Titre : Graisses lubrifiantes conductrices.

La présente invention concerne le domaine des graisses, en particulier pour moteurs électriques, et plus spécifiquement pour véhicules électriques ou hybrides.

Domaine technique

Il existe de nombreuses applications où les lubrifiants liquides ne conviennent pas parce qu'ils « dérivent » par rapport au point de graissage. Il s'agit en particulier des paliers à roulement et à glissement, des engrenages ouverts, des câbles métalliques et des entraînements par chaîne, et plus généralement des applications ne comportant pas de système d'étanchéité.

Pour ces applications, on utilise des graisses lubrifiantes, qui sont des substances solides ou semi fluides résultant de la dispersion d'un épaississant dans un lubrifiant liquide, intégrant éventuellement des additifs qui leur confèrent des propriétés particulières.

Les épaississants peuvent être des composés organiques ou inorganiques.

Parmi les épaississants organiques utilisés dans la fabrication des graisses, on peut notamment citer les sels métalliques d'acides gras et les polycarbamides (polyurées).

Outre sa fonction de lubrification, la graisse sert également comme agent d’étanchéité permettant d’éviter l’entrée de contaminants ou de polluants extérieurs, susceptibles de provoquer une défaillance prématurée de la graisse et de l’équipement lubrifié.

Dans le cadre de certaines applications, notamment les moteurs électriques, et en particulier dans les moteurs électriques, les graisses sont soumises à de fortes températures et de fortes vitesses et doivent donc être capable de résister à ces fortes contraintes le plus longtemps possible pour éviter une défaillance.

Les graisses de l’état de la technique comprenant une huile de base et un épaississant, en particulier un épaississant de type polyurée, présentent parfois une conductivité insuffisante pour certaines applications.

C’est donc un objet de la présente invention que de fournir une composition de graisse présentant une conductivité plus élevée, notamment pour des applications de moteur électrique, et en particulier pour les véhicules électriques ou hybrides. Résumé de l’invention

Plus précisément, la présente invention concerne l’utilisation d’un additif salicylate pour augmenter la conductivité électrique d’une composition de graisse comprenant au moins une huile de base et au moins un épaississant.

De préférence, l’épaississant est choisi parmi les sels métalliques d’acide gras et les polyurées, de préférence parmi les polyurées, de préférence encore parmi les diurées.

De préférence, l’additif salicylate est choisi parmi les sels salicylate métalliques. De préférence, le sel métallique du salicylate est choisi parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de barium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence encore parmi les sels de calcium, les sels de sodium, et avantageusement parmi les sels de calcium.

De préférence, l’additif salicylate est choisi parmi les salicylates, les disalicylates, les alkylsalicylates et les dialkylsalicylates.

De préférence, l’additif salicylate est choisi parmi les sels salicylate métalliques comprenant de 1 à 10% en poids de métal, par rapport au poids total de l’additif salicylate.

De préférence, l’additif salicylate est choisi parmi les alkylsalicylates de calcium surbasé.

Selon un mode de réalisation de l’invention, l’additif salicylate est ajouté à une teneur allant de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,5 à 5% en poids, par rapport au poids total de la composition de graisse après ajout de l’additif salicylate.

L’invention concerne également une composition de graisse comprenant, par rapport au poids total de la composition de graisse :

- de 70 à 95% en poids d’huile(s) de base,

- de 4 à 20% en poids d’épaississant(s) choisi(s) parmi les polyurées,

- de 0,1 à 10% en poids d’additif(s) salicylate.

De préférence, l’additif salicylate mis en œuvre dans la composition de graisse selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- l’additif salicylate est choisi parmi les sels salicylate métalliques, et éventuellement, le sel métallique du salicylate est choisi parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de barium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence encore parmi les sels de calcium, les sels de sodium, et avantageusement parmi les sels de calcium ; et/ou

- l’additif salicylate est choisi parmi les salicylates, les disalicylates, les alkylsalicylates et les dialkylsalicylates ; et/ou

- l’additif salicylate est choisi parmi les sels salicylate métalliques comprenant de 1 à 10% en poids de métal, par rapport au poids total de l’additif salicylate ; et/ou

- l’additif salicylate est choisi parmi les alkylsalicylates de calcium surbasé.

Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et . . . », « allant de . . . à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.

Sauf indication contraire, les quantités dans un produit sont exprimées en poids, par rapport au poids total du produit.

Description détaillée

La présente invention concerne l’utilisation d’un additif salicylate pour augmenter la conductivité d’une composition de graisse comportant au moins une huile de base et au moins un épaississant.

Additif salicylate

Au sens de la présente invention, l’additif salicylate désigne un composé comprenant au moins un groupement salicylate.

L’additif salicylate selon l’invention peut éventuellement être sous la forme d’un complexe salicylate/sulfonate.

L’additif salicylate mis en œuvre dans le cadre de la présente invention est de préférence choisi parmi les sels salicylate métalliques.

De préférence, le sel métallique du sel salicylate est choisi parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de barium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence parmi les sels de calcium, les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de magnésium, les sels de zinc, de préférence encore parmi les sels de calcium, les sels de sodium, et avantageusement parmi les sels de calcium. Selon un mode de réalisation, la teneur en métal de l’additif salicylate métallique va de 0,1 à 15% en poids, de préférence de 0,5 à 12% en poids, de préférence encore de 1 à 10% en poids, par rapport au poids total de l’additif salicylate.

Selon un mode de réalisation, le sel salicylate est choisi parmi les sels comportant au moins un groupement salicylate, le groupement phényle du salicylate comportant éventuellement un ou plusieurs groupements aliphatiques.

Dans le cadre de la présente invention, le terme « aliphatique » désigne un groupement ou composé ne comportant pas de cycle aromatique. Le groupement aliphatique peut être linéaire, ramifié ou cyclique, saturé ou insaturé, et peut comprendre un ou plusieurs hétéroatomes. Parmi les groupements aliphatiques, on peut citer les groupements alkyle, alkényle et cycloalkyle, lesdits groupements comportant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tel qu’un ou plusieurs atomes d’oxygène et/ou d’azote, et/ou lesdits groupements alkyle comportant de 1 à 60 atomes de carbone, de préférence de 1 à 50 atomes de carbone, de préférence encore de 1 à 40 atomes de carbone, de façon encore plus préférentielle de 1 à 24 atomes de carbone.

Selon un mode de réalisation, l’additif salicylate est métallique et choisi parmi les salicylates, les alkylsalicylates, les disalicylates et les dialkylsalicylates, les groupements alkyle comportant de préférence de 1 à 60 atomes de carbone, de préférence de 1 à 50 atomes de carbone, de préférence encore de 1 à 40 atomes de carbone, de façon encore plus préférentielle de 1 à 24 atomes de carbone.

Selon un mode de réalisation, l’additif salicylate est métallique et choisi parmi les salicylates, les alkylsalicylates, les disalicylates et les dialkylsalicylates, les groupements alkyle comportant de préférence de 1 à 60 atomes de carbone, de préférence de 1 à 50 atomes de carbone, de préférence encore de 1 à 40 atomes de carbone, de façon encore plus préférentielle de 1 à 24 atomes de carbone, et la teneur en métal allant de 0, 1 à 15% en poids par rapport au poids total de l’additif salicylate.

Selon un mode de réalisation particulier, l’additif salicylate est choisi parmi les alkyl salicylate de calcium, la teneur en calcium allant de 1 à 10% en poids par rapport au poids total de l’additif salicylate, et les groupements alkyle comportant de 1 à 60 atomes de carbone, de préférence de 1 à 50 atomes de carbone, de préférence encore de 1 à 40 atomes de carbone, de façon encore plus préférentielle de 1 à 24 atomes de carbone. Huile(s) de base

La composition de graisse mise en œuvre selon l’invention comprend une ou plusieurs huiles de base, de préférence en une teneur d’au moins 70% en poids, de préférence allant de 70 à 99% en poids, de préférence encore de 75 à 98% en poids, préférentiellement de 80 à 95% en poids, par rapport au poids total de la composition de graisse.

Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.

Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.

Les huiles de base des compositions de graisse considérées selon l’invention peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau 1 ci-dessous ou leurs mélanges.

[Tableau 1]

Les huiles de base minérales incluent tous types d’huiles de base obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’ extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition. Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales, pouvant être biosourcées, peuvent également être employés.

Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi d’huiles de base différentes pour réaliser les compositions mises en œuvre selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment en termes de viscosité, d’indice de viscosité, ou de résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des systèmes de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

Les huiles de bases des compositions mises en œuvre selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les polyalphaoléfines (PAO), et les polyalkylène glycol (PAG) obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.

Les PAO utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d’octène ou de décène. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut varier assez largement. De manière préférée, la masse moléculaire moyenne en poids de la PAO est inférieure à 600 Da. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut également aller de 100 à 600 Da, de 150 à 600 Da, ou encore de 200 à 600 Da.

Avantageusement, l’huile ou les huiles de base de la composition de graisse mise en œuvre selon l’invention peuvent être choisies parmi les huiles de base du groupe II ou III.

Selon un mode de réalisation alternatif, l’huile ou les huiles de base de la composition mise en œuvre selon l’invention sont choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG) et les esters d’acides carboxyliques et d’alcools.

La ou les huiles de base représentent de préférence de 70 à 90% en poids, de préférence de 75 à 85% en poids, du poids total de la composition de graisse.

La composition de graisse additivée selon l’invention comprend au moins un épaississant, de préférence choisi parmi les sels métalliques d’acide gras et les polyurées.

Par « polyurées » au sens de la présente invention, il conviendra de comprendre les diurées, les tétraurées, les hexaurées, les octaurées, et des combinaisons de celles-ci. Parmi les sels métalliques d’acides gras, on peut citer les sels métalliques de lithium, tel que le 12-hydroxy stéarate de lithium.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition de graisse comprend par rapport au poids total de la composition de graisse, moins de 1% en poids de 12- hydroxy stéarate de calcium et moins de 1% en poids de stéarate de calcium, de préférence moins de 0,1% en poids de 12-hydroxy stéarate de calcium et moins de 0,1% en poids de stéarate de calcium, de préférence encore la composition de graisse est exempte de 12- hydroxystéarate de calcium et exempte de stéarate de calcium. De préférence, la composition de graisse comprend par rapport au poids total de la composition de graisse, moins de 1% en poids de sel métallique d’acide stéarique ou hydroxystéarique, de préférence moins de 0,1% en poids de sel métallique d’acide stéarique ou hydroxystéarique, de préférence encore la composition de graisse est exempte de sel métallique d’acide stéarique ou hydroxystéarique.

Selon un mode préféré de l’invention, l’épaississant mis en œuvre dans le cadre de l’utilisation selon l’invention est choisi parmi les polyurées, de préférence parmi les diurées.

Les polyurées peuvent par exemple être obtenues par réaction entre une ou plusieurs monoamineset un ou plusieurs diisocyanates.

Parmi les diisocyanates qui peuvent être utilisés, on peut citer le tolylène diisocyanate, le diphényl diisocyanate, le phénylène diisocyanate, le diphénylméthane diisocyanate, l’hexane diisocyanate, le décane diisocyanate, l’octadécane diisocyanate.

Parmi les monoamines qui peuvent être utilisées, on peut citer l’oleylamine, l’aniline, le p-toluidine, la stearylamine, l’octylamine, la dodécylamine, l’hexadécylamine, la cyclohexylamine, la dicyclohexylamine.

Le ou les épaississants représentent de préférence de 5 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids, de préférence encore de 8 à 12% en poids, du poids total de la composition de graisse.

De préférence, l’additif salicylate est ajouté dans la composition de graisse comprenant le(s) huile(s) de base et le(s) épaississant(s) à une teneur allant de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,5 à 5% en poids, par rapport au poids total de la composition de graisse (après ajout de l’additif salicylate).

L’ajout de l’additif selon l’invention permet d’améliorer la conductivité électrique de la composition de graisse. De préférence, la résistivité à 100°C de la composition de graisse est diminuée d’un facteur supérieur ou égal à 10, de préférence supérieur ou égal à 100, de préférence encore supérieur ou égal à 500, lorsque l’additif salicylate est ajouté dans un mélange comprenant au moins une huile de base et au moins un épaississant.

De préférence, la résistivité à 100°C de la composition de graisse est diminuée d’un facteur supérieur ou égal à 10, de préférence supérieur ou égal à 100, de préférence encore supérieur ou égal à 500, lorsque l’additif salicylate est ajouté à une teneur de l’ordre de 3% dans un mélange comprenant au moins une huile de base et au moins un épaississant.

L’additif salicylate défini dans l’invention permet également de réduire la tension de claquage d’une composition de graisse comprenant au moins une huile de base et au moins un épaississant, en particulier un épaississant de type polyurée.

La composition de graisse dont la conductivité est améliorée est de préférence mise en œuvre dans des moteurs électriques, en particulier dans des moteurs électriques de véhicules électriques ou hybrides.

Un véhicule électrique est un véhicule comportant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion.

Un véhicule hybride est un véhicule comportant un moteur électrique et un moteur thermique.

L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé d’augmentation de la conductivité électrique d’une composition de graisse, ledit procédé comprenant une étape de mélange d’au moins un additif salicylate, avec au moins une huile de base et un épaississant, l’épaississant étant de préférence une polyurée.

Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape dans laquelle la conductivité est augmentée. De préférence, dans le cadre du procédé de l’invention, la résistivité à 100°C de la composition de graisse est diminuée d’un facteur supérieur ou égal à 10, de préférence supérieur ou égal à 100, de préférence encore supérieur ou égal à 500, lorsque l’additif salicylate est ajouté à une teneur de l’ordre de 5%. La composition de graisse obtenue à l’issue de l’utilisation ou du procédé selon l’invention présente de préférence une résistivité à 100°C inférieure ou égale à 1,0.10 ⁸ ohmmètres, de préférence inférieure ou égale à 1,0.10 ⁷ ohmmètres, de préférence encore inférieure ou égale à 5,0.10 ⁶ ohmmètres.

L’ensemble des caractéristiques et préférences décrites pour l’utilisation selon l’invention s’applique également à ces procédés.

La présente invention a également pour objet une composition de graisse comprenant au moins une huile de base, au moins un épaississant choisi parmi les polyurées et au moins un additif salicylate.

La composition de graisse selon l’invention comprend, par rapport au poids total de la composition de graisse : de 70 à 95% en poids, de préférence de 75 à 90% en poids, d’huile(s) de base, de 4 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids d’épaississant(s) choisi(s) parmi les polyurées, de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,5 à 5% en poids d’additif(s) salicylate.

La composition de graisse selon l’invention comprend, par rapport au poids total de la composition de graisse : de 70 à 95% en poids, de préférence de 75 à 90% en poids, d’huile(s) de base, de 4 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids d’épaississant(s) choisi(s) parmi les diurées, de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,5 à 5% en poids d’additif(s) salicylate.

La composition de graisse selon l’invention comprend, par rapport au poids total de la composition de graisse : de 70 à 95% en poids, de préférence de 75 à 90% en poids, d’huile(s) de base, de 4 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids d’épaississant(s) choisi(s) parmi les diurées, de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,5 à 5% en poids d’additif(s) salicylate métallique et choisi parmi les salicylates, les alkylsalicylates, les disalicylates et les dialkylsalicylates, les groupements alkyle comportant de préférence de 1 à 24 atomes de carbone et la teneur en métal allant de 0,1 à 15% en poids par rapport au poids total de l’additif salicylate.

Selon un mode de réalisation, la composition de graisse selon l’invention comprend par rapport au poids total de la composition de graisse :

- de 75 à 90% en poids d’huile(s) de base,

- de 5 à 15% en poids d’épaississant choisi parmi les polyurées,

- de 0,5 à 5% en poids d’additif(s) salicylate métallique et choisi parmi les salicylates, les alkylsalicylates, les disalicylates et les dialkylsalicylates, les groupements alkyle comportant de préférence de 1 à 24 atomes de carbone et la teneur en métal allant de 0,1 à 15% en poids par rapport au poids total de l’additif salicylate.

De préférence, l’additif salicylate de la composition de graisse selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques décrites et préférences ci-dessus pour l’additif salicylate.

De préférence, l’huile de base de la composition de graisse selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques décrites et préférences ci-dessus pour l’huile de base.

De préférence, l’épaississant polyurée de la composition de graisse selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques et préférences décrites ci-dessus.

La composition de graisse selon l’invention présente de préférence une résistivité à 100°C inférieure ou égale à 1,0.10 ⁸ ohmmètres, de préférence inférieure ou égale à 1,0.10 ⁷ ohmmètres, de préférence encore inférieure ou égale à 5,0.10 ⁶ ohmmètres.

Selon un mode de réalisation, la composition de graisse selon l’invention comprend en outre au moins un additif complémentaire (c’est-à-dire différent de l’additif salicylate), de préférence choisi parmi les additifs antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs antimousses et leurs mélanges. Typiquement, lorsqu’ils sont présents, ces additifs fonctionnels, additionnels, représentent (en tout) de 0,1 à 25% en poids, préférentiellement de 1 à 20% en poids, du poids total de la composition de graisse.

Ces additifs peuvent être introduits isolément et/ou sous la forme d’un mélange.

La composition de graisse selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant. L’additif antioxydant peut être choisi parmi les antioxydants de type phénolique ou aminé.

Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C12, les N,N'- dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.

Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NR ¹⁰ R ⁿ R ¹² dans laquelle R ¹⁰ représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R ¹¹ représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R ¹² représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R ¹³ S(O) _Z R ¹⁴ dans laquelle R ¹³ représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R ¹⁴ représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.

La composition de graisse selon l’invention peut comprendre en outre au moins un agent antimousse.

L’agent antimousse peut être choisi parmi les silicones.

La composition de graisse selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2% massique ou de 0,01 à 5% massique, préférentiellement de 0,1 à 1,5% massique ou de 0,1 à 2% massique d’agent antimousse, par rapport au poids total de la composition. La composition de graisse selon l’invention peut être préparée selon tout procédé connu de l’homme du métier pour la préparation de graisse. L’additif salicylate peut être ajouté au mélange comprenant au moins une huile de base et au moins un épaississant (mélange dit « graisse de base ») par simple mélange puis le mélange ainsi obtenu peut être homogénéisé par broyage.

L’invention concerne également un procédé de lubrification d’au moins un organe d’un moteur électrique, de préférence d’un véhicule électrique ou hybride, ledit procédé comprenant la mise en contact de l’organe avec une graisse selon l’invention.

L’ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la graisse selon l’invention s’applique au procédé de lubrification de l’organe d’un moteur électrique selon l’invention.

L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.

Exemples

Exemple 1 : Etude de l’ajout d’un additif salicylate sur la conductivité électrique

Les compositions décrites dans le tableau 2 ont été préparées et testées.

Les graisses mises en œuvre dans les exemples sont préparées de la façon suivante : on fait réagir un mélange d’amines avec un diisocyanate jusqu’à obtention d’une graisse de base comprenant un mélange de diurées et d’huile de base. L’additif salicylate est ensuite ajouté dans différentes proportions et la graisse est homogénéisée avec un broyeur.

La graisse de base (diurées et huile de base) du tableau 2 (CCI) présente une résistivité à 100°C de 1,19.10 ⁹ ohmmètre.

L’additif salicylate est un sel alkylsalicylate de calcium surbasé comportant environ 8% en poids de calcium. Le tableau 2 indique les proportions des ingrédients en pourcentage en poids par rapport au poids total de la composition.

[Tableau 2]

La conductivité électrique a été mesurée à 50°C, à 100°C et à 150°C selon le protocole suivant : nettoyage du corps de mesure comportant un connecteur et un capteur de mesure avec : heptane et acétone ; séchage à l’air comprimé ; ajout de 8 mL de composition de graisse avec une seringue dans le capteur de mesure ; protection du capteur de mesure avec un fourreau pour chauffer ; mesure de conductivité à 50°C, 100°C et 150°C ; après mesure, nettoyage à l’heptane et acétone.

Les mesures de résistivité en ohmmètre sont indiquées dans le tableau 3.

[Tableau 3]

Les résultats du tableau 3 montrent que l’ajout de l’additif salicylate diminue significativement la résistivité, ce qui est synonyme d’une augmentation de la conductivité électrique. Ces résultats montrent également que la conductivité est améliorée même à de faibles taux de traitement.