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WO2025027123A1 - Lubrifiant aqueux pour le travail des metaux - Google Patents

Lubrifiant aqueux pour le travail des metaux Download PDF

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Publication number
WO2025027123A1
WO2025027123A1 PCT/EP2024/071790 EP2024071790W WO2025027123A1 WO 2025027123 A1 WO2025027123 A1 WO 2025027123A1 EP 2024071790 W EP2024071790 W EP 2024071790W WO 2025027123 A1 WO2025027123 A1 WO 2025027123A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
weight
lubricating composition
molar mass
mol
pag1
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/071790
Other languages
English (en)
Inventor
David CUVINOT
Richard Frelechoux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of WO2025027123A1 publication Critical patent/WO2025027123A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M145/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M145/18—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M145/24—Polyethers
    • C10M145/26—Polyoxyalkylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
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    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/12—Polysaccharides, e.g. cellulose, biopolymers
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    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/24—Metal working without essential removal of material, e.g. forming, gorging, drawing, pressing, stamping, rolling or extruding; Punching metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/244—Metal working of specific metals
    • C10N2040/246—Iron or steel

Definitions

  • the present invention relates to the field of lubricating compositions, and more particularly to lubricating compositions used in metalworking processes, in particular for machining (turning, milling, drilling, sawing, threading, among others), forming, cutting, stamping or rolling of metal parts.
  • the present invention relates to water-based lubricating compositions.
  • Lubricating compositions also called “lubricants” are commonly used in mechanical systems to reduce friction between parts and thus protect them against wear. In addition to wear phenomena, friction can oppose the relative movement of the parts in contact and induce energy losses that are detrimental to optimal operation of the mechanical system.
  • Lubricants are used for a variety of applications, from the lubrication of combustion vehicle engines to the lubrication of equipment used for machining operations, commonly known as metalworking, particularly for metal deformation operations.
  • Metalworking more generally corresponds to the implementation of mechanical or metallurgical processes, both diversified and more specialized, which can be defined as shaping, cutting or joining processes. It can also concern any mechanical transformation of metal, such as machining (turning, milling, drilling, sawing, threading among others), forming, cutting, stamping or even rolling.
  • Metalworking operations particularly require the use of lubricating compositions, with the aim of reducing friction forces between the metal parts in contact and preventing their premature wear, while advantageously ensuring cooling of the latter.
  • lubricating compositions dedicated to lubrication in metal machining processes, are also commonly referred to as “metalworking compositions or fluids”, “machining lubricants or fluids” or even “cutting lubricants or fluids”.
  • the lubricant formulations used for such machining operations are lubricants composed mainly of one or more base oils, which are generally associated with additives dedicated to boosting the lubricating performance of base oils, such as friction modifier additives.
  • Non-renewable mineral fluids are those comprising mineral oils, such as paraffinic, aromatic or naphthenic oils, in their basic formulation;
  • Mineral fluids of synthetic origin are those comprising mineral oils or chemically modified petrochemical derivatives, in their basic formulation such as, for example, polyalphaolefins, polyalkylene glycols and hydrogenated mineral oils;
  • Renewable fluids of synthetic origin are those comprising chemically modified vegetable or animal oils, in their basic formulation such as, for example, vegetable oil esters, sulphated, oxidised, esterified vegetable oils or even sulphated animal oils.
  • mixed Some formulations, called mixed, include a mixture of the oils listed above in their base formulation.
  • the best known are called semi-synthetic oils and correspond to a mixture of synthetic and mineral oils.
  • oils or greases in lubricating compositions for metalworking has several disadvantages.
  • oil-based lubricants generally have low resistance to microbial attack, poor cooling properties or a negative impact on the working environment, health or safety.
  • Lubricants in the form of emulsions, comprising an aqueous phase added to an oily phase, have thus been developed.
  • these lubricants have low stability partly due to water hardness and/or salinity.
  • water-based compositions In order to solve the problems related to the implementation of oil-based lubricant formulations in metalworking applications, water-based compositions have shown some interest. These formulations generally comprise water, supplemented with various water-soluble additives in order to guarantee the tribological properties required for lubricants, in particular in terms of friction reduction and protection of parts against wear.
  • aqueous lubricating compositions comprising at least one polyalkylene glycol and at least one galactomannan polysaccharide.
  • GB 1 272 100 which provides an aqueous metalworking lubricant comprising a linear propylene glycol or an ethylene oxide/propylene oxide copolymer with a molecular weight of between 2,000 and 9,000 Da, and a polyvinyl pyrrolidone, a cellulose ether or a triethanolamine phosphate.
  • gummy residues appear after the machining operations. Once the machining equipment is stopped, the lubricant, subjected to ambient dehydration, is likely to lead to the formation of salts which, combined with the polymers present in the lubricant, can form relatively viscous and insoluble residues in the aqueous phase, referred to as “gummy residues”.
  • the lubricating composition used for metalworking is likely to come into contact with oils or greases. It is desirable to have a lubricating composition for metalworking that has the ability to separate from these oils or greases in order to avoid loss of product performance due to contamination by foreign oils.
  • An objective of the present invention is to provide a lubricating composition, especially a lubricating composition for metalworking, limiting residue formation and wear and having good oil separation capability.
  • the invention relates to a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising water and: from 0.05 to 40% by weight of at least two polyalkylene glycols PAG1 and PAG2, the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 being strictly less than 1. from 0.001 to 30% by weight of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the “molar mass” of a polyalkylene glycol designates the “average molar mass” of said polyalkylene glycol.
  • the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • the ratio between the weight average molar mass of PAG1 and the weight average molar mass of PAG2 is less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • the molar mass of PAG1 ranges from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol, and/or the molar mass of PAG2 ranges from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 2000 to 4000 g/mol, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1.
  • the weight average molar mass of PAG1 ranges from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol
  • the weight average molar mass of PAG2 ranges from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 2000 to 4000 g/mol, it being understood that the ratio between the weight average molar mass of PAG1 and the weight average molar mass of PAG2 is strictly less than 1.
  • the composition further comprises a third polyalkylene glycol PAG3, said PAG3 preferably having a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol, PAG3 having a molar mass different from PAG1 and different from PAG2, PAG3 preferably having at least one methyl end, advantageously a methyl end and a butyl end.
  • PAG3 has a weight average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol, PAG3 having a weight average molar mass different from PAG1 and different from PAG2, PAG3 preferably having at least one methyl termination, advantageously one methyl termination and one butyl termination.
  • the composition comprises: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition further comprises at least one anti-corrosion system comprising at least one acid and at least one base, at least one base preferably being chosen from amines, advantageously from alkanolamines.
  • said at least one cellulose compound is chosen from alkylcelluloses, dialkylcelluloses, hydroxyalkylcelluloses, carboxyalkylcelluloses, and their mixtures, preferably from hydroxyalkylcelluloses, advantageously said at least one cellulose compound is a hydroxyethylcellulose.
  • the polyalkylene glycol(s) are chosen from poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, and mixtures thereof, preferably from block copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and mixtures thereof, more preferably from ethylene oxide-propylene oxide diblock copolymers and propylene oxide-ethylene oxide-propylene oxide triblock copolymers and mixtures thereof.
  • the composition is a ready-to-use composition
  • a ready-to-use composition comprising water and: from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 1% by weight, preferably from 0.005 to 0.5% by weight, of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition is a concentrated composition comprising water and: from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 1% by weight, of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition is a ready-to-use composition
  • a ready-to-use composition comprising: from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight, of a first polyalkylene glycol PAG1, from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, of a second polyalkylene glycol PAG2, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, optionally from 0.01 to 5% by weight, preferably from 0.02 to 2% by weight, more preferably from 0.05 to 1% by weight, of a third polyalkylene glycol PAG3, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight, of a third polyalkylene glycol PAG4, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 10% by weight,
  • the composition is a concentrated composition comprising: from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of a first polyalkylene glycol PAG1, from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of a second polyalkylene glycol PAG2, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, optionally from 0.1 to 15% by weight, preferably from 0.1 to 10% by weight, more preferably from 0.5 to 5% by weight, of a third polyalkylene glycol PAG3, from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 1 % by weight of cellulose compound(s), at least 30% by weight of water, preferably at least 40% by weight of water, preferably at least 45% by weight of water, optionally: o from 0.5 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 15%
  • the first polyalkylene glycol PAG1 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, PAG1 having at least one alkyl terminal group having from 1 to 5 carbon atoms, and
  • the second polyalkylene glycol PAG2 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, PAG2 having two hydroxyl end groups, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, and
  • the third polyalkylene glycol PAG3 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, PAG3 having a molar mass different from PAG1, PAG3 having at least one alkyl terminal group having from 1 to 5 carbon atoms, and
  • the cellulose compound is hydroxyethylcellulose.
  • composition according to the invention according to a particular embodiment:
  • the first polyalkylene glycol PAG1 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a weight-average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, PAG1 having at least one alkyl terminal group having from 1 to 5 carbon atoms, and
  • the second polyalkylene glycol PAG2 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a weight-average molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, PAG2 having two hydroxyl end groups, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, and
  • the third polyalkylene glycol PAG3 is a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having a weight-average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, PAG3 having a molar mass different from PAG1, PAG3 having at least one alkyl terminal group having from 1 to 5 carbon atoms, and
  • the cellulose compound is hydroxyethylcellulose.
  • the invention also relates to the use of the lubricating composition according to the invention, as a fluid for working metals, in particular for machining (turning, milling, drilling, sawing, threading among others), forming, cutting, stamping or even rolling of metal parts, the metal preferably being steel.
  • the invention also relates to the use of the lubricating composition according to the invention to improve the eco-performance of a process comprising at least one metalworking step, in which the eco-performance is chosen from: reducing the energy consumed for implementing the process, increasing the productivity of the process, improving the safety of the operators of the process, the eco-performance being in particular chosen from improving the safety of the operators of the process.
  • the invention makes it possible to provide a multi-service lubricating composition since it can be implemented on different types of metal surfaces, in particular aluminum surfaces and steel surfaces.
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to limit the formation of viscous residues.
  • these viscous or gummy residues can accumulate on the machining tools and can form a polymeric film that is difficult to remove.
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to limit the formation of these deposits but also makes it possible to facilitate the redissolution of these gummy residues.
  • the lubricating composition according to the invention has excellent anti-wear properties.
  • the lubricating composition according to the invention has a very good capacity to separate from an oil or a grease, so that it is stable over time since it retains performance for longer without being polluted by these foreign oils or greases.
  • the invention also makes it possible to provide a lubricating composition having a good toxicological profile and a low impact on the environment.
  • the invention makes it possible to provide a lubricating composition which does not generate oil deposits on the ground, which increases operator safety and thus improves the eco-design profile of the composition.
  • the invention relates to a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising water and: from 0.05 to 40% by weight, preferably from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 20% by weight, of at least two polyalkylene glycols PAG1 and PAG2, the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 being strictly less than 1. from 0.001 to 30% by weight, preferably from 0.005 to 10% by weight, preferably from 0.005 to 2% by weight, of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention may be a ready-to-use composition or a concentrated composition, also called a composition to be diluted.
  • the lubricating composition according to the invention can be diluted with the addition of water before being used as a fluid for metalworking.
  • the concentrated composition can be diluted with a dilution rate ranging from 3 to 30%, or even from 5 to 20%. This is therefore a dilution rate expressed by volume.
  • composition When the composition is ready for use, it can be used directly as a metalworking fluid, without the need to dilute it.
  • the composition When the composition is a ready-to-use composition, it preferably comprises water and: from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 1% by weight, preferably from 0.005 to 0.5% by weight, of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition when it is a ready-to-use composition, it comprises: from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 1% by weight, preferably from 0.005 to 0.5% by weight, of at least one cellulose compound, at least 60% by weight of water, preferably at least 70% by weight of water, preferably at least 80% by weight of water optionally: o from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.01 to 5% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, of aliphatic acid(s), and o from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.01 to 5% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, of base(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition when it is a composition to be diluted (concentrated), it preferably comprises water and: from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 1% by weight, of at least one cellulose compound, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition when it is a composition to be diluted (concentrated), it comprises: from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of polyalkylene glycol, from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 1% by weight, of at least one cellulose compound, at least 30% by weight of water, preferably at least 40% by weight of water, preferably at least 45% by weight of water, optionally: o from 0.5 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 15% by weight, preferably from 1 to 15% by weight, of aliphatic acid(s), and o from 0.5 to 25% by weight, preferably from 0.5 to 30% by weight, preferably from 0.5 to 40% by weight, preferably from 0.1 to 50% by weight, of aliphatic acid(s), and 20% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, of base(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises at least two PAGs, called PAG1 and PAG2.
  • the PAG may be a polymer or a copolymer. When it is a copolymer, it may be a statistical copolymer or a block copolymer.
  • the PAG(s) of the lubricating composition according to the invention are chosen from PAGs comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 12 carbon atoms, preferably from 2 to 8 carbon atoms, more preferably from 2 to 4 carbon atoms.
  • PAGs comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 12 carbon atoms, preferably from 2 to 8 carbon atoms, more preferably from 2 to 4 carbon atoms.
  • the PAG comprises a terminal group of hydroxyl type (-OH) and a terminal group of alkyl type
  • said terminal group of alkyl type comprises from 1 to 5 carbon atoms.
  • the PAG(s) used in the lubricating composition according to the invention corresponds to formula (I):
  • R and R’ represent, independently of one another, a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group comprising from 1 to 5 carbon atoms;
  • A represents an alkyl group, linear or branched, comprising from 2 to 8 carbon atoms; z represents an integer greater than or equal to 2, preferably an integer greater than or equal to 4.
  • the PAG(s) of the lubricating composition according to the invention are chosen from poly(ethylene glycol) (PEG), poly(propylene glycol) (PPG), copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, and mixtures thereof, preferably from block copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and mixtures thereof, more preferably from ethylene oxide-propylene oxide diblock copolymers, propylene oxide-ethylene oxide-propylene oxide triblock copolymers, ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide triblock copolymers, and mixtures thereof.
  • PEG poly(ethylene glycol)
  • PPG poly(propylene glycol)
  • copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, and mixtures thereof preferably from block copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and mixtures thereof, more preferably from ethylene oxide-propylene oxide diblock copolymers, propylene oxide-ethylene oxide-propylene oxide triblock cop
  • copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units means copolymers comprising at least units resulting from the polymerization of ethylene glycol and at least units resulting from the polymerization of propylene glycol. These polymers may be, for example, block copolymers or random copolymers.
  • block copolymers comprising ethylene oxide units and propylene oxide units means copolymers comprising at least one block resulting from the polymerization of ethylene glycol and at least one block resulting from the polymerization of propylene glycol. They may then be called PEG/PPG.
  • ethylene oxide-propylene oxide diblock copolymers means copolymers consisting of two blocks, one block resulting from the polymerization of ethylene glycol and one block resulting from the polymerization of propylene glycol. They may then be called PEG-PPG.
  • PEG-PPG polyethylene oxide-propylene oxide diblock copolymers
  • propylene oxide-ethylene oxide-propylene oxide triblock copolymers means copolymers consisting of three blocks, sequenced, one block resulting from the polymerization of propylene glycol, one block resulting from the polymerization of ethylene glycol and one block resulting from the polymerization of propylene glycol (in this order). They can then be called PPG-PEG-PPG.
  • ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide triblock copolymers means copolymers consisting of three blocks, sequenced, one block resulting from the polymerization of ethylene glycol, one block resulting from the polymerization of propylene glycol and one block resulting from the polymerization of ethylene glycol (in this order). They can then be called PEG-PPG-PEG.
  • One or more of the PAGs used in the invention may optionally comprise alkyl end groups, for example chosen from linear or branched alkyls comprising from 1 to 8 carbon atoms, preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl end groups for example chosen from linear or branched alkyls comprising from 1 to 8 carbon atoms, preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • the inventors have in fact observed that the presence of at least one alkyl-type end group, in particular a methyl-type end group, allows the lubricating composition of the invention to have better cleaning properties.
  • the PAGs used in the lubricating composition according to the invention correspond to one of the formulas (II) to (V): in which:
  • R and R’ represent, independently of one another, a hydrogen atom or a saturated, linear or branched alkyl group comprising from 1 to 5 carbon atoms; x and x’, identical or different, represent an integer greater than or equal to 2, preferably greater than or equal to 4, y and y’, identical or different, represent an integer greater than or equal to 2.
  • x, x’, y and y’ are, independently of one another, an integer ranging from 2 to 30, preferably from 4 to 25, advantageously from 6 to 20.
  • x is an integer ranging from 2 to 30, preferably from 4 to 25, advantageously from 6 to 20, and the sum y+y' ranges from 8 to 45, preferably from 12 to 40, more preferably from 20 to 35.
  • y is an integer ranging from 2 to 30, preferably from 4 to 25, advantageously from 6 to 20, and the sum x+x' ranges from 8 to 45, preferably from 12 to 40, more preferably from 20 to 35.
  • PAG1 has at least one terminal group of alkyl type, in particular alkyl comprising from 1 to 5 carbon atoms, and/or PAG2 has at least one terminal hydroxyl group, advantageously two terminal hydroxyl groups.
  • PAG1 will have a terminal hydroxyl group and a terminal alkyl group
  • PAG2 will have two terminal hydroxyl groups
  • PAG3 will have two terminal alkyl groups.
  • the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • the ratio between the weight average molar mass of PAG1 and the weight average molar mass of PAG2 may be less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • PAG1 has a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol.
  • PAG1 may have a weight average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol.
  • PAG2 has a molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 2000 to 4000 g/mol, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, preferably less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • PAG2 may have a weight-average molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 2000 to 4000 g/mol, it being understood that the ratio between the weight-average molar mass of PAG1 and the weight-average molar mass of PAG2 is strictly less than 1, preferably less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5.
  • the molar mass of the PAGs can be determined according to any method well known to those skilled in the art, for example by size exclusion chromatography.
  • the lubricating composition may optionally comprise a third polyalkylene glycol, called PAG3.
  • PAG3 will be different from PAG1 and different from PAG2, the difference being able to be for example the molar mass and/or the terminal groups.
  • PAG3 has a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol.
  • PAG3 can have a weight-average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol.
  • PAG3 has a methyl terminus, advantageously a methyl terminus and a butyl terminus.
  • the lubricating composition comprises: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1, said PAG1 preferably having a molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2, said PAG2 preferably having a molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 2000 to 4000 g/mol, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, preferably less than or equal to 0.8, preferably less than or equal to 0.7, more preferably less than or equal to 0.5, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3, said PAG3 preferably having
  • the lubricating composition comprises: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1, said PAG1 having a weight average molar mass ranging from 500 to 2000 g/mol, preferably from 700 to 1800 g/mol, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2, said PAG2 preferably having a weight average molar mass ranging from 1500 to 5000 g/mol, preferably from 1500 to 2000 g/mol, more preferably from 2000 to 3000 g/mol, more preferably from 3000 to 4000 g/mol, more preferably from 4000 to 5000 g/mol, more preferably from 5000 to 6000 g/mol, more preferably from 6000 to 7000 g/mol, more preferably from 7000 to 8000 g/mol, more preferably from 8000 to 10000 g/mol, more preferably from
  • PAG1 has a pour point below 0°C, preferably below -15°C, more preferably below -20°C.
  • PAG2 has a pour point below +10°C, preferably below +5°C, more preferably below -5°C.
  • the pour point can be measured according to ISO 3016.
  • the PAGs represent from 0.05 to 40% by weight, preferably from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.2 to 20% by weight, of the total weight of the lubricating composition (reduced to 100% by weight).
  • PAGs are commercially available products.
  • the lubricating composition according to the invention comprises at least one cellulose compound.
  • the cellulose compound is chosen from alkylcelluloses, dialkylcelluloses, hydroxyalkylcelluloses, carboxyalkylcelluloses, and their mixtures, preferably from hydroxyalkylcelluloses, advantageously said at least one cellulose compound is a hydroxyethylcellulose.
  • a hydroxyalkylcellulose is distinguished from a carboxyalkylcellulose in particular in that the carboxyalkylcellulose comprises at least one carboxyl function -COOH, whereas the hydroxyalkylcellulose does not comprise a carboxyl function -COOH.
  • the alkyl groups optionally present have from 1 to 8 carbon atoms, more preferably from 1 to 4 carbon atoms.
  • the lubricating composition comprises hydroxyethylcellulose (HEC) as a cellulose compound.
  • At least one cellulosic compound of the lubricating composition preferably all the cellulosic compounds of the lubricating composition, has a weight average molecular mass of at least 700,000 Da, preferably ranging from 700,000 to 2,000,000 Da.
  • the weight average molecular weight of cellulose compounds can be measured by gel permeation chromatography (“GPC”).
  • the cellulose compound(s) represent from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 3% by weight, preferably from 0.01 to 1% by weight, of the total weight of the lubricating composition (reduced to 100% by weight).
  • Cellulosic compounds are commercially available and will advantageously be chosen from water-soluble compounds.
  • compositions comprising at least two PAGs having different molar masses and a cellulose compound makes it possible to obtain a composition having improved lubrication properties, in particular this association makes it possible to obtain a reduction in the capacity to form residues during washing and an improved capacity for separation with oils.
  • the lubricating composition according to the invention advantageously comprises an acid-base anti-corrosion system.
  • the anti-corrosion system of the lubricating composition according to the present invention comprises at least one acid and at least one base.
  • acids that may be mentioned are aliphatic monocarboxylic acids, in particular having from 4 to 15 carbon atoms, for example octanoic acid, isononanoic acid, neodecanoic acid, aliphatic dicarboxylic acids having from 4 to 15 carbon atoms, for example decanedioic acid (sebacic acid), undecanedioic acid, dodecanedioic acid, isononanedioic acid, and mixtures thereof as well as aromatic acids.
  • decanedioic acid sebacic acid
  • undecanedioic acid dodecanedioic acid
  • isononanedioic acid isononanedioic acid
  • aliphatic acid or “aliphatic carboxylic acid” means a compound comprising at least one -COOH function and not comprising no aromatic group, and advantageously comprising only carbon, hydrogen and oxygen atoms.
  • aromatic acid means an acid comprising at least one aromatic group, optionally of the aromatic heterocycle type, and comprising at least one acid function of the -COOH type.
  • At least one acid of the anti-corrosion system is a saturated aliphatic acid.
  • At least one acid of the anti-corrosion system implemented in the invention consists of carbon, hydrogen and oxygen atoms.
  • At least one acid is a monoacid.
  • Monoacids in particular help to reduce staining.
  • the base(s) may be chosen from potash, sodium hydroxide, and ethanolamines, such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA), isopropanolamines, such as monoisopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIPA), ethylene amines, such as ethylenediamine (EDA), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA) and tetraethylenepentamine (TEPA), cyclamines, such as cyclohexylamine, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-methyl-1-propanol and mixtures thereof.
  • ethanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA), dig
  • the base(s) are selected from monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA), isopropanolamines, such as monoisopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIPA), ethylene amines, such as ethylenediamine (EDA), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA) and tetraethylenepentamine (TEPA), cyclamines, such as cyclohexylamine, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-methyl-1-propanol and mixtures thereof.
  • MIPA monoisopropanolamine
  • DIPA diisopropanolamine
  • TIPA triisopropanolamine
  • EDA ethylenediamine
  • DETA diethylenetriamine
  • the lubricating composition comprises: from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, of acid(s), and from 0.01 to 25% by weight, preferably from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 20% by weight, of base(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition comprises: from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, of acid(s), at least one acid being an aliphatic acid, and from 0.01 to 25% by weight, preferably from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 20% by weight, of amine(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition comprises: from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, of acid(s), at least one acid advantageously being a monocarboxylic acid having from 4 to 15 carbon atoms and at least one acid advantageously being a dicarboxylic acid having from 4 to 15 carbon atoms and from 0.01 to 25% by weight, preferably from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 20% by weight, of alkanolamine(s), at least one alkanolamine being advantageously chosen from monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA) isopropanolamines, such as mono- isopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIPA), and mixtures thereof, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • acid(s) at least
  • the acid/base mass ratio of the anti-corrosion system ranges from 0.1 to 2, preferably from 0.2 to 1, more preferably from 0.3 to 0.8.
  • the anti-corrosion system is chosen such as to maintain the pH of the lubricating composition at an alkaline pH, i.e. a pH ranging from 8 to 11, preferably from 8 to 10.
  • the acid-base anti-corrosion system represents from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 30% by weight, of the total weight of the lubricating composition (reduced to 100% by weight).
  • composition according to the invention may optionally comprise at least one non-ionic surfactant.
  • the nonionic surfactant has a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) ranging from 7 to 17.
  • HLB can for example be measured according to the Griffin method.
  • the surfactant(s) is (are) chosen from alkoxylated fatty alcohols, sorbitan esters, alkylpolyglycosides, preferably from alkoxylated fatty alcohols, the alkoxylated fatty alcohols preferably being ethoxylated and/or propoxylated fatty alcohols.
  • the ethoxylated and/or propoxylated fatty alcohols are chosen from ethoxylated and propoxylated fatty alcohols.
  • alkoxylated fatty alcohol designates an alcohol comprising an alkyl chain and alkoxy units, for example ethoxy units (-CH2CH2O-) and/or propoxy units (-CH2CH2CH2O- or CH3CH(CH3)O-).
  • the alkyl chain may be linear or branched and may comprise, for example, from 6 to 28 carbon atoms or from 7 to 22 carbon atoms.
  • alkoxylated fatty alcohols are different from PAGs.
  • Sorbitan esters may include sorbitan monoesters, sorbitan diesters, or sorbitan triesters.
  • Non-limiting examples of sorbitan esters include sorbitan monolaurate, sorbitan monooleate, sorbitan monostearate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate.
  • Alkylpolyglycosides can, for example, contain alkyl chains with 6 to 20 carbon atoms.
  • At least one nonionic surfactant used in the invention is chosen from alkoxylated fatty alcohols, in particular ethoxylated and/or propoxylated fatty alcohols.
  • all the nonionic surfactants of the lubricating composition according to the invention are chosen from alkoxylated fatty alcohols.
  • the alkoxylated fatty alcohols of the lubricating composition are in the form of a mixture of fatty alcohols comprising a distribution of compounds which differ in the number of alkoxylated units.
  • each alkoxylated fatty alcohol comprises from 1 to 20 alkoxylated units, preferably from 1 to 15 alkoxylated units, the alkoxylated units preferably being chosen from ethoxylated units, propoxylated units and their mixture.
  • the alkoxylated fatty alcohols used in the lubricating composition according to the invention comprise ethoxylated units, optionally in combination with propoxylated units.
  • the ethoxylated units will allow for good solubility in water.
  • each alkoxylated fatty alcohol comprises an aliphatic hydrocarbon chain comprising from 6 to 24 carbon atoms, preferably from 6 to 16 carbon atoms.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise a mixture of alkoxylated fatty alcohols in which the alkoxylated fatty alcohols differ from each other by the length of the hydrocarbon chain.
  • the hydrocarbon chain preferably of the alkyl type, comprises from 7 to 22 carbon atoms, preferably from 12 to 20 carbon atoms.
  • the molar mass of the alkoxylated fatty alcohols ranges from 130 to 850 g/mol, preferably from 140 to 700 g/mol, more preferably from 150 to 500 g/mol.
  • the nonionic surfactants represent from 0.001 to 15% by weight, preferably from 0.002 to 10% by weight, of the total weight of the lubricating composition (reduced to 100% by weight).
  • Nonionic surfactants particularly alkoxylated fatty alcohols, are commercially available products.
  • the lubricating composition according to the invention is an aqueous lubricating composition.
  • Water can represent from 30 to 99.99% by weight of the total weight of the lubricating composition.
  • the water preferably represents from 60 to 99.99% by weight, preferably from 70 to 99% by weight, of the total weight of the lubricating composition.
  • the water preferably represents from 30 to 90% by weight, preferably from 40 to 80% by weight, of the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention may further comprise at least one additive chosen from the additives conventionally used by those skilled in the art in lubricating compositions for metalworking, preferably at least one additive chosen from anti-foams, biocides, wetting agents, friction modifiers, antifreeze additives, anti-corrosion agents other than acid-base systems, and their mixture.
  • the lubricating composition according to the invention further comprises at least one additive chosen from anti-foams, anti-corrosion agents of the benzotriazole or tolyltriazole type, and biocides, alone or as a mixture, preferably in one total amount ranging from 0.01 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention does not contain boron compounds.
  • the lubricating composition according to the invention does not contain polyvinylpyrrolidone polymers.
  • the viscosity at 40°C of the ready-to-use lubricating composition ranges from 1 to 20 mm 2 /s, preferably from 1.5 to 5 mm 2 /s.
  • the viscosity at 40°C of the concentrated composition ranges from 50 to 120 mm 2 /s, preferably from 60 to 100 mm 2 /s.
  • the viscosity at 40°C of the lubricating composition can be measured according to ASTM D7042.
  • the lubricating composition according to the invention comprises water and: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1 comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 8 carbon atoms, preferably from 2 to 4 carbon atoms, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2 comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 8 carbon atoms, preferably from 2 to 4 carbon atoms, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3 comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 8 carbon atoms, preferably from 2 to 4 carbon atoms, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG4 comprising alkylene oxide units comprising from 2 to 8 carbon
  • the lubricating composition according to the invention comprises water and: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2 having a molar mass ranging from 2000 to 5000 g/mol, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, from 0.005 to 10% by weight, preferably from 0.005 to 5% by weight of weight, preferably from 0.005 to 1% by weight, of cellulose compound(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises water and: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, PAG1 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2 having a molar mass ranging from 2000 to 5000 g/mol, PAG2 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight.
  • PAG3 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol
  • PAG3 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, from 0.005 to 10% by weight, preferably from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 1% by weight, of cellulose compound(s) chosen from hydroxyalkylcelluloses where the alkyl groups comprise from 1 to 4 carbon atoms, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises water and: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, PAG1 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having at least one alkyl terminal group, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2 having a molar mass ranging from 2000 to 5000 g/mol, PAG2 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units, and having at least one hydroxyl terminal group, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, PAG3 being a copolymer comprising ethylene oxide
  • the lubricating composition according to the invention comprises water and: from 0.05 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 15% by weight, more preferably from 0.15 to 10% by weight, of PAG1 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol, PAG1 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having at least one alkyl terminal group, from 0.01 to 30%, preferably from 0.05 to 15% by weight, more preferably from 0.1 to 10% by weight of PAG2 having a molar mass ranging from 2000 to 5000 g/mol, PAG2 being a copolymer comprising ethylene oxide units and propylene oxide units and having at least one alkyl terminal group, ethylene and propylene oxide units, and having at least one terminal hydroxyl group, optionally from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 7% by weight, more preferably from 0.05 to 5% by weight of PAG3 having a molar mass ranging from 700 to 1800 g/mol,
  • - optionally: o from 0.01 to 20% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, of acid(s), at least one acid being an aliphatic acid comprising from 4 to 15 carbon atoms, and o from 0.01 to 25% by weight, preferably from 0.05 to 15% by weight, of alkanolamine(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the composition when it is a ready-to-use composition, it comprises: from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight, of a first polyalkylene glycol PAG1, from 0.05 to 15% by weight, preferably from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, of a second polyalkylene glycol PAG2, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, optionally from 0.01 to 5% by weight, preferably from 0.02 to 2% by weight, more preferably from 0.05 to 1% by weight, of a third polyalkylene glycol PAG3, from 0.005 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 10% by weight, more ...
  • the composition when it is a composition to be diluted (concentrated), it comprises: from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of a first polyalkylene glycol PAG1, from 0.5 to 30% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 15% by weight, of a second polyalkylene glycol PAG2, it being understood that the ratio between the molar mass of PAG1 and the molar mass of PAG2 is strictly less than 1, optionally from 0.1 to 15% by weight, preferably from 0.1 to 10% by weight, more preferably from 0.5 to 5% by weight, of a third polyalkylene glycol PAG3, from 0.05 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, of preferably from 0.1 to 1% by weight of cellulose compound(s), at least 30% by weight of water, preferably at least 40% by weight of water, preferably at least 45% by weight of water, optionally: o from 0.5 to 20% by weight
  • the lubricating composition according to the invention is in the form of a solution.
  • the ingredients of the lubricating composition are preferably soluble or solubilized in water.
  • a “solution” is distinguished from an emulsion or a dispersion which may contain several phases or which may contain non-solubilized particles.
  • the aqueous lubricating composition according to the invention is not an emulsion.
  • the lubricating composition according to the invention can be prepared by simply mixing the ingredients, using any method known to those skilled in the art to obtain a solution.
  • the invention also relates to the use of the lubricating composition according to the invention, as a fluid for working metals, in particular for machining (turning, milling, drilling, sawing, threading among others), forming, cutting, stamping or even rolling of metal parts, typically steel parts, in particular stainless steel.
  • the lubricating composition will be advantageously diluted with water before its use as a fluid for metalworking.
  • the present invention also relates to a method for lubricating at least one metal surface of a metal part, in particular aluminum or steel, comprising bringing the lubricating composition into contact with said metal surface.
  • the metal surface is a steel surface.
  • the lubrication process may include a step of diluting the lubricating composition with water before the step of bringing the lubricating composition (thus diluted) into contact with said metal surface.
  • the invention also relates to a metalworking method, comprising at least one metalworking step, preferably chosen from a machining, forming, cutting, stamping or rolling step, carried out on a metal part coated on at least part of its surface with the lubricating composition according to the invention.
  • the metalworking method comprises at least one preliminary step of lubricating at least a portion of said metal surface, comprising contacting the lubricating composition with at least a portion of said metal surface.
  • compositions comprising both a PAG, a non-ionic surfactant and a cellulosic compound makes it possible to obtain a composition having improved lubricity properties, in particular this association makes it possible to obtain an improved capacity to be eliminated after the metalworking step.
  • the PAGs used in the aforementioned use may have one or more of the characteristics and preferences described above in the context of the lubricating composition according to the invention.
  • the cellulosic compound(s) used in the aforementioned use may have one or more of the characteristics and preferences described above in the context of the lubricating composition according to the invention.
  • the lubricating composition resulting from the aforementioned use may have one or more of the characteristics and preferences described above in the context of the lubricating composition according to the invention.
  • the invention also relates to the use of the lubricating composition according to the invention to improve the eco-performance of a process comprising at least one metalworking step, in which the eco-performance is chosen from: reducing the energy consumed for implementing the process, increasing the productivity of the process, improving the safety of the operators of the process, the eco-performance being in particular chosen from improving the safety of the operators of the process.
  • the metalworking stage may include machining (turning, milling, drilling, sawing, threading among others), forming, cutting, stamping or even rolling of metal parts, the metal preferably being steel.
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to reduce the environmental impact of a process comprising at least one metalworking step.
  • Example 1 Preparation of lubricating compositions
  • ExPAGI denotes a poly(alkylene glycol) comprising ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) units in an EO/PO ratio of about 1/1, ExPAGI being terminated with a butyl group at one end and a hydroxyl group at the other end, ExPAGI having a weight average molecular weight in the range of 900 to 1500 g/mol.
  • ExPAG2 denotes a poly(alkylene glycol) comprising ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) units in an EO/PO ratio of about 4/1, ExPAG2 being terminated with a hydroxyl group at both ends, ExPAG2 having a weight average molecular weight of about 2700 g/mol.
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • ExPAG3 denotes a poly(alkylene glycol) comprising ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) units in an EO/PO ratio of about 1/1, ExPAG3 being terminated by a butyl group at one end and a methyl group at the other end, ExPAG3 having a weight average molecular weight of about 1400 g/mol.
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • HEC denotes a hydroxyethylcellulose having a weight average molecular weight ranging from 700,000 to 1,500,000 Da.
  • alkanolamine denotes one or more alkanolamines selected from monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA), monoisopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DI PA), triisopropanolamine (Tl PA), methyldiethanolamine (MDEA), 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-methyl-1-propanol and mixtures thereof.
  • MEA monoethanolamine
  • DEA diethanolamine
  • TAA diglycolamine
  • MIPA monoisopropanolamine
  • DI PA diisopropanolamine
  • Tl PA triisopropanolamine
  • MDEA 2-amino-2-ethyl-1,3-propanedio
  • aliphatic acid means one or more acids chosen from C8-C11 aliphatic monoacids, C8-C11 aliphatic diacids, aromatic acid means one or more polyacids comprising at least one aromatic cycle
  • additive package means a mixture of additives conventionally used in lubricating compositions for metalworking, including in particular an antifoam, a biocide and an anticorrosion agent of the benzotriazole type.
  • Table 1 gives details of the compositions tested, the percentages are percentages by weight relative to the total weight of the composition.
  • composition in Table 1 was diluted in water to 8%.
  • test protocol is as follows with the following successive steps:
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to avoid the formation of residues, in particular viscous residues of the dry polymer type (whitish deposit), during washing taking place after the metalworking step.
  • Example 1 The compositions described in Example 1 were evaluated in a 4-ball type anti-wear test.
  • composition in Table 1 was diluted in water to 8%.
  • the extreme pressure measurement is carried out by rotating a stainless steel ball on three stainless steel balls held stationary, the 4 balls being entirely covered with a film of lubricant. A load is applied to the balls and gradually increased (every minute according to the above parameters) until the balls weld together. The balls are changed before each increase in load.
  • the extreme pressure power corresponds to the value of the load from which the 4 balls weld, preventing the rotation of the upper ball on the other 3. The greater the load, the higher the extreme pressure power.
  • This method also allows to evaluate the anti-wear properties of a lubricating composition. During the gradual increase of load, it is possible to determine, at each bearing, the wear diameter on the 3 balls. The smaller the wear diameter, the more effective the lubricant is in preventing wear (or seizure) of the parts.
  • the composition according to the invention Cl 1 has a smaller wear diameter and a higher weld load and therefore better anti-wear and extreme pressure properties than the composition outside the invention CC1.
  • the composition according to the invention CI2 has a smaller wear diameter and a higher weld load and therefore better anti-wear and extreme pressure properties than the composition outside the invention CC2.
  • the composition according to the invention comprising two PAGs of different mass makes it possible to improve the anti-wear and extreme pressure properties.
  • compositions CC1 and CI1 described in Table 1 are evaluated and compared for their ability to release oils.
  • composition in Table 1 was diluted in water to 10%.
  • test protocol is as follows:
  • the diluted composition was mixed with an oil in a proportion: 90% by volume of composition and 10% by volume of oil.
  • the principle is to mix 10% of oil called foreign oil in 90% of a solution of the formula diluted to 8% in hard water TH 40 (French degree). At the initial moment, the presence of unmixed oil on the surface is checked, then it is shaken vigorously by hand and the evolution of the decantation of the oil is observed after 15 min, 30 min, 1 h, 2 h and 24 h.
  • the composition according to the invention CI1 has a better separation between the aqueous phase and the oily phase than the composition CC1.

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Abstract

L'invention concerne une composition lubrifiante comprenant de l'eau et : - de 0,05 à 40% en poids d'au moins deux polyalkylène glycol PAG1 et PAG2, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 étant strictement inférieur à 1. - de 0,001 à 30% en poids d'au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante. La présente invention concerne également l'utilisation de la composition lubrifiante selon l'invention pour le travail des métaux.

Description

DESCRIPTION
TITRE : LUBRIFIANT AQUEUX POUR LE TRAVAIL DES METAUX
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, et plus particulièrement des compositions lubrifiantes mises en œuvre dans les procédés de travail des métaux, en particulier pour l’usinage (tournage, fraisage, perçage, sciage, filetage entre autres), le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage de pièces métalliques. En particulier, la présente invention concerne des compositions lubrifiantes à base aqueuse.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants », sont couramment mises en œuvre dans des systèmes mécaniques, pour réduire les frottements entre les pièces et ainsi les protéger contre l’usure. Outre les phénomènes d’usure, les frottements peuvent s’opposer au mouvement relatif des pièces en contact et induire des pertes d’énergie préjudiciables à un fonctionnement optimal du système mécanique.
Les lubrifiants sont mis en œuvre pour de multiples applications, de la lubrification des moteurs de véhicules à combustion à la lubrification de l’appareillage mis en œuvre pour des opérations d’usinage, ce que l’on appelle dans le langage courant le travail des métaux, notamment pour des opérations de déformation de métaux.
Le travail des métaux correspond plus généralement à la mise en œuvre de procédés mécaniques ou métallurgiques, à la fois diversifiés ou plus spécialisés, qui peuvent être définis comme des procédés de conformation, de découpe ou de jointage. Cela peut également concerner toute transformation mécanique du métal, telle que l’usinage (tournage, fraisage, perçage, sciage, filetage entre autres), le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage.
Les opérations relatives au travail des métaux nécessitent tout particulièrement la mise en œuvre de compositions lubrifiantes, dans le but de réduire les forces de friction entre les parties en métal en contact et de prévenir leur usure prématurée, tout en garantissant avantageusement un refroidissement de ces dernières.
Ces compositions lubrifiantes, dédiées à la lubrification dans des procédés d’usinage des métaux, sont également couramment désignées sous les dénominations « compositions ou fluides de travail des métaux », « lubrifiants ou fluides d’usinage » ou encore « lubrifiants ou fluides de coupe ».
Classiquement, les formulations lubrifiantes mises en œuvre pour de telles opérations d’usinage sont des lubrifiants composés majoritairement d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés des additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement.
D’une manière générale, ces formulations lubrifiantes sont classées au regard du type d’huile qu’elles intègrent. Ainsi :
- Les fluides minéraux, non-renouvelables, sont ceux comprenant des huiles minérales, telles que les huiles paraffiniques, aromatiques ou naphténiques, dans leur formulation de base ;
- Les fluides renouvelables, d’origine végétale ou animale, sont ceux comprenant des huiles végétales, animales ou des graisses dans leur formulation de base ;
- Les fluides minéraux d’origine synthétique sont ceux comprenant des huiles minérales ou des dérivés pétrochimiques chimiquement modifiés, dans leur formulation de base comme, par exemple, des polyalphaoléfines, des polyalkylène glycols et des huiles minérales hydrogénées ;
- Les fluides renouvelables d’origine synthétique sont ceux comprenant des huiles végétales ou animales chimiquement modifiées, dans leur formulation de base comme, par exemple, des esters d’huiles végétales, des huiles végétales sulfitées, oxydées, estérifiées ou encore des huiles animales sulfatées.
Certaines formulations, dites mixtes, comprennent un mélange des huiles listées ci- dessus dans leur formulation de base. Les plus connues sont appelées les huiles semi- synthétiques et correspondent à un mélange d’huiles synthétiques et minérales.
Cependant, l’utilisation d’huiles ou de graisses dans des compositions lubrifiantes pour le travail des métaux présentent plusieurs désavantages. En particulier, les lubrifiants à base huileuse présentent généralement une faible résistance aux attaques microbiennes, de faibles propriétés de refroidissement ou encore un impact négatif sur l’environnement de travail, la santé ou encore la sécurité.
Des lubrifiants sous forme d’émulsion, comprenant une phase aqueuse ajoutée à une phase huileuse, ont ainsi été développés. Cependant, ces lubrifiants présentent une faible stabilité en partie due à la dureté de l’eau et/ou à la salinité.
Dans le but de résoudre les problèmes liés à la mise en œuvre de formulations lubrifiantes à base d’huiles dans des applications pour le travail des métaux, des compositions à base d’eau ont montré un certain intérêt. Ces formulations comprennent généralement de l’eau, supplémentée par divers additifs solubles dans l’eau afin de garantir les propriétés tribologiques requises pour les lubrifiants, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure. À titre d’exemple, on peut ainsi citer le document FR 3 124 800 qui décrit des compositions lubrifiantes aqueuses comprenant au moins un polyalkylène glycol et au moins un polysaccharide à galactomannane.
On peut également citer le document GB 1 272 100 qui propose un lubrifiant aqueux pour le travail des métaux comprenant un propylène glycol linéaire ou un copolymère oxyde d’éthylène/oxyde de propylène de masse moléculaire comprise entre 2 000 et 9 000 Da, et une polyvinyle pyrrolidone, un éther de cellulose ou un phosphate de triéthanolamine.
Malheureusement, la mise en œuvre de lubrifiants aqueux pour une application dans le travail des métaux présente un désavantage majeur lié à la formation de ce que l’on nomme des « résidus gommeux ».
Ces résidus gommeux apparaissent postérieurement aux opérations d’usinage. Une fois l’appareillage d’usinage à l’arrêt, le lubrifiant, soumis à une déshydratation ambiante, est susceptible de conduire à la formation de sels qui, combinés aux polymères présents au niveau du lubrifiant, peuvent former des résidus relativement visqueux et insolubles en phase aqueuse, désignés sous la dénomination « résidus gommeux ».
Les résidus gommeux adhèrent sur les parois de l’outillage et sont susceptibles d’engendrer un blocage de l’outil d’usinage, nécessitant généralement des opérations indésirables de maintenance sur la machine.
Ainsi, il demeure un besoin de disposer d’une composition lubrifiante aqueuse, pour le travail des métaux, engendrant peu ou pas de résidus gommeux, tout en maintenant, voire en améliorant, les propriétés tribologiques du lubrifiant, notamment en termes de propriétés antiusure et extrême-pression.
Lors du travail des métaux, la composition lubrifiante mise en œuvre pour le travail des métaux est susceptible d’entrer en contact avec des huiles ou des graisses. Il est désirable d’avoir une composition lubrifiante pour le travail des métaux qui a la capacité de se séparer de ces huiles ou graisses afin d’éviter les pertes de performances du produit dues à la pollution par des huiles étrangères.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante, notamment une composition lubrifiante pour le travail des métaux, limitant la formation de résidus et l’usure et ayant une bonne capacité pour se séparer des huiles.
RESUME DE L’INVENTION
L’invention concerne une composition lubrifiante comprenant de l’eau et : de 0,05 à 40% en poids d’au moins deux polyalkylène glycol PAG1 et PAG2, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 étant strictement inférieur à 1. de 0,001 à 30% en poids d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Conformément au sens usuel dans le domaine (compréhension de l’homme du métier), la « masse molaire » d’un polyalkylène glycol désigne la « masse molaire moyenne » dudit polyalkylène glycol.
De préférence, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
En particulier, le ratio entre la masse molaire moyenne en poids de PAG1 et la masse molaire moyenne en poids de PAG2 est inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
De préférence, la masse molaire de PAG1 va de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, et/ou la masse molaire de PAG2 va de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1.
En particulier, la masse molaire moyenne en poids de PAG1 va de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, et/ou la masse molaire moyenne en poids de PAG2 va de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire moyenne en poids de PAG1 et la masse molaire moyenne en poids de PAG2 est strictement inférieur à 1 .
Selon un mode de réalisation, la composition comprend en outre un troisième polyalkylène glycol PAG3, ledit PAG3 ayant de préférence une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, PAG3 ayant une masse molaire différente de PAG1 et différente de PAG2, PAG3 ayant de préférence au moins une terminaison méthyle, avantageusement une terminaison méthyle et une terminaison butyle.
En particulier, PAG3 a une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, PAG3 ayant une masse molaire moyenne en poids différente de PAG1 et différente de PAG2, PAG3 ayant de préférence au moins une terminaison méthyle, avantageusement une terminaison méthyle et une terminaison butyle.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 , de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
De préférence, la composition comprend en outre au moins un système anti-corrosion comprenant au moins un acide et au moins une base, au moins une base étant de préférence choisie parmi les amines, avantageusement parmi les alcanolamines.
De préférence, ledit au moins un composé cellulosique est choisi parmi les alkylcelluloses, les dialkylcelluloses, les hydroxyalkylcelluloses, les carboxyalkylcelluloses, et leurs mélanges, de préférence parmi les hydroxyalkylcelluloses, avantageusement ledit au moins un composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose.
De préférence, le ou les polyalkylène glycol (PAG1 et/ou PAG2) sont choisis parmi les poly(éthylène glycol), les poly(propylène glycol), les copolymères comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, et leurs mélanges, de préférence parmi les copolymères blocs comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et leurs mélanges, de préférence encore parmi les copolymères dibloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène et les copolymères tribloc oxyde de propylène-oxyde d’éthylène-oxyde de propylène et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la composition est une composition prête à l’emploi comprenant de l’eau et : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1 % en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition est une composition concentrée comprenant de l’eau et : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Selon un mode de réalisation, la composition est une composition prête à l’emploi comprenant : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence encore de 0,1 à 5% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , éventuellement de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,02 à 2% en poids, de préférence encore de 0,05 à 1% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1 % en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 60% en poids d’eau, de préférence au moins 70% en poids d’eau, de préférence au moins 80% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de bases(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition est une composition concentrée comprenant : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , éventuellement de 0,1 à 15% en poids, de préférence de 0,1 à 10% en poids, de préférence encore de 0,5 à 5% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 0,5 à 15% en poids, de préférence de 1 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et o de 0,5 à 25% en poids, de préférence de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de base(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation particulier de la composition selon l’invention :
- le premier polyalkylène glycol PAG1 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, PAG1 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le deuxième polyalkylène glycol PAG2 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 1500 à 5000 g/mol, PAG2 ayant deux groupes terminaux hydroxyle, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , et
- le cas échéant, le troisième polyalkylène glycol PAG3 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, PAG3 ayant une masse molaire différente de PAG1 , PAG3 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose.
En particulier, selon un mode de réalisation particulier de la composition selon l’invention :
- le premier polyalkylène glycol PAG1 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, PAG1 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le deuxième polyalkylène glycol PAG2 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire moyenne en poids allant de 1500 à 5000 g/mol, PAG2 ayant deux groupes terminaux hydroxyle, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , et
- le cas échéant, le troisième polyalkylène glycol PAG3 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, PAG3 ayant une masse molaire différente de PAG1 , PAG3 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose. L’invention concerne également l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention, comme fluide pour le travail des métaux, en particulier pour l’usinage (tournage, fraisage, perçage, sciage, filetage entre autres), le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage de pièces métalliques, le métal étant de préférence l’acier.
L’invention a également pour objet d’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention pour améliorer l'éco-performance d'un procédé comprenant au moins une étape de travail des métaux, dans laquelle l’éco-performance est choisie parmi : la réduction de l’énergie consommée pour la mise en œuvre du procédé, l’augmentation de la productivité du procédé, l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé, l’éco-performance étant en particulier choisie parmi l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé.
L’invention permet de fournir une composition lubrifiante multi-service puisqu’elle peut être mise en œuvre sur différents types de surfaces métalliques, notamment des surfaces d’aluminium et des surfaces d’acier.
La composition lubrifiante selon l’invention permet de limiter la formation de résidus visqueux. Or, ces résidus visqueux ou gommeux peuvent s’accumuler sur les outils d’usinage et peuvent former un film polymérique difficile à enlever. La composition lubrifiante selon l’invention permet de limiter la formation de ces dépôts mais permet également de faciliter la redissolution de ces résidus gommeux.
En outre, la composition lubrifiante selon l’invention possède d’excellentes propriétés anti-usure.
Enfin, la composition lubrifiante selon l’invention présente une très bonne capacité pour se séparer d’une huile ou d’une graisse, de sorte qu’elle est stable dans le temps puisqu’elle conserve les performances plus longtemps sans être polluée par ces huiles ou graisses étrangères.
L’invention permet également de fournir une composition lubrifiante ayant un bon profil toxicologique et un faible impact sur l’environnement.
L’invention permet de fournir une composition lubrifiante qui ne génère pas de dépôt d’huile sur le sol, ce qui augmente la sécurité des opérateurs et ainsi améliore le profil d’écoconception de la composition.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne une composition lubrifiante comprenant de l’eau et : de 0,05 à 40% en poids, de préférence de 0,1 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 20% en poids, d’au moins deux polyalkylène glycol PAG1 et PAG2, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 étant strictement inférieur à 1 . de 0,001 à 30% en poids, de préférence de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 2% en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
La composition lubrifiante selon l’invention peut être une composition prête à l’emploi ou une composition concentrée, aussi appelée composition à diluer.
En effet, la composition lubrifiante selon l’invention peut être diluée avec ajout d’eau avant d’être utilisée comme fluide pour le travail des métaux. Par exemple, la composition concentrée peut être diluée avec un taux de dilution allant de 3 à 30%, voire de 5 à 20%. Il s’agit donc d’un taux de dilution exprimé en volume.
Lorsque la composition est prête à l’emploi, elle peut être utilisée directement comme fluide pour le travail des métaux, sans nécessité de la diluer.
Lorsque la composition est une composition prête à l’emploi, elle comprend de préférence de l’eau et : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1 % en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, lorsque la composition est une composition prête à l’emploi, elle comprend : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, d’au moins un composé cellulosique, au moins 60% en poids d’eau, de préférence au moins 70% en poids d’eau, de préférence au moins 80% en poids d’eau éventuellement : o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’acide(s) aliphatique(s), et o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de bases(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Lorsque la composition est une composition à diluer (concentrée), elle comprend de préférence de l’eau et : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, lorsque la composition est une composition à diluer (concentrée), elle comprend : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, d’au moins un composé cellulosique, au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 0,5 à 15% en poids, de préférence de 1 à 15% en poids, d’acide(s) aliphatique(s), et o de 0,5 à 25% en poids, de préférence de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de base(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Polyalkylène glycol (PAG)
La composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins deux PAG, dit PAG1 et PAG2. Le PAG peut être un polymère ou un copolymère. Lorsqu’il s’agit d’un copolymère, il peut s’agir d’un copolymère statistique ou d’un copolymère bloc.
Selon un mode de réalisation, le ou les PAG de la composition lubrifiante selon l’invention sont choisis parmi les PAG comprenant des motifs oxyde d’alkylène comportant de 2 à 12 atomes de carbone, de préférence de 2 à 8 atomes de carbone, de préférence encore de 2 à 4 atomes de carbone. Typiquement, dans le cadre de la présente invention, si le PAG comporte un groupement terminal de type hydroxyle (-OH) et un groupement terminal de type alkyle, alors ledit groupement terminal de type alkyle comporte de 1 à 5 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation, le ou les PAG mis en œuvre dans la composition lubrifiante selon l’invention répond à la formule (I) :
R-(OA)ZOR’ (I) dans laquelle :
R et R’ représentent indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 5 atomes de carbone ;
A, tous identiques ou différents, représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; z représente un entier supérieur ou égale à 2, de préférence un entier supérieur ou égal à 4.
Selon un mode de réalisation, le ou les PAG de la composition lubrifiante selon l’invention sont choisis parmi les poly(éthylène glycol) (PEG), les poly(propylène glycol) (PPG), les copolymères comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, et leurs mélanges, de préférence parmi les copolymères blocs comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et leurs mélanges, de préférence encore parmi les copolymères dibloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène, les copolymères tribloc oxyde de propylène-oxyde d’éthylène-oxyde de propylène, les copolymères tribloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène-oxyde d’éthylène, et leurs mélanges.
Par « copolymères comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène » au sens de la présente invention, on entend des copolymères comprenant au moins des motifs issus de la polymérisation d’éthylène glycol et au moins des motifs issus de la polymérisation de propylène glycol. Ces polymères peuvent être par exemple des copolymères blocs ou des copolymères statistiques.
Par « copolymères blocs comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène » au sens de la présente invention, on entend des copolymères comprenant au moins un bloc issu de la polymérisation d’éthylène glycol et au moins un bloc issu de la polymérisation de propylène glycol. Ils peuvent alors être dénommés PEG/PPG.
Par « copolymères dibloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène » au sens de la présente invention, on entend des copolymères constitués de deux blocs, un bloc issu de la polymérisation d’éthylène glycol et un bloc issu de la polymérisation de propylène glycol. Ils peuvent alors être dénommés PEG-PPG. Par « copolymères tribloc oxyde de propylène-oxyde d’éthylène-oxyde de propylène » au sens de la présente invention, on entend des copolymères constitués de trois blocs, séquencés, un bloc issu de la polymérisation de propylène glycol, un bloc issu de la polymérisation d’éthylène glycol et un bloc issu de la polymérisation de propylène glycol (dans cet ordre). Ils peuvent alors être dénommés PPG-PEG-PPG.
Par « copolymères tribloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène-oxyde d’éthylène » au sens de la présente invention, on entend des copolymères constitués de trois blocs, séquencés, un bloc issu de la polymérisation d’éthylène glycol, un bloc issu de la polymérisation de propylène glycol et un bloc issu de la polymérisation d’éthylène glycol (dans cet ordre). Ils peuvent alors être dénommés PEG-PPG-PEG.
Un ou plusieurs des PAG mis en œuvre dans l’invention peuvent éventuellement comprendre des groupes terminaux alkyle, par exemple choisi parmi les alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 8 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. Les inventeurs ont en effet observé que la présence d’au moins un groupe terminal de type alkyle, notamment un groupe terminal de type méthyle, permettait à la composition lubrifiante de l’invention d’avoir de meilleures propriétés nettoyantes.
Selon un mode de réalisation, les PAG mis en œuvre dans la composition lubrifiante selon l’invention répond à l’une des formules (II) à (V) :
Figure imgf000013_0001
dans lesquelles :
R et R’ représentent, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène ou un groupe alkyle saturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 5 atomes de carbone ; x et x’, identique ou différent, représentent un entier supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 4, y et y’, identique ou différent, représentent un entier supérieur ou égal à 2.
De préférence, dans les composés de formule (II), (III), (IV) ou (V) selon l'invention, x, x’, y et y’ sont indépendamment les uns des autres, un entier allant de 2 à 30, de préférence de 4 à 25, avantageusement de 6 à 20.
De préférence, dans la formule (IV), x est un entier allant de 2 à 30, de préférence de 4 à 25, avantageusement de 6 à 20, et la somme y+y’ va de 8 à 45, de préférence de 12 à 40, de préférence encore de 20 à 35. De préférence, dans la formule (V), y est un entier allant de 2 à 30, de préférence de 4 à 25, avantageusement de 6 à 20, et la somme x+x’ va de 8 à 45, de préférence de 12 à 40, de préférence encore de 20 à 35.
Selon un mode de réalisation, PAG1 présente au moins un groupement terminal de type alkyle, notamment alkyle comportant de 1 à 5 atomes de carbone, et/ou PAG2 présente au moins un groupement terminal hydroxyle, avantageusement deux groupes terminaux hydroxyle.
Lorsque la composition comprend trois PAG, avantageusement, PAG1 présentera un groupement terminal hydroxyle et un groupement terminal alkyle, PAG2 présentera deux groupes terminaux hydroxyle, et PAG3 présentera deux groupements terminaux alkyle.
Selon un mode de réalisation, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
En particulier, le ratio entre la masse molaire moyenne en poids de PAG1 et la masse molaire moyenne en poids de PAG2 peut être inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
Selon un mode de réalisation, PAG1 présente une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol.
En particulier, PAG1 peut présenter une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol.
Selon un mode de réalisation, PAG2 présente une masse molaire allant de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
En particulier, PAG2 peut présenter une masse molaire moyenne en poids allant de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire moyenne en poids de PAG1 et la masse molaire moyenne en poids de PAG2 est strictement inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
La masse molaire des PAG peut être déterminée selon toute méthode bien connue de l’homme du métier, par exemple par chromatographie d’exclusion stérique. La composition lubrifiante peut éventuellement comprendre un troisième polyalkylène glycol, dit PAG3. Dans le cadre de l’invention, PAG3 sera différent de PAG1 et différent de PAG2, la différence pouvant être par exemple la masse molaire et/ou les groupements terminaux.
Selon un mode de réalisation, PAG3 a une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol.
En particulier PAG3 peut présenter une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol.
Selon un mode de réalisation, PAG3 a une terminaison méthyle, avantageusement une terminaison méthyle et une terminaison butyle.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante comprend : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 , ledit PAG1 ayant de préférence une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2, ledit PAG2 ayant de préférence une masse molaire allant de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3, ledit PAG3 ayant de préférence une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
En particulier, selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante comprend : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0, 15 à 10% en poids, de PAG1 , ledit PAG1 ayant une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2, ledit PAG2 ayant de préférence une masse molaire moyenne en poids allant de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , de préférence inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3, ledit PAG3 ayant de préférence une masse molaire moyenne en poids allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, PAG1 présente un point d’écoulement inférieur à 0°C, de préférence inférieur à -15°C, de préférence encore inférieur à -20°C.
Selon un mode de réalisation, PAG2 présente un point d’écoulement inférieur à +10°C, de préférence inférieur à +5°C, de préférence encore inférieur à -5°C.
Le point d’écoulement peut être mesuré selon la norme ISO 3016.
Les PAG représentent de 0,05 à 40% en poids, de préférence de 0,1 à 30% en poids, de préférence de 0,2 à 20% en poids, du poids total de la composition lubrifiante (ramenée à 100% en poids).
Les PAG sont des produits disponibles commercialement.
Composé cellulosique
La composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un composé cellulosique.
De préférence, le composé cellulosique est choisi parmi les alkylcelluloses, les dialkylcelluloses, les hydroxyalkylcelluloses, les carboxyalkylcelluloses, et leurs mélanges, de préférence parmi les hydroxyalkylcelluloses, avantageusement ledit au moins un composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose.
Au sens de la présente invention, une hydroxyalkylcellulose se distingue d’une carboxyalkylcellulose notamment en ce que la carboxyalkylcellulose comporte au moins une fonction carboxyle -COOH, alors que l’hydroxyalkylcellulose ne comporte pas de fonction carboxyle -COOH.
Dans le cadre du composé cellulosique mis en œuvre dans l’invention, avantageusement les groupements alkyles éventuellement présents ont de 1 à 8 atomes de carbone, de préférence encore de 1 à 4 atomes de carbone. Avantageusement, la composition lubrifiante comprend de l’hydroxyéthylcellulose (HEC) à titre de composé cellulosique.
Selon un mode de réalisation, au moins un composé cellulosique de la composition lubrifiante, de préférence tous les composés cellulosiques de la composition lubrifiante, présente une masse moléculaire moyenne en poids d’au moins 700000 Da, de préférence allant de 700000 à 2000000 Da.
La masse moléculaire moyenne en poids des composés cellulosiques peut être mesurée par chromatographie à perméation de gel (« GPC » en anglais « Gel Permeation Chromatography »).
Le ou les composé(s) cellulosique(s) représentent de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 3% en poids, de préférence de 0,01 à 1 % en poids, du poids total de la composition lubrifiante (ramenée à 100% en poids).
Les composés cellulosiques sont disponibles commercialement et seront avantageusement choisis parmi les composés solubles dans l’eau.
Les inventeurs ont en effet découvert qu’une composition comprenant au moins deux PAG ayant des masses molaires différentes et un composé cellulosique permet d’obtenir une composition ayant des propriétés améliorées de lubrifiance, en particulier cette association permet d’obtenir une réduction de la capacité à former des résidus lors d’un lavage et une capacité améliorée de séparation avec des huiles.
Système anti-corrosion acide-base
La composition lubrifiante selon l’invention comprend avantageusement un système anti-corrosion acide-base.
Lorsqu’il est mis en œuvre, le système anti-corrosion de la composition lubrifiante selon la présente invention comprend au moins un acide et au moins une base.
Parmi les acides peuvent être cités les acides aliphatiques monocarboxyliques, en particulier ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide octanoïque, l’acide isononanoique, l’acide néodécanoïque, les acides aliphatiques dicarboxyliques ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide décane dioïque (acide sébacique), l’acide undécane dioïque, l’acide dodécane dioïque, l’acide isononane dioïque, et leurs mélanges ainsi que les acides aromatiques.
Par « acide aliphatique » ou « acide aliphatique carboxylique », au sens de la présente invention, on entend un composé comportant au moins une fonction -COOH et ne comportant pas de groupement aromatique, et comportant avantageusement uniquement des atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.
Par « acide aromatique », au sens de la présente invention, on entend un acide comportant au moins un groupement aromatique éventuellement de type hétérocycle aromatique, et comportant au moins une fonction acide de type -COOH.
De préférence, au moins un acide du système anti-corrosion est un acide aliphatique saturé.
De préférence, au moins un acide du système anti-corrosion mis en œuvre dans l’invention est constitué d’atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.
De préférence, au moins un acide est un monoacide. Les monoacides permettent notamment de diminuer le tachage.
Parmi les bases peuvent être cités les amines, en particulier des alcanolamines et des alcools aminés, la potasse et la soude. La ou les bases peuvent être choisies parmi la potasse, la soude, et les éthanolamines, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la méthyldiéthanol amine (MDEA), la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA) les isopropanolamines, telles que la mono-isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIPA), , les éthylène amines, telles que l’éthylène diamine (EDA), la diéthylène triamine (DETA), la triéthylène tétramine (TETA) et la tétraéthylène pentamine (TEPA), les cyclamines, tels que la cyclohexylamine, le 2-amino-2-éthyle-1 ,3- propanediol, le 2-amino-2-méthyle-1 -propanol et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la ou les bases sont choisies parmi la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la méthyldiéthanol amine (MDEA), la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA) les isopropanolamines, telles que la mono- isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIPA), les éthylène amines, telles que l’éthylène diamine (EDA), la diéthylène triamine (DETA), la triéthylène tétramine (TETA) et la tétraéthylène pentamine (TEPA), les cyclamines, tels que la cyclohexylamine, le 2-amino-2-éthyle-1 ,3-propanediol, le 2-amino-2-méthyle-1 -propanol et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante comprend : de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, d’acide(s), et de 0,01 à 25% en poids, de préférence de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 20% en poids, de base(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante comprend : de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et de 0,01 à 25% en poids, de préférence de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 20% en poids, d’amine(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition lubrifiante comprend : de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant avantageusement un monoacide carboxylique ayant de 4 à 15 atomes de carbone et au moins un acide étant avantageusement un diacide carboxylique ayant de 4 à 15 atomes de carbone et de 0,01 à 25% en poids, de préférence de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 20% en poids, d’alcanolamine(s), au moins une alcanolamine étant avantageusement choisie parmi la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la méthyldiéthanol amine (MDEA), la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA) les isopropanolamines, telles que la mono- isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIPA), et leurs mélanges, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, le ratio massique acide/base du système anti-corrosion va de 0,1 à 2, de préférence de 0,2 à 1 , de préférence encore de 0,3 à 0,8.
De préférence, le système anti-corrosion est choisi de telle sorte à maintenir le pH de la composition lubrifiante à un pH alcalin, soit un pH allant de 8 à 11 , de préférence de 8 à 10.
Lorsqu’il est mis en œuvre, le système anti-corrosion acide-base représente de 0,1 à 30% en poids, de préférence de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 30% en poids, du poids total de la composition lubrifiante (ramenée à 100% en poids).
Tensioactif(s) non-ionique(s)
La composition selon l’invention peut éventuellement comprendre au moins un tensioactif non-ionique. Selon un mode de réalisation, le tensioactif non-ionique présente une balance hydrophile-lipophile (HLB) allant de 7 à 17.
Dans le cadre de la présente invention, la HLB peut par exemple être mesurée selon la méthode de Griffin.
Selon un mode de réalisation, le ou les tensioactif(s) est(sont) choisi(s) parmi les alcools gras alkoxylés, les esters de sorbitan, les alkylpolyglycosides, de préférence parmi les alcools gras alkoxylés, les alcools gras alkoxylés étant de préférence des alcools gras éthoxylés et/ou propoxylés. Selon un mode de réalisation, les alcools gras éthoxylés et/ou propoxylés sont choisis parmi les alcools gras éthoxylés et propoxylés.
Dans le cadre de la présente invention, l’expression « alcool gras alkoxylé » désigne un alcool comportant une chaine alkyle et des motifs alkoxy, par exemple des motifs éthoxy (-CH2CH2O-) et/ou des motifs propoxy (-CH2CH2CH2O- ou CH3CH(CH3)O-). La chaine alkyle peut être linéaire ou ramifiée et peut comprendre par exemple de 6 à 28 atomes de carbone ou de 7 à 22 atomes de carbone.
Dans le cadre de la présente invention, les alcools gras alkoxylés sont différents des PAG.
Les esters de sorbitan peuvent comprendre des monoesters de sorbitan, des diesters de sorbitan ou des triesters de sorbitan. A titre d’exemple non limitatif d’ester de sorbitan, on peut citer le monolaurate de sorbitan, le monooléate de sorbitan, le monostéarate de sorbitan, le trioléate de sorbitan, le tristéarate de sorbitan.
Les alkylpolyglycosides peuvent comporter par exemple des chaines alkyles ayant de 6 à 20 atomes de carbone.
De préférence, au moins un tensioactif non-ionique mis en œuvre dans l’invention est choisi parmi les alcools gras alkoxylés, en particulier les alcools gras éthoxylé et/ou propoxylés. Selon un mode de réalisation, tous les tensioactifs non-ioniques de la composition lubrifiante selon l’invention sont choisis parmi les alcools gras alkoxylés.
Typiquement, les alcools gras alkoxylés de la composition lubrifiante sont sous la forme d’un mélange d’alcools gras comprenant une distribution de composés qui diffèrent par le nombre de motifs alkoxylés.
Selon un mode de réalisation, chaque alcool gras alkoxylé comporte de 1 à 20 motifs alkoxylés, de préférence de 1 à 15 motifs alkoxylés, les motifs alkoxylés étant de préférence choisis parmi les motifs éthoxylés, les motifs propoxylés et leur mélange.
Selon un mode de réalisation préféré, les alcools gras alkoxylés mis en œuvre dans la composition lubrifiante selon l’invention comprend des motifs éthoxylés, éventuellement en combinaison avec des motifs propoxylés. En effet, les motifs éthoxylés permettront d’avoir une bonne solubilité dans l’eau.
Selon un mode de réalisation, chaque alcool gras alkoxylé comprend une chaine hydrocarbonée aliphatique comportant de 6 à 24 atomes de carbone, de préférence de 6 à 16 atomes de carbone.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre un mélange d’alcools gras alkoxylés dans lequel les alcools gras alkoxylés diffèrent les uns des autres par la longueur de la chaine hydrocarbonée. Selon ce mode de réalisation, la chaine hydrocarbonée, de préférence de type alkyle, comporte de 7 à 22 atomes de carbone, de préférence de 12 à 20 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation préféré, la masse molaire des alcools gras alkoxylés va de 130 à 850 g/mol, de préférence de 140 à 700 g/mol, de préférence encore de 150 à 500 g/mol.
Les tensioactifs non-ioniques représentent de 0,001 à 15% en poids, de préférence de 0,002 à 10% en poids, du poids total de la composition lubrifiante (ramenée à 100% en poids).
Les tensioactifs non-ioniques, en particulier les alcools gras alkoxylés, sont des produits disponibles commercialement.
Composition lubrifiante
La composition lubrifiante selon l’invention est une composition lubrifiante aqueuse. L’eau peut représenter de 30 à 99,99% en poids du poids total de la composition lubrifiante.
Lorsque la composition est une composition prête à l’emploi, l’eau représente de préférence de 60 à 99,99% en poids, de préférence de 70 à 99% en poids, du poids total de la composition lubrifiante.
Lorsque la composition est une composition concentrée (à diluer), l’eau représente de préférence de 30 à 90% en poids, de préférence de 40 à 80% en poids, du poids total de la composition lubrifiante.
La composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre en outre au moins un additif choisi parmi les additifs classiquement utilisés par l'homme du métier dans les compositions lubrifiantes pour le travail des métaux, de préférence, au moins un additif choisi parmi les anti-mousses, les biocides, les agents mouillants, les modificateurs de frottement, les additifs antigel, les anti-corrosion différents des systèmes acide-base, et leur mélange.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend en outre au moins un additif choisi parmi les anti-mousses, les anticorrosion de type benzotriazole ou tolyltriazole, et les biocides, seuls ou en mélange, de préférence en une quantité totale allant de 0,01 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention ne comporte pas de composés borés.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention ne comporte pas de polymères polyvinylpyrrolidone.
Selon un mode de réalisation, la viscosité à 40°C de la composition lubrifiante prête à l’emploi va de 1 à 20 mm2/s, de préférence de 1 ,5 à 5 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, la viscosité à 40°C de la composition concentrée va de 50 à 120 mm2/s, de préférence de 60 à 100 mm2/s.
La viscosité à 40°C de la composition lubrifiante peut être mesurée selon la norme ASTM D7042.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de l’eau et : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 comportant des motifs oxyde d’alkylène comportant de 2 à 8 atomes de carbone, de préférence de 2 à 4 atomes de carbone, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2 comportant des motifs oxyde d’alkylène comportant de 2 à 8 atomes de carbone, de préférence de 2 à 4 atomes de carbone, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3 comportant des motifs oxyde d’alkylène comportant de 2 à 8 atomes de carbone, de préférence de 2 à 4 atomes de carbone, de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de composé(s) cellulosique(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de l’eau et : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0, 1 à 10% en poids en poids de PAG2 ayant une masse molaire allant de 2000 à 5000 g/mol, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1 % en poids, de composé(s) cellulosique(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de l’eau et : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG1 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2 ayant une masse molaire allant de 2000 à 5000 g/mol, PAG2 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG3 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de composé(s) cellulosique(s) choisi(s) parmi les hydroxyalkylcelluloses où les groupements alkyles comportent de 1 à 4 atomes de carbone, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de l’eau et : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG1 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et présentant au moins un groupement terminal alkyle, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2 ayant une masse molaire allant de 2000 à 5000 g/mol, PAG2 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, et présentant au moins un groupement terminal hydroxyle, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG3 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et présentant au moins un groupement terminal alkyle, de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de composé(s) cellulosique(s) choisi(s) parmi les hydroxyalkylcelluloses où les groupements alkyles comportent de 1 à 4 atomes de carbone, au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de base(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de l’eau et : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG1 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et présentant au moins un groupement terminal alkyle, de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2 ayant une masse molaire allant de 2000 à 5000 g/mol, PAG2 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, et présentant au moins un groupement terminal hydroxyle, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3 ayant une masse molaire allant de 700 à 1800 g/mol, PAG3 étant un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et présentant au moins un groupement terminal alkyle, de 0,005 à 10% en poids, de préférence de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de composé(s) cellulosique(s) choisi(s) parmi les hydroxyalkylcelluloses où les groupements alkyles comportent de 1 à 4 atomes de carbone, au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau,
- éventuellement : o de 0,01 à 20% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique comportant de 4 à 15 atomes de carbone, et o de 0,01 à 25% en poids, de préférence de 0,05 à 15% en poids, d’alcanolamine(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, lorsque la composition est une composition prête à l’emploi, elle comprend : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence encore de 0,1 à 5% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , éventuellement de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,02 à 2% en poids, de préférence encore de 0,05 à 1% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 60% en poids d’eau, de préférence au moins 70% en poids d’eau, de préférence au moins 80% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique comportant de 4 à 15 atomes de carbone, et o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’alcanolamine(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, lorsque la composition est une composition à diluer (concentrée), elle comprend : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, étant entendu que le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est strictement inférieur à 1 , éventuellement de 0,1 à 15% en poids, de préférence de 0,1 à 10% en poids, de préférence encore de 0,5 à 5% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 0,5 à 15% en poids, de préférence de 1 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique comportant de 4 à 15 atomes de carbone, et o de 0,5 à 25% en poids, de préférence de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, d’alcanolamine(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
De façon préférentielle, la composition lubrifiante selon l’invention est sous la forme d’une solution. En effet, les ingrédients de la composition lubrifiante sont de préférence solubles ou solubilisés dans l’eau.
Au sens de la présente invention, une « solution » se distingue d’une émulsion ou d’une dispersion pouvant contenir plusieurs phases ou pouvant contenir des particules non solubilisées. Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention n’est pas une émulsion.
La composition lubrifiante selon l’invention peut être préparée par simple mélange des ingrédients, selon toutes méthodes connues de l’homme du métier pour obtenir une solution.
Applications
L’invention concerne également l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention, comme fluide pour le travail des métaux, en particulier pour l’usinage (tournage, fraisage, perçage, sciage, filetage entre autres), le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage de pièces métalliques, typiquement de pièces en acier, notamment en acier inoxydable.
Il conviendra de noter que la composition lubrifiante sera avantageusement diluée avec de l’eau avant son utilisation comme fluide pour le travail des métaux.
La présente invention concerne également un procédé de lubrification d’au moins une surface en métal d’une pièce métallique, notamment aluminium ou acier, comprenant la mise en contact de la composition lubrifiante avec ladite surface en métal.
De préférence, la surface en métal est une surface en acier.
Il conviendra de noter que le procédé de lubrification pourra comprendre une étape de dilution de la composition lubrifiante avec de l’eau avant l’étape de mise en contact de la composition lubrifiante (ainsi diluée) avec ladite surface en métal.
L’invention concerne également un procédé de travail des métaux, comprenant au moins une étape de travail des métaux, de préférence choisie parmi une étape d’usinage, de formage, de découpe, d’estampage ou de laminage, mise en œuvre sur une pièce métallique revêtue sur au moins une partie de sa surface de la composition lubrifiante selon l’invention.
De préférence, le procédé de travail des métaux comprend au moins une étape préliminaire de lubrification d’au moins une partie de ladite surface en métal, comprenant la mise en contact de la composition lubrifiante avec au moins une partie de ladite surface en métal.
Les inventeurs ont en effet découvert qu’une composition comprenant à la fois un PAG, un tensioactif non-ionique et un composé cellulosique permet d’obtenir une composition ayant des propriétés améliorées de lubrifiance, en particulier cette association permet d’obtenir une capacité améliorée à être éliminée après l’étape de travail des métaux. Les PAG mis en œuvre dans l’utilisation précitée peuvent présenter une ou plusieurs des caractéristiques et préférences décrites ci-dessus dans le cadre de la composition lubrifiante selon l’invention.
Le ou les composés cellulosiques mis en œuvre dans l’utilisation précitée peuvent présenter une ou plusieurs des caractéristiques et préférences décrites ci-dessus dans le cadre de la composition lubrifiante selon l’invention.
La composition lubrifiante résultante de l’utilisation précitée peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques et préférences décrites ci-dessus dans le cadre de la composition lubrifiante selon l’invention.
L’invention a également pour objet d’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention pour améliorer l'éco-performance d'un procédé comprenant au moins une étape de travail des métaux, dans laquelle l’éco-performance est choisie parmi : la réduction de l’énergie consommée pour la mise en œuvre du procédé, l’augmentation de la productivité du procédé, l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé, l’éco-performance étant en particulier choisie parmi l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé.
L’étape de travail de métaux peut comprendre l’usinage (tournage, fraisage, perçage, sciage, filetage entre autres), le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage de pièces métalliques, le métal étant de préférence l’acier.
En d’autres termes, la composition lubrifiante selon l’invention permet de réduire l’impact environnemental d’un procédé comprenant au moins une étape de travail des métaux.
EXEMPLES
Dans la suite de la présente description, des exemples sont donnés à titre illustratif de la présente invention et ne visent en aucun cas à en limiter la portée.
Exemple 1 : Préparation des compositions lubrifiantes
Deux compositions lubrifiantes ont été préparées. Les ingrédients suivants ont été utilisés : ExPAGI désigne un poly(alkylène glycol) comprenant des motifs oxyde d’éthylène (OE) et oxyde de propylène (OP) dans un ratio OE/OP d’environ 1/1 , ExPAGI étant terminé par un groupement butyle à une extrémité et un groupement hydroxyle à l’autre extrémité, ExPAGI ayant une masse moléculaire moyenne en poids dans la gamme allant de 900 à 1500 g/mol. ExPAG2 désigne un poly(alkylène glycol) comprenant des motifs oxyde d’éthylène (OE) et oxyde de propylène (OP) dans un ratio OE/OP d’environ 4/1 , ExPAG2 étant terminé par groupement hydroxyle aux deux extrémités, ExPAG2 ayant une masse moléculaire moyenne en poids d’environ 2700 g/mol.
ExPAG3 désigne un poly(alkylène glycol) comprenant des motifs oxyde d’éthylène (OE) et oxyde de propylène (OP) dans un ratio OE/OP d’environ 1/1 , ExPAG3 étant terminé par un groupement butyle à une extrémité et un groupement méthyle à l’autre extrémité, ExPAG3 ayant une masse moléculaire moyenne en poids d’environ 1400 g/mol.
HEC désigne une hydroxyéthylcellulose ayant une masse moléculaire moyenne en poids allant de 700000 à 1500000 Da. alcanolamine désigne une ou plusieurs alcanolamine choisies parmi la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA), la mono-isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DI PA), la triisopropanolamine (Tl PA), la méthyldiéthanol amine (MDEA), le 2-amino-2-éthyle-1 ,3-propanediol, le 2-amino-2-méthyle-1- propanol et leurs mélanges. acide aliphatique désigne un ou plusieurs acides choisis parmi des monoacides aliphatiques en C8-C11 , des diacides aliphatiques en C8-C11 , acide aromatique désigne un ou plusieurs polyacides comportant au moins un cycle aromatique, paquet d’additifs désigne un mélange d’additifs classiquement mis en œuvre dans les compositions lubrifiantes pour le travail des métaux, incluant notamment un antimousse, un biocide et un anticorrosion de type benzotriazole.
Le tableau 1 donne le détail des compositions testées, les pourcentages sont des pourcentages en poids par rapport au poids total de la composition.
[Tableau 1]
Figure imgf000030_0001
Exemple 2 : Evaluation de la formation de résidus visqueux
Dans cet exemple, la capacité des compositions décrites dans l’exemple 1 à former des résidus visqueux a été comparée.
Pour cet essai, la composition du tableau 1 a été diluée dans de l’eau à 8%.
Le protocole de test est le suivant avec les étapes successives suivantes :
- initial :
• Verser dans coupelle 10 ml de dilution (8% TH40)
• Evaporer jusqu’à poids constant 80°C (1 h45)
- 1er lavage :
• Verser dans coupelle avec extrait sec (ES) de l’initial, 10 ml de dilution 8% TH40
• Attendre 15 min en statique (pas de mélange)
• Egoutter le surplus
• Evaporer pendant 15 min à 80°C
Réitération de cette étape N fois jusqu’à obtention d’un résidu conséquent sur la formule de référence selon le protocole ci-dessous:
- N lavage :
• Verser dans coupelle avec ES du N-1 lavage, 10 ml de dilution 8% TH40
• Attendre 15 min en statique (pas de mélange)
• Egoutter le surplus
• Evaporer pendant 15 min à 80°C Une fois l’obtention de ce résidu, procéder comme suit :
- lavage à l’eau pure :
• Verser dans coupelle avec ES du Neme ème lavage, 10 ml d’eau osmosée
• Attendre 15 min en statique (pas de mélange)
• Égoutter le surplus
• Évaporer pendant 15 min à 80°C
Il a été observé qu’après le lavage final à l’eau pure, pour les compositions comparatives CC1 et CC2, des résidus de polymères et de minéraux étaient toujours présents dans la coupelle alors que pour les compositions selon l’invention Cl 1 et CI2, il ne restait aucun résidu, la coupelle était propre.
Comme le montrent les résultats de cet exemple, la composition lubrifiante selon l’invention permet d’éviter la formation de résidus, notamment de résidus visqueux de type polymère sec (dépôt blanchâtre), lors du lavage ayant lieu après l’étape de travail des métaux.
Exemple 3 : Évaluation des propriétés anti-usure et extrême-pression
Les compositions décrites dans l’exemple 1 ont été évaluées à un test anti-usure de type 4 billes.
Pour cet essai, la composition du tableau 1 a été diluée dans de l’eau à 8%.
Les propriétés extrême-pression et anti-usure des compositions lubrifiantes sont évaluées par le test 4 billes selon la norme ASTM D2783 adaptée avec les paramètres suivants :
- vitesse proche de 1500 tours/minute,
- température ambiante, soit environ 20°C,
- durée de charge de 1 minute.
La mesure d’extrême-pression est réalisée par rotation d’une bille en acier inoxydable sur trois billes également en acier inoxydable maintenues immobiles, les 4 billes étant entièrement recouvertes d’un film de lubrifiant. Une charge est appliquée sur les billes et augmentée graduellement (toutes les minutes selon les paramètres ci-dessus) jusqu’à ce que les billes se soudent entre elles. Les billes sont changées avant chaque augmentation de la charge.
Le pouvoir extrême-pression correspond à la valeur de la charge à partir de laquelle les 4 billes se soudent, empêchant la rotation de la bille supérieure sur les 3 autres. Plus la charge est importante, plus le pouvoir extrême-pression est élevé.
Cette méthode permet également d’évaluer les propriétés anti-usure d’une composition lubrifiante. Pendant l’augmentation graduelle de charge, il est possible de déterminer, à chaque pallier, le diamètre d’usure sur les 3 billes. Plus le diamètre d’usure est faible, plus le lubrifiant est efficace pour prévenir l’usure (ou grippage) des pièces.
Le diamètre d’usure en mm est indiqué dans le tableau 2 pour différentes charges
[Tableau 2]
Figure imgf000032_0001
Comme le montrent les résultats du tableau 2, la composition selon l’invention Cl 1 présente un diamètre d’usure plus faible et une charge de soudure plus élevée et donc de meilleures propriétés anti-usure et extrême-pression que la composition hors invention CC1. De même, la composition selon l’invention CI2 présente un diamètre d’usure plus faible et une charge de soudure plus élevée et donc de meilleures propriétés anti-usure et extrême-pression que la composition hors invention CC2. Ainsi, à iso-teneur en cellulose, la composition selon l’invention comprenant deux PAG de masse différente permet d’améliorer les propriétés antiusure et extrême pression.
Exemple 4 : Évaluation de la capacité à relarguer les huiles
Dans cet exemple, les compositions CC1 et CI1 décrites dans le tableau 1 sont évaluées et comparées pour leur capacité à relarguer les huiles.
Pour cet essai, la composition du tableau 1 a été diluée dans de l’eau à 10%.
Le protocole de test est le suivant :
La composition diluée a été mélangée avec une huile dans une proportion : 90% en volume de composition et 10% en volume d’huile.
Le principe est de mélanger 10% d’huile appelée huile étrangère dans 90% d’une solution de la formule diluée à 8% dans de l’eau dure TH 40 (degré français). On vérifie à l’instant initial la présence d’huile en surface non mélangé puis on agite fortement à la main et on regarde après 15 mn, 30 mn, 1 h, 2h et 24H, l’évolution de la décantation de l’huile. La composition selon l’invention CI1 présente une meilleure séparation entre la phase aqueuse et la phase huileuse que la composition CC1. En effet, il a été observé qu’après décantation de la composition CC1 , la phase aqueuse est polluée par l’huile, alors qu’après décantation de la composition CI1 , la phase aqueuse est séparée de l’huile, comme à l’initial, sans pollution, avec une cinétique rapide.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Composition lubrifiante comprenant de l’eau et : de 0,05 à 40% en poids d’au moins deux polyalkylène glycol PAG1 et PAG2, le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 étant strictement inférieur à 1 , de 0,001 à 30% en poids d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
2. Composition lubrifiante selon la revendication 1 , dans laquelle le ratio entre la masse molaire de PAG1 et la masse molaire de PAG2 est inférieur ou égal à 0,8, de préférence inférieur ou égal à 0,7, de préférence encore inférieur ou égal à 0,5.
3. Composition lubrifiante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la masse molaire de PAG1 va de 500 à 2000 g/mol.
4. Composition lubrifiante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la masse molaire de PAG1 va de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, et/ou la masse molaire de PAG2 va de 1500 à 5000 g/mol, de préférence de 2000 à 4000 g/mol.
5. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un troisième polyalkylène glycol PAG3, PAG3 ayant une masse molaire différente de PAG1 et différente de PAG2, ledit PAG3 ayant de préférence une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, de préférence de 700 à 1800 g/mol, PAG3 ayant de préférence au moins une terminaison méthyle, avantageusement une terminaison méthyle et une terminaison butyle.
6. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant : de 0,05 à 30% en poids, de préférence de 0,1 à 15% en poids, de préférence encore de 0,15 à 10% en poids, de PAG1 , de 0,01 à 30%, de préférence de 0,05 à 15% en poids, de préférence encore de 0,1 à 10% en poids en poids de PAG2, éventuellement de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,02 à 7% en poids, de préférence encore de 0,05 à 5% en poids de PAG3, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
7. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un système anti-corrosion comprenant au moins un acide et au moins une base, au moins une base étant de préférence choisie parmi les amines, avantageusement parmi les alcanolamines.
8. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle ledit au moins un composé cellulosique est choisi parmi les alkylcelluloses, les dialkylcelluloses, les hydroxyalkylcelluloses, les carboxyalkylcelluloses, et leurs mélanges, de préférence parmi les hydroxyalkylcelluloses, avantageusement ledit au moins un composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose.
9. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le ou les polyalkylène glycol sont choisis parmi les poly(éthylène glycol), les poly(propylène glycol), les copolymères comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène, et leurs mélanges, de préférence parmi les copolymères blocs comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et leurs mélanges, de préférence encore parmi les copolymères dibloc oxyde d’éthylène-oxyde de propylène et les copolymères tribloc oxyde de propylène- oxyde d’éthylène-oxyde de propylène et leurs mélanges.
10. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, ladite composition étant une composition prête à l’emploi comprenant de l’eau et : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1 % en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
11. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, ladite composition étant une composition concentrée comprenant de l’eau et : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, de polyalkylène glycol, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1% en poids, d’au moins un composé cellulosique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
12. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, ladite composition étant une composition prête à l’emploi comprenant : de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence encore de 0,1 à 5% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,05 à 15% en poids, de préférence de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,1 à 5% en poids d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, éventuellement de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,02 à 2% en poids, de préférence encore de 0,05 à 1% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,005 à 5% en poids, de préférence de 0,005 à 1% en poids, de préférence de 0,005 à 0,5% en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 60% en poids d’eau, de préférence au moins 70% en poids d’eau, de préférence au moins 80% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et o de 0,01 à 10% en poids, de préférence de 0,01 à 5% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de bases(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
13. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou 11 , ladite composition étant une composition concentrée comprenant : de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un premier polyalkylène glycol PAG1 , de 0,5 à 30% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de préférence de 2 à 15% en poids, d’un deuxième polyalkylène glycol PAG2, éventuellement de 0,1 à 15% en poids, de préférence de 0,1 à 10% en poids, de préférence encore de 0,5 à 5% en poids, d’un troisième polyalkylène glycol PAG3, de 0,05 à 10% en poids, de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 1 % en poids, de composé(s) cellulosique(s), au moins 30% en poids d’eau, de préférence au moins 40% en poids d’eau, de préférence au moins 45% en poids d’eau, éventuellement : o de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 0,5 à 15% en poids, de préférence de 1 à 15% en poids, d’acide(s), au moins un acide étant un acide aliphatique, et o de 0,5 à 25% en poids, de préférence de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 1 à 20% en poids, de base(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
14. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle :
- le premier polyalkylène glycol PAG1 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, PAG1 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le deuxième polyalkylène glycol PAG2 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 1500 à 5000 g/mol, PAG2 ayant deux groupes terminaux hydroxyle, et
- le cas échéant, le troisième polyalkylène glycol PAG3 est un copolymère comprenant des motifs oxyde d’éthylène et des motifs oxyde de propylène et ayant une masse molaire allant de 500 à 2000 g/mol, PAG3 ayant une masse molaire différente de PAG1 , PAG3 ayant au moins un groupe terminal alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et
- le composé cellulosique est une hydroxyéthylcellulose.
15. Utilisation de la composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, comme fluide pour le travail des métaux, en particulier pour l’usinage, le formage, la découpe, l’estampage ou encore le laminage de pièces métalliques, le métal étant de préférence l’acier.
16. Utilisation d’une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pour améliorer l'éco-performance d'un procédé comprenant au moins une étape de travail des métaux, dans laquelle l’éco-performance est choisie parmi : la réduction de l’énergie consommée pour la mise en œuvre du procédé, l’augmentation de la productivité du procédé, l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé, de préférence parmi l’amélioration de la sécurité des opérateurs du procédé.
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