.
  • detergent type additives are used to improve engine cleanliness.
  • the applicant company proposes to use another type of additive to improve engine cleanliness.
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to solve the problems of engine cleanliness, in particular this formation of deposits.
  • polyalkylene glycols of the compositions according to the invention have properties suitable for use in an engine oil. These are polymers or copolymers (random or block) of alkylene oxides, which can be prepared according to the known methods described in the application. WO 2009/134716 , page 2 line 26 to page 4 line 12, for example by attacking an alcohol initiator on the epoxy bond of an alkylene oxide and propagating the reaction.
  • At least one of the alkylene oxides entering into the structure of these PAGs is a butylene oxide, said butylene oxide being 1,2-butylene oxide or 2,3-butylene oxide, preferably 1,2-butylene oxide.
  • the PAGs obtained, in part or in whole, from ethylene oxide do not exhibit sufficient lipophilicity to be used in engine oil formulas. In particular, they cannot be used in combination with other mineral, synthetic or natural base oils.
  • alkylene oxides comprising more than 8 carbon atoms is also not desired because, to produce bases having the molar mass and therefore the target viscometer grade for engine applications, there will then be a number of reduced monomers (low n in formula (A) above), with long R 2x-1 and R 2x side chains. This is detrimental to the overall linear character of the PAG molecule and leads to viscosity indices (VI) which are too low for application in engine oil.
  • the viscosity index VI (measured according to the NFT 60136 standard) of the PAGs according to the invention is greater than or equal to 100, preferably greater than or equal to 120.
  • the PAGs according to the invention are obtained. from alkylene oxides comprising at least one butylene oxide.
  • the copolymers of butylene oxide (BO) and of propylene oxide (PO) are particularly preferred, since they exhibit both the good tribological and rheological properties of the PAGs containing ethylene oxide units and / or polypropylene, and good solubility in conventional mineral, synthetic, and natural bases, and other oily compounds.
  • PAGs are prepared by reacting one or more alcohols with a mixture of butylene oxide and propylene oxide.
  • PAGs prepared with a mixture where this ratio is from 3: 1 to 1: 1 are particularly well miscible and soluble in base oils, including synthetic oils of group IV (polyalphaolefins).
  • the PAGs of the compositions according to the invention are prepared from alcohol comprising from 8 to 12 carbon atoms. 2-ethylhexanol and dodecanol, alone or as a mixture, and in particular dodecanol, are particularly preferred, since the PAGs prepared from these alcohols have very low tensile coefficients.
  • the AGPs according to the invention are such that their carbon to oxygen molar ratio is greater than 3: 1, preferably ranging from 3: 1 to 6: 1. This gives said PAG properties of polarity and viscosity index which are particularly suitable for use in engine oil.
  • the molar mass, measured according to the ASTM D2502 standard, of the AGPs according to the invention has a value preferably ranging from 300 to 1000 grams per mole (g / mol), preferably ranging from 350 to 600 g / mol (this is why they contain a limited number of alkylene oxide units n as described above in formula (A)).
  • the molar mass, measured according to the ASTM D4274 standard, of the AGPs according to the invention has a value preferably ranging from 300 to 1000 grams per mole (g / mol), preferably ranging from 500 to 750 g / mol.
  • KV100 kinematic viscosities at 100 ° C
  • the KV100 of the compositions is measured according to the ASTM D445 standard.
  • the use of light PAGs (KV100 approximately from 2 to 6.5 cSt) is preferably chosen to be able to more easily formulate multigrade oils of 5W or 0W cold grade according to the SAEJ300 classification, because the heavier PAGs have cold properties. (High CCS) that do not easily achieve these grades.
  • a lubricating composition for an engine in particular for a gasoline engine or for a diesel engine, comprising at least one base oil, at least one polymer improving the viscosity index as defined above and at least a polyalkylene glycol as defined above, the amount of polyalkylene glycol being from 1 to 28% by mass, relative to the total mass of lubricating composition.
  • An amount less than 1% by mass is insufficient to obtain a significant effect in terms of fuel savings and engine cleanliness.
  • an amount greater than or equal to 30% does not make it possible to obtain a significant effect in terms of engine cleanliness and fuel savings. From 30% by mass, the “Fuel-Eco” effects are less marked, or even degraded.
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 2 to 20% by mass of the polyalkylene glycols described above, relative to the total mass of lubricating composition, more preferably from 3 to 15%, even more preferably from 5 to 12%, even more preferably from 6 to 10%, with an optimum of around 8% by mass in terms of Fuel Eco properties and engine cleanliness.
  • the polymers used in the compositions according to the present invention are polymers which improve the viscosity index. These polymers are polymers well known to those skilled in the art and are chosen from the group consisting of copolymers of ethylene and of alpha-olefin, polyacrylates such as polymethacrylates, olefin copolymers (OCP), copolymers of ethylene propylene and a diene (Ethylene Propylene Diene Monomers (EPDM)), polybutenes, copolymers of styrene and olefin, hydrogenated or not, copolymers of styrene and acrylate.
  • polyacrylates such as polymethacrylates
  • OCP olefin copolymers
  • EPDM Ethylene Propylene Diene Monomers
  • the olefin copolymers are preferably copolymers of ethylene and propylene.
  • the quantity by weight of ethylene, relative to the total weight of copolymer varies from 20 to 80%, preferably from 30 to 70%, preferably around 50%.
  • the polyacrylates are preferably polymethacrylates, linear or comb, functionalized or non-functionalized.
  • functionalized polymethacrylates one also speaks of dispersing polymethacrylates, also denoted PAMAd, which are polymethacrylates grafted or functionalized for example by units of vinyl pyrrolidone type.
  • copolymers of styrene and of olefin are preferably copolymers of styrene and of butadiene or copolymers of styrene and of isoprene, hydrogenated or not, preferably hydrogenated, linear or star-shaped.
  • copolymers of hydrogenated styrene and isoprene are used.
  • copolymers of hydrogenated styrene and isoprene are used in admixture with polymethacrylates (PMA).
  • PMA polymethacrylates
  • the mass ratio between the copolymer of styrene and of hydrogenated isoprene and the polymethacrylate varies from 3: 1 to 1: 3, preferably is equal to 1: 1.
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 1 to 15% by mass of polymer improving the viscosity index, or mixture of polymers improving the viscosity index, relative to the total mass of lubricating composition, preferably from 2 to 10%, more preferably from 3 to 8%.
  • the lubricating compositions according to the present invention can comprise, in combination with the PAGs described above, one or more base oils, which can be oils of mineral or synthetic origin of groups I to V according to the classes defined in the classification. API (or their equivalents according to the ATIEL classification) as summarized below, alone or in mixture.
  • the base oil (s) used in the lubricating compositions according to the invention can be chosen from oils of synthetic origin from group VI according to the ATIEL classification.
  • Saturated content Sulfur content Viscosity index Group I Mineral oils ⁇ 90% > 0.03% 80 ⁇ VI ⁇ 120 Group II Hydrocracked oils ⁇ 90% ⁇ 0.03% 80 ⁇ VI ⁇ 120 Group III Hydrocracked or hydroisomerized oils ⁇ 90% ⁇ 0.03% ⁇ 120 Group IV Polyalphaolefins (PAO) Group V Esters and other bases not included in groups I to IV Group VI * (PIO) Internal polyolefins (in Anglo-Saxon term Poly Internai Olefins) * for ATIEL classification only
  • oils can be oils of vegetable, animal or mineral origin.
  • the mineral base oils of the compositions according to the invention include all types of bases obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, deasphalting, solvent dewaxing, hydrotreatment, hydrocracking and hydroisomerization, hydrofinishing.
  • the base oils of the compositions according to the present invention can also be synthetic oils, such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, GTL bases which can be obtained by hydroisomerization of a Fisher-Tropsch wax, or polyalphaolefins.
  • the polyalphaolefins used as base oils are for example obtained from monomers having from 4 to 32 carbon atoms (for example octene, decene), and have a viscosity at 100 ° C of between 1.5 and 15 cSt. Their weight average molecular mass is typically between 250 and 3000.
  • the lubricating compositions according to the present invention have a kinematic viscosity at 100 ° C of between 5.6 and 16.3 cSt measured by standard ASTM D445, (grade SAE 20, 30 and 40), preferably between 9, 3 and 12.5 cSt (grade 30).
  • the compositions according to the present invention are multigrade oils, of grade 5W or 0W according to the SAEJ300 classification.
  • compositions according to the present invention also preferably have a viscosity index (VI) greater than 130, preferably greater than 150, preferably greater than 160 (measured according to the ASTM D2270 standard).
  • VI viscosity index
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 40 to 80% by mass of base oil, relative to the total mass of lubricating composition, preferably from 50 to 75% by mass, more preferably from 60 to 70%.
  • the lubricating compositions according to the invention can also contain all types of additives suitable for their use, in particular as engine oil, preferably motor oil.
  • Another subject of the invention is a method of lubricating at least one mechanical part of an engine comprising at least one step in which said mechanical part is brought into contact with at least one lubricating composition as defined above.
  • These parts are in particular the pistons.
  • the method according to the invention makes it possible to simultaneously obtain satisfactory engine cleanliness and a reduction in the fuel consumption of said vehicles.
  • the “Fuel Eco” gain of the lubricating compositions T 1 , L 1 and L 2 is then measured on a DW10C engine test.
  • the conditions for this test are as follows: Different engine speed and load conditions are scanned during which specific fuel consumption is measured. The speed range extends from 1000 to 2400 rpm. The engine load range extends from 16 to 190 Nm The engine oil and coolant are stabilized at different temperatures (45 ° C, 60 ° C and 75 ° C) to ensure good repeatability of the engine. measured. For each point, we compare the specific fuel consumption between the lubricant to be tested and a 5W-30 reference oil. A weighted average makes it possible to express as a percentage the overall gain provided by the test lubricant compared to the reference. The gains in fuel consumption of the lubricating compositions T 1 , L 1 and L 2 are given in Table II, expressed as a percentage relative to a reference oil of grade 5W-30.
  • the cleanliness of the engine is also measured by means of the Panel Coking Test (PCT) laboratory test, the experimental conditions of which are below:
  • PCT Panel Coking Test
  • the lubricant to be tested flows over an inclined metal plate heated to 288 ° C with a flow rate of 1 ml / min.
  • the volume of oil of 100 mL circulates in a closed circuit on this plate by means of a pump for a test period of 24 hours.
  • the plate is rinsed with a solvent and the varnishes and carbon deposits deposited on the casting. are rated using a Coordinating Research Council (CRC) rating method.
  • CRC Coordinating Research Council
  • the cleanliness of the engine is also measured by means of the TDi engine test according to the CEC L-78-99 method, which measures in particular the cleanliness of the pistons.
  • a control composition T 2 and compositions C 1 to C 4 are prepared from the same constituents as above, but with another polyalkylene glycol: a PAG BO / PO having a 50/50 mass ratio, of KV100 equal to 4 cSt (measured according to standard ASTM D445) and of molar mass equal to 505 g / mol (measured according to standard ASTM D4274).
  • a PAG BO / PO having a 50/50 mass ratio, of KV100 equal to 4 cSt (measured according to standard ASTM D445) and of molar mass equal to 505 g / mol (measured according to standard ASTM D4274).
  • the “Fuel Eco” gain of the lubricating compositions T 2 , C 1 to C 4 is then measured on a DW10C driven engine test.
  • the conditions for this test are as follows: The engine is driven by means of a generator making it possible to impose a speed of rotation between 750 and 3000 revolutions / min while a torque sensor makes it possible to measure the frictional torque generated by the movement of parts in the engine. Engine oil and coolant are stabilized at different temperatures (35 ° C, 50 ° C, 80 ° C and 115 ° C) to ensure good repeatability of the measurement. The frictional torque induced by the test lubricant is compared for each speed and temperature to the torque induced by the reference grade 5W-30 lubricant.
  • the final result obtained by the test lubricant is obtained by the average of the gains on each operating point expressed in relation to the reference lubricant.
  • a gain positive means that the engine rubs less and that the lubricant used will reduce fuel consumption.
  • Table III T 2 C 1 C 2 C 3 C 4 Mixture of group III base oils 83.1 78.9 74.9 67.9 52.8 Additive package 10.9 10.9 10.9 10.9 MoDTC 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 SIH 2.8 2.9 2.9 2.9 2.9 PAMA 2.7 2.8 2.8 2.8 2.9 2.9 PAG PO / BO - 4 8 15 30 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 KV100 (1) 9.96 9.86 9.85 9.95 9.79 KV40 (1) 50.43 51.50 51.31 51.46 49.84 Viscosity index (VI) (2) 189 181 181 184 187 HTHS (3 3.09 2.98 3.03 3.06 3.07 Average FE gain 2.2 2.4 3.1 2.1 1.9 (1) ISO 3104 (2) ISO 2909

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Description

    Domaine technique
  • La présente invention est relative à des compositions lubrifiantes pour moteur, notamment pour des moteurs de véhicules essence ou de véhicules diesel, dont l'emploi permet simultanément d'obtenir une propreté moteur satisfaisante et une réduction de la consommation de carburant desdits véhicules.
    • Arrière plan technologique
  • L'efficacité énergétique et la réduction de la consommation de carburant des moteurs automobiles est une préoccupation grandissante. Il est connu que les lubrifiants pour moteurs utilisés dans lesdits véhicules ont un rôle important à cet égard.
  • Pour formuler des lubrifiants « Fuel-Eco » ou économiseurs de carburant, il est connu de jouer sur la viscosité des bases lubrifiantes utilisées. Il est aussi connu d'utiliser des polymères améliorants l'indice de viscosité (VI), ou d'utiliser des modificateurs de frottement (MF). Cependant, les polymères améliorants l'indice de viscosité présentent l'inconvénient de dégrader la propreté moteur des compositions lubrifiantes dans lesquelles ils sont employés. Or, les moteurs actuels ont des contraintes thermiques élevées qui entraînent des phénomènes de dépôt important. Les dépôts sont liés à la transformation chimique du lubrifiant dans les parties les plus proches de la chambre de combustion et donc les plus chaudes.
  • Il existe donc un besoin de disposer de compositions lubrifiantes comprenant au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité qui procurent une bonne propreté moteur et qui permettent une limitation de la consommation de carburant des véhicules essence ou des véhicules diesel.
  • Un objectif de la présente invention est l'utilisation de nouveaux composés additifs dans une composition lubrifiante permettant de formuler une composition lubrifiante qui possède de bonnes propriétés en termes de propreté moteur. Cet objectif est atteint grâce à l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène dans une composition lubrifiante. De façon surprenante, la société demanderesse a constaté que l'utilisation de ces polyalkylènes glycols en tant qu'additif permet avantageusement d'obtenir une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés en ce qui concerne la propreté moteur.
  • Un autre objectif de la présente invention est la formulation d'une composition lubrifiante présentant simultanément de bonnes propriétés de propreté moteur et de bonnes propriétés Fuel Eco.
  • Cet objectif est atteint grâce à une composition lubrifiante pour moteur notamment moteur essence ou moteur diesel comprenant une combinaison spécifique d'un polyalkylène glycol obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène, dont au moins un oxyde de butylène et d'au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité.
  • On connait du document WO2011/011656 de tels copolymères d'oxyde de propylène et d'oxyde de butylène. Ces copolymères d'oxyde de propylène et d'oxyde de butylène ont la propriété d'être solubles dans les huiles de base des groupes I à IV utilisées dans la formulation des lubrifiants.
  • Le document US 6,458,750 décrit une composition huile-moteur pour réduire la formation de dépôt, cette composition comprenant au moins une huile de base et au moins un alkoxylate d'alkyle de formule (I),

            R1 ⁅(CR2R3)n]z -L -A -R4     (I)

    dans laquelle:
    • R1, R2, R3 représentent indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné ayant jusqu'à 40 atomes de carbone,
    • R4 est un atome d'hydrogène, un groupement méthyle ou un groupement éthyle,
    • L est un groupe de liaison,
    • n est un nombre entier compris entre 4 et 40,
    • A est un groupe alcoxy ayant de 2 à 25 unités dérivées d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de propylène et/ou d'oxyde de butylène et comprend des homopolymères et des copolymères statistiques d'au moins deux des unités ci-dessus, et
    • z est 1 ou 2.
  • Toutefois, ce document ne décrit pas une composition lubrifiante comprenant au moins un polyalkylène glycol qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène dont le rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène est sélectionné dans la gamme de valeurs de la présente invention. En outre, ce document ne décrit pas l'utilisation d'un polyalkylène glycol particulier pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel.
  • Le document EP0438709 décrit une huile pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un produit résultant de la réaction d'alkylphénols ou de bisphénol A avec au moins un oxyde de butylène ou un oxyde de butylène/propylène pour améliorer la propreté des pistons des moteurs automobiles. Toutefois, ce document ne décrit pas les compositions lubrifiantes selon l'invention. Il ne décrit pas non plus l'utilisation de polyalkylène glycols tel que définis selon l'invention dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur et réduire la consommation de carburants.
  • Pour obtenir simultanément de bonnes propriétés en « Fuel-Eco » et en propreté, la quantité de polyalkylène glycol dans la composition lubrifiante doit être limitée entre 1 et 30% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, la borne 30% étant exclue.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention concerne une composition lubrifiante pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange et au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4272 allant de 300 à 1000 grammes par mole, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0001
     ou
    • Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    • n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    • x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    • les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    • pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
  • De préférence, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4274 allant de 500 à 750 grammes par mole.
  • De préférence, le polyalkylène glycol a une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 1 à 12 cSt, de préférence de 3 à 7 cSt, plus préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt.
  • De préférence, la composition lubrifiante comprend de 2 à 20% en masse de polyalkylène glycol, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 3 à 15%, encore plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%.
  • De préférence, le polymère améliorant l'indice de viscosité est choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange.
  • De préférence, la composition lubrifiante comprend de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
  • De préférence, la composition lubrifiante comprend en outre au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les antioxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange.
  • Dans un mode de réalisation, la composition lubrifiante consiste en :
    • ▪ de 40 à 80% en masse d'huile de base,
    • ▪ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol tel que décrit ci-dessus,
    • ▪ de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité tel que décrit ci-dessus,
    • ▪ de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de composition lubrifiante.
  • L'invention concerne aussi l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un moteur de véhicules légers ou de poids-lourds, de préférence de véhicules légers essence ou diesel.
  • L'invention concerne aussi l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol tel que décrit ci-dessus dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel.
  • De préférence, cette utilisation vise à améliorer la propreté du moteur, en particulier la propreté des pistons.
  • Un autre objet de l'invention est un procédé de lubrification d'au moins une pièce mécanique d'un moteur, ledit procédé comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec au moins une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus.
  • Par amélioration de la propreté moteur, on entend au sens de la présente invention : la réduction de la formation de dépôts, notamment la formation de dépôts à haute température tels que les vernis, les laques ou les dépôts de carbone, de coke qui se forment sur les surfaces chaudes des pièces du moteur telles que les fonds de gorge de pistons, les axes des turbos. Les molécules des compositions lubrifiantes peuvent s'oxyder au contact des surfaces chaudes du moteur et générer la formation de produits insolubles formant des dépôts. Ces dépôts vont encrasser le moteur et provoquer des problèmes d'usure, de grippage, de gommage des segments, des problèmes de rotation du turbo par exemple. Généralement, des additifs de type détergents sont utilisés pour améliorer la propreté moteur. La société demanderesse propose d'utiliser un autre type d'additif pour améliorer la propreté moteur. La composition lubrifiante selon l'invention permet de résoudre les problèmes de propreté moteur, notamment cette formation de dépôts.
    • Description détaillée Polyalkylène glycols
  • Les polyalkylène glycols des compositions selon l'invention ont des propriétés adaptées à une utilisation dans une huile moteur. Ce sont des polymères ou copolymères (statistiques ou blocs) d'oxydes d'alkylènes, qui peuvent être préparés selon les méthodes connues décrites dans la demande WO 2009/134716 , page 2 ligne 26 à page 4 ligne 12, par exemple par attaque d'un initiateur alcool sur la liaison époxy d'un oxyde d'alkylène et propagation de la réaction.
  • Les polyalkylène glycols (PAG) des compositions selon l'invention répondent notamment à la formule générale (A) :
    Figure imgb0002
     où
    • Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    • n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    • x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    • les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone, préférentiellement des groupes alkyl
    • pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
    R2x-1 et R2x sont de préférence linéaires.
    De préférence au moins, l'un au moins de R2x-1 et R2x est l'hydrogène.
    R2x est préférentiellement l'hydrogène.
    La somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est d'une valeur allant de 1 à 6. Pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2. Le monomère oxyde d'alkylène correspondant est l'oxyde de butylène.
  • Au moins un des oxydes d'alkylène entrant dans la structure de ces PAG est un oxyde de butylène, ledit oxyde de butylène étant du 1,2-oxyde de butylène ou du 2,3-oxyde de butylène, de préférence du 1,2-oxyde de butylène.
  • En effet, les PAG obtenus, en partie ou en totalité, à partir d'oxyde d'éthylène ne présentent pas un caractère lipophile suffisant pour être employés dans des formules d'huile moteur. En particulier, ils ne peuvent être utilisés en combinaison avec d'autres huiles de base minérale, synthétique ou naturelle.
  • L'utilisation d'oxydes d'alkylène comprenant plus de 8 atomes de carbone n'est pas non plus souhaitée car, pour réaliser des bases ayant la masse molaire et donc le grade viscosimétrique ciblé pour les applications moteurs, on aura alors un nombre de monomères réduits (n faible dans la formule (A) ci-dessus), avec des chaînes latérales R2x-1 et R2x longues. Ceci nuit au caractère linéaire global de la molécule de PAG et conduit à des indices de viscosité (VI) trop faibles pour une application en huile moteur.
  • Avantageusement, les polyalkylènes glycol peuvent être un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0003
     où
    • Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    • n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    • x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    • les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    • pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
  • Préférentiellement, l'indice de viscosité VI (mesuré selon la norme NFT 60136) des PAG selon l'invention est supérieur ou égal à 100, préférentiellement supérieur ou égal à 120.
  • De manière à leur conférer un caractère lipophile suffisant, et donc une bonne solubilité dans les huiles de base synthétique, les huiles de base minérale ou naturelle, et une bonne compatibilité avec certains additifs indispensables aux huiles moteurs, les PAG selon l'invention sont obtenus à partir d'oxydes d'alkylène comprenant au moins un oxyde de butylène.
  • Parmi ces PAG, les copolymères d'oxyde de butylène (BO) et d'oxyde de propylène (PO) sont particulièrement préférés, car ils présentent à la fois les bonnes propriétés tribologiques et rhéologiques des PAG contenant des motifs oxyde d'éthylène et/ou de polypropylène, et une bonne solubilité dans les bases minérales, synthétiques, et naturelles classiques, et autres composés huileux.
  • La demande WO2011/011656 , paragraphes [011] à [014] décrit le mode de préparation, les caractéristiques, et les propriétés (notamment de solubilité et de miscibilité dans les huiles de base) de tels PAG copolymères d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène.
  • Ces PAG sont préparés par réaction d'un ou plusieurs alcools avec un mélange d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène.
  • De manière à conférer aux PAG une bonne solubilité et une bonne miscibilité dans les huiles de bases minérale, synthétique et naturelle, on préfère utiliser, dans les compositions selon l'invention, des PAG préparés avec un mélange d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène où le rapport massique entre oxyde de butylène et oxyde de propylène est d'une valeur de 3 :1 à 1:3. Les PAG préparées avec un mélange où ce rapport est d'une valeur de 3:1 à 1:1 sont particulièrement bien miscibles et solubles dans les huiles de base, y compris les huiles synthétiques de groupe IV (polyalphaoléfines).
  • Selon un mode préféré, les PAG des compositions selon l'invention sont préparés à partir d'alcool comportant de 8 à 12 atomes de carbone. Le 2-éthylhexanol et le dodécanol, seuls ou en mélange, et en particulier le dodécanol, sont particulièrement préférés, car les PAG préparés à partir de ces alcools ont des coefficients de traction très bas.
  • Selon un mode préféré, les PAG selon l'invention sont tels que leur rapport molaire carbone sur oxygène est supérieur à 3:1, préférentiellement allant de 3:1 à 6:1. Ceci confère auxdits PAG des propriétés de polarité et d'indice de viscosité particulièrement adaptés à une utilisation en huile moteur.
  • La masse molaire, mesurée selon la norme ASTM D2502, des PAG selon l'invention a une valeur préférentiellement allant de 300 à 1000 grammes par mole (g/mol), préférentiellement allant de 350 à 600 g/mol (c'est pourquoi ils contiennent un nombre de motifs oxyde d'alkylène n limité comme décrit ci-dessus dans la formule (A)).
  • La masse molaire, mesurée selon la norme ASTM D4274, des PAG selon l'invention a une valeur préférentiellement allant de 300 à 1000 grammes par mole (g/mol), préférentiellement allant de 500 à 750 g/mol.
  • Ceci leur confère des viscosités cinématiques à 100°C (KV100) allant généralement de 1 à 12 cSt, préférentiellement de 3 à 7 cSt, préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt, ou de 4 à 6 cSt ou de 3,5 à 4,5 cSt. Le KV100 des compositions est mesuré selon la norme ASTM D445.
  • On choisit préférentiellement l'utilisation de PAG légers (KV100 approximativement de 2 à 6,5 cSt) pour pouvoir formuler plus facilement des huiles multigrades de grade à froid 5W ou 0W selon la classification SAEJ300, car les PAG plus lourds ont des propriétés à froid (CCS élevé) qui ne permettent pas facilement d'atteindre ces grades.
    • Composition lubrifiante
  • Un autre objet de l'invention est une composition lubrifiante pour moteur, notamment pour moteur essence ou pour moteur diesel, comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité tel que défini ci-dessus et au moins un polyalkylène glycol tel que défini précédemment, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante. Une quantité inférieure à 1% en masse est insuffisante pour obtenir un effet significatif en termes d'économies de carburant et de propreté moteur. De même, une quantité supérieure ou égale à 30% ne permet pas d'obtenir un effet significatif en termes de propreté moteur et d'économies de carburant. A partir de 30% en masse, les effets « Fuel-Eco » sont moins marqués, voire dégradés.
  • De préférence, les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 2 à 20% en masse des polyalkylènes glycols décrits ci-dessus, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, plus préférentiellement de 3 à 15%, encore plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%, avec un optimum autour de 8% en masse au niveau des propriétés Fuel Eco et propreté moteur.
  • Avantageusement, la composition lubrifiante selon l'invention peut consister en :
    • ▪ de 40 à 80% en masse d'huile de base,
    • ▪ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4272 allant de 300 à 1000 grammes par mole, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) : ou
      Figure imgb0004
      • Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
      • n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
      • x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
      • les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
      • pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2,
      • de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité tel que défini ci-dessus,
      • de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport
    Polymères améliorant l'indice de viscosité
  • Les polymères utilisés dans les compositions selon la présente invention sont des polymères améliorant l'indice de viscosité. Ces polymères sont des polymères bien connus de l'homme du métier et sont choisis dans le groupe constitué par les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les polyacrylates tels que les polyméthacrylates, les oléfines copolymères (OCP), les copolymères d'éthylènes propylène et d'un diène (les Ethylène Propylène Diène Monomères (EPDM)), les polybutènes, les copolymères de styrène et d'oléfine, hydrogénés ou non, les copolymères de styrène et d'acrylate.
  • Les oléfines copolymères sont de préférence des copolymères d'éthylène et de propylène. La quantité en masse d'éthylène, par rapport à la masse totale de copolymère, varie de 20 à 80%, de préférence de 30 à 70%, de préférence se situe autour de 50%.
  • Les polyacrylates sont de préférence des polyméthacrylates, linéaires ou en peigne, fonctionnalisés ou non fonctionnalisés. Pour les polyméthacrylates fonctionnalisés, on parle aussi de polyméthacrylates dispersants, aussi notés PAMAd, qui sont des polyméthacrylates greffés ou fonctionnalisés par exemple par des motifs de type vinyl pyrrolidone.
  • Les copolymères de styrène et d'oléfine sont de préférence des copolymères de styrène et de butadiène ou des copolymères de styrène et d'isoprène, hydrogénés ou non, de préférence hydrogénés, linéaires ou étoilés.
  • De préférence, on utilise des copolymères de styrène et d'isoprène hydrogénés.
  • De préférence, on utilise des copolymères de styrène et d'isoprène hydrogénés en mélange avec des polyméthacrylates (PMA).
  • De préférence, le ratio massique entre le copolymère de styrène et d'isoprène hydrogéné et le polyméthacrylate varie de 3 :1 à 1:3, de préférence est égal à 1:1.
  • Les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, ou mélange de polymères améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
    • Huiles de base
  • Les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent comprendre, en combinaison avec les PAG décrits ci-dessus, une ou plusieurs huiles de base, qui peuvent être des huiles d'origine minérale ou synthétique des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous, seules ou en mélange. En outre, la ou les huile de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent être choisies parmi les huiles d'origine synthétique du groupe VI selon la classification ATIEL.
    Teneur en saturés Teneur en soufre Indice de viscosité (VI)
    Groupe I Huiles minérales <90% > 0.03 % 80 ≤ VI < 120
    Groupe II Huiles hydrocraquées ≥ 90 % ≤ 0.03 % 80 ≤ VI < 120
    Groupe III Huiles hydrocraquées ou hydroisomérisées ≥ 90 % ≤ 0.03 % ≥ 120
    Groupe IV Polyalphaoléfines (PAO)
    Groupe V Esters et autres bases non incluses dans les groupes I à IV
    Groupe VI* (PIO) Polyoléfines internes (en terme anglo-saxon Poly Internai Olefins)
    * pour la classification ATIEL seulement
  • Ces huiles peuvent être des huiles d'origine végétale, animale, ou minérale. Les huiles de base minérale des compositions selon l'invention incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage tels qu'extraction au solvant, désasphaltage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage et hydroisomérisation, hydrofinition.
  • Les huiles de base des compositions selon la présente invention peuvent également être des huiles synthétiques, tels certains esters d'acides carboxyliques et d'alcools, des bases GTL pouvant être obtenues par hydroisomérisation d'une cire Fisher-Tropsch, ou des polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base, sont par exemple obtenues à partir de monomères ayant de 4 à 32 atomes de carbone (par exemple octène, décène), et ont une viscosité à 100°C comprise entre 1,5 et 15 cSt. Leur masse moléculaire moyenne en poids est typiquement comprise entre 250 et 3000.
  • De préférence, les compositions lubrifiantes selon la présente invention ont une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 5,6 et 16,3 cSt mesurée par la norme ASTM D445, (grade SAE 20, 30 et 40), préférentiellement comprise entre 9,3 et 12,5 cSt (grade 30). Selon un mode particulièrement préféré, les compositions selon la présente invention sont des huiles multigrades, de grade 5W ou 0W selon la classification SAEJ300.
  • Les compositions selon la présente invention ont également de préférence un indice de viscosité (VI) supérieur à 130, préférentiellement supérieur à 150, préférentiellement supérieur à 160 (mesuré selon la norme ASTM D2270).
  • Les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 40 à 80% en masse d'huile de base, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de préférence de 50 à 75% en masse, plus préférentiellement de 60 à 70%.
    • Autres additifs
  • Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent également contenir tous types d'additifs adaptés à leur utilisation, en particulier comme huile moteur, préférentiellement moteur de véhicules automobiles.
  • Ces additifs peuvent être ajoutés individuellement, ou bien sous forme de paquets d'additifs, garantissant un certain niveau de performance aux compositions lubrifiantes, telles que requises, par exemple par l'ACEA (Association des Constructeurs Automobiles Européens). Ce sont par exemple et non limitativement :
    • Des dispersants, comme par exemple des succinimides, des dérivés de succinimides tels que les PIB (polyisobutènes) succinimides, ou les bases de Mannich, qui assurent le maintien en suspension et l'évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d'oxydation qui se forment lorsque l'huile moteur est en service.
    • Des antioxydants qui retardent la dégradation des huiles en service, dégradation qui peut se traduire par la formation de dépôts, la présence de boues, ou une augmentation de la viscosité de l'huile. Ils agissent comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les antioxydants couramment employés on trouve les antioxydants de type phénolique, ou de type aminé, stériquement encombrés. Une autre classe d'antioxydants est celle des composés cuivrés solubles dans l'huile, par exemples les thio- ou dithiophosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, d'acide ou d'anhydride succinique sont aussi utilisés.
    • Des additifs anti-usure, qui protègent les surfaces en frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. On trouve dans cette catégorie divers composés phosphorés, soufrés, azotés, chlorés et borés.
    • Des modificateurs de frottement tels que le MoDTC, les amines grasses ou les esters d'acides gras et de polyols tels que les esters d'acides gras et de glycérol, en particulier le glycérol monooléate.
    • Des détergents qui sont typiquement des sulfonates, des salicylates, des naphténates, des phénates, des carboxylates surbasés ou neutres.
    • Et également des antimousse, des abaisseurs de point d'écoulement, des inhibiteurs de corrosion...
  • Un autre objet de l'invention est un procédé de lubrification d'au moins une pièce mécanique d'un moteur comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec au moins une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. Ces pièces sont en particulier les pistons.
  • Le procédé selon l'invention permet de d'obtenir simultanément une propreté moteur satisfaisante et une réduction de la consommation de carburant desdits véhicules.
  • L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'applique également au procédé de lubrification selon l'invention.
  • Un autre objet de l'invention concerne avantageusement, l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1 dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0005
     où :
    • Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    • n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    • x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    • les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    • pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
  • L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'applique également à l'utilisation d'au moins un PAG selon l'invention selon l'invention.
    • Exemples Exemple 1
  • On prépare des compositions témoin T1 et les compositions L1 et L2 à partir de :
    • un mélange d'huiles de base de groupe III,
    • un paquet d'additifs comprenant des additifs anti-usure de type ZnDTP, des anti-oxydants aminés et phénoliques, des dispersants de type succinimide, des détergents de type salicylate,
    • un dithiocarbamate de molybdène (MoDTC),
    • un polymère améliorant l'indice de viscosité styrène/isoprène hydrogéné (SIH), étoilé, de masse Mw égale à 498700 (mesurée selon la norme ASTM D5296), de masse Mn égale à 325900 (mesurée selon la norme ASTM D5296), d'indice de polydispersité égale à 1,5.
    • un polyalkylméthacrylate greffé avec des motifs vinyl pyrrolidone (PAMAd), de masse Mw égale à 206900 (mesurée selon la norme ASTM D5296), de masse Mn égale à 75320 (mesurée selon la norme ASTM D5296), d'indice de polydispersité égale à 2,7,
    • un PAG BO/PO (oxyde de butylène/oxyde de propylène) ayant un ratio massique de 50/50, de KV100 égal à 6 cSt (mesurée selon la norme ASTM D445) et de masse molaire égale à 750 g/mol mesurée selon la norme ASTM D4274).
  • Les proportions en pourcentage massiques des différents constituants sont indiquées dans le Tableau I ci-dessous. Les proportions du mélange d'huiles de base et du polymère améliorant l'indice de viscosité sont ajustées de telle façon à ce que les compositions lubrifiantes T1, L1 et L2 aient des viscosités équivalentes, pour un grade 5W-30. Tableau I
    T1 L1 L2
    Mélange huiles de base de groupe III 82,7 74,9 52,7
    Paquet d'additifs 10,9 10,9 10,9
    MoDTC 0,5 0,5 0,5
    SIH 3,1 2,9 3,1
    PAMA 2,8 2,8 2,8
    PAG BO/PO - 8 30
    Total 100 100 100
    KV100 (1) 9,87 9,82 9,82
    KV40 (1) 48,39 48,75 49,71
    Indice de viscosité (VI) (2) 192 194 189
    HTHS (3) 2,99 3,04 3,07
    (1) ISO 3104
    (2) ISO 2909
    (3) CEC L-036
  • On mesure ensuite le gain « Fuel Eco » des compositions lubrifiantes T1, L1 et L2 sur un essai moteur DW10C. Les conditions de ce test sont les suivantes :
    Différentes conditions de régime et de charge moteur sont balayés au cours desquelles la consommation spécifique de carburant est mesurée. La plage de régime s'étend de 1000 à 2400 tours/min. La plage de charge moteur s'étend de 16 à 190 N.m. L'huile et le liquide de refroidissement du moteur sont stabilisés à différentes températures (45°C, 60°C et 75°C) afin d'assurer une bonne répétabilité de la mesure. Pour chaque point, on compare la consommation spécifique de carburant entre le lubrifiant à tester et une huile de référence 5W-30. Une moyenne pondérée permet d'exprimer en pourcentage le gain global apporté par le lubrifiant de test par rapport à la référence. Les gains en consommation de carburant des compositions lubrifiantes T1, L1 et L2 sont donnés dans le Tableau II, exprimés en pourcentage par rapport à une huile de référence de grade 5W-30.
  • On mesure aussi la propreté du moteur au moyen de l'essai laboratoire Panel Coking Test (PCT) dont les conditions expérimentales ci-dessous :
    Le lubrifiant à tester s'écoule sur une plaque de métal inclinée chauffée à 288°C avec un débit de 1mL/min. Le volume d'huile de 100 mL circule en circuit fermé sur cette plaque au moyen d'une pompe pendant une durée d'essai de 24h. A la fin de l'essai, la plaque est rincée par un solvant et les vernis et les dépôts de carbone déposés sur la coulée sont côtés au moyen d'une méthode de cotation CRC (Coordinating Research Council). Le résultat s'exprime sous la forme d'un mérite de 0 à 10 correspondant à l'état de propreté de la plaque.
  • On mesure aussi la propreté du moteur au moyen de l'essai moteur TDi selon la méthode CEC L-78-99 qui mesure en particulier la propreté des pistons.
  • Les résultats en propreté des compositions lubrifiantes T1, L1 et L2 sont donnés dans le Tableau II. Tableau II
    T1 L1 L2
    Gain pondéré 0,8 1,0 0,8
    PCT 7,7 8,7 9,0
    Tdi CEC L-78-99 54 (référence 64) 67 (référence 65) -
  • On constate que l'ajout de 8% de PAG BO/PO dans une composition lubrifiante permet d'améliorer le gain en consommation de carburant et la propreté, et ce à iso-viscosité et pour une quantité moindre de polymère améliorant l'indice de viscosité. L'ajout 30% de PAG BO/PO dans une composition lubrifiante permet d'améliorer la propreté moteur mais sans modification du gain en consommation de carburant.
    • Exemple 2
  • On prépare une composition témoin T2 et des compositions C1 à C4 à partir des mêmes constituants que ci-dessus, mais avec un autre polyalkylène glycol : un PAG BO/PO ayant un ratio massique 50/50, de KV100 égal à 4 cSt (mesurée selon la norme ASTM D445) et de masse molaire égale à 505 g/mol (mesurée selon la norme ASTM D4274).
  • Les proportions en pourcentage massiques des différents constituants sont indiquées dans le Tableau III ci-dessous. Les proportions du mélange d'huiles de base et du polymère améliorant l'indice de viscosité sont ajustées de telle façon que les compositions lubrifiantes T2, C1 à C4 aient des viscosités équivalentes, pour un grade 5W-30.
  • On mesure ensuite le gain « Fuel Eco » des compositions lubrifiantes T2, C1 à C4 sur un essai moteur entraîné DW10C. Les conditions de ce test sont les suivantes :
    Le moteur est entraîné au moyen d'une génératrice permettant d'imposer une vitesse de rotation comprise entre 750 et 3000 tours/min tandis qu'un capteur de couple permet de mesurer le couple de frottement généré par le mouvement des pièces dans le moteur. L'huile et le liquide de refroidissement du moteur sont stabilisés à différentes températures (35°C, 50°C, 80°C et 115°C) afin d'assurer une bonne répétabilité de la mesure. Le couple de frottement induit par le lubrifiant d'essai est comparé pour chaque régime et chaque température au couple induit par le lubrifiant de référence de grade 5W-30. Le résultat final obtenu par le lubrifiant d'essai est obtenu par la moyenne des gains sur chaque point de fonctionnement exprimé par rapport au lubrifiant de référence. Un gain positif signifie que le moteur frotte moins et que le lubrifiant utilisé permettra de réduire les consommations de carburant. Tableau III
    T2 C1 C2 C3 C4
    Mélange huiles de base de groupe III 83,1 78,9 74,9 67,9 52,8
    Paquet d'additifs 10,9 10,9 10,9 10,9 10,9
    MoDTC 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
    SIH 2,8 2,9 2,9 2,9 2,9
    PAMA 2,7 2,8 2,8 2,8 2,9
    PAG PO/BO - 4 8 15 30
    Total 100 100 100 100 100
    KV100 (1) 9,96 9,86 9,85 9,95 9,79
    KV40 (1) 50,43 51,50 51,31 51,46 49,84
    Indice de viscosité (VI) (2) 189 181 181 184 187
    HTHS (3 3,09 2,98 3,03 3,06 3,07
    Gain FE moyen 2,2 2,4 3,1 2,1 1,9
    (1) ISO 3104
    (2) ISO 2909
    (3) CEC L-036
  • On constate que l'ajout de 4% ou 8% de PAG BO/PO permet d'améliorer le gain en consommation de carburant de ces compositions. Des quantités supérieures de 15% ou 30% procurent le même le gain que la composition témoin.

Claims (10)

  1. Composition lubrifiante pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange et au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4272 allant de 300 à 1000 grammes par mole, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0006
     ou
    - Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    - n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    - x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    - les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    - pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
  2. Composition lubrifiante selon la revendication 1, dans laquelle le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4274 allant de 500 à 750 grammes par mole.
  3. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 dans laquelle le polyalkylène glycol a une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 1 à 12 cSt, de préférence de 3 à 7 cSt, plus préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt.
  4. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant de 2 à 20% en masse de polyalkylène glycol, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, préférentiellement de 3 à 15%, plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%.
  5. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
  6. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant en outre au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les antioxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange.
  7. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 consistant en :
    ▪ de 40 à 80% en masse d'huile de base,
    ▪ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4272 allant de 300 à 1000 grammes par mole, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0007
     ou
    - Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    - n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    - x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    - les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    - pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2,
    ▪ de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange,
    ▪ de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de composition lubrifiante.
  8. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour la lubrification d'un moteur de véhicules légers ou de poids-lourds, de préférence de véhicules légers essence ou diesel.
  9. Utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1 dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4272 allant de 300 à 1000 grammes par mole, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
    Figure imgb0008
     ou :
    - Y1 et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
    - n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
    - x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
    - les groupements R2x-1 et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
    - pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x-1 et R2x est égale à 2.
  10. Utilisation selon la revendication 9 pour améliorer la propreté du moteur, en particulier la propreté des pistons.
EP13721663.6A 2012-05-04 2013-05-03 Composition lubrifiante pour moteur Active EP2844724B1 (fr)

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