TROISIÈME PARTIE :
TROISIÈME PARTIE :
La chimie d'un lubrifiant Vélo est d'une importance fondamentale pour sa capacité à réduire la friction ou l'usure. Qu'il soit formulé pour la performance ou la durabilité, le mélange d'huiles de base et d'additifs définit l'efficacité du lubrifiant dans l'accomplissement de sa tâche.
Un monde de complexité se cache sous la surface d'un lubrifiant. L'interaction des composants chimiques a lieu au niveau moléculaire dans un monde invisible à l'œil humain. Les relations qu'ils partagent, leur capacité à travailler ensemble ("synergique") ou à annuler l'effet de l'autre ("antagoniste") sont parmi les nombreux facteurs pris en compte par les scientifiques de Muc-Off.
Absorption, viscosité, pouvoir lubrifiant, solubilité et même volatilité : ces considérations et d'innombrables autres sont la sphère du chimiste industriel. La température et la pression, la vitesse et la charge, la dureté et le fini de surface sont autant de facteurs qui peuvent affecter les performances des lubrifiants, qu'ils soient mélangés pour leur performance ou leur durabilité.
Nos recherches avec le Laboratory of the Government Chemist (LGC) et le National Physical Laboratory (NPL) ont permis de mettre au point un nouveau protocole pour identifier les composants chimiques les plus utilisés dans un processus réalisé avec la spectrométrie de masse par chromatographie en phase gazeuse (GC/MS) et la spectrométrie de masse par sonde d'analyse des solides atmosphériques (ASAP-MS).
Le processus de création d'un nouveau lubrifiant prend beaucoup de temps. Les additifs individuels doivent être sélectionnés et testés pour voir non seulement comment ils fonctionnent par eux-mêmes, mais aussi au sein de la formule. Chaque modification doit être testée plusieurs fois, les données sont ensuite analysées et une décision est prise sur ce qu'il faut essayer ensuite. L'équipe de R&D doit reformater le banc d'essai chaque fois qu'un ingrédient change. C'est un processus laborieux, mais qui donne les résultats les plus complets et, en fin de compte, le meilleur lubrifiant possible.
Lors du développement d'une chaîne Lubrification , un certain nombre de décisions doivent être prises concernant la formulation finale. Il est important de comprendre qu'une formulation peut avoir aussi peu ou autant de composants individuels, en fonction des exigences de Lubrification. Par exemple, disons que vous voulez formuler une chaîne Lubrification qui soit à la fois efficace et durable. Tout d'abord, vous voudrez déterminer quel type de Lubrification sera utilisé : à base d'eau ou d'huile. Indépendamment du type de Lubrification choisi, il existe une large gamme de fluides de base qui peuvent être sélectionnés.
Étant donné que l'efficacité et la durabilité sont les exigences de performance du site Lubrification, les principales propriétés que le site Lubrification doit avoir sont de bonnes propriétés d'usure et une faible friction. Pour y parvenir, il faut choisir les produits chimiques (additifs) qui seront responsables de l'amélioration des propriétés de friction et d'usure. En fait, il faut choisir des modificateurs de frottement (pour un faible frottement) et des additifs anti-usure (pour une faible usure) appropriés. Dans ce scénario, vous pouvez utiliser un seul type de modificateur de friction ou une combinaison de deux ou plusieurs. On peut en dire autant des additifs anti-usure.
Outre le choix du type d'additifs à utiliser, une autre décision doit être prise concernant la concentration des différents additifs dans la formulation. Si, par chance, le formulateur parvient à déterminer la combinaison d'additifs avec leurs concentrations optimales, il doit alors relever le défi supplémentaire de l'esthétique du site Lubrification. Cela inclut des éléments tels que la couleur et le parfum, qui peuvent dans certains cas être une nécessité, afin de masquer toute odeur forte de l'additif ou du mélange d'huile de base.
Tous les lubrifiants sont constitués d'une huile de base et d'additifs. Parfois, plus d'une huile de base est utilisée. L'huile de base constitue toujours la majeure partie d'un lubrifiant. L'éventail des huiles de base que nos chimistes peuvent choisir est large. La sélection est toujours critique et dépend fortement de l'expérience.
La relation entre une huile de base et les additifs est également définie par l'objectif. Alors que l'huile de base se charge de lubrifier la chaîne, les additifs remplissent des fonctions spécifiques. Il n'existe pas de méthode théorique pour calculer la proportion correcte d'huile de base et d'additif. L'expérience du chimiste est essentielle. Pour les moins expérimentés, la présence de sédiments - additifs non dissous - est un signe indéniable de déséquilibre des proportions.
Il est bien sûr possible d'inverser la proportion d'huile de base et d'additif et de formuler un lubrifiant entièrement à partir d'additif. Cependant, la vérité sur les performances d'un lubrifiant réside dans son mélange autant que dans ses composants.
Un lubrifiant performant réduit la friction. Sa capacité à le faire dépend de la sélection minutieuse de composants chimiques de pointe. Les modificateurs de friction sont nombreux et variés, mais les principales catégories comprennent les modificateurs de friction organiques, les modificateurs de friction polymères, les micro-nanoparticules et les modificateurs de friction organo-molybdène. Les modificateurs de frottement organiques sont généralement créés à partir d'acide oléique, d'oléylamide ou d'acide stéarique, mais il en existe d'autres variétés. Ces modificateurs de frottement (composés chimiques) se composent d'une tête polaire et d'une queue non polaire. Les têtes polaires sont attirées par les surfaces de frottement réactives qui partent. Les queues non polaires s'écartent des deux surfaces pour former un plan de cisaillement à faible frottement à l'endroit où elles se rencontrent. Ce plan de cisaillement à faible friction est responsable de la réduction de la friction.
Les modificateurs de friction polymères peuvent contenir un composé de méthacrylate d'alkyle. Leur fonction et leur comportement sont les mêmes que ceux d'un modificateur de friction organique dans un lubrifiant Vélo : les têtes polaires se fixent à la surface du lubrifiant pour former un plan de cisaillement à faible friction.
Les nanoparticules, ou "microparticules", sont plus complexes. Leur comportement varie selon leur type. Certaines forment des plans de cisaillement à faible frottement comme ceux décrits précédemment, tandis que d'autres, comme le PTFE, ont des propriétés intrinsèques de réduction du frottement dérivées de leur capacité à "rouler" dans les contacts. Toutes les nanoparticules partagent une propriété insoluble, ce qui signifie qu'elles se compactent, plutôt que de se dissoudre dans le lubrifiant, ou de sédimenter selon la densité et de remonter à la surface du lubrifiant.
Schéma des modificateurs de friction à base de polymères
Un lubrifiant formulé pour améliorer la durabilité le fait en réduisant l'usure. Les tribofilms ne sont qu'une méthode parmi d'autres, et ils se forment grâce à la présence d'additifs anti-usure. Une autre méthode consiste à créer des formules avec des additifs de poids moléculaire élevé. Ces composants à "longue chaîne" forment des structures fibreuses qui créent une "seconde surface", séparant les zones de contact du site Transmissionde quelques microns seulement. Un contact réduit signifie naturellement une usure réduite.
Notre capacité à déterminer les composants chimiques des principaux lubrifiants est l'une des réalisations les plus importantes de notre projet de recherche avec LGC et NPL - c'est l'innovation à son meilleur. Les procédés utilisés pour la rétroconception d'une formule chimique étaient la spectrométrie de masse par chromatographie en phase gazeuse (GC/MS) et la spectrométrie de masse par sonde d'analyse des solides atmosphériques (ASAP-MS).
Comme son nom l'indique, la spectrométrie de masse par chromatographie en phase gazeuse (GC/MS) fonctionne en mesurant le comportement du lubrifiant lorsqu'il est chauffé à son point d'ébullition. Il est d'abord mélangé à un solvant et injecté dans la colonne de chromatographie d'un appareil d'analyse très sophistiqué, qui contient également du gaz, de l'oxygène ou un "effecteur" tel que l'argon ou l'hélium. L'introduction de l'échantillon dans la colonne fait sortir le gaz.
La spectrométrie de masse par sonde d'analyse des solides atmosphériques (ASAP-MS) est similaire à l'analyse par chromatographie en phase gazeuse décrite ci-dessus, mais elle est effectuée à des températures plus élevées et utilisée lorsque l'analyse par chromatographie en phase gazeuse n'a pas permis d'identifier certains composants chimiques. Les deux méthodes fournissent un spectre pour l'analyse.
Mais nous n'avons pas un besoin permanent de faire de l'ingénierie inverse sur les produits de nos concurrents. Ayant établi les composants chimiques les plus couramment utilisés, nous pouvons enrichir notre documentation d'essais et accélérer le développement de nos propres formules.
Le champ d'action de la catégorie des lubrifiants est immense. Peu d'autres aident le motard à surmonter un tel éventail de défis. La plupart des produits Vélo ne résolvent qu'un seul problème. Le lubrifiant pour chaînes peut être une aide à la performance, à la durabilité et à la protection, selon la formule.
Mais certains défis ne peuvent être surmontés par un lubrifiant. De mauvaises routines d'entretien, des inefficacités mécaniques et des conditions climatiques pour lesquelles le lubrifiant n'est pas optimisé feront échouer même la formule la plus avancée. Choisissez votre lubrifiant avec soin et utilisez-le dans le cadre d'une routine d'entretien régulière et complète pour obtenir les meilleures performances.
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