Description

Titre : COMPOSITION AQUEUSE POUR UA UUBRIFICATION DES SYSTEMES MECANIQUES

Domaine technique

La présente invention a trait au domaine des compositions lubrifiantes destinées à la lubrification des systèmes mécaniques, tels que des roulements, des engrenages, des paliers ou des moteurs. Elle vise plus particulièrement à proposer de nouveaux lubrifiants aqueux.

Technique antérieure

Les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants », sont couramment mises en œuvre dans des systèmes mécaniques, pour réduire les frottements entre les pièces et ainsi protéger les pièces contre G 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, par exemple pour le travail des métaux, notamment pour les opérations de déformation de métaux, pour les turbines à gaz ou à vapeur dans les domaines de l’aéronautique, du naval, du transport ferroviaire et de la production d’électricité, pour des systèmes de propulsion des véhicules à moteur, par exemple pour la lubrification des roulements, des engrenages, d’un moteur, etc.

Les lubrifiants les plus répandus sont des lubrifiants à base d’hydrocarbures. Ces lubrifiants hydrocarbonés sont classiquement composés 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’autre part, la friction entre les pièces en mouvement génère de la chaleur, et il peut être nécessaire d’assurer conjointement un refroidissement des systèmes mécaniques. Ce refroidissement est typiquement assuré par un fluide de refroidissement, distinct du lubrifiant hydrocarboné, comme par exemple de l’air, un fluide aqueux, tel que l’eau ou encore par un mélange d’eau et d’un glycol.

De nos jours, le développement de nouveaux lubrifiants doit prendre en considération de nouvelles contraintes visant à s’affranchir de l’utilisation de solvants toxiques ou potentiellement toxiques, ou encore à réduire leur impact sur l’environnement et les émissions de dioxyde de carbone. A ce titre, les formulations à base d’eau présentent un intérêt croissant.

Si l’eau est excellent fluide de refroidissement, elle ne présente pas, en revanche, des propriétés tribologiques requises pour un lubrifiant, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure.

Des compositions lubrifiantes à base d’eau, supplémentée par divers additifs, ont déjà été étudiées. Par exemple, le document US 2012/0149616 propose un lubrifiant aqueux comprenant, outre de l’eau, des polyalkylènes glycol hydrosolubles, des émulsifiants, des additifs antigels de type alkylène glycol ou glycérol, des additifs anticorrosion, des additifs anti-mousses et des additifs réducteurs de frottement.

Exposé de l’invention

La présente invention vise à proposer une nouvelle composition à base d’eau, présentant des propriétés tribologiques adaptées à sa mise en œuvre pour la lubrification de systèmes mécaniques.

Plus particulièrement, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, comprenant au moins :

- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ;

- du glycérol ; et

- de l’hypéricine.

Par « composition aqueuse » au sens de la présente invention, on entend désigner une composition comprenant de l’eau à titre de fluide de base, autrement dit à titre de solvant majoritaire. En particulier, l’eau, de préférence déionisée, représente de préférence plus de 35 % massique de la masse totale de la composition lubrifiante.

Dans la suite du texte, on désignera par « composition lubrifiante aqueuse » ou « lubrifiant aqueux », une composition lubrifiante selon l’invention, destinée à lubrifier les pièces en mouvement dans un système mécanique.

Par « eau osmosée » au sens de la présente invention, on entend désigner une eau ayant subi une purification, notamment par un procédé d’osmose inverse, afin de réduire la teneur en composés organiques et/ou minéraux, par exemple à une teneur inférieure à 5,0 % en poids, de préférence inférieure à 1,0 % en poids. Dans la suite du texte, les expressions « eau déminéralisée » ou encore « eau ultrapure » seront considérées comme équivalentes ou synonymes de l’expression « eau osmosée ». En particulier, l’eau osmosée peut être une « eau déionisée », autrement dit une eau ayant subi une purification afin de réduire la teneur en ions, tels que les ions Ca ²⁺ et HCO3 généralement présents dans l’eau. De préférence une eau déionisée ne comprend pas d’ions.

L’hypéricine est un pigment naturel présent chez certaines espèces d’insectes et certaines plantes du genre Hypericum, dont la plante commune est le millepertuis. L’hypéricine est un composé de dione polycyclique aromatique présentant de nombreuses activités biologiques. Il est connu depuis très longtemps d’utiliser l’hypéricine dans la médecine traditionnelle, par exemple dans le traitement de la dépression et la cicatrisation des blessures. En outre, l’hypéricine est également connue en tant qu’agent antiviral, antibactérien et antitumoral, ou encore en tant que photosensibilisateur dans le diagnostic et la thérapie des tumeurs.

En revanche, à la connaissance des inventeurs, il n’a jamais été proposé de mettre en œuvre l’hypéricine dans des lubrifiants destinés à la lubrification de systèmes mécaniques.

Contre toute attente, les inventeurs ont découvert qu’il est possible, en supplémentant un mélange d’eau et de glycérol, par de l’hypéricine, d’accéder à une formulation aqueuse présentant d’excellentes propriétés tribologiques.

En particulier, une composition aqueuse selon l’invention présente de bonnes propriétés en termes de résistance à l’usure et de réduction des frottements entre les pièces en mouvement dans un système mécanique.

Ainsi, la présente invention concerne également l’utilisation de l’hypéricine à titre d’additif pour améliorer les propriétés tribologiques, en particulier en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, d’une composition aqueuse comprenant par ailleurs au moins de l’eau et du glycérol, en particulier comprenant au moins 35 % massique d’eau et au moins 20 % massique de glycérol, par rapport à la masse totale de la composition.

Les compositions aqueuses selon l’invention s’avèrent ainsi adaptées à une mise en œuvre en tant que lubrifiants pour la lubrification de pièces en mouvement dans un système mécanique. Elles peuvent ainsi être employées dans tous les systèmes et pour toutes applications, en substitution des lubrifiants conventionnels hydrocarbonés. Des exemples d’application sont donnés dans la suite du texte. Selon encore un autre de ses aspects, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour la lubrification des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule, et plus particulièrement au niveau de la partie transmission d’un système de propulsion de véhicule.

L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé de lubrification d’un système mécanique (ou de pièces dans un système mécanique), comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins une pièce dudit système mécanique avec une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.

Elle concerne encore G utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour réduire les frottements entre les pièces en mouvement dans un système mécanique, ainsi que l’utilisation d’une composition aqueuse lubrifiante selon l’invention pour réduire l’usure des pièces dans un système mécanique.

De manière avantageuse, une composition selon l’invention associe ainsi de bonnes propriétés de refroidissement liées à la présence de l’eau, et de bonnes propriétés tribologiques, en particulier de réduction des frottements et de résistance à l’usure. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention peut avantageusement assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement.

Ainsi, la présente invention concerne également G utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, pour la lubrification et le refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique, en particulier dans un système de propulsion de véhicule.

Il est ainsi possible de tirer profit d’une composition aqueuse selon l’invention pour s’affranchir de la mise en œuvre de deux fluides distincts, d’un côté un fluide de refroidissement, de l’autre, un fluide lubrifiant.

Également, une composition selon l’invention présente l’avantage d’être aisée à formuler. Elle présente, outre les propriétés conjointes de refroidissement et de lubrification, une bonne stabilité. De manière avantageuse, elle présente également de bonnes propriétés anticorrosion. D’autres caractéristiques, variantes et avantages d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.

Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de ... à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.

Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages pondéraux. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. La température est exprimée en degré Celsius sauf indication contraire, et la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire.

Description détaillée

COMPOSITION LUBRIFIANTE AQUEUSE

Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, dit encore lubrifiant aqueux, est une formulation comprenant de l’eau à titre de solvant majoritaire.

Au sens de l’invention, par « solvant majoritaire » on entend signifier que l’eau est présente en plus grande quantité que tout autre solvant éventuellement présent dans la composition. De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 35 % massique d’eau, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

De manière avantageuse, outre son rôle de solvant, l’eau permet d’accéder à une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés de refroidissement, et pouvant être mise en œuvre comme fluide de refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique. Selon un mode de réalisation particulier, l’eau mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est de l’eau déionisée, dite encore eau déminéralisée. Une eau déionisée ne comprend pas d’ions, tels que les ions Ca ²⁺ et HCO3 généralement présents dans l’eau, qui sont responsables de la conduction de l’électricité dans l’eau.

La mise en œuvre d’une eau déionisée est donc particulièrement avantageuse dans le cadre de l’utilisation du lubrifiant aqueux selon l’invention pour des applications requérant un fluide conduisant peu, voire pas du tout, l’électricité, comme par exemple pour la mise en œuvre du lubrifiant aqueux pour la lubrification et le refroidissement de systèmes mécaniques comprenant un circuit électrique, par exemple des moteurs électriques ou hybrides, en particulier dans des véhicules électriques ou hybrides.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention se différencie donc des lubrifiants classiquement mis en œuvre dans les systèmes mécaniques, qui comprennent une proportion majoritaire d’une ou plusieurs huiles non solubles dans l’eau.

Par « huile non soluble dans l’eau », on entend notamment une huile qui ne se dissout substantiellement pas dans l’eau à température ambiante (à environ 25 °C). En particulier, une huile non soluble dans l’eau présente une solubilité dans l’eau inférieure à 0,2 g/L, à température ambiante.

Il s’agit notamment des huiles de bases lubrifiantes appartement aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et leurs mélanges.

De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon la présente invention comprend moins de 5 % massique d’huile(s) non soluble(s) dans l’eau, de préférence moins de 2 % massique, plus préférentiellement moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est totalement exempte d’huile non soluble dans l'eau.

HYPERICINE

Comme précisé précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention met en œuvre de l’hypéricine.

L’hypéricine, encore nommée l,3,4,6,8,13-hexahydroxy-10,ll- dimcthylphcnanthroj 1 , 10,9,8-o c/ra]pcrylcnc-7, 14-dionc ou 4,5,7,4',5',7'-Hexahydroxy- 2,2'-dimethylnaphthodianthrone, est un composé formé de huit cycles conjugués contenant six groupes hydroxyles, deux groupes carbonyles et deux groupes méthyles, présentant la structure chimique suivante : L’hypéricine peut être obtenue par tout procédé connu de l’homme du métier.

En particulier, elle peut être issue de plantes fraîches ou séchées du genre Hypericum. Hypericum perforatum, connu également sous le nom de St John's Wort ou de millepertuis, est une source riche en hypéricine.

Les extraits d’Hypericum peuvent être facilement préparés par extraction par solvant organique, tel que l’acétone, l’acétonitrile, le dichlorométhane, l’acétate d'éthyle, l’éthanol, l’hexane, l’isopropanol, le méthanol, ou par extraction par fluide supercritique, tel que le dioxyde de carbone à l’état supercritique. Un exemple d’un tel procédé est notamment décrit dans le document US 7,195,783.

Alternativement, l’hypéricine peut être synthétisée en laboratoire, selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier, telles que décrites par exemple dans les documents WO 2017/151111, US 5,120,412 et EP 0432496.

L’hypéricine peut encore être disponible commercialement, par exemple auprès de la société Sigma Aldrich.

L’hypéricine mise en œuvre selon l’invention se présente généralement sous la forme d’une poudre.

De préférence, l’hypéricine est mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention à raison de 0,01 % à 5,0 % massique, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique et plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de l’eau et de l’hypéricine dans un ratio massique eau : hypéricine allant de 100 :1 à 200 :1, en particulier de 120 :1 à 150 :1. Selon une variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre, alternativement à l’hypéricine ou conjointement à celle-ci, un ou plusieurs autres composés de type dianthraquinone polycyclique, et plus généralement un ou plusieurs composés dérivés d’anthraquinone.

Ainsi, d’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs composés choisis parmi les dianthraquinones polycycliques, de préférence parmi l’hypéricine et ses dérivés.

Les composés de type dianthraquinone polycyclique peuvent répondre plus particulièrement à la formule (I) suivante : dans laquelle :

- Ri, R _Ô , R ₇ et R ₁₂ sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -OH, -OR et -0(C0)R ;

- R3, R4, R9 et Rio sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -R, -OH, -OR, -0(C0)R, -CH2-OH, -CH2-OR, CH ₂ -0(C0)R, -COOH et -COOR, de préférence parmi -H, -OH, -OR, -0(C0)R, -CH2-OH, -CH2-OR et CH ₂ -0(C0)R ;

- R ₂ , R ₅ , Rs et R ₁₁ sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi -H, -R, -F, -Cl, - Br, -I et -SO3H, de préférence parmi -H et -R ;

- R est un groupement alkyle, en particulier comprenant de 1 à 10 atomes de carbone.

De tels composés peuvent être obtenus par tout procédé connu de l’homme du métier, comme celui décrit dans le document US 7,195,783.

Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins de l’eau, du glycérol et au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus. En particulier, le ou lesdits composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisis parmi l’hypéricine et ses dérivés, peuvent être mis en œuvre à raison de 0,01 % à 5,0 % massique, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique et plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

GLYCEROL

Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins du glycérol.

Le glycérol est une molécule organique comportant trois groupements hydroxyles libres, de formule suivante :

De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins 20 % massique de glycérol, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique, par rapport à la masse totale la composition. En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de l’eau et du glycérol dans un ratio massique eau : glycérol allant de 0,5 :1 à 2 :1.

En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre du glycérol et de l’hypéricine dans un ratio massique glycérol : hypéricine allant de 50 :1 à 300 :1, en particulier de 100 :1 à 200 :1.

Selon une variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre, alternativement au glycérol ou conjointement à celui-ci, un ou plusieurs autres composés de type polyols, en particulier choisis parmi les glycols et les polyalkylène glycols.

Ainsi, d’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs polyols, en particulier choisis parmi le glycérol, les glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges.

Les glycols sont des diols dans lesquels les deux groupes hydroxyle sont portés par des atomes différents de carbone, de préférence par des atomes de carbone vicinaux. De préférence, les glycols sont des alkylène glycols, en particulier ayant de 2 à 10 atomes de carbone, en particulier de 2 à 6 atomes de carbones. A titre d’exemples, peuvent être cités le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol et le propylène glycol.

Les polyalkylène glycols (notés « PAG ») sont choisis parmi les polyalkylène glycols solubles dans l’eau.

Par « soluble dans l’eau » on entend désigner un polyalkylène glycol ayant une solubilité dans l’eau d’au moins 10 g/L, de préférence d’au moins 500 g/L, dans l’eau à température ambiante (environ 25 °C).

Les polyalkylène glycols peuvent être plus particulièrement formés d’unités oxyde d’alkylène en C1-C4, de préférence en C1-C3, plus particulièrement en C2-C3. Avantageusement, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène. Il peut s’agir d’un copolymère statistique oxyde d’éthylène / oxyde de propylène.

De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 5 000 mm ² /s, en particulier entre 150 et 3 000 mm ² /s.

De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445, comprise entre 500 et 30000 mm ² /s, plus particulièrement entre 1 000 et 25 000 mm ² /s.

Le point éclair d’un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est de préférence supérieur ou égale à 160 °C, en particulier supérieur ou égale à 220 °C. Le point éclair peut être mesuré par la norme ISO 2592 ou ASTM D92.

De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente un indice de viscosité mesuré selon la norme ASTM D2270, compris entre 100 et 800, de préférence entre 250 et 550. Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins de l’eau, au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment, et de l’hypéricine.

En particulier, le ou lesdits composés de type polyol peuvent être mis en œuvre à raison d’au moins 20 % massique, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique, par rapport à la masse totale la composition.

Ainsi, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :

- de l’eau,

- au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et

- au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine.

ADDITIFS

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre en outre divers additifs.

Il est entendu que le ou lesdits additifs sont compatibles avec leur mise en œuvre en milieu aqueux. Avantageusement, les additifs sont mis en œuvre sous une forme soluble ou émulsionnable dans l’eau, par exemple sous la forme de sels ou de liquides ioniques.

Le ou lesdits additifs sont bien entendu choisis au regard de l’application visée pour le lubrifiant aqueux.

Bien entendu, l’homme du métier veillera à choisir les éventuels additifs et/ou leur quantité de telle manière que les propriétés avantageuses de la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, en particulier les propriétés tribologiques, notamment de réduction des frottements et protection des pièces contre l’usure, et de refroidissement, ne soient pas altérées par l’adjonction envisagée.

De tels additifs peuvent être plus particulièrement choisis parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiants, et leurs mélanges.

Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre plus particulièrement de 0,1 à 10 % massique d’additifs, en particulier de 1,0 à 8,0 % massique d’additifs, par rapport à la masse totale de la composition.

Inhibiteur de corrosion

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs de corrosion permettent avantageusement de réduire voire d’empêcher la corrosion des pièces métalliques. La nature du ou desdits inhibiteurs de corrosion peut être choisie au regard du métal à protéger contre la corrosion, tel que l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes, par exemple le cuivre ou le laiton. Parmi les inhibiteurs de corrosion inorganiques peuvent être cités les nitrites, les sulfites, les silicates, les borates, les phosphates de sodium, potassium, calcium ou magnésium, les phosphates de métaux alcalins, les hydroxydes, les molybdates, les sulfates de zinc, de magnésium ou de nickel.

Parmi les inhibiteurs de corrosion organiques peuvent être cités les alcanolamines, telle que la triéthanolamine, les acides aliphatiques monocarboxyliques, en particulier ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide octanoïque, les acides aliphatiques dicarboxyliques ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide décane dioïque, l’acide undécane dioïque, l’acide dodécane dioïque ou leurs mélanges, les acides polycarboxyliques éventuellement neutralisés par la triéthanolamine, tel que l’acide l,3,5-triazine-2,4,6-tri-(6- aminocaproïque), les acides alcanoylamidocarboxyliques, en particulier l’acide isononanoylamidocaproïque, et leurs mélanges. Les amides boratés, produits de la réaction d’amines ou d’amino-alcools avec de l’acide borique, peuvent également être utilisés.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 5,0 % massique d’inhibiteur(s) de corrosion, de préférence de 0,5 % à 4,0 % massique, plus préférentiellement de 1,0 % à 2,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-usure et/ou extrême-pression. Leur fonction est de réduire l’usure et le coefficient de friction, ou encore d’empêcher le contact métal-métal par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.

Il existe une grande variété d’additifs anti-usure, parmi lesquels peuvent être cités ceux choisis parmi les additifs phosphosoufrés comme les alkylthiophosphates métalliques ou leurs sels.

Les phosphates d’amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans une composition selon l’invention.

Des additifs n’apportant pas de phosphore peuvent également convenir, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées.

Parmi les additifs extrême-pression convenant à la présente invention, peuvent être cités les additifs extrême-pression hydrosoluble, tels que le 2,5-dimercapto-l,3,4-thiadiazole (DMTD) ou l’un de ses sels, en particulier un sel disodium (NaDMTD).

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 10 % massique d’additif(s) anti-usure et/ou extrême-pression tels que définis ci-dessus, de préférence entre 0,5% et 5,0% massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Anti-mousse

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-mousse. Les anti-mousses permettent d’empêcher le moussage du fluide lubrifiant.

Il peut s’agir par exemple d’un agent anti-mousse à base de polysiloxanes ou de polymères acrylates. De préférence, l’agent anti-mousse est choisi parmi les siloxanes tri dimensionnelles. Également, les agents anti-mousses peuvent être des polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates.

En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 3,0 % massique d’additif(s) anti-mousse, de préférence de 0,005 % à 1,5 % massique, plus préférentiellement de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif régulateur de pH, en particulier un tampon alcalin. Le régulateur de pH permet de maintenir le pH souhaité de la composition lubrifiante, en particulier afin de préserver un pH alcalin, avantageusement compris entre 8 et 11, de manière notamment à prévenir une corrosion des surfaces métalliques.

Le régulateur de pH peut être choisi dans la famille des amines, en particulier des alcanolamines et des alcools aminés.

Il peut s’agir notamment d’un additif régulateur de pH choisi parmi les éthanolamines, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA) ; 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 alcanolamines, telle que la méthyldiéthanol amine (MDEA), les cyclamines, tels que la cyclohexylamine, le 2-amino- 2-éthyle-l,3-propanediol, le 2-amino-2-méthyle-l-propanol et leurs mélanges.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 10 % massique d’additif(s) régulateur(s) de pH, de préférence de 0,5 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent passivant les métaux. Les agents passivant les métaux permettent de protéger les pièces métalliques en favorisant la formation d’oxyde métallique à leur surface. Les agents passivant les métaux peuvent être par exemple choisis parmi des dérivés du triazole, tels que le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltryazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), les amines substituées par un groupe triazole, tels que la N,N-bis(2- éthylhexyl)-l,2,4-triazol-l-yl méthanamine, la N'-bis(2 éthylhexyl)-4-méthyl-lH- benzotriazol-l-méthyl-amine, la N,N-bis(heptyl)-ar-methyl-lH-benzotriazole-l- méthanamine, N,N-bis(nonyl)-ar-methyl- IH-benzo triazole- 1 -méthanamine, N,N- bis(décyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l-méthanamine, N,N-bis(undécyl)-ar-méthyl-lH- benzotriazole- 1 -méthanamine, N, N -bis(dodécyl)-ar-méthyl- 1 H-benzotriazole- 1 - méthanamine, N,N-bis(2-éthylhexyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l-méthan amine, les

1.2.4-triazoles, les benzimidazoles, les 2-alkyldithiobenzimidazoles, les 2- alkyldithiobenzothiazoles, les 2-(N, N-dialkyldithiocarbamoyl)benzothiazoles, les 2,5- bis(alkyldithio)-l,3,4-thiadiazoles, tels que le 2,5-bis(tert-octyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le

2.5-bis(tert-nonyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-decyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le

2.5-bis(tert-undecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-dodecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tridecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tetradecyldithio)-

1.3.4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-pentadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert- hexadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-heptadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le

2.5-bis(tert-octadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-nonadecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-eicosyldithio)-l,3,4-thiadiazole, les 2,5-bis(N,N- dialkyldithiocarbamoyl)-l,3,4-thiadiazoles, les 2-alkyldithio-5-mercaptothiadiazoles, et leurs mélanges.

De préférence les agents passivant les métaux sont choisis parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,01 % à 2,0 % massique d’agent(s) passivant les métaux, de préférence de 0,1 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition

Colorants

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs colorants. Les colorants peuvent être naturels ou synthétiques, généralement organiques. Les colorants pouvant être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse peuvent être plus particulièrement choisis parmi des colorants hydrosolubles naturels ou synthétiques, par exemple les colorants FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, la bétanine (betterave), le carmin, une chlorophylline, le bleu de méthylène, les anthocyanes (enocianine, carotte noire et hibiscus), le caramel et la riboflavine.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 2,0 % massique de colorant(s), de préférence entre 0,01 % et 1,5 % massique, plus préférentiellement entre 0,02 % et 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs agents émulsifiants, également appelés émulgateurs. Leur fonction est de générer des émulsions stables dans l’eau.

Les agents émulsifiants peuvent être plus particulièrement non ioniques, comme par exemple des alcools gras éthoxylés, des acides gras éthoxylés, des amides gras éthoxylés ; anioniques, par exemple des savons de KOH, de NaOH ; des sulphonates ; cationiques, tels que des composés ammonium quaternaire ; ou encore des esters d’acide carboxylique solubles ou émulsionnables dans l’eau.

En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,01 % à 10 % massique d’agent(s) émulsifiant, de préférence de 0,1 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent séquestrant. Les agents séquestrant, encore appelés agents chélatant, permettent de limiter l’incrustation d’ion métalliques dans la composition.

A titre d’exemples d’agents séquestrant, on peut citer ceux dérivés d’acides phosphoniques et des phosphonates, tels que l’acide diéthylènetriaminepentaméthyle phosphonique (DTPMPA), l’acide amino tri(méthylène phosphonique) (ATMP), l’acide hydroxyéthane- diphosphonique (HEDP), le 1,1 -diphosphonate de 1-hydroxyléthylidène, l’acide de 2- hydroxyéthy lamine di(méthylène phosphonique) (HEAMBP), l’acide diéthylène triamino penta(méthylène phosphonique) (DTMP), les acides organiques multifonctionnels et les acide hydroxylés, tels que l’acide éthylène diamine tétra-acétique (EDTA), l’acide pteroyl- L-glutamique (PGLU), les polyacides organiques, tels que l’acide maléique et l’acide polyaspartique, les polysaccharides et les carbohydrates, tels que l’inuline, la carboxyméthylinuline et le carboxyméthylchitosane.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 2,0 % massique d’agent(s) séquestrant, de préférence de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.

Biocides et fongicides

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent biocide et/ou fongicide. Les biocides et fongicides peuvent être utilisés pour améliorer la stabilité biologique de la composition en limitant la prolifération des bactéries, champignons et levures dans le fluide lubrifiant.

De tels biocides peuvent être choisis parmi les parabènes, les aldéhydes, les composés acétylacétone réactifs, les isothiazolinones, les composés phénoliques, les sels d’acides, les composés halogénés, les ammoniums quaternaires, certains alcools et leurs mélanges.

De préférence, les biocides peuvent être choisis parmi les benzisothiazolinones (BIT) éventuellement substituées, telle que la N-butyl-l,2-benzisothiazolin-3-one, les méthylisothiazolinones (MIT), les mélanges de méthylisothiazolinone et de chlorométhylisothiazolinone (MIT/CMIT), l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel de sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), le chloro-crésol et la N,N-méthylène- bis-morpholine (MBM) ; l’acide sorbique ; de préférence parmi l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, le chloro-cresol, les benzisothiazolinones et la N,N-méthylène-isomorpholine.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre entre 0,01 % et 10 % massique de biocide(s) et/ou fongicide(s), de préférence entre 0,5 % et 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445 (ISO 3104) allant de 500 à 2000 mm ² /s, en particulier de 800 à 1200 mm ² /s.

De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445 (ISO 3104) allant de 30 à 70 mm ² /s, en particulier de 40 à 60 mm ² /s.

Selon un mode de réalisation de l’invention, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend :

- au moins 35 % massique d’eau, en particulier de l’eau déionisée, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique;

- au moins 20 % massique de glycérol, de préférence entre 20 % et 75 % massique, plus préférentiellement entre 30 % et 50 % massique ;

- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine, de préférence de 0,05 % à 3,5 % massique, plus préférentiellement de 0,1 % à 1,5 % massique, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend :

- au moins 35 % massique d’eau, de préférence d’eau déionisée ;

- au moins 20 % massique de glycérol ;

- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine ; et

- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut consister en :

- au moins 20 % massique de glycérol ;

- de 0,01 % à 5,0 % massique d’hypéricine ; et

- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante ; le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.

Selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre :

- au moins 35 % massique d’eau, de préférence d’eau d’ionisée ;

- au moins 20 % massique d’un ou plusieurs composés de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et

- de 0,01 % à 5,0 % massique d’un ou plusieurs composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.

Plus particulièrement, selon une variante de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut consister en :

- au moins 20 % massique d’un ou plusieurs composés de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol ; et

- de 0,01 % à 5,0 % massique d’un ou plusieurs composés de type dianthraquinone polycyclique, en particulier choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante ; le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.

D’une manière plus générale, la présente invention concerne ainsi l’utilisation d’au moins un composé de type dianthraquinone polycyclique, choisi parmi l’hypéricine et ses dérivés, et plus particulièrement de formule (I) telle que définie ci-dessus, de préférence l’hypéricine, à titre d’additif pour améliorer les propriétés tribologiques, en particulier en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, d’une composition aqueuse comprenant au moins de l’eau et au moins un composé de type polyol choisi parmi le glycérol, les glycols notamment les alkylène glycols, les polyalkylène glycols et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le glycérol et les polyalkylène glycols tels que définis précédemment ; de préférence du glycérol.

APPLICATIONS

Comme mentionné précédemment, une composition lubrifiante aqueuse formulée selon l’invention, en particulier telle que décrite précédemment, présente d’excellentes propriétés tribologiques, notamment en termes de réduction des frottements et de résistance à l’usure, ce qui la rend particulièrement bien adaptée à une mise en œuvre comme fluide lubrifiant. Les compositions lubrifiantes aqueuses peuvent trouver diverses applications. D’une manière générale, elles peuvent être mises en œuvre comme fluide lubrifiant pour les systèmes et les applications, en substitution des lubrifiants conventionnels hydrocarbonés. Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut ainsi être mise en œuvre pour la lubrification d’engrenages, de roulements, de paliers, tels que des paliers à roulement ou à glissement ou encore de moteurs.

A titre d’exemple, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour la lubrification d’un moteur, notamment d’un moteur à combustion interne, par exemple d’un moteur de véhicule. Elle permet avantageusement de réduire l’usure des pièces d’un moteur.

Dans une autre variante d’application, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour le travail des métaux, par exemple pour la transformation des métaux, par exemple l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes.

De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention, formée majoritairement d’eau, présente peu d’impact toxicologique notamment pour les personnes mettant en œuvre ce lubrifiant. De façon avantageuse, quand bien même l’eau est le solvant majoritaire d’un lubrifiant aqueux selon l’invention, la surface traitée est correctement lubrifiée.

De plus, la présence d’une proportion importante en eau permet de faciliter le nettoyage de la surface à traiter, notamment par simple passage ou rinçage à l’eau.

Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut encore trouver une application intéressante pour la lubrification d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, et plus particulièrement du moteur, de l’électrique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie.

Une composition aqueuse selon l’invention peut ainsi être mise en œuvre à la fois comme fluide de refroidissement et comme lubrifiant, par exemple dans un système de motorisation d’un véhicule électrique ou hybride. De manière avantageuse, une composition selon l’invention permet d’accéder conjointement à de bonnes propriétés en termes de refroidissement et de lubrification des pièces du système de motorisation d’un véhicule électrique ou hybride.

Plus particulièrement, une composition selon l’invention permet de refroidir et lubrifier un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride. Elle s’avère notamment efficace pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator d’un moteur électrique. Elle assure également la lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride.

Avantageusement, une composition selon l’invention permet d’assurer la lubrification de la transmission, lorsqu’elle est présente, en particulier le réducteur, d’un véhicule électrique ou hybride. Également, une composition selon l’invention permet avantageusement de refroidir efficacement la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride.

Ainsi, de manière avantageuse, il est par exemple possible, en mettant en œuvre, une unique composition selon l’invention, d’assurer à la fois le refroidissement de la batterie et la lubrification de la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.

Selon l’invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition selon l’invention, permettent de définir des utilisations selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées. L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.

Exemples

Essais tribologiques

Le coefficient de frottement des compositions lubrifiantes et l’usure des billes en pm ³ en diamètre de l’empreinte de la bille sont mesurés à l’aide d’un tribomètre alternatif bille-plan. Pour chaque test les pièces mécaniques de bille et/ou de surface plane sont changées. Les propriétés des pièces utilisées sont présentées dans le Tableau 1 ci-dessous.

Propriétés des pièces mécaniques utilisées dans cette étude TABLEAU 1

Les conditions d” essai sur le tribomètre alternatif bille-plan sont :

- Température : 25 °C ;

- Fréquence :0,75 Hz ;

- Pression maximale de contact : 580 MPa ;

- Longueur de trace : 2 mm ;

- Durée : 1,1 h ;

- Volume de la composition lubrifiante : environ 50pL.

Exemple 1

Préparation des compositions lubrifiantes

Une composition de référence (10), comprenant uniquement du glycérol et de l’eau, et une composition conforme à l’invention (II), correspondant à la composition 10 supplémentée avec l’hypéricine, ont été préparées par simple mélange, à température ambiante, des composants indiqués dans le tableau 2. Les pourcentages sont exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. TABLEAU 2

Evaluation des propriétés des compositions lubrifiantes

Les propriétés tribologiques des compositions aqueuses ainsi préparées ont été évaluées conformément au protocole de mesure détaillé ci-dessus.

Les résultats sont compilés dans les tableaux 3 et 4 ci-dessous.

Coefficient de frottement mesuré pour chaque configuration bille-plan et pour chaque composition

TABLEAU 3

Diamètre d’empreinte de la bille (en mesuré pour chaque configuration bille -plan et pour chaque composition

TABLEAU 4 P ressort de ces exemples que la composition conforme à l’invention (II) présente une usure et un coefficient de frottement réduits comparativement à la composition de référence (10), ne mettant pas en œuvre d’hypéricine.