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Le modificateur de friction organique à haute performance.

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RAPPORT SPÉCIAL EN ASSOCIATION AVEC LANXESS

Des études de l’Environmental Protection Agency des États-Unis indiquent que 60% des émissions de gaz à effet de serre proviennent des véhicules légers (voitures particulières et camions légers). Cette découverte a mené à la Loi sur la qualité de l’air de 2012 qui a rendu obligatoires des normes d’efficacité énergétique accrues. Spécifiquement, la norme américaine EPA-420-F-12-051 a établi un rendement énergétique requis pour les véhicules légers de 54,5 miles par gallon d’ici 2025.

Par la suite, le Comité international de normalisation et d’homologation des lubrifiants (ILSAC) a élaboré des spécifications de prochaine génération – GF-6 pour les huiles de moteur des voitures de tourisme et API CK-4 et FA-4 pour les huiles de moteur diesel lourdes. Pour atteindre les normes moyennes d’économie de carburant de 2025, le GF-6 exige des améliorations significatives en matière de consommation de carburant et de rétention de carburant. Ces cibles seront probablement atteintes par de nouveaux modèles de moteurs durables en partenariat avec de meilleurs lubrifiants et technologies d’additifs pour une meilleure protection contre le frottement et l’usure.

Un nouveau modificateur de frottement

Le développement de meilleurs modificateurs de frottement et en particulier de modificateurs de frottement organiques sans cendres contenant du métal, tels que le Exp-Expex de LANXESS fournit des améliorations mesurables de l’économie de carburant, efficaces sur une gamme de viscosités d’huile, y compris SAE 0W-20 ou 0W-16. Les performances robustes de cet additif sont illustrées à la figure 1, qui indique le pourcentage de réduction du coefficient de frottement pour les huiles moteur contenant 1% poids Exp-OFM par rapport à un modificateur de friction molybdène dithiocarbamate (MoDTC) (4,0% Mo).
En plus de l’économie de carburant et de la réduction du frottement, Exp-OFM montre des performances anti-usure mesurables et une compatibilité totale avec une variété d’huiles de base ne concurrençant pas les autres additifs lubrifiants généralement utilisés pour formuler des huiles moteur. Ceux-ci comprennent le dialkyldithio phosphate de zinc anti-usure, le MoDTC, les détergents à base de calcium et de magnésium, les dispersants, les améliorants de viscosité, les dépresseurs à point d’écoulement et les antioxydants.

Le modificateur de friction organique à haute performance. dans Chimie : additifs lubrifiants lanxess-EXP-OFM

 

Cet Exp-OFM a également passé une batterie d’essais sans danger pour assurer la compatibilité avec les matériaux des moteurs modernes et offre l’avantage supplémentaire de ne pas cendre (convertisseurs catalytiques protecteurs et filtres à particules) sans cendre sulfatée, phosphore ou soufre ( SAPS). Il est également sans métal, non corrosif, stable au stockage et passe plusieurs tests sans danger, indiquant que la stabilité à l’oxydation et la compatibilité des matériaux sont maintenues.

LANXESS a évalué les performances de réduction de la friction de l’Exp-OFM et du MoDTC dans les tests tribologiques et l’essai d’économie de carburant Sequence VIE. Les résultats montrés sur la figure 1 indiquent que les deux modificateurs de frottement fournissent une bonne réponse sur une gamme de viscosités d’huile de moteur de voiture de tourisme, le MoDTC nécessitant de la chaleur pour être activé. Dans les huiles pour moteur à usage industriel (15W-40), le MoDTC fonctionne très bien par comparaison à 160 ° C, quand suffisamment de chaleur et de temps lui permettent de s’activer et de former un tribofilm efficace. Cependant, les études de durabilité indiquent que ses performances peuvent diminuer avec le temps.

lanxess-GF-5 friction dans Chimie : additifs lubrifiants

 

Des tests de tribo ont été effectués dans le Cameron Plint TE-77, qui enregistre le coefficient de frottement (CoF) par rapport à jusqu’à ce que la température atteigne 165 ° C. Comme le montre la figure 2, Exp-OFM a réduit le CoF à des taux de traitement de 0,5% et de 1,0% dans l’huile moteur SAE 0W-20, une amélioration par rapport aux modificateurs de friction organiques disponibles dans le commerce. MoDTC a également réduit la friction de manière significative à un taux de traitement de 1,0%.

Maintenir la performance

MoDTC montre de bonnes performances lorsqu’il est activé par la chaleur à plus de 85 ° C; Cependant, des études isothermes ultérieures montrent que cette performance ne peut pas être maintenue avec des essais continus à des températures élevées. D’autre part, Exp-OFM maintient les performances de niveau plus longtemps.

lanxess-MoDTC haute performance

Les tests isothermes ont été effectués dans des conditions similaires à celles du test TE-77 standard, avec une période de maintien isotherme de 50 heures à 160 ° C. Les résultats, illustrés à la figure 3, révèlent que MoDTC et Exp-OFM sont très efficaces pour réduire la friction.

Les données indiquent que MoDTC est plus efficace que Exp-OFM pendant jusqu’à 18 heures, à quel point CoF augmente jusqu’à 36 heures. Ici, MoDTC a perdu une quantité significative de performance mais a encore réduit CoF par rapport à l’huile sans modificateur de frottement.

D’autre part, Exp-OFM maintient une réduction de la friction plus longue, et MoDTC et Exp-OFM sont équivalents à 26 heures. Exp-OFM conserve le même faible niveau de friction pendant 20 heures supplémentaires, puis augmente au même niveau que le MoDTC après 46 à 50 heures.

 

lanxess-SAE modificateur

 

Les courbes composites de Stribeck de la figure 4 montrent la lubrification élastohydrodynamique (EHL) par impact de lubrification limite (BL) sur CoF pour Exp-OFM et MoDTC dans la même huile d’essai SAE 0W-20. À des vitesses proches de 5 mm / s, l’impact BL est mesuré. Les mélanges EHL et BL sont mesurés à des vitesses intermédiaires. Les résultats indiquent que l’ajout de 1% d’Exp-OFM réduit considérablement le frottement. Même une addition de 0,5% permet une réduction raisonnable du frottement, similaire à 1% de MoDTC conservé pendant la même durée à 150 ° C. (Avec un temps de fonctionnement plus long augmentant le tribofilm à 150 ° C, le MoDTC devrait montrer une réduction supplémentaire de la friction.)

Séquence VIE Testing

Dans l’essai séquentiel VIE, une consommation initiale de carburant est mesurée sur six conditions de moteur dans une huile de base SAE 20W-30. Le moteur est vidangé et rincé, et l’huile d’essai est ajoutée et vieillie pendant 16 heures dans un moteur en marche à 120 ° C, suivie par des mesures de consommation de carburant sur six étapes de test. Ensuite, le moteur est rincé et l’huile de référence testée à nouveau après 109 heures de vieillissement. L’amélioration de l’économie de carburant est ensuite calculée pour déterminer l’économie de carburant initiale pour l’huile fraîche (FEI-1), ainsi que l’économie de carburant sur une vidange d’huile étendue (FEI-2).

lanxess-SAE-2 organique

 

ILSAC GF-6 prescrit une spécification potentielle d’une augmentation de 1,7% de l’économie de carburant finale FEI-2 et d’une amélioration de 3,6% de la somme du FEI-1 initial plus FEI-2 sur une huile de référence 20W-30. Les essais montrent une économie de carburant de 5,09% pour l’huile contenant 1% d’Exp-OFM, 5,16% pour l’huile avec 0,5% d’Exp-OFM et 5,18% pour l’huile avec 1% de MoDTC. L’économie de carburant de vidange prolongée (FEI-2) était de 2,39% pour 1% Exp-OFM, 2,35% pour 0,5% Exp-OFM et 2,46% pour 1% MoDTC. Les trois résultats se situent bien au-dessus de l’objectif de 3,6% pour la consommation de carburant et de 1,7% pour l’économie de carburant pour les vidanges prolongées. La faible baisse entre les deux mesures d’économie de carburant indique une bonne durabilité.

Conclusion

LANXESS a mis au point un modificateur de friction organique entièrement organique, sans cendres, sans phosphore et sans soufre, de couleur claire, procurant une lubrification efficace qui améliore considérablement la réduction du frottement, la rétention de la performance et la protection antiusure. Il offre aux formulateurs des options pour augmenter l’économie de carburant tout en réduisant les niveaux de modificateurs de frottement métallique, sans compromettre les performances d’économie de carburant. Surtout, à côté de la performance de modificateur de friction, Lanxess Exp-OFM est stable au stockage (-20 ° C à 62 ° C), non corrosif et compatible avec une gamme de types d’huiles moteur tout en conservant une bonne stabilité à l’oxydation.

Frank J. DeBlase, Ph.D., LANXESS Solutions US Inc. à Naugatuck, Connecticut, États-Unis. ( pubs.lubesngreases 6/12/17 )

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