formulation et production de graisse lubrifiante À …
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UNIVERSITEacute DrsquoANTANANARIVO
EacuteCOLE SUPEacuteRIEURE POLYTECHNIQUE
DOMAINE SCIENCE DE LrsquoINGEacuteNIEUR
MENTION INGEacuteNIERIE PEacuteTROLIEgraveRE
PARCOURS PEacuteTROCHIMIE
Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes en vue de lrsquoobtention du Diplocircme de Master en Ingeacutenierie Peacutetroliegravere
Titre Ingeacutenieur
Intituleacute
Preacutesenteacute par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Soutenu le 21 Mars 2019
FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
UNIVERSITEacute DrsquoANTANANARIVO
EacuteCOLE SUPEacuteRIEURE POLYTECHNIQUE
DOMAINE SCIENCE DE LrsquoINGEacuteNIEUR
MENTION INGEacuteNIERIE PEacuteTROLIEgraveRE
PARCOURS PEacuteTROCHIMIE
Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes en vue de lrsquoobtention du Diplocircme de Master en Ingeacutenierie Peacutetroliegravere
Titre Ingeacutenieur
Intituleacute
Preacutesenteacute par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Soutenu le 21 Mars 2019
Membres du Jury
Preacutesident Monsieur ANDRIANAIVO Lala Professeur Titulaire
Encadreur Madame RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro Maitre de confeacuterences
Examinateurs Monsieur RAKOTOSAONA Rijalalaina Professeur
Madame RARIVOSON Nantenaina Maitre de confeacuterences
FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
TENY FISAORANA
Eto am-piandohana dia tsy hay ny tsy hisaotra anrsquoireo izay rehetra nanampy taminrsquony
fanatontosana izao asa fikarohana izao
Tolorana fisaorana manokana aminrsquoizany
ANDRIAMANITRA izay nanome hery sy tanjaka ary fahasalamana ka nahatongavana
aminrsquoizao dingana izao
Andriamatoa ANDRIANAHARISON Yvon Professeur Titulaire Talenrsquony Sekoly
Ambony Politeknika eto Antananarivo izay tsy mitsahatra ny manatsara ny endriky ny
sekoly aminrsquony lafiny rehetra
Andriamatoa ANDRIANAIVO Lala Professeur Titulaire Lehibenrsquony Departemanta laquo
Ingeacutenierie Peacutetroliegravere raquo Taminrsquony nanoronao anay izay rehetra ilaina mba tsy
hampitsanga-menatra anay eo aminrsquony sehatry ny asa
Ramatoa RARIVOSON Nantenaina Maitre de confeacuterences Tomponrsquoandraikitry ny
lalam-piofanana laquo Peacutetrochimie raquo
Ramatoa RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro Maitre de confeacuterences Na dia eo aza
ny adidy sy andraikitra marobe izay sahaninao dia nahafoy fotoana betsaka tokoa ianao
nanoro sy nanitsy ahy taminrsquoizay rehetra tsy nety mba hahatontosa anrsquoizao asa
fikarohana izao
Ireo Mpitsara izay nahafoy fotoana betsaka mba hitsara sy hanome ny torolalana rehetra
mba hanatsarana izao asa fikarohana izao
Ireo Mpampianatra sy Mpandraharaha rehetra ao aminrsquony Sekoly Ambony Politeknika
eto Antananarivo
Ny Ray aman-dReny sy ny fianakaviana rehetra taminrsquony fanohanana sy fanampiana
taminrsquony lafiny rehetra
Ireo namana rehetra izay nanampy nitoto nahafotsy nahandro nahamasaka ka
nahatontosa an-tsakany sy an-davany anrsquoity boky ity
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ii
SOMMAIRE
INTRODUCTION
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
CHAPITRE V REacuteSULTATS
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CONCLUSION
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iii
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES VEacuteGEacuteTALES
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
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iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
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v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
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vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
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vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
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GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
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x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
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2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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40
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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50
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
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o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
UNIVERSITEacute DrsquoANTANANARIVO
EacuteCOLE SUPEacuteRIEURE POLYTECHNIQUE
DOMAINE SCIENCE DE LrsquoINGEacuteNIEUR
MENTION INGEacuteNIERIE PEacuteTROLIEgraveRE
PARCOURS PEacuteTROCHIMIE
Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes en vue de lrsquoobtention du Diplocircme de Master en Ingeacutenierie Peacutetroliegravere
Titre Ingeacutenieur
Intituleacute
Preacutesenteacute par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Soutenu le 21 Mars 2019
Membres du Jury
Preacutesident Monsieur ANDRIANAIVO Lala Professeur Titulaire
Encadreur Madame RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro Maitre de confeacuterences
Examinateurs Monsieur RAKOTOSAONA Rijalalaina Professeur
Madame RARIVOSON Nantenaina Maitre de confeacuterences
FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
TENY FISAORANA
Eto am-piandohana dia tsy hay ny tsy hisaotra anrsquoireo izay rehetra nanampy taminrsquony
fanatontosana izao asa fikarohana izao
Tolorana fisaorana manokana aminrsquoizany
ANDRIAMANITRA izay nanome hery sy tanjaka ary fahasalamana ka nahatongavana
aminrsquoizao dingana izao
Andriamatoa ANDRIANAHARISON Yvon Professeur Titulaire Talenrsquony Sekoly
Ambony Politeknika eto Antananarivo izay tsy mitsahatra ny manatsara ny endriky ny
sekoly aminrsquony lafiny rehetra
Andriamatoa ANDRIANAIVO Lala Professeur Titulaire Lehibenrsquony Departemanta laquo
Ingeacutenierie Peacutetroliegravere raquo Taminrsquony nanoronao anay izay rehetra ilaina mba tsy
hampitsanga-menatra anay eo aminrsquony sehatry ny asa
Ramatoa RARIVOSON Nantenaina Maitre de confeacuterences Tomponrsquoandraikitry ny
lalam-piofanana laquo Peacutetrochimie raquo
Ramatoa RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro Maitre de confeacuterences Na dia eo aza
ny adidy sy andraikitra marobe izay sahaninao dia nahafoy fotoana betsaka tokoa ianao
nanoro sy nanitsy ahy taminrsquoizay rehetra tsy nety mba hahatontosa anrsquoizao asa
fikarohana izao
Ireo Mpitsara izay nahafoy fotoana betsaka mba hitsara sy hanome ny torolalana rehetra
mba hanatsarana izao asa fikarohana izao
Ireo Mpampianatra sy Mpandraharaha rehetra ao aminrsquony Sekoly Ambony Politeknika
eto Antananarivo
Ny Ray aman-dReny sy ny fianakaviana rehetra taminrsquony fanohanana sy fanampiana
taminrsquony lafiny rehetra
Ireo namana rehetra izay nanampy nitoto nahafotsy nahandro nahamasaka ka
nahatontosa an-tsakany sy an-davany anrsquoity boky ity
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ii
SOMMAIRE
INTRODUCTION
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
CHAPITRE V REacuteSULTATS
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CONCLUSION
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iii
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES VEacuteGEacuteTALES
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
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67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
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70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
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Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
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72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
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f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
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o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
TENY FISAORANA
Eto am-piandohana dia tsy hay ny tsy hisaotra anrsquoireo izay rehetra nanampy taminrsquony
fanatontosana izao asa fikarohana izao
Tolorana fisaorana manokana aminrsquoizany
ANDRIAMANITRA izay nanome hery sy tanjaka ary fahasalamana ka nahatongavana
aminrsquoizao dingana izao
Andriamatoa ANDRIANAHARISON Yvon Professeur Titulaire Talenrsquony Sekoly
Ambony Politeknika eto Antananarivo izay tsy mitsahatra ny manatsara ny endriky ny
sekoly aminrsquony lafiny rehetra
Andriamatoa ANDRIANAIVO Lala Professeur Titulaire Lehibenrsquony Departemanta laquo
Ingeacutenierie Peacutetroliegravere raquo Taminrsquony nanoronao anay izay rehetra ilaina mba tsy
hampitsanga-menatra anay eo aminrsquony sehatry ny asa
Ramatoa RARIVOSON Nantenaina Maitre de confeacuterences Tomponrsquoandraikitry ny
lalam-piofanana laquo Peacutetrochimie raquo
Ramatoa RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro Maitre de confeacuterences Na dia eo aza
ny adidy sy andraikitra marobe izay sahaninao dia nahafoy fotoana betsaka tokoa ianao
nanoro sy nanitsy ahy taminrsquoizay rehetra tsy nety mba hahatontosa anrsquoizao asa
fikarohana izao
Ireo Mpitsara izay nahafoy fotoana betsaka mba hitsara sy hanome ny torolalana rehetra
mba hanatsarana izao asa fikarohana izao
Ireo Mpampianatra sy Mpandraharaha rehetra ao aminrsquony Sekoly Ambony Politeknika
eto Antananarivo
Ny Ray aman-dReny sy ny fianakaviana rehetra taminrsquony fanohanana sy fanampiana
taminrsquony lafiny rehetra
Ireo namana rehetra izay nanampy nitoto nahafotsy nahandro nahamasaka ka
nahatontosa an-tsakany sy an-davany anrsquoity boky ity
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ii
SOMMAIRE
INTRODUCTION
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
CHAPITRE V REacuteSULTATS
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CONCLUSION
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iii
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES VEacuteGEacuteTALES
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
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vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
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ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
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x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
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1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
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2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
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4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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40
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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49
La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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50
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
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70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
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71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
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73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
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76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ii
SOMMAIRE
INTRODUCTION
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
CHAPITRE V REacuteSULTATS
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CONCLUSION
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iii
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES VEacuteGEacuteTALES
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
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vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
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ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
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x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
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1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
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2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
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4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
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15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
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72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
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73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
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74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
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76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
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q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iii
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES VEacuteGEacuteTALES
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
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2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
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4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
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8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
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10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
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15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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40
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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49
La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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50
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
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CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
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Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
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80
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] CASTROL ABC du graissage laquo Structure utilisation et proprieacuteteacutes des lubrifiants raquo Castrol
(Switzerland) AG Baarerstrasse 139 Tel 058 456 93 33 6302 Zug Fax 058 456 93 39
[2] Nader BEN SALEM Lubrification et Graissage laquo Geacuteneacuteraliteacutes sur les lubrifiants raquo chapitre
2
[3] MEHALA Kadda laquo Polycopies Lubrification Industrielle raquo Universiteacute des sciences et de
la Technologie drsquoOran laquo MOHAMMED BOUDIAF raquo Faculteacute de Geacutenie Meacutecanique
Deacutepartement de Geacutenie Meacutecanique
[4] CARACTEacuteRISTIQUES DES HUILESdoc LUBRIFICATION LES HUILES
httpjohomonsiteorangefr
[5] RAMAROJAONA Natanaela laquo Influence de la centrifugation sur des proprieacuteteacutes physico-
chimiques drsquohuiles lubrifiantes usageacutees raquo Meacutemoire de DEA en Chimie Option Chimie
Physique Faculteacute des Sciences de lrsquoUniversiteacute drsquoAntananarivo 2012
[6] Union Peacutetroliegravere laquo Le peacutetrole raquo Edition 2001
[7] RABERANTO John William laquo Eacutetude physico-chimique des huiles lubrifiantes neuve et
usageacutee minus essais de reacutegeacuteneacuteration des huiles usageacutees par traitement au charbon actif raquo Meacutemoire
de DEA en Chimie Option Chimie Physique Faculteacute des Sciences de lrsquoUniversiteacute
drsquoAntananarivo 2009
[8] VALISOANIARETANA Larissa laquo Caracteacuterisations physico-chimiques spectroscopique
et spectromeacutetrique drsquohuile lubrifiante neuve usageacutee et reacutegeacuteneacutereacutee raquo Meacutemoire du diplocircme de
master II en chimie Mention Proceacutedeacutes et Eacutecologie Industrielle Parcours Physico-Chimie des
Meacutelanges Complexes Faculteacute des Sciences Universiteacute drsquoAntananarivo 2017
[9] NIRINAHARISOA Heritiana Vahatraina laquo Reacutecupeacuteration des huiles de base et valorisation
des sous-produits agrave partir de reacutegeacuteneacuteration des huiles usageacutees laquo moteur raquo raquo Meacutemoire de DEA
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
81
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Supeacuterieure Polytechnique Universiteacute drsquoAntananarivo 2008
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[14] ANDRIAMIHARIVELO Herimanitra cours sur laquo Lubrifiants raquo 4egraveme anneacutee 2017
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[17] P JOHO laquo LES LUBRIFIANTS LES GRAISSES raquo LES GRAISSESdoc
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Analyse et conception des meacutecanismes
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lrsquoEnvironnement Deacutepartement geacutenie chimique Eacutecole Supeacuterieure Polytechnique Universiteacute
drsquoAntananarivo 2008
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Universiteacute drsquoAntananarivo 2007
[26] RAKOTONINDRAINY Lalaniaina Manitra Eugeacutenie laquo Contribution agrave la production de
biodiesel cas de larachide raquo Meacutemoire de DEA en Chimie Appliqueacutee agrave lrsquoIndustrie et agrave
lrsquoEnvironnement Deacutepartement geacutenie chimique Eacutecole Supeacuterieure Polytechnique Universiteacute
drsquoAntananarivo 2007
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recycleacutee carburant Contribution agrave lrsquoeacutetude des performances deacuteveloppeacutees sur un moteur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
83
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drsquoAntananarivo 2015
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lrsquoEnvironnement Deacutepartement geacutenie chimique Eacutecole Supeacuterieure Polytechnique Universiteacute
drsquoAntananarivo 2007
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Agronomique El-Harrach 2009
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
[38] MM PALOUSE KT ACHAYA Oleacuteagineux (1964)
ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
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k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
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m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
iv
LISTE DES FIGURES
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut 6
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14) 7
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14) 7
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12) 8
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6) 8
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) 10
Figure 7 Composition drsquoune graisse 16
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses 31
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis 35
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) 36
Figure 11 Lrsquohuile de ricin 37
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin 38
Figure 13 Balance eacutelectronique 45
Figure 14 Spatule en inox 46
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation 49
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante 50
Figure17 Premier essai 59
Figure 18 Deuxiegraveme essai 59
Figure 19 Troisiegraveme essai 59
Figure 20 Quatriegraveme essai 60
Figure 21 Cinquiegraveme essai 60
Figure 22 Sixiegraveme essai 60
Figure 23 Septiegraveme essai 60
Figure 24 Huitiegraveme essai 60
Figure 25 Neuviegraveme essai 61
Figure 26 Dixiegraveme essai 61
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon 63
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons 64
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais 65
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement 66
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours) 75
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
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8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
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10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
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15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
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67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
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70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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coloniale Seacuterie scientifique Ndeg2 Paris
[37] GM FUNATSU Oleacuteagineux (1978)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
[38] MM PALOUSE KT ACHAYA Oleacuteagineux (1964)
ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
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c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
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d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
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e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
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f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
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i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
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k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
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m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
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o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
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p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
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q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
v
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES
Al
AlOH
Ar
B2O3
Ca
CaOH
CO2
D
g
K
KOH
kg
kWh
τ
ℽ
ρ
μ
Ia
Ii
Is
l
Li
LiOH
Na
NaOH
M
ml
P0
P1
P2
SiCl4
T
Aluminium
Hydroxyde drsquoaluminium
Ariary
Oxyde de bore
Calcium
Hydroxyde de calcium
Dioxyde de carbone
Densiteacute
Gramme
Coefficient de viscosimegravetre
Potasse
Kilogramme
Kilowattheure
Contrainte de cisaillement
Viscositeacute cineacutematique
Masse volumique
Viscositeacute dynamique
Indice drsquoacide
Indice drsquoiode
Indice de saponification
Litre
Lithium
Hydroxyde de lithium
Sodium
Hydroxyde de sodium
Masse
Millilitre
Poids du pycnomegravetre vide et propre
Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Teacutetrachlorure de silicium
Tempeacuterature
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
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ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
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10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
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15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
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IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
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67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
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Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
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72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
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f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
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o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vi
t
Tf
Ts
V
v
Wh
Temps
Point de fusion
Point de solidification
Viscositeacute
Volume
Wattheure
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
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ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
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x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
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1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
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2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
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4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
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8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
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10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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49
La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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50
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
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70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
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Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
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72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
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73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
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74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
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76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
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77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
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78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
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79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
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ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
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q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants 3
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs 11
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217 21
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels 22
Tableau 5 Aspects et textures des graisses 24
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles 25
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses 26
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras 29
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales 30
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles 32
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 40
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin 41
Tableau 14 Composition en glyceacuterides 42
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 51
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo 51
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo 52
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 52
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo 53
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon sodium raquo 53
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon lithium raquo 54
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple agrave
savon calcium raquo 54
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo 55
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
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x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
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8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
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10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
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11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
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12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
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15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
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25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
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26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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66
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
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67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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[31] Franck DUMEIGNIL laquo Proprieacuteteacutes et utilisation de lrsquohuile de ricin raquo DOSSIER
LIPOCHIMIE Universiteacute Lille Nord de France janvier-feacutevrier 2012
[32] Andriambola Abel RABARISOA laquo Contribution agrave lrsquoeacutetude de la fraction lipidique du
Ricinus communis raquo Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes (1989) deacutepartement Agriculture EESSA
Antananarivo
[33] Jardin botanique de Montreacuteal laquo Ricin commun raquo
[34] httpshtml Huile de ricin - Utilisations Conseils et Bonnes Pratiques
Consulteacute le 15 Octobre 2018
[35] INTERCHIMIE FICHE TECHNIQUE laquo HUILE DE RICIN CODEX raquo Mai 2013
[36] PH MENSIER Lexique des huiles veacutegeacutetales (1946) socieacuteteacute drsquoeacutedition technique
coloniale Seacuterie scientifique Ndeg2 Paris
[37] GM FUNATSU Oleacuteagineux (1978)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
[38] MM PALOUSE KT ACHAYA Oleacuteagineux (1964)
ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
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k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
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m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
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p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
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q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
vii
i
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant complexe
agrave savon sodium et calcium raquo 55
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere 60
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses 61
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses 62
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes 62
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue 62
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape 70
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape 71
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production 71
Tableau 34 Coucirct total de la production 72
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue 72
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001 77
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute 77
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
ix
GLOSSAIRE
Graisses lubrifiantes Une graisse lubrifiante est un produit de consistance semi-fluide
obtenue par dispersion drsquoun agent eacutepaississant ou geacutelifiant dans une huile lubrifiante mineacuterale
ou syntheacutetique et pouvant comporter divers additifs destineacutes agrave lui confeacuterer des proprieacuteteacutes
particuliegraveres selon les applications viseacutees
Agents eacutepaississants Lrsquoagent eacutepaississant constitue la phase solide disperseacutee de la graisse
De nature organomeacutetallique organique ou mineacuterale il se preacutesente soit comme un
enchevecirctrement de fibres (et forme alors un reacuteseau tridimensionnel appeleacute geacutelifiant) soit
comme une dispersion de solides pulveacuterulents
Huiles mineacuterales Les huiles mineacuterales drsquoorigine peacutetroliegravere sont extraites de coupes peacutetroliegraveres
provenant de la distillation du peacutetrole brut Ces coupes que lrsquoon nomme des distillats subissent
des opeacuterations de raffinage dont la complexiteacute deacutepend agrave la fois de lrsquoorigine du brut utiliseacute et de
la qualiteacute rechercheacutee des produits
Lubrifiant Matiegravere entre deux surfaces qui reacuteduit le frottement et lrsquousure entre les surfaces
Lubrification Proceacutedeacute par lequel la friction entre deux piegraveces en mouvement est reacuteduite
(introduction drsquoun fluide seacuteparant les deux surfaces)
Consistance Crsquoest la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse la consistance diminue lorsque
la tempeacuterature augmente
Point de goutte Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient liquide (liqueacutefaction)
Point de solidification Crsquoest la tempeacuterature agrave laquelle la graisse devient solide
Additifs Ajouteacutes en faible quantiteacute ils permettent dameacuteliorer les proprieacuteteacutes Ils sont soit sous
forme solide en suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
x
Viscositeacute La viscositeacute est la force qui soppose au glissement des diffeacuterentes couches
composant le film lubrifiant Elle est fonction des forces de coheacutesion entre les moleacutecules du
lubrifiant Plus ces forces seront importantes plus grande sera la viscositeacute de lhuile
Hydrocarbures Moleacutecules uniquement composeacutees drsquoatomes drsquohydrogegravene et de carbone
Indice drsquoacide Lindice dacide qui se mesure en milligrammes de potasse permet de
deacuteterminer si une huile mal raffineacutee conserve des traces dacide mineacuteral si dans une huile useacutee
loxydation a formeacute des acides organiques
Indice de viscositeacute Lindice de viscositeacute donne la relation entre la viscositeacute et la tempeacuterature
Une huile moins sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute eacuteleveacute tandis quune huile
plus sensible agrave la tempeacuterature a un indice de viscositeacute faible
Huiles veacutegeacutetales Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes
oleacuteagineuses par pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans
modification chimique
Acides gras Les acides gras sont les constituants majoritaires entrant dans la composition des
corps gras Ils sont sous forme combineacutee avec les glyceacuterols (triglyceacuterides) et se trouvent
rarement agrave lrsquoeacutetat libre dans le regravegne vivant
Epoxydation Crsquoest lrsquoune des reacuteactions les plus importantes pour la fonctionnalisation des
doubles liaisons Elle est reacutealiseacutee agrave grande eacutechelle en industrie Les huiles veacutegeacutetales eacutepoxydeacutees
sont produites agrave lrsquoaide drsquoun peracide organique (acide performique ou peraceacutetique
principalement) formeacute in situ avec de lrsquoacide sulfurique comme catalyseur
Biolubrifiant Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois
rapidement biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
1
INTRODUCTION
Un lubrifiant est une matiegravere onctueuse qui a pour but de reacuteduire les frottements entre
des piegraveces en mouvement en vue de faciliter le fonctionnement des machines ou le deacutecoffrage
du beacuteton
Les ingeacutenieurs deacutetudes savent aujourdhui que le lubrifiant nest pas quun produit
consommable indispensable mais un eacuteleacutement de conception Une bonne lubrification et un bon
graissage sont un enjeu de taille dans le monde de la maintenance et de la conception En effet
elles aident agrave faire des eacuteconomies deacutenergie garantissent le bon fonctionnement des machines
et donc le bon deacuteroulement des processus de production Donc elles impactent directement le
rendement drsquoune activiteacute ainsi que la dureacutee de vie des machines Les lubrifiants sont
constamment perfectionneacutes gracircce agrave la recherche [1]
Jusquau milieu du 19egraveme siegravecle les huiles et graisses dorigine veacutegeacutetale ou animale
eacutetaient la matiegravere premiegravere de la majoriteacute des preacuteparations lubrifiantes Depuis que lhuile
mineacuterale dorigine peacutetroliegravere a eacuteteacute deacutecouverte et commercialiseacutee pour un rapport qualiteacuteprix
tregraves compeacutetitif elle a conquis une part largement majoritaire du marcheacute Leacutevolution des
exigences techniques et des contraintes environnementales en cette fin de 20egraveme siegravecle a eu pour
conseacutequence un retour aux huiles et aux esters veacutegeacutetaux comme additifs ou comme bases pour
la preacuteparation de lubrifiants haute performance Ce retour agrave des matiegraveres premiegraveres
renouvelables techniquement performantes et biodeacutegradables permet de sinscrire dans une
logique de deacuteveloppement durable
Lrsquoobjectif de ce travail intituleacute laquo Formulation et production de graisse lubrifiante agrave
partir drsquohuile veacutegeacutetale huile de ricin (Ricinus communis) raquo est alors de formuler de la graisse
lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences environnementales tout en
assurant la performance technique et lrsquoefficience des lubrifiants industriels
Les travaux effectueacutes tout au long de ce meacutemoire sont synthegravese bibliographique essais
expeacuterimentaux au niveau laboratoire analyse des produits obtenues eacutetudes comparatives et
reacutedaction manuscrit
Notre eacutetude est diviseacutee en trois grandes parties
La premiegravere partie concerne lrsquoeacutetude bibliographique sur les lubrifiants les
caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales (cas Ricinus communis)
La deuxiegraveme partie preacutesente les diffeacuterents essais expeacuterimentaux au niveau laboratoire
analyse des produits interpreacutetations et comparaisons des reacutesultats obtenus
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
2
La derniegravere partie rapporte un aperccedilu des enjeux environnementaux et eacutevaluation du
coucirct de projet de la production de graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE
BIBLIOGRAPHIQUE
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3
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT
Dans la deacutefinition moderne le terme lubrifiant comprend des produits qui sont utiliseacutes pour
le graissage deacuteleacutements glissants et roulants Cependant le terme lubrifiant est attribueacute
eacutegalement agrave des produits apparenteacutes qui sont identiques dans la composition la fabrication et
les proprieacuteteacutes mais servent agrave la transmission de la force agrave la conduction de la chaleur au
refroidissement en tant quhuiles isolantes produits anticorrosion ou de produits auxiliaires
pour les processus industriels sous le nom de huiles de proceacutedeacute [1]
Les fonctions principales drsquoun lubrifiant sont repreacutesenteacutees dans le tableau Ndeg1
Tableau 1 Fonctions des lubrifiants[2]
REFROIDIR
( lrsquoeacutevacuation des
calories)
La circulation de lhuile eacutevacue les calories et eacutelimine les risques de
fusion et de deacuteteacuterioration Un moteur surtout aujourdhui avec les
technologies de pointes ou les difficulteacutes de circulation peut chauffer
anormalement jusquagrave 400degC
Lhuile refroidit les parties essentielles du moteur que le liquide de
refroidissement du radiateur ne peut pas atteindre comme larbre agrave
cames les bielles et les pistons Lhuile assure ainsi jusquagrave 35 de la
fonction de refroidissement
EacuteTANCHEacuteIFIER
(la protection
contre lrsquoentreacutee
drsquoimpureteacutes)
Contribuer agrave parfaire lrsquoeacutetancheacuteiteacute du moteur Lrsquohuile protegravege
constamment les piegraveces drsquoagressions comme les poussiegraveres aspireacutees
par le moteur lrsquoeau et lrsquoacide reacutesultant de la combustion
NETTOYER
(lrsquoeacutevacuation des
impureteacutes)
Lhuile maintient en suspension et veacutehicule les imbrucircleacutes issus de la
combustion crsquoest agrave dire cest agrave ce niveau quelle a de limportance car
il na plus deacutetancheacuteiteacute Le moteur consomme anormalement il arrive
mecircme quil ait des grippages crsquoest le pheacutenomegravene dusure par polissage
LUBRIFIER
(la reacuteduction des
frottements et de
lrsquousure)
Diminuer les frottements et les reacutesistances passives dans les machines
ameacuteliorer leur rendement et eacuteconomiser leacutenergie La viscositeacute dune
huile moteur devrait rester constante malgreacute des eacutecarts de tempeacuterature
Lhuile ne doit pas figer au froid elle ne doit pas se liqueacutefier agrave la
chaleur
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
4
Les lubrifiants permettent aussi de
Proteacuteger les organes lubrifieacutes contre les diverses formes de corrosion et dusure donc
contribuer agrave leur longeacuteviteacute
Transmettre de leacutenergie ou de la chaleur
Assurer lisolation eacutelectrique
Ameacuteliorer leacutetat de surface des piegraveces usineacutees
Augmenter la dureacutee de vie
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS
On peut distinguer les lubrifiants selon leur origine veacutegeacutetale animale mineacuterale ou syntheacutetique
ou selon leur preacutesentation liquide pacircte ou solide [3]
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale
Ce sont en geacuteneacuteral des combinaisons dacides gras peu ou pas esteacuterifieacutes Certains sont encore
largement utiliseacutes en addition dans les huiles de peacutetrole ou dans les graisses
Liquides huiles semi siccatives (seacutepaississant par oxydation) de coton de colza
huiles non siccatives darachide dolive et surtout de ricin inteacuteressante par sa forte
viscositeacute et la possibiliteacute de lutiliser dans une large gamme de tempeacuteratures
Pacircteux huiles de palme de coco et de coprah liquides aux tempeacuteratures tropicales
mais pacircteuses dans les reacutegions froides
Solides reacutesines et colophanes tireacutees du pin pouvant reacutesister agrave leau [2]
I22 Lubrifiants dorigine animale
Ils sont constitueacutes essentiellement desters reacutesultant de la combinaison dacides gras avec la
glyceacuterine [2] Ce sont souvent des laquo ancecirctres raquo mais certains entrent encore dans diverses
compositions
Liquides oleacuteines huiles de lard de pied de bœuf ou de mouton etc tregraves onctueuses
huiles de poisson de baleine de phoque glyceacuterine autrefois utiliseacutee pour son point de
congeacutelation tregraves bas
Pacircteux oleacuteo steacutearines suifs (qui deviennent tregraves acides par oxydation) suintines et
brais reacutesultant du traitement de la laine lanoline tregraves utiliseacutee dans les produits antirouille
car elle absorbe leau
Solides steacutearine dont lusage est restreint agrave la formulation de graisses tregraves dures
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5
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique
Les huiles syntheacutetiques sont fabriqueacutees par voie chimique par lenchevecirctrement de moleacutecules
speacuteciales dhydrocarbures dans le cadre dun processus agrave plusieurs eacutetapes [1] A partir de lagrave on
peut composer un produit de structure moleacuteculaire et de longueur de chaicircne quelconques avec
des proprieacuteteacutes remarquables et toujours uniformes
Liquides silicones polyglycols esters phosphoriques esters aliphatiques
polyoleacutefines meacutetaux liquides [2]
Pacircteux verres borates et oxyde de bore B2O3 (pacircteux agrave chaud) graisses silicones
Solides polyeacutethylegravenes polyteacutetrafluoroeacutethyegravene (PTFE) savons (steacutearates de zinc de
calcium daluminium etc) oxyde de plomb (PbO) disulfure de tungstegravene
phtalocyanine fluorure de graphite fluorures de calcium de baryum et de lithium
nitrure de bore
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale
Les huiles mineacuterales proviennent de la distillation du peacutetrole brut (raffinage) Dun prix peu
eacuteleveacute elles preacutesentent des performances moyennes [3] Les huiles mineacuterales sont les plus
utiliseacutees aussi bien dans les applications automobiles quindustrielles
Liquides huiles de houille (charbon utiliseacute comme combustible) de schiste (roche
seacutedimentaire ou meacutetamorphique qui se deacutebite en feuillets) utilisables comme produits
de remplacement et surtout huiles de peacutetrole [2]
Pacircteux vaseline
Solides soufre utiliseacute autrefois pour sauver les paliers endommageacutes talc mica
bisulfures de molybdegravene et de tungstegravene graphite sulfure de plomb oxyde de zinc
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS
Les huiles se preacutesentent sous la forme dune base huile mineacuterale ou huile de synthegravese avec
des additifs (anti usure extrecircme pression anticorrosion) utiliseacutes pour ameacuteliorer les
caracteacuteristiques ou adapter lhuile agrave lapplication choisie [4]
I31 Les huiles de base
Les huiles de base peuvent provenir de diverses sources veacutegeacutetales animales synthegravese et
mineacuterale Les huiles drsquoorigine mineacuterale et les huiles de synthegravese sont les plus utiliseacutees
actuellement [5]
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6
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale
La plupart des huiles mineacuterales fabriqueacutees aujourdhui sont toujours les produits raffineacutes dhuile
mineacuterale dits classiques La production seffectue par distillation sous vide du reacutesidu provenant
de la distillation atmospheacuterique suivie dextraction par solvant deacuteparaffinage et raffinage
hydrogeacutenant (figure 1) La technologie des proceacutedeacutes a eacuteteacute constamment ameacutelioreacutee au cours des
anneacutees Ces huiles de base mineacuterales ont diffeacuterentes viscositeacutes de faccedilon approximative on
distingue des huiles eacutepaisses moyennement visqueuses et alleacutegeacutees elles ont un indice de
viscositeacute compris entre 90 et 100 et le comportement agrave basses tempeacuteratures est meacutediocre (point
deacutecoulement compris entre ndash6 et ndash15degC) [1]
Le scheacutema ci-dessous illustre la distillation du peacutetrole brut
Figure 1 Distillation du peacutetrole brut [6]
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7
Les huiles mineacuterales appartiennent aux diverses familles dhydrocarbures et possegravedent des
proprieacuteteacutes fort diffeacuterentes
Paraffiniques (moleacutecules agrave chaicircne droite) ils sont stables agrave loxydation peu agressifs
pour les eacutelastomegraveres doteacutes dun bon indice de viscositeacute (variation de viscositeacute
relativement faible avec la tempeacuterature) mais certains constituants cristallisent degraves la
tempeacuterature ordinaire [2]
Figure 2 Paraffine normale (Hexane C6H14)
Isoparaffiniques (moleacutecules agrave chaicircnes ramifieacutees) ils reacutesistent bien agrave loxydation sont
peu agressifs pour les eacutelastomegraveres se comportent mieux agrave froid que les preacuteceacutedents mais
leur indice de viscositeacute est plus faible [2]
Figure 3 Isoparaffine (Isohexane C6H14)
Naphteacuteniques (chaicircnes cycliques satureacutees) ils sont moins stables agrave loxydation plus
agressifs pour les eacutelastomegraveres mais possegravedent de tregraves bonnes caracteacuteristiques
deacutecoulement aux basses tempeacuteratures malgreacute un indice de viscositeacute plus faible [2]
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8
Figure 4 Naphtegravene (Cyclohexane C6H12)
Aromatiques (chaicircnes cycliques non satureacutees) tregraves oxydables doteacutes dun tregraves mauvais
indice de viscositeacute leur comportement est catastrophique en lubrification et ils sont
eacutelimineacutes degraves le raffinage [2]
Figure 5 Aromate (Benzegravene C6H6)
La distribution relative des composeacutes paraffiniques aromatiques ou naphteacuteniques agrave une grande
importance sur les proprieacuteteacutes des lubrifiants Pour huiles moteurs les tendances chimiques les
plus reacutepandues sont de nature naphteacutenique et isoparaffinique [6]
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9
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique
Les huiles de synthegravese ou huiles syntheacutetiques sont obtenues par combinaisons chimiques de
plusieurs composants de faibles poids moleacuteculaires ceux pouvant ecirctre de mecircme nature ou
diffeacuterente Ces huiles bien qursquoelles soient plus chegraveres permettent de reacutesoudre des problegravemes
de lubrification particuliegraverement difficiles Ce sont notamment les fluides de haute stabiliteacute
thermique les fluides difficilement inflammables et les lubrifiants pour lrsquoaviation [7]
Polyalphaoleacutefines (PAO) Ce sont des substances liquides et identiques agrave la paraffine
formeacutees seulement drsquoatomes de carbone et dhydrogegravene et preacutesentant une certaine
viscositeacute un indice de viscositeacute eacuteleveacute et un point deacutecoulement bas en raison de la
longueur de chaicircne du degreacute de ramification et de la position des ramifications [8]
Esters Contrairement aux polyalphaoleacutefines les esters contiennent eacutegalement de
loxygegravene et sont obtenus par la reacuteaction dun alcool avec un acide organique Pour
fabriquer des lubrifiants on utilise surtout des esters dacide carboxylique que lon peut
subdiviser agrave leur tour en diesters et polyolesters sur la base de leur structure chimique
Les proprieacuteteacutes de ces esters sont donc eacutegalement diffeacuterentes mais en geacuteneacuteral les deux
types preacutesentent une bonne tenue viscositeacute-tempeacuterature un faible point deacutecoulement et
une excellente reacutesistance au vieillissement [1]
Ces huiles de synthegravese ont des proprieacuteteacutes suivantes
Indice de viscositeacute plus eacuteleveacute
Meilleure tenue thermique
Meilleure reacutesistance agrave lrsquooxydation
Donc drsquoexcellentes proprieacuteteacutes physiques et une stabiliteacute thermique exceptionnelle [9]
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale
Contrairement au cas des lubrifiants agrave base dhuile mineacuterale pour lesquels la production de
lhuile de base reacutesulte dun processus dexploitation du peacutetrole les lubrifiants agrave base dhuile
veacutegeacutetale utilisent les huiles issues de la culture de plantes oleacuteagineuses huile de colza de
tournesol de palme de coprah de ricin hellip [10]
Agrave partir de lrsquoeacutenergie solaire ces plantes oleacuteagineuses transforment par photosynthegravese le CO2
atmospheacuterique leau et les eacuteleacutements mineacuteraux du sol en une huile veacutegeacutetale qualifieacutee degraves lors de
renouvelable (puisque le processus de la photosynthegravese peut agrave tout moment produire des
plantes des graines et donc de lrsquohuile lrsquoeacutenergie solaire eacutetant consideacutereacutee comme renouvelable)
Il sagit donc dun processus de transformation plus complexe et faisant appel agrave diverses
matiegraveres premiegraveres issues elles aussi dune activiteacute humaine (semences engrais produits
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
10
phytosanitaires hellip) Les activiteacutes en amont de la production (preacute-production) de la matiegravere
premiegravere les graines oleacuteagineuses seront donc plus importantes dans ce cas La trituration des
graines et le raffinage de lhuile sont agrave mettre en relation avec le raffinage du peacutetrole [10]
Dans le cas des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale non transformeacutee cest lhuile extraite des
graines oleacuteagineuses qui est utiliseacutee Cette huile constitueacutee de triglyceacuterides na pas subi de
modifications structurelles (figure 6)
Figure 6 Scheacutema de production des lubrifiants agrave base dhuile veacutegeacutetale (ricin) [10]
I32 Les additifs
I321 Deacutefinition et rocircles
Les additifs appeleacutes aussi dopes sont des produits agrave ajouter pour avoir une bonne huile
lubrifiante chacun ayant une fonction bien deacutefinie Certains servent agrave atteindre le niveau de
performance voulu pour un lubrifiant et drsquoautres servent agrave corriger un deacutefaut ou ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes rheacuteologiques de lrsquohuile Dans la formulation les additifs peuvent former jusqursquoagrave 25
de lrsquohuile de base [8]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
11
Les rocircles que les additifs doivent assurer sont
Soit de renforcer certaines proprieacuteteacutes de lrsquohuile de base
Soit drsquoapporter agrave lrsquohuile de base des proprieacuteteacutes qursquoelle ne possegravede pas naturellement
Les additifs ajouteacutes agrave lrsquohuile de base caracteacuterisent lrsquohuile finie telle qursquohuile moteur huile
transmission huile hydraulique etc [11]
I322 Les principales familles drsquoadditifs
Le tableau suivant reacutesume les diffeacuterents types drsquoadditifs
Tableau 2 Les diffeacuterents types drsquoadditifs [2] [5] [8] [9]
ADDITIFS
ROcircLES
EXEMPLES
Antioxydant
Supprimer ou tout au moins ralentir les
pheacutenomegravenes doxydation du lubrifiant
Contribuer agrave lespacement des vidanges par
une meilleure tenue aux hautes tempeacuteratures
Pheacutenoliques pheacutenates
amines aromatiques
Dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Anticorrosion
Transforme la surface meacutetallique pour une
veacuteritable peinture isolante
Terpegravenes
phosphosulfureacutes
Oleacutefines sulfureacutees
Dithiophosphates de zinc
Antirouille
Adhegravere sur les surfaces meacutetalliques et les
isole des eacuteleacutements favorisant la formation de
rouille
Composeacutes contenant du
calcium du magneacutesium
Composeacutes phosphoreacutes
Anti-usure Reacuteduit le coefficient de lubrification limite
Eacutevite les contacts directs meacutetal-meacutetal
Dithiophosphates de zinc
Anti-
congelant
(Jusqursquoagrave 05
)
Permettre au lubrifiant de garder une bonne
fluiditeacute agrave basse tempeacuterature (de -15degC agrave -
45degC)
Naphtalegravenes alkyleacutes
Anti-
mousse
Ils permettent de corriger la tendance au
moussage du lubrifiant (agrave cause des
dispersants et deacutetergents)
Silicones de tregraves hautes
masses molaires
insolubles dans lrsquohuile et
de polyacrylates
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
12
Anti-eacutemulsion
Eacutevite le meacutelange de fluides eacutetrangers (de
lrsquoeau par exemple) avec lrsquohuile et favorise la
deacutecantation (seacuteparation) de lrsquoensemble
Deacutetergent
(utiliseacutes agrave raison
de 3 agrave 15 )
Eacuteviter la formation de deacutepocircts ou de vernis sur
les parties les plus chaudes du moteur telles
que les gorges des pistons
Sels organo-solubles
alcalino-terreux de la
famille des carbonates
sulfonacirctes les pheacutenates
salicylates de calcium
etou de magneacutesium
Dispersants
(utiliseacutes agrave
raison de 3 agrave
15 )
Contrairement aux preacuteceacutedents ils agissent
essentiellement agrave basse tempeacuterature en
retardant la formation de deacutepocircts ou de boues
Son rocircle est de maintenir en suspension
toutes les impureteacutes solides formeacutees au cours
de fonctionnement du moteur imbrucircleacutes
gommes boues suies diesel deacutepocircts nettoyeacutes
par les deacutetergents
Copolymegraveres de
meacutethacrylates
Sels drsquoamines acides
organiques de haut poids
moleacuteculaire
Sulfonacirctes neutres ou
basiques
Pheacutenates et pheacutenates
sulfureacutes
Deacutesaeacuterant
Favorise la seacuteparation des gaz de lrsquohuile
Additif extrecircme
pression
Permettre agrave lhuile de
Reacuteduire les couples de frottement et par
conseacutequence eacuteconomiser leacutenergie
Proteacuteger les surfaces des fortes charges
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn)
Agents
modifiant le
coefficient de
frottement
(friction)
Ils reacuteduisent le coefficient de frottement
gracircce agrave des composeacutes polaires qui
srsquoadsorbent sur les surfaces meacutetalliques pour
former un film anti-frottement agrave faible
reacutesistance au cisaillement
Les
dialkyldithiophosphates
de zinc (DTPZn) les
dialkyldithiocarbamates
de molybdegravene ainsi que
les triborates de
potassium
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13
Ameacutelioration
drsquoindice de
viscositeacute
(utiliseacutes agrave raison
de 5 agrave 10 )
Permettre agrave lhuile decirctre
Suffisamment fluide agrave froid (faciliter le
deacutemarrage en abaissant le point deacutecoulement
entre -15 et -45degC suivant les huiles)
Visqueuse agrave chaud (eacuteviter le contact des
piegraveces en mouvement)
Polymeacutetacrylates
drsquoalkyles (PMA) de
masses molaires eacuteleveacutees
et des copolymegraveres
drsquooleacutefines (OCP)
Abaisseurs du
point
drsquoeacutecoulement
Servent agrave perturber le processus de
cristallisation des paraffines contenues dans
les huiles de base pour avoir une meilleure
fluiditeacute du lubrifiant agrave basse tempeacuterature
Polymeacutetacrylates (PMA)
de faibles masses
moleacuteculaires
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14
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE
II11 Introduction
Les lubrifiants sont geacuteneacuteralement associeacutes aux huiles mais il existe en reacutealiteacute de nombreuses
applications pour lesquelles des lubrifiants non liquides sont utiliseacutes les plus courants eacutetant les
graisses Selon lAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) la graisse lubrifiante est
une substance solide ou semi-fluide contenant un agent eacutepaississant et un liquide lubrifiant
Dautres composants comme des additifs ou des lubrifiants solides peuvent eacutegalement ecirctre
ajouteacutes pour lui donner des proprieacuteteacutes speacutecifiques [12]
Une graisse est un produit de consistance semi-fluide agrave solide obtenu par dispersion drsquoun agent
eacutepaississant (savon) dans un liquide lubrifiant (huile mineacuterale ou syntheacutetique) [13]
Pour apporter certaines proprieacuteteacutes particuliegraveres des additifs peuvent ecirctre inclus Lrsquoutilisation
croissante de roulements lubrifieacutes agrave la graisse associeacutee au deacuteveloppement du concept de
graissage agrave vie fait de la graisse un composant agrave part entiegravere du roulement La dureacutee de vie du
roulement son comportement dans des environnements divers sont largement conditionneacutes par
les proprieacuteteacutes de la graisse utiliseacutee
II12 Deacutefinition
Pour la deacutefinition des graisses lubrifiantes il existe diffeacuterentes versions Au plan physique les
graisses lubrifiantes font partie des dispersions plus exactement des suspensions de solides
dans des liquides [1] Il existe les deacutefinitions suivantes
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants consistants qui sont agrave base dhuile mineacuterale
etou dhuile de synthegravese et dun eacutepaississant Elles peuvent contenir des additifs et ou
des lubrifiants gras (DIN 51825) [1]
Une graisse lubrifiante est une substance solide ou semi-fluide qui reacutesulte de la
dispersion dun eacutepaississant dans un lubrifiant liquide Elle peut contenir dautres
composants qui confegraverent des proprieacuteteacutes particuliegraveres (ASTM D 288) [1]
Une graisse est un lubrifiant qui sous certaines charges et dans sa plage de tempeacuterature
drsquoutilisation preacutesente les proprieacuteteacutes drsquoun corps solide subit une deacuteformation plastique
et commence agrave couler comme un fluide si la charge atteint le point critique et retrouve
ses proprieacuteteacutes de corps solide apregraves eacutelimination de la contrainte (Sinitsyn 1974) [14]
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
15
Les graisses lubrifiantes sont des lubrifiants fixeacutes cest-agrave-dire qui ne coulent pas
librement et sont donc reacutesistantes agrave un certain degreacute agrave des forces deacuteformantes Les
graisses lubrifiantes sont des huiles lubrifiantes empecirccheacutees de deacuteriver [1]
Les graisses lubrifiantes sont au plan physique des suspensions colloiumldales
deacutepaississants approprieacutes (phase solide) dans des huiles mineacuterales et ou des huiles de
synthegravese (phase liquide) [1]
II13 Fonctions
Les fonctions des graisses se reacutesument comme suit
Pendant une grande peacuteriode de temps garder lrsquohuile entre les surfaces agrave lubrifier dans
la gamme de tempeacuterature de lrsquoapplication [2]
Deacutegagement dune quantiteacute suffisante de lubrifiant liquide agrave partir de lassemblage de
graisses (seacuteparation de lhuile) afin de reacuteduire le frottement et lusure sur de larges plages
de tempeacuteratures et peacuteriodes (graissage agrave vie) [1]
Eacutetancheacuteiteacute vis-agrave-vis de leau et des produits abrasifs agrave cet effet les graisses doivent
preacutesenter une stabiliteacute meacutecanique suffisante [1]
Empecirccher les agents exteacuterieurs tels que lrsquoeau et la poussiegravere de peacuteneacutetrer entre les
surfaces agrave lubrifier [2]
Adheacuterer aux surfaces et aux piegraveces agrave lubrifier et agrave proteacuteger [2]
Demeurer stable mecircme apregraves avoir absorbeacute une certaine quantiteacute drsquoagents contaminants
[2]
II14 Classification
Dans la pratique les graisses lubrifiantes sont classeacutees selon diffeacuterents aspects
Selon le type deacutepaississant classification en [1]
Simples graisses de sodium de calcium et de lithium
Graisses complexes de sodium de calcium et de lithium
Graisses de bentonite et de polycarmabide
Selon les eacuteleacutements de machines agrave lubrifier classification en (voir annexe 1)
Graisses pour paliers agrave roulement graisses pour paliers agrave glissement et graisses pour
paliers de roues
Graisses pour articulations et graisses pour engrenages
Graisses pour chacircssis
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16
Selon lapplication classification en
Graisses pour basses tempeacuteratures graisses pour tempeacuteratures normales et graisses pour
tempeacuteratures eacuteleveacutees
Graisses lubrifiantes polyvalentes graisses lubrifiantes et graisses lubrifiantes
speacuteciales
Graisses lubrifiantes avec proprieacuteteacutes pour haute pression
Selon la consistance subdivision en neuf classes de NLGI (voir le tableau 5)
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES
Rappelez-vous quune graisse est une substance dont la densiteacute varie de semi-solide agrave solide
Lingreacutedient de base dune graisse industrielle (figure suivante) est de lhuile mineacuterale ou de
lhuile syntheacutetique (environ 85 ) agrave laquelle on ajoute un eacutepaississant (environ 10 ) et des
additifs (environ 5 ) pour satisfaire une lubrification optimale Les additifs preacutesents dans une
graisse sont les inhibiteurs de corrosion les agents danti-usure et doxydation les additifs
dadheacuterence les agents extrecircme pression et hydrofuges les deacutesactivateurs de meacutetaux [15]
Figure 7 Composition drsquoune graisse [16]
Avec
(1) Eacutepaississant
(2) Additifs
(3) Huile de base et
(4) Graisse
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17
Concregravetement la graisse peut ecirctre repreacutesenteacutee comme un reacuteseau formeacute par lrsquoeacutepaississant
pouvant prendre diverses formes (bacirctonnets fibres sphegraveres etc) et dans lequel lrsquohuile est
supposeacutee retenue par attraction moleacuteculaire entre lrsquoeacutepaississant polaire et lrsquohuile par des forces
capillaires et par occlusion meacutecanique Les additifs sont disperseacutes dans ce meacutelange soit de
maniegravere solide soit sous forme solubiliseacutee
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante
La nature de la base a une influence sur la plage de tempeacuterature dutilisation la reacutesistance agrave
loxydation et peut selon son pouvoir solvant influencer la texture de la graisse Les viscositeacutes
usuelles varient entre 22 cSt et 460 cSt [17]
Les bases utiliseacutees sont les mecircmes que celles des huiles lubrifiantes
Huiles mineacuterales naphteacuteniques ou paraffiniques le plus souvent
Huiles de synthegravese polyalphaoleacutefines polyglycols diesters (graisses basse
tempeacuterature) polysiloxanes (ou silicones pour graisses haute tempeacuterature) etc
Huiles veacutegeacutetales (biodeacutegradables) huile de colza de ricin esters syntheacutetiques etc
II22 Les eacutepaississants
Leacutepaississant est constitueacute dun reacuteseau ou pelotes de fibres de savon dont les espaces sont
remplis dhuile comme les pores dune eacuteponge pleine deau (gonfle dans lhuile) Il constitue la
phase solide et disperseacutee de la graisse et lui donne sa consistance Plus la concentration en
eacutepaississant est eacuteleveacutee plus le reacuteseau est dense et plus la graisse est dure Les concentrations
usuelles varient de 5 (grade NGLI 0) agrave 40 (grade NGLI 7) [17]
Une revue des principaux types drsquoeacutepaississant est preacutesenteacutee ci-apregraves
II221 Eacutepaississant savon
Savon simple
Les eacutepaississants agrave base de savon simple ou complexe sont apparus dans les anneacutees 40 La
premiegravere graisse agrave savon lithium fut initialement fabriqueacutee par Earle en 1942 Puis en 1946
Fraser syntheacutetise la graisse agrave savon lithium 12-hydroxystearate devenue depuis plus drsquoun demi-
siegravecle la graisse la plus populaire dans le monde [18]
Les graisses agrave savon lithium sont de bonnes graisses multi usages bonne stabiliteacute au
cisaillement bonne reacutesistance agrave lrsquoeau point de goutte eacuteleveacute et bonne compatibiliteacute avec les
additifs
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18
Les savons agrave base de calcium sont utiliseacutes lorsqursquoune bonne reacutesistance agrave lrsquoeau et de bonnes
proprieacuteteacutes drsquoadheacutesion sont requises
Les autres types de savons meacutetalliques comme le sodium lrsquoaluminium et le baryum sont utiliseacutes
en quantiteacutes plus marginales
Les savons meacutetalliques sont obtenus par neutralisation dun acide gras ou par saponification
dun corps gras par une base (Acide gras + base rarr savon + eau) [17]
Savon complexe
Les eacutepaississants agrave base de savons meacutetalliques complexes un savon complexe est un savon
formeacute agrave partir de deux ou plusieurs acides Leur structure est tregraves dense et tregraves stable Ils
possegravedent des points de fusion tregraves eacuteleveacutes (environ 150degC avec une base mineacuterale et 200degC avec
une base de synthegravese) [17]
Le premier savon lithium complexe fut initialement formuleacute en 1974 Sa formulation est
produite par les mecircmes reacuteactifs que ceux utiliseacutes pour un savon simple agrave savoir hydroxyde de
lithium et acide 12-hydrosteacutearique auxquels on ajoute lrsquoacide azeacutelaique Il est possible de
substituer cet acide par de lrsquoacide borique ou phosphorique si une reacutesistance agrave la charge est
attendue [18]
Les savons de calcium complexe possegravedent une bonne reacutesistance au cisaillement et agrave lrsquoeau un
ressuage faible et une bonne reacutesistance agrave la charge
Les savons de sodium complexe ont eacuteteacute largement utiliseacutes pour leur bonne capaciteacute agrave
fonctionner sous de forts taux de glissement mais leur faible reacutesistance agrave lrsquoeau limite toutefois
leur inteacuterecirct tout comme les savons sodium classiques
II222 Eacutepaississant sans savon
Eacutepaississant organique
Ces eacutepaississants sont produits agrave partir drsquoautres types de reacuteaction que la saponification Cette
classe drsquoeacutepaississant est en majoriteacute repreacutesenteacutee par les polyureacutees dont le processus de
fabrication sera discuteacute dans la suite de ce chapitre [18]
Les eacutepaississants PTFE sont choisis pour les applications hautes tempeacuteratures supeacuterieures agrave
220degC Les polymegraveres du type polyamide et polyeacutethylegravene sont utiliseacutes principalement comme
additifs
Eacutepaississant inorganique
Ce type drsquoeacutepaississant neacutecessite un traitement avec des composeacutes organiques pour leur donner
des proprieacuteteacutes oleacuteophiliques requises pour ecirctre utiliseacute dans une huile Ils sont destineacutes agrave des
applications hautes tempeacuteratures jusqursquoagrave 200degC ougrave une stabiliteacute au cisaillement nrsquoest pas
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19
exigeacutee Cette faible stabiliteacute au cisaillement provient de leur morphologie particules de
diamegravetre 005μm [18]
Lrsquoargile ou bentonite constitue le principal eacutepaississant de cette classe Un traitement agrave base de
drsquoions ammonium quaternaire est geacuteneacuteralement reacutealiseacute
Lrsquoacide silicique hautement disperseacute est utiliseacute comme eacutepaississant pour des graisses agrave vocation
alimentaire ou meacutedicale Cette poudre est obtenue en brucirclant du teacutetrachlorure de silicium (SiCl4)
dans une flamme drsquooxygegravene que lrsquoon traite ensuite par des silanes
II23 Les additifs
Les additifs sont des composeacutes chimiques organiques ou non destineacutes agrave ameacuteliorer les
proprieacuteteacutes lubrifiantes et protectrices du fluide lubrifiant Ils sont soit sous forme solide en
suspension dans la graisse soit solubles dans lhuile de base [19]
Les additifs les plus utiliseacutes sont
II231 Antioxydant
Lrsquooxydation a 3 conseacutequences augmentation de la viscositeacute formation de composeacutes oxygeacuteneacutes
corrosifs et formation de composeacutes insolubles Le processus drsquooxydation des hydrocarbures en
phase liquide est un meacutecanisme radicalaire en chaicircne conduisant agrave la formation de radicaux
libres et drsquohydropeacuteroxydes conseacutecutifs agrave lrsquoaction de la moleacutecule O2 [18]
Un des meacutecanismes possibles limitant lrsquooxydation est lrsquoinhibition de lrsquoeacutetape de propagation On
pourra citer par exemple les pheacutenols qui agissent en tant qursquoinhibiteurs radicalaires
II232 Anticorrosion
Ils assurent que le la graisse protegravege de faccedilon efficace les surface qursquoelle lubrifie Lrsquoemploi
drsquoinhibiteurs de corrosion limite cet effet neacutefaste par formation drsquoune couche passiveacutee (couche
drsquooxyde en geacuteneacuteral) jouant le rocircle drsquoun film protecteur Les amines ou diamines agrave chaicircnes
grasses sont employeacutes en tant qursquoinhibiteur de corrosion [14]
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP)
Dans des conditions extrecircmes de fonctionnement les surfaces ne sont plus correctement
seacutepareacutees et peuvent subir un endommagement Afin de preacutevenir ou de controcircler
lrsquoendommagement les additifs AU et EP creacuteent des films protecteurs par chimisorption Un des
additifs couramment utiliseacute comme reacuteducteur de lrsquousure est le dithiophosphate de zinc [19]
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20
Ce sont des agents qui forment un film dont la reacutesistance au cisaillement est faible ce qui
diminue la valeur du coefficient de frottement lors des deacutemarrages ou lorsqursquoil y a surcharge
II234 Anti-mousse
Lrsquoutilisation de deacutetergents abaisse la tension superficielle des huiles favorisant alors la
peacuteneacutetration de lrsquoair sous forme de mousse Afin de reacuteduire la formation de ces mousses on
utilise geacuteneacuteralement des composeacutes siliconeacutes comme les siloxanes Leur mode drsquoaction peut
srsquoexpliquer par une eacutelimination du film superficiel de tensioactifs Les siloxanes joueraient alors
le rocircle drsquoun film de faible coheacutesion limitant la formation de mousse [18]
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant
Une des proprieacuteteacutes de la graisse est drsquoadheacuterer aux surfaces On peut encore ameacuteliorer cette
proprieacuteteacute en ajoutant un tackifiant qui augmente le laquo filant raquo de la graisse Ces additifs sont
geacuteneacuteralement des polymegraveres de tregraves haut poids moleacuteculaire [14]
Des additifs drsquoadheacutesiviteacute comme polyisobutylegravene peuvent ecirctre utiliseacutes pour optimiser
lrsquoadheacutesiviteacute de la graisse et par conseacutequent le maintien drsquoune pellicule de graisse sur la surface
meacutetallique
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI)
Une huile peut ecirctre plus ou moins sensible agrave la tempeacuterature suivant la valeur de son indice de
viscositeacute Le but de lrsquoAVI est drsquoeacutepaissir lrsquohuile le moins possible agrave basse tempeacuterature et le plus
possible agrave haute tempeacuterature [18]
LrsquoAVI est une macromoleacutecule de structure variable suivant lrsquoapplication requise On pourra
citer le plus simple des AVI qui est un homopolymegravere PAO destineacute aux huiles moteurs
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute
La consistance dune graisse est une mesure de sa douceur ou de sa raideur [14]
Il varie avec la tempeacuterature et deacutepend principalement de la quantiteacute et le type deacutepaississant
utiliseacute La consistance est eacutegalement influenceacutee par le type dhuile de base et les conditions dans
lesquelles la graisse fonctionne
Crsquoest la proprieacuteteacute principale Elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
Eacutetroitement lieacutee agrave lrsquoadheacuterence et agrave lrsquoonctuositeacute elle diminue lorsque la tempeacuterature augmente
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21
On la chiffre arbitrairement par un essai normaliseacute de peacuteneacutetrabiliteacute au cocircne effectueacute avec un
eacutequipement standard et apregraves malaxage La peacuteneacutetrabiliteacute nest pas lieacutee directement agrave la viscositeacute
certaines graisses dures seacutecoulent facilement et au contraire des graisses molles peuvent se
reacuteveacuteler tregraves visqueuses [20]
Selon le test ASTM D 217 (1996) la consistance des graisses est diviseacutee en neuf classes de 000
agrave 6 par la National Lubricating Grease Association (NLGI) [2]
Le tableau 3 reacutesume les neuf classes consideacutereacutees selon leurs applications geacuteneacuteriques
Tableau 3 Classes NLGI des graisses selon la norme ASTM D 217
Grade NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6
Consistance Tregraves
fluide
Fluide Semi-
fluide
Tregraves
molle
Molle Moyenne Dure Tregraves
dure
Extra
dure
Enfoncement
cocircne pesant
(en 01mm)
445 agrave
475
400 agrave
440
355 agrave
385
310 agrave
340
265 agrave
295
220 agrave
250
175
agrave
205
130
agrave
165
85 agrave
115
Utilisation A A-B B-C B-C-
D-E
E
A engrenages sous carter
B engrenages apparents chaines cacircbleshellip
C articulations cardans chaines
D graisse tous usages
E roulements galets axe vertical
Graisse centraliseacute grade 0 et 1
II32 Point de goutte
Le point de goutte est la tempeacuterature agrave laquelle la graisse chauffeacutee laisse eacutechapper la premiegravere
goutte dhuile Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de
deacutebut de liqueacutefaction [17]
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte Le point de goutte est utile pour caracteacuteriser la
graisse et pour le controcircle qualiteacute pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit
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22
progressivement et finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir
comme un lubrifiant efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est
principalement deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre
agrave base dhuiles qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature [14]
Il est agrave noter que la tempeacuterature maximale dutilisation dune graisse est lieacutee agrave la notion de dureacutee
de vie du produit et na pas de rapport direct avec le point de goutte
Le point de goutte deacutepend essentiellement du savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage
dans la graisse ou le grade NLGI de celle-ci
Tableau 4 Point de goutte des savons usuels
Savon Calcium Aluminium Lithium Sodium Polyureacutee Calcium
complexe
Lithium
complexe
Argile
Point
de
Goutte
95degC
110degC
180deg C
190deg C
250degC
260degC
260degC
Infusible
II33 Point de solidification
Le point de solidification indique la tempeacuterature de deacutebut de solidification de la graisse [19]
II34 Stabiliteacute au cisaillement
Capaciteacute dune graisse agrave reacutesister agrave des changements de consistance sous leffet du travail
meacutecanique Agrave des taux eacuteleveacutes de cisaillement la consistance dune graisse tend agrave changer
(geacuteneacuteralement elle se ramollit) [21]
II35 Miscibiliteacute
Il ne faut jamais meacutelanger des graisses ayant des eacutepaississants diffeacuterents (ou incompatibles)
Par exemple une graisse au lithium de grade NLGI 2 meacutelangeacutee avec une graisse au sodium de
grade NLGI 3 donne une graisse plus molle de grade NLGI 1 De plus la tempeacuterature maximale
dutilisation et la capaciteacute de charge sont reacuteduites [17]
II36 Influence de leau
Lrsquoeau est le polluant le plus courant des graisses Selon la nature du savon utiliseacute la quantiteacute
deau absorbable peut varier dans de grandes proportions Cependant au-delagrave de 10 la
lubrification devient incorrecte
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23
Leau a eacutegalement une action corrosive sur un grand nombre de meacutetaux Les qualiteacutes antirouille
de la graisse permettront donc une certaine correction
En quantiteacute trop importante leau entraicircne la graisse et la deacutelave Plus une graisse sera dure
et mieux elle reacutesistera au deacutelavage La viscositeacute de lhuile de base et la nature du savon ont aussi
une influence [17]
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation
Lhuile de base dans une graisse soxyde exactement de la mecircme maniegravere quune huile
lubrifiante dun type similaire Les eacutepaississants peuvent eacutegalement ecirctre oxydeacutes bien quils
soient habituellement moins sensibles agrave loxydation que les huiles de base [14]
Les tempeacuteratures eacuteleveacutees favorisent loxydation tout comme le travail meacutecanique actif qui
augmente lexposition de la graisse agrave loxygegravene et geacutenegravere de la chaleur Lorsquune graisse
soxyde elle noircit et sadoucit habituellement Des deacutechets acides se forment qui altegraverent la
consistance de la graisse favorisent la corrosion et reacuteduit lefficaciteacute de la lubrification
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres
La compatibiliteacute deacutepend de la nature de lhuile de base et se traduit agrave la fois par une variation
de volume (gonflement ou contraction de leacutelastomegravere) et par une variation de dureteacute de
leacutelastomegravere lorsque celui-ci est en contact avec la graisse Un gonflement nexceacutedant pas 3 agrave
5 est souvent toleacutereacute [17]
Il existe un tregraves grand nombre deacutelastomegraveres les compatibiliteacutes les plus usuelles sont indiqueacutees
dans la partie joints deacutetancheacuteiteacute
II39 Pompabiliteacute
Cest la pression agrave exercer par une pompe pour distribuer la graisse par un systegraveme de graissage
centraliseacute [22]
Cest un moyen de connaitre la longueur maximale de tuyauterie utilisable ou la (les) section(s)
neacutecessaire(s) pour distribuer la quantiteacute neacutecessaire de graisse en un point
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression
Lorsque des meacutecanismes lubrifieacutes agrave la graisse sont soumis agrave des charges continuellement
eacuteleveacutees ou agrave des charges de choc il peut ecirctre difficile de maintenir un film de lubrifiant adeacutequat
sur linterface de travail Il est alors neacutecessaire dinclure des additifs anti-usure ou extrecircme
pression dans la graisse pour ameacuteliorer sa capaciteacute de charge et empecirccher le contact meacutetal-
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24
meacutetal Ces additifs reacuteagissent avec la surface meacutetallique agrave des tempeacuteratures eacuteleveacutees pour former
un mince film qui empecircche un contact direct entre les piegraveces coulissantes et donc reacuteduire le
frottement et lusure [14]
II311 Aspect et texture des graisses
Le tableau suivant montre les aspects et textures des graisses
Tableau 5 Aspects et textures des graisses [12] [17]
Aspect Texture
- Rugueux lorsquelles preacutesentent de
nombreuses aspeacuteriteacutes
- Lisse lorsquelles ne preacutesentent pas
daspeacuteriteacutes
- Granuleux aspect heacuteteacuterogegravene ducirc agrave la
preacutesence de grumeaux
- Craqueleacute lorsque des craquelures
apparaissent agrave leur surface
- Butyreuse aspect du beurre Lorsquelles
sont eacutetireacutees entre deux doigts elles se
seacuteparent sans formation de fibres
- Filante lorsquelles se deacutecomposent en un
enchevecirctrement de fils fins
- Fibreuse lorsquelles se seacuteparent en formant
des fibres de longueurs ineacutegales
Environ 70 des graisses utiliseacutees industriellement sont des graisses au lithium En volume de
vente les graisses repreacutesentent moins de 5 du total des lubrifiants
La nature du savon (eacutepaississant) utiliseacute influence directement la structure de la graisse la plage
de tempeacuterature dutilisation la stabiliteacute meacutecanique et la reacutesistance agrave leau Les savons
meacutetalliques les plus reacutepandus sont (par ordre dimportance deacutecroissant) les savons de lithium
de calcium de sodium et daluminium [17]
Les graisses agrave savons complexes utilisent en plus du savon meacutetallique preacuteceacutedent un sel qui est
en geacuteneacuteral du mecircme meacutetal
Ces graisses admettent des tempeacuteratures de fonctionnement plus eacuteleveacutees (point de fusion plus
grand) que les graisses conventionnelles correspondantes
Le tableau suivant preacutesente les proprieacuteteacutes des graisses les plus courantes sur le marcheacute ainsi que
leurs domaines drsquoutilisation
Ce tableau (6) peut permettre de chercher une graisse pour une utilisation particuliegravere
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
25
Tableau 6 Proprieacuteteacutes des graisses usuelles [17] [19]
Nature du
Savon
Lithium
(Li)
Calcium
(Ca)
Sodium
(Na)
Aluminium
(Al)
Tempeacuterature
de fusion
(Point de
goutte) degC
180 agrave 200
90 agrave 110
150 agrave 200
110 agrave 120
Tempeacuterature
drsquoapplication
maxi degC
140
70
120
60
Texture Butyreux lisse Butyreux lisse Fibreuse Butyreux lisse
Stabiliteacute
Meacutecanique
Bonne Mauvaise agrave
Excellente
Mauvaise agrave
bonne
Mauvaise agrave
Bonne
Reacutesistance agrave
leau
Bonne Excellente Mauvaise Excellente
Adheacutesiviteacute Bonne Mauvaise Excellente Excellente
Utilisations
Geacuteneacuterales
Chacircssis de
veacutehicules
pompes agrave eau
Avionnerie
Roulements
joints
universels
haute temps en
avionnerie
Convoyeurs
chacircssis
Observations
Les plus
reacutepandues (70
du marcheacute) Large
domaine
dapplication
Multi-services
Ont les proprieacuteteacutes
des graisses au
sodium et au
calcium sans en
avoir les
inconveacutenients
Insolubles
dans leau
Utiliseacutees en
milieu
marin
Certaines sont
approuveacutees
pour des
contacts
accidentels
avec
les aliments
Graisses agrave la
soude Sont
sensibles agrave leau
(protegravegent de la
rouille en
absorbant leau
mais en perdant
leur pouvoir
lubrifiant) Agrave
eacuteviter
en milieux
humides
De moins en
moins utiliseacutee
Assez adheacutesive
mais faible
reacutesistance
meacutecanique
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
26
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES
PAR RAPPORTS AUX HUILES
Les lubrifiants classiques huiles et graisses qui ne sont pas des corps gras (au sens chimique
du terme) sont eacutelaboreacutes dans des uniteacutes speacutecialiseacutees inteacutegreacutees agrave certaines raffineries de peacutetrole
Des coupes plus ou moins lourdes de peacutetrole brut selon que lrsquoon souhaite aboutir agrave une huile
ou agrave une graisse subissent des traitements successifs en vue drsquoeacuteliminer les impureteacutes les
composeacutes les moins onctueux ou les composeacutes preacutesentant une trop forte variation de leur
viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
On incorpore au lubrifiant des additifs divers en fonction de son utilisation ceux-ci ont
notamment pour effet de proteacuteger contre lrsquooxydation drsquoameacuteliorer ses proprieacuteteacutes anticorrosives
son onctuositeacute (additif dit extrecircme pression) son indice de viscositeacute (stabiliteacute de celle-ci en
fonction de la tempeacuterature) ou de lui confeacuterer un pouvoir nettoyant (huiles deacutetergentes de
moteur agrave combustion interne) [23]
La tendance actuelle consiste pour les utilisations les plus exigeantes agrave eacutelaborer directement
les lubrifiants eux-mecircmes par synthegravese chimique
On peut effectuer un rapide comparatif entre les huiles et les graisses gracircce au tableau ci-dessous
qui reacutesume les principaux avantagesinconveacutenients des graisses par rapports aux huiles
Tableau 7 Comparaison entre les huiles et les graisses [13]
Lubrification agrave lrsquohuile Lubrification agrave la graisse
Avantages
Bonne peacuteneacutetration dans le
roulement
Bonne stabiliteacute physico-
chimique
Refroidissement
Controcircle aiseacute du lubrifiant
eacutetat et niveaux
Propreteacute du meacutecanisme
Eacutetancheacuteiteacute plus facile agrave
reacutealiser
Barriegravere de protection
Simpliciteacute des montages
Faciliteacute de manipulation
Reacuteduction ou suppression du
graissage dappoint
Possibiliteacutes dutiliser des
roulements preacute-graisseacutes
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27
Inconveacutenients
Eacutetancheacuteiteacute neacutecessaire du
montage
En cas darrecirct prolongeacute
mauvaise protection contre
loxydation et lhumiditeacute
Retard au deacutemarrage
lorsquune mise en
circulation autonome
preacutealable agrave la rotation est
neacutecessaire
Coefficient de frottement
plus eacuteleveacute que lhuile
Eacutevacuation thermique plus
faible
Le remplacement (si
neacutecessaire) requiert le
deacutemontage du roulement et
son lavage
Pas de possibiliteacute de veacuterifier
un niveau de graisse donc
neacutecessiteacute dune retenue de
graisse fiable ou bien dun
apport peacuteriodique pour
compenser les fuites
la pollution ou le
vieillissement
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28
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS
III11 Deacutefinition
Les huiles veacutegeacutetales pures sont des huiles produites agrave partir des plantes oleacuteagineuses par
pression extraction ou proceacutedeacutes comparables brutes ou raffineacutees mais sans modification
chimique [24]
Elles sont constitueacutees essentiellement par des triglyceacuterides mais on y trouve aussi drsquoautres
composeacutes non triglyceacuteridiques tels que les steacuterols les tocopheacuterols les hydrocarbures les
alcools gras les acides libres ainsi que des faibles quantiteacutes de matiegraveres odorantes des pigments
(carotegravene) des mono glyceacuterides des diglyceacuterides et de lrsquoeau
Les triglyceacuterides sont des triesters mixtes drsquoacide gras avec le glyceacuterol de formule geacuteneacuterale
Ougrave R1 R2 R3 sont des chaicircnes grasses acycliques et lineacuteaires [25]
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales
III121 Proprieacuteteacutes physiques
a Couleur
La couleur deacutepend de la nature de lrsquohuile des traitements subis et drsquoautres paramegravetres elle
peut varier de lrsquoincolore au brun fonceacute [26]
b La masse volumique
Crsquoest le quotient de la masse de corps gras par son volume agrave une tempeacuterature donneacutee T (20degC)
[25]
120530 = 119846
119829 (120785 120783)
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29
c Densiteacute
La densiteacute drsquoun corps est le rapport de sa masse volumique agrave la masse volumique drsquoun corps
pris comme reacutefeacuterence [27]
d Indice de reacutefraction
Crsquoest le rapport de la vitesse de la lumiegravere dans le vide sur la vitesse drsquoune onde lumineuse dans
le milieu (agrave la tempeacuterature T donneacutee) Sa mesure se fait en utilisant le reacutefractomegravetre [25]
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts)
Par deacutefinition le point de fusion est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de lrsquoeacutetat solide agrave
lrsquoeacutetat liquide tandis que le Point de solidification est la tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile passe de
lrsquoeacutetat liquide agrave lrsquoeacutetat solide cest-agrave-dire lrsquoinverse de point de fusion
Ces deux proprieacuteteacutes sont cependant en relation avec la nature des acides gras satureacute ou insatureacute
Il srsquoavegravere alors que les points de solidification eacuteleveacutes sont dus aux points de fusion eacuteleveacutes des
acides gras satureacutes Donc plus bas est le degreacute drsquoinsaturation plus haut sera le point de
solidification des huiles
Ainsi les huiles veacutegeacutetales avec en preacutedominance des acides gras satureacutes ont des points de fusion
et point de solidification eacuteleveacutes alors ces huiles sont solides agrave tempeacuterature ambiante ce qui ne
favorise pas leur utilisation comme carburant
Les tableaux ci-apregraves donnent les points de fusion de quelques acides gras et les points de
solidification de quelques huiles veacutegeacutetales
Tableau 8 Point de fusion de quelques acides gras [26]
Acides gras Nombre de carbone Point de fusion (degC)
Myristique 14 570
Palmitique 16 635
Steacutearique 18 731
Oleacuteique 18 1 55
Linoleacutenique 18 2 -131
Linoleacutenique 18 3 -242
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30
Tableau 9 Point de solidification de quelques huiles veacutegeacutetales [25] [26] [28]
Huiles Point de
Solidification
Palme 35degC agrave -42degC
Arachide 2degC agrave -4degC
Colza -10degC
Coton 12degC agrave -13degC
Tournesol -17degC
Soja -10degC agrave -16degC
Ricin -10degC agrave -12degC
f Le point trouble et le point deacutecoulement
Ces deux proprieacuteteacutes permettent de caracteacuteriser le comportement agrave froid des huiles
Le point trouble correspond au deacutebut de solidification cest-agrave-dire la tempeacuterature pendant
laquelle les preacutecipiteacutes solides commencent agrave se former dans les huiles liquides homogegravenes
La tempeacuterature agrave laquelle lrsquohuile nrsquoest plus capable de couler librement est deacutesigneacute sous le terme
de point drsquoeacutecoulement [26]
g La viscositeacute
Elle est lieacutee agrave la longueur des chaicircnes grasses et de leurs degreacutes drsquoinsaturation Elle est
deacutetermineacutee en mesurant le temps neacutecessaire pour passer une quantiteacute donneacutee drsquohuile agrave travers
un orifice drsquoouverture donneacutee [25]
III122 Proprieacuteteacutes chimiques
Afin de juger la valeur utilitaire des plantes oleacuteagineuses il convient de deacuteterminer les
constantes chimiques de leurs huiles car elles exercent une influence pour une eacuteventuelle
utilisation
Ces constantes portent conventionnellement le nom drsquoIndice et deacutependent de la nature du corps
gras Ces indices sont lrsquoindice de saponification lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice drsquoiode
a Indice drsquoacide
Crsquoest le nombre exprimeacute par la masse drsquohydroxyde de potassium (en mg) neacutecessaire pour
neutraliser les acides gras libres contenus dans 1g de corps gras [26]
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31
b Indice de saponification
Lrsquoindice de saponification est la quantiteacute de potasse caustique exprimeacute en milligrammes
neacutecessaire pour transformer en savon les acides libres ou combineacutes drsquoun gramme de corps gras
Elle peut ecirctre mesureacutee en utilisant le protocole drsquoanalyse NFT 60 206 [25]
c Indice drsquoiode
Les liaisons eacutethyleacuteniques en particulier celles des acides gras fixent les halogegravenes Cette
reacuteaction drsquoaddition peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer quantitativement lrsquoinsaturation globale
des chaicircnes grasses Bien que lrsquoiode se fixe trop difficilement pour ecirctre utiliseacute dans la pratique
de la deacutetermination lrsquohabitude est prise drsquoexprimer lrsquoinsaturation par la quantiteacute drsquoiode que
peut fixer le corps gras eacutetudieacute [29]
Cette deacutefinition nrsquoest pas harmoniseacutee avec celle des autres indices lrsquouniteacute choisie pour lrsquoindice
drsquoiode est dix fois plus grande que celle retenue pour les autres
Plus lrsquoindice est eacuteleveacute lrsquohuile est insatureacutee et peu reacutesistante agrave lrsquooxydation satureacutee elle est
reacutesistante agrave lrsquooxydation mais est souvent solide agrave tempeacuterature ambiante (20degC) [25]
La figure suivante montre lrsquoindice drsquoiode de diverses huiles et graisses
Figure 8 Diagramme drsquoindice drsquoiode des diverses huiles et graisses [28]
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales
En geacuteneacuteral on peut classer les huiles veacutegeacutetales diffeacuterents types
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique
Les huiles de type laurique qui contiennent principalement de lrsquoacide laurique en C12 et
myristique en C14 [26] Ce sont des huiles satureacutees regroupant dont lrsquoindice drsquoiode est compris
entre 5 et 30 par exemple les huiles de coprah de babassu etchellip [24]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ind
ice
di
od
e
Divers huiles et graisses
Coprah Babassu Suif Palme Ricin Arachide Colza
Coton Mais Tournesol Soja Carthame Lin Sardine
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32
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique
Les huiles de type palmitique qui contiennent plus de 25 drsquoacide palmitique [26]
Ces huiles sont des huiles semi concregravetes dans ce groupe on peut trouver les huiles de palme
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique
Les huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique sont les beurres du kariteacute de cacao etchellip [26]
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique
Ce sont des huiles fluides dont les indices drsquoiode sont compris entre 80 et 110 Ces huiles
contiennent peu drsquoacide linoleacuteique [24]
Exemple huile drsquoarachides huile de pourghegravere hellip
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique
Elles sont en geacuteneacuteral semi siccative Dans ce cas on regroupe les huiles de coco de tournesol
coton etchellip Ainsi les acides gras les plus freacutequents dans les huiles veacutegeacutetales sont palmitiques
steacutearique oleacuteique linoleacuteique et linoleacutenique [26]
Le tableau suivant montre la structure des acides gras les plus freacutequents dans les huiles
veacutegeacutetales Chaque carbone de la chaicircne carboneacutee peut avoir deux atomes dhydrogegravene Lacide
gras est satureacute si tous les atomes dhydrogegravene sont en place Si deux carbones adjacents
manquent datomes dhydrogegravene un point dinsaturation est creacuteeacute Sil y a plus dune double
liaison dans la chaicircne lrsquoacide gras est polyinsatureacute [29]
Tableau 10 Acides gras contenus dans les huiles veacutegeacutetales comestibles [26] [28] [29]
Acides gras
Nombre
drsquoatome de
Carbone
Formule
Classe
Palmitique C16 CH3-(CH2)14-COOH Satureacute
Steacutearique C18 CH3-(CH2)16-COOH Satureacute
Oleacuteique C18 1 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Insatureacute
Linoleacuteique C18 2 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-COOH
Polyinsatureacute
Linoleacutenique C18 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-
CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Polyinsatureacute
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33
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales
Selon la nature des matiegraveres premiegraveres on a plusieurs types de modes drsquoextraction Dans cette
eacutetude on consideacuterera surtout lrsquoextraction par solvant volatil et lrsquoextraction par pression
III141 Lrsquoextraction par pression
Cette meacutethode drsquoextraction est utiliseacutee surtout pour les produits qui contiennent plus de 10
de matiegravere grasse car 7 agrave 8 drsquohuile restent dans les tourteaux Cette seacuteparation de la phase
solide et liquide peut se faire agrave partir de nrsquoimporte quelle machine ou systegraveme meacutecanique
posseacutedant des parois avec un fond perforeacute sur lequel on exerce une pression [30]
Parmi les meacutethodes drsquoextraction les presses hydrauliques et agrave vis constituent le proceacutedeacute le plus
utiliseacute aussi bien au niveau artisanal qursquoindustriel
Cette technique permet de seacuteparer drsquoune part lrsquohuile et drsquoautre part un reacutesidu solide ou
tourteau de pression appeleacute laquo expeller raquo
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil
Elle consiste agrave lsquolsquodissoudrersquorsquo lrsquohuile contenue dans les graines (geacuteneacuteralement broyeacutes pour obtenir
un maximum de surface speacutecifique) par un solvant On obtient alors du miscella Le solvant est
ensuite chasseacute de lrsquohuile par distillation du miscella On opegravere surtout en continu et agrave contre-
courant pour obtenir un rendement drsquoextraction tregraves eacuteleveacute [25]
Les solvants utiliseacutes sont des hydrocarbures tels que lrsquohexane des alcools (eacutethanol isopropanol)
des chloreacutes (trichloreacutethylegravene) ou de laceacutetone
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis
III21 Historique
On trouve des traces de lrsquoutilisation du ricin en Eacutegypte agrave partir de 4 000 ans avant Jeacutesus-Christ
Agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile eacutetait principalement utiliseacutee pour alimenter des lampes En deacutepit de sa
toxiciteacute inconnue agrave lrsquoeacutepoque lrsquohuile de ricin eacutetait aussi deacutedieacutee agrave des usages cosmeacutetiques
Crsquoest aussi dans ces temps anciens vers 2 000 ans avant Jeacutesus-Christ que lrsquoon retrouve trace
drsquousages eacutequivalents de lrsquohuile de ricin en Inde La Chine srsquoest par ailleurs aussi inteacuteresseacutee un
peu plus tard semble-t-il au ricin dont elle a importeacute la culture depuis lrsquoInde il y a environ 1
400 ans agrave lrsquoeacutepoque pour des usages meacutedicaux mais aussi culinaires [21]
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34
III22 Nom de la plante
Regravegne Plantae
Sous regravegne Tracheobionta
Super- classes Magnoliophyta
Classes Magnoliopsida
Sous classe Rosidae
Ordre Euphorbiales
Famille Euphorbiaceae
Genre Ricinus
Espegravece Ricinus communis
Actuellement 4 races de ricin ont eacuteteacute identifieacutees dans le monde
le Ricinus communis minor
le Ricinus communis major
le Ricinus persicus popowa et
le Ricinus zanzibariensis [25]
Agrave Madagascar les ricins appartiennent tous agrave la sous-famille laquo minor raquo On distingue
geacuteneacuteralement 3 varieacuteteacutes de cette sous-famille dont les caracteacuteristiques sont exposeacutees suivantes
Kinana filomena tiges rouges feuilles agrave nervures rouges et graines bigarreacutees de couleur
brune tregraves fonceacutee
Kinana filofotsy tiges vertes feuilles agrave nervures vertes et graines bigarreacutees
Kinana mena tiges rouges feuilles rouges et graines marrons [32]
III23 Description botanique
Le nom geacuteneacuterique Ricinus signifie laquo tique raquo en latin la graine est ainsi nommeacutee parce quelle
a des marques et une bosse qui la fait ressembler agrave certaines tiques [33]
Le ricin (Ricinus communis) ou castor oil plant en anglais est une euphorbiaceacutee qui bien que
se preacutesentant plutocirct sous la forme drsquoun arbuste dans les zones tempeacutereacutees peut se deacutevelopper
dans les zones tropicales dont il est natif sous la forme drsquoun arbre pouvant atteindre plus de 10
m de haut [31] Le ricin se preacutesente sous la forme dune plante herbaceacutee ou arborescente
annuelle ou vivace suivant les conditions climatiques de la reacutegion
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35
Agrave Madagascar le Ricinus communis est en geacuteneacuteral de petite taille Crsquoest un arbuste haut de 120
agrave 160 centimegravetres mais il peut atteindre 2 agrave 3 megravetres en France et jusqursquoagrave 10 megravetres dans son
pays drsquoorigine (Afrique tropicale) [25]
Figure 9 Diffeacuterentes parties de la plante de Ricinus communis [33]
III231 Les feuilles
Les feuilles palmatilobeacutees 5 agrave 12 lobes sont porteacutees par de longues tiges et leur bord est denteacute
Elles sont vertes ou rouges verticilleacutees et caduques Certaines varieacuteteacutes ornementales ont des
feuilles dont la face infeacuterieure et le peacutetiole sont coloreacutes en rouge [33]
III232 Les fleurs
Les fleurs sont regroupeacutees en cyathes les fleurs femelles en haut les fleurs macircles en bas Cest
donc une espegravece monoiumlque La floraison a lieu en eacuteteacute [31]
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36
III233 Les fruits
Les fruits sont des capsules tricoques heacuterisseacutees de pointes (parfois absentes) La graine est
luisante marbreacutee de rouge ou de brun elle preacutesente une ligne saillante sur la face ventrale et
est surmonteacutee par un eacutelaiosome Elle contient entre 40 et 60 dhuile riche en triglyceacuterides
principalement la ricinoleacuteine [33]
III24 Production
Le ricin est une plante qui srsquoest agrave lrsquoorigine deacuteveloppeacutee en Eacutegypte en Eacutethiopie et en Inde mais
dont la culture srsquoest ensuite eacutetendue agrave de nombreux autres pays La figure 10 suivante donne la
production de graines de ricin telle que reporteacutee pour lrsquoanneacutee 2006
Figure 10 La production de graines de ricin pour lrsquoanneacutee 2006 (en Tonne) [31]
LrsquoInde y domine le marcheacute mondial de maniegravere eacutecrasante en fournissant pregraves de 70 (830
ktan) des graines disponibles dans le monde Elle est suivie de la Chine qui rappelons-le a
importeacute la culture du ricin depuis lrsquoInde il y a environ 1 500 ans avec 18 de la production
mondiale (210 ktan) soit pregraves de quatre fois moins que lrsquoInde Malgreacute ce deuxiegraveme rang la
production ne suffit pas agrave alimenter le marcheacute interne et la Chine est un importateur net Le
troisiegraveme acteur significatif du secteur est le Breacutesil avec environ 8 du marcheacute mondial (915
ktan) alors qursquoil eacutetait agrave la premiegravere place il y a une trentaine drsquoanneacutees Agrave Madagascar le
rendement en huile du ricin est de 1200 agrave 2000 litres agrave lhectare et par an
III25 Culture
Son feuillage pourpre ses fruits rouge vif et son deacuteveloppement rapide font quelle est utiliseacutee
pour leacutelaboration de massifs en arriegravere-plan ou en isoleacute Sa culture est facile il faut cependant
830000
210000
95510
15000 1200011052 5000 4900 4500 3500Inde
Chine
Breacutesil
Ethiopie
Paraguay
Thaiumllande
Vietnam
Afrique du sud
Philippines
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37
prendre soin de faire un bon apport damendement organique au printemps et de modifier la
structure du sol si celui-ci est peu drainant (sable de riviegravere pouzzolane)
Le sol doit ecirctre moyen riche bien draineacute frais agrave pH neutre La meilleure exposition est au
soleil ou mi- ombre La multiplication se fait par semis en avril agrave 20 degC [33]
Dans les reacutegions froides la dureacutee de veacutegeacutetation du Ricinus communis est en moyenne de 2 ans
A Madagascar sa culture est nettement saisonniegravere et cette dureacutee varie autour de 5 mois
Le cycle de vie de ce type de ricin comporte 4 phases physiologiques la germination la
croissance la floraison et la maturation [25]
III3 LrsquoHUILE DE RICIN
Lhuile de ricin est obtenue par pression agrave froid des graines cest un purgatif puissant et tregraves
irritant Les graines de ricin contiennent environ 50~70 drsquoune huile un triglyceacuteride dont les
chaicircnes drsquoacide gras sont composeacutees agrave pregraves de 90 drsquoacide ricinoleique [acide (9Z12R) -12-
hydroxyoctadec-9-enoique] ce qui est remarquable drsquouniformiteacute
Figure 11 Lrsquohuile de ricin [34]
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin
Le proceacutedeacute drsquoextraction de lrsquohuile de ricin preacutesenteacute sur un scheacutema de la figure 12 ce proceacutedeacute
srsquoapplique geacuteneacuteralement agrave lrsquoeacutechelle industrielle
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38
Figure 12 Proceacutedeacute drsquoextraction lrsquohuile de ricin [25]
III311 Triage
Cette opeacuteration a pour but drsquoobtenir des graines de mecircme taille et deacutepourvues de graines
avarieacutees
III312 Nettoyage
Les graines sont deacutebarrasseacutees des poussiegraveres et des corps eacutetrangers par transport pneumatique
III313 Deacutecorticage
Au cours de cette opeacuteration les graines sont deacutebarrasseacutees de leur teacutegument
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39
III314 Froissement
Deacutepourvues de leur teacutegument les graines passent dans des cylindres tournant agrave des vitesses
ineacutegales On obtient ainsi une pacircte
III315 Chauffage
Il consiste agrave porter la pacircte agrave une tempeacuterature au moins eacutegale agrave 100degC
III316 Premier pressurage
La pacircte chauffeacutee est soumise agrave des pressions allant progressivement de 100 agrave 500 kgcmsup2
III317 Chauffage
La matiegravere grasse obtenue est chauffeacutee vers 100degC agrave 110degC Ceci entraicircne la coagulation des
matiegraveres albuminoiumldes qui risqueraient drsquoacidifier lrsquohuile
III318 Filtration
Passant agrave travers des filtres qui retiennent les coagulas lrsquohuile chaude en ressort presque
limpide titrant 1 agrave 15 drsquoaciditeacute crsquoest lrsquohuile de premiegravere pression pure
III319 Deuxiegraveme pressurage
Apregraves ajout de 12 agrave 15 drsquoeau chaude aux tourteaux ces derniers sont soumis agrave des pressions
Il en ressort une huile plus coloreacutee que celle issue de la premiegravere pression ayant environ 5 agrave 15
drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile de deuxiegraveme pression
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression
Cette derniegravere opeacuteration utilisant le sulfure de carbone comme solvant permet encore
lrsquoobtention drsquoune quantiteacute de matiegravere grasse eacutegale agrave 5 agrave 8 de lrsquohuile totale de la graine Il
srsquoagit drsquoune huile tregraves coloreacutee agrave odeur deacutesagreacuteable ayant 35 agrave 55 drsquoaciditeacute Crsquoest lrsquohuile
sulfureacutee
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin
III321 Les proprieacuteteacutes physiques
Le tableau Ndeg11 regroupe les caracteacuteristiques de lrsquoaspect physique de lrsquohuile de ricin
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40
Tableau 11 Aspects physiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Aspect physique Caracteacuteristiques
Couleur Sensiblement incolore agrave faiblement jaune
Viscositeacute Grande
Pureteacute Liquide limpide
Aptitude agrave former des eacutemulsions Tregraves grande
Fragiliteacute agrave la chaleur et en preacutesence de
Catalyseur
Grande
Consistance Eacutepaisse visqueuse ou filante
Odeur et saveur Inodore ou nauseacuteeuse saveur fade ou
Douce
On constate que
Lrsquohuile de ricin est utiliseacutee comme standard absolu pour les mesures de viscositeacute gracircce
agrave ses proprieacuteteacutes physiques uniformes et stables dans le temps [31]
Lrsquohuile de ricin est fragile agrave la chaleur Cette proprieacuteteacute ne permet pas lrsquousage de certains
traitements industriels notamment la distillation neutralisante et toute agitation avec un
reacuteactif [36]
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques
Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin sont regroupeacutees dans le tableau ndeg12
Tableau 12 Caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin [25] [35]
Caracteacuteristiques Valeur
Densiteacute agrave 20degC environ 0958
Indice de Reacutefraction agrave 20degC environ 1479
Angle de rotation + 35 + 60
Point de solidification de lrsquohuile -10degC -12degC
Point drsquoeacutebullition de lrsquohuile 265degC
Point de solidification des acides gras -3degC agrave -4degC
Poids speacutecifique agrave 155degC 0959 agrave 0969
Absorbance agrave 270 nm le 07
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41
Indice drsquoacide (mg KOHg) le 15
Indice drsquohydroxyle ge 160
Indice drsquoiode (gI2 100g) 82 ndash 90
Indice de peroxyde le 100
Indice de saponification 176 agrave 186
Insaponifiable () le 08
Teneur en eau () le 03
Au niveau physico-chimique cette caracteacuteristique induit quelques proprieacuteteacutes inteacuteressantes et
uniques Ainsi lrsquohuile de ricin possegravede
Une grande affiniteacute pour les surfaces meacutetalliques (qualiteacutes de mouillage)
Son point eacuteclair est de seulement 229degC
Alors qursquoelle ne srsquoenflamme qursquoa 449degC
Par ailleurs sa viscositeacute tregraves eacuteleveacutee en fait lrsquohuile veacutegeacutetale la plus dense [31]
III323 Composition en acides gras
La composition en acides gras de lrsquohuile de ricin est reacutesumeacutee dans le tableau ndeg13
Tableau 13 Composition en acides gras de lrsquohuile de ricin [35]
Acides gras Pourcentage ()
C 160 Acide palmitique le 20
C 180 Acide steacutearique le 25
C 181 Acide oleacuteique (+ isomegraveres) 25 ndash 60
C 182 Acide linoleacuteique 25 ndash 70
C 183 Acide linoleacutenique le 10
C 201 Acide eicoseacutenoique le 10
Acide ricinoleacuteique 850 ndash 920
Acide 910-dihydroxysteacutearique 03 ndash 07
Autre acide gras le 10
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42
On constate que
Les acides oleacuteique et linoleacuteique sont les deux autres composeacutes significatifs bien que
preacutesents en bien moindres quantiteacutes ils repreacutesentent respectivement environ 4 et 3
des chaicircnes drsquoacides gras
Les autres composeacutes tregraves minoritaires sont les acides palmitique steacutearique et
linoleacuteique qui repreacutesentent chacun moins de 1
On trouve aussi de lrsquoacide eacuteicosanoique et de lrsquoacide dihydrosteacutearique en tregraves faibles
quantiteacutes
Cette uniformiteacute de composition (grande majoriteacute drsquoacide ricinoleacuteique) confegravere des qualiteacutes
speacutecifiques agrave lrsquohuile de ricin que les autres huiles veacutegeacutetales ne possegravedent pas En effet lrsquoacide
ricinoleacuteique possegravede une particulariteacute unique agrave savoir la preacutesence drsquoun groupement hydroxyle
sur la chaicircne grasse qui le distingue des autres acides gras naturels qui eux en sont deacutepourvus
[31]
III324 Eacutetude des glyceacuterides
La composition en glyceacuterides de lrsquohuile de ricin est donneacutee par le tableau ndeg14
Tableau 14 Composition en glyceacuterides [37]
Glyceacuterides (en mole) Huile de ricin ()
Triricinoleacuteine 682
Diricinoleacuteine
Dihydroxyricinoleacuteine
Oleacuteoglycerides
Linoleacuteoglycerides
Autres
49
75
83
73
Monoricinoleacuteine 29
Non ricinoleacuteoglyceacuterides 09
On en deacuteduit que les glyceacuterides de lrsquohuile de ricin sont tregraves riches en triricinoleacuteine
III325 Les insaponifiables
MM Paulouse et KT Achaya en 1964 ont trouveacute que lrsquoinsaponifiable de lrsquohuile de ricin est
constitueacute principalement de tocopheacuterol et de steacuterol [38]
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE
EXPEacuteRIMENTALE
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43
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET
De nombreuses substances sont utiliseacutees comme base pour la fabrication des huiles
lubrifiantes Lrsquoorigine de ces huiles est fossile (les fractions issues du raffinage du peacutetrole brut)
renouvelable (les huiles veacutegeacutetales et leurs deacuteriveacutes) ou encore syntheacutetique (issues de synthegravese
chimique mettant en œuvre des deacuteriveacutes du peacutetrole etou drsquohuiles veacutegeacutetales)
Le comportement dans lrsquoenvironnement de ces huiles de base est fonction ce cette
origine qui va induire une biodeacutegradabiliteacute plus ou moins rapide et complegravete De mecircme la
toxiciteacute du produit deacutepend de sa composition et de ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
Sur le plan technique la structure polaire des huiles et esters dorigine veacutegeacutetale leur
confegravere un excellent pouvoir lubrifiant Les huiles veacutegeacutetales non transformeacutees conviennent pour
les applications agrave faible tempeacuterature (lt 70degC) Les esters veacutegeacutetaux offrent une bonne reacutesistance
agrave loxydation mecircme agrave des tempeacuteratures plus eacuteleveacutees et peuvent donc ecirctre utiliseacutes comme huiles
de base pour graisses lubrifiantes ou comme additifs dans les huiles moteur
De par leur taux de deacutegradation eacuteleveacute les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent une
alternative qui permettrait de reacuteduire limpact environnemental lieacute aux pertes de lubrifiants dans
le milieu En outre les huiles dorigine veacutegeacutetale sont geacuteneacuteralement moins inflammables et ne
causent pas dirritations cutaneacutees contrairement agrave certaines huiles mineacuterales
Par rapport agrave ces contextes lrsquoobjectif de notre recherche est de
Formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux exigences
environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Faire une eacutetude comparative entre la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale et la
graisse drsquoorigine peacutetroliegravere
Reacuteduire des impacts environnementaux et la toxiciteacute du produit permettent deacuteviter la
deacutegradation lrsquoenvironnement agrave cause de ces huiles mineacuterales usageacutees
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute
Dans le cadre de notre eacutetude nous avons travailleacute agrave lrsquoaide de diffeacuterents mateacuteriels
En effet nous avons jugeacute les mateacuteriels suivants indispensables agrave lrsquoactiviteacute de production de
graisse lubrifiante
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44
IV211 Blouse
Elle est tout agrave fait indispensable durant toutes les eacutetapes des opeacuterations pour couvrir le corps et
pour proteacuteger la peau
IV212 Masque de protection FFP
Un masque de protection FFP (Filtering Facepiece particles) aussi appeleacute appareil de protection
respiratoire jetable filtrant contre les particules
Le port de masque est obligatoire durant tout le processus de fabrication de graisse lubrifiante
pour eacuteviter lrsquoabsorption par voie respiratoire des vapeurs En effet des rejets gazeux se
produisent au moment de la preacuteparation de la solution de soude lacide chlorhydrique et surtout
pendent phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc
Ils doivent ecirctre porteacutes durant toutes les manipulations pour eacuteviter tout contact direct des mains
avec les produits chimiques utiliseacutes
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute
Les lunettes de seacutecuriteacute sont porteacutees pour proteacuteger les yeux pendant la preacuteparation de la solution
de soude caustique
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse
lubrifiante
IV221 Plaque chauffante
Une plaque chauffante a eacuteteacute utiliseacutee pour la cuisson de la pacircte de graisse lubrifiante Ses
caracteacuteristiques
Marque US 150- Stuart
Puissance de chauffage 700W
Tempeacuterature max 325degC
Plaque 150x150mm
IV222 Thermomegravetre
On a besoin de thermomegravetre pour mesurer la tempeacuterature Ses caracteacuteristiques
Marque Kimoreg TAK
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45
Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
IV223 Bol inox
Le bol inox sert agrave chauffer la preacuteparation pour la fabrication de graisse lubrifiante
IV224 Balance
Une balance eacutelectronique est neacutecessaire Ses caracteacuteristiques
Marque Breville
Degreacute de preacutecision 05g
Plage de mesure de 10g agrave 6kg
Figure 13 Balance eacutelectronique
IV225 Spatule en inox
On a preacutefeacutereacute utiliser une spatule en inox comme meacutelangeur car lrsquoinox nrsquoest attaqueacute ni par
lrsquohuile ni par lrsquoalcali de plus elle sert pour meacutelanger le corps gras et la solution avec de
soude
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46
Figure 14 Spatule en inox
IV23 Les matiegraveres premiegraveres
Au laboratoire les matiegraveres premiegraveres pour la production de graisse lubrifiante sont les
suivantes
Huile de ricin
Soude caustique
Hydroxyde de lithium
Hydroxyde de calcium
Acide chlorhydrique
Divers additifs (antioxydant anticorrosion anti-usure extrecircme pression anti-mousse
additif drsquoadheacutesiviteacute AVI)
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE
Les graisses lubrifiantes industrielles sont actuellement obtenues agrave partir dacide 12-
hydroxysteacutearique par une reacuteaction de saponification en preacutesence dun hydroxyde de meacutetal
alcalin choisi parmi le lithium le calcium ou laluminium pour ne citer que ceux-lagrave
Lobjet de linvention est un proceacutedeacute de fabrication dune graisse lubrifiante caracteacuteriseacute en ce
quil comprend les eacutetapes suivantes
Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
Ajout dun volume de cette huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee agrave une matrice agrave base dhuile
dorigine peacutetroliegravere veacutegeacutetale ou de synthegravese
Meacutelange et mise en tempeacuterature avec ajout dune base neutralisante et
Refroidissement apregraves reacuteaction complegravete de saponification
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47
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale
La phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile veacutegeacutetale est un proceacutedeacute complexe avec trois eacutetapes pour
obtenir lacide 12-hydroxysteacutearique
Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude et
Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par lacide
chlorhydrique
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin
Lrsquohydrogeacutenation permet drsquoenlever les sites drsquoinsaturation de faccedilon simple et rendre ainsi lrsquohuile
inerte vis-agrave-vis de lrsquooxydation Crsquoest-agrave-dire que les huiles obtenues par cette meacutethode sont
fortement stabiliseacutees vis-agrave-vis de loxydation Crsquoest dans cette phase qursquoon chauffe lrsquohuile
jusqursquoagrave tempeacuterature plus de 150degC
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la
soude
a Mateacuteriels utiliseacutes
Bol inox
Plaque chauffante
Huile hydrogeacuteneacutee
Soude caustique (NaOH)
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Un volume de lhuile hydrogeacuteneacutee est introduit dans un bol inox chauffeacute
Ensuite un poids de soude caustique sous forme de cristaux y sont verseacutes petit agrave petit
La solution est remueacutee agrave lrsquoaide drsquoune spatule en bois jusqursquoagrave sa dissolution complegravete
Degraves que la dissolution complegravete de la soude est atteinte lrsquoeacutetape suivante crsquoest de
mesurer la tempeacuterature
La valeur afficheacutee est T=100degC La solution obtenue doit ecirctre laisseacutee au repos
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48
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-
hydroxysteacutearique par lacide chlorhydrique
Lopeacuteration seffectue en agitant agrave une douce chaleur la matiegravere grasse avec 4 agrave 6 dacide
Outre la deacutecomposition de la graisse en acides gras et glyceacuterine il y a fixation dacide
chlorhydrique sur les acides non satureacutes Lopeacuteration est particuliegraverement rapide quand la
graisse contient au bulldeacutebut quelques uniteacutes dacides gras libres
a Mateacuteriels utiliseacutes
Plaque chauffante
Acide chlorhydrique
Spatule en bois
Thermomegravetre
b Mode opeacuteratoire
Cette reacuteaction consiste en la succession des eacutetapes suivantes
Chauffage de ce savon sodique agrave une tempeacuterature comprise entre 45 et 65degC
Ajout de 1 agrave 10 en poids dacide chlorhydrique de tregraves grande pureteacute tout en
homogeacuteneacuteisant sous agitation le meacutelange
La tempeacuterature est maintenue agrave 70degC environ et on le maintien sous agitation jusquagrave
eacutepoxydation complegravete
Refroidissement deacutecantation des phases organique et huileuse neutralisation lavage et
seacutechage de la phase huileuse constitueacutee de lhuile de ricin eacutepoxydeacutee
c Opeacuteration de lavage
Pour effectuer le lavage on ajoute environ 15 en volume drsquoeau distilleacutee par rapport agrave lrsquohuile
de ricin eacutepoxydeacutee afin drsquoenlever lrsquoexcegraves de glyceacuteride et de catalyseur
Ce nouveau meacutelange est agiteacute lentement Agrave la fin de lrsquoagitation le meacutelange est deacutecanteacute de
nouveau pendant lequel la phase inferieure est formeacutee par lrsquoeau contenant les impureteacutes
Cette opeacuteration est deacutelicate elle doit ecirctre reacutealiseacutee tregraves doucement avec une faible agitation qui
provoquerait la formation dune eacutemulsion qui diminue le rendement de la synthegravese
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49
La figure Ndeg15 montre les diffeacuterentes eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation que nous avons fait au
laboratoire
Figure 15 Eacutetapes de phase drsquoeacutepoxydation
Huile de ricin Chauffage de lrsquohuile
de ricin
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
Savon sodique Acide 12-hydroxysteacuterique
Meacutelange
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50
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE
LUBRIFIANTE Agrave PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE
La figure suivante montre le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Figure 16 Le proceacutedeacute de fabrication drsquoune graisse lubrifiante
Huile de ricin (25g)
Hydrogeacutenation
(Tge150degC)
Huile de ricin hydrogeacuteneacutee
(18g)
Saponification
+ (8g NaOH)
Savon sodique
(20g)
Deacutecomposition
+ (8g HCl)
Lavage
+ (4g Eau distilleacute)
Acide gras de ricin (acide 12-hydrostearique)
(16g)
Huile de base
(150g)
Meacutelange
(165g)
Saponification
+ (22g Savon LiOH CaOH
NaOH)
Meacutelange
+ (12g Divers additifs
Pheacutenoliques DTPZn PMA )
Refroidissement
(190g)
Graisse lubrifiante
(180g)
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51
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 15
Tableau 15 Premier essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 28g
Additifs 6g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 16
Tableau 16 Deuxiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon lithium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 22g
Additifs 12g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
52
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 17
Tableau 17 Troisiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
simple agrave savon calcium raquo
Huile de ricin 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 16g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 18
Tableau 18 Quatriegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Lithium 11g
Additifs 13g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
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53
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 19
Tableau 19 Cinquiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile de ricin 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 15g
Hydroxyde de Calcium 15g
Additifs 4g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon sodium
sont donneacutes dans le tableau 20
Tableau 20 Sixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 24g
Additifs 10g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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54
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon lithium
sont donneacutes dans le tableau 21
Tableau 21 Septiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon lithium raquo
Huile mineacuterale 160g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Lithium 19g
Additifs 5g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon calcium
sont donneacutes dans le tableau 22
Tableau 22 Huitiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant simple
agrave savon calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Hydroxyde de Calcium 25g
Additifs 9g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium
Sodium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe lithium et sodium sont donneacutes dans le tableau 23
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55
Tableau 23 Neuviegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type drsquoeacutepaississant
complexe agrave savon lithium et sodium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 13g
Hydroxyde de Lithium 13g
Additifs 8g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 65mn
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium
Calcium
La formulation et les paramegravetres utiliseacutes pour la fabrication de la graisse agrave savon
complexe sodium et calcium sont donneacutes dans le tableau 24
Tableau 24 Dixiegraveme essai laquo Fabrication de graisse lubrifiante du type deacutepaississant
complexe agrave savon sodium et calcium raquo
Huile mineacuterale 150g
Huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee 16g
Soude caustique 10g
Hydroxyde de Calcium 13g
Additifs 11g
Tempeacuterature de cuisson 70 agrave100degC
Dureacutee de cuisson et agitation 60mn
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56
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE
Nous avons analyseacute la graisse obtenue par les meacutethodes suivantes et afin drsquoavoir une reacutefeacuterence
nous avons eacutegalement analyseacute une graisse commerciale
Marque Shell Gadus reg
Nom commerciale General Purpose Grease
Type Graisse agrave usage geacuteneacuteral pour lrsquoindustrie et lrsquoautomobile
IV61 La consistance
Crsquoest lune des proprieacuteteacutes principales elle exprime la reacutesistance agrave la deacuteformation de la graisse
et elle est eacutetroitement lieacutee agrave ladheacuterence et agrave lonctuositeacute Elle diminue lorsque la tempeacuterature
augmente
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes
Peacuteneacutetromegravetre du cocircne
Marque AWD-38
Puissance 220V
Preacutecision de peacuteneacutetration 1mm
Porteacutee maximal 70mm
IV612 Mode opeacuteratoire
La consistance se mesure au moyen drsquoun peacuteneacutetromegravetre qui se compose drsquoun cocircne aux
dimensions et au poids speacutecifieacutes
On chauffe la graisse en une tempeacuterature de 25degC
On place le cocircne faccedilon que sa pointe touche tout juste la surface de lrsquoeacutechantillon se
graisse
On lacircche ensuite le cocircne en le laissant peacuteneacutetrer dans la cire sous son propre poids
pendant 5 secondes
IV62 Le point de goutte
Il caracteacuterise la tenue de la graisse agrave la chaleur en preacutecisant la tempeacuterature de deacutebut de
liqueacutefaction
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes
Thermomegravetre
Marque Kimoreg TAK
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Uniteacute de mesure degC degF
Plage de mesure de -100degC agrave 750degC
Reacutecipient fixeacute
Mateacuteriau plastique
Couleur bleu ciel
Diamegravetre 10cm
Hauteur 125cm
IV622 Mode opeacuteratoire
La mesure traditionnelle du point de goutte srsquoeffectue en reacutechauffant un eacutechantillon dans
un reacutecipient fixeacute au bout drsquoun thermomegravetre
On relegraveve la tempeacuterature lors de la chute de la premiegravere goutte de graisse par un trou au
fond du reacutecipient
Dans des appareils plus modernes le controcircle de la tempeacuterature et de la formation de la
goutte drsquohuile srsquoeffectue eacutelectroniquement
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication
La tempeacuterature drsquoapplication crsquoest la tempeacuterature adeacutequate drsquoutilisation drsquoune graisse En outre
elle est aussi deacutefinie par une plage de tempeacuterature (Voir lrsquoannexe 4)
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT
Afin de mesurer lrsquoefficaciteacute de la graisse nous avons appliqueacute la graisse obtenue sur un
roulement Lrsquoessai a eacuteteacute reacutealiseacute avec un roulement agrave billes agrave contact oblique de veacutehicule Avant
lrsquoessai la mise en place de la graisse doit ecirctre faite avec beaucoup de soin pour ne pas peacutenaliser
les performances du roulement
La propreteacute est essentielle tout corps eacutetranger se trouvant dans la graisse peut amener une
destruction preacutematureacutee du roulement
Bien nettoyer lenvironnement du roulement
Proteacuteger les reacutecipients de graisse de la pollution
Lrsquoutilisation du tube ou de la cartouche de graisse est une garantie de propreteacute
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58
La graisse doit ecirctre deacuteposeacutee le plus pregraves possible des parties actives du roulement (pistes et
corps roulants) faire peacuteneacutetrer la graisse entre la cage et la piste de la bague inteacuterieure notamment
pour les roulements agrave contact oblique
Pour chaque palier noter la date des lubrifications faites et agrave faire le type et le poids de graisse
Nettoyer la tecircte du graisseur
Eacuteliminer toutes les impureteacutes
Veacuterifier et nettoyer le bec de la pompe agrave graisse
Introduire la graisse
Veiller particuliegraverement agrave veacuterifier la quantiteacute introduite
Eacuteliminer la graisse usageacutee tous les 4 ou 5 apports
Lorsque les intervalles de lubrification sont courts preacutevoir un dispositif pour
leacutevacuation de la graisse usageacutee
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59
CHAPITRE V REacuteSULTATS
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale sont
reacutesumeacutes dans le tableau ci-dessous
Tableau 25 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
1egravere Essai 174g Fibreuse et lisse
2egraveme Essai 182g Butyreuse et rugueux
3egraveme Essai 179g Fibreuse et granuleuse
4egraveme Essai 175g Onctueuse et lisse
5egraveme Essai 178g Butyreuse et granuleuse
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure17 Premier essai Figure 18 Deuxiegraveme essai Figure 19 Troisiegraveme essai
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60
Figure 20 Quatriegraveme essai Figure 21 Cinquiegraveme essai
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere
Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere sont reacutesumeacutes dans le tableau ci-
dessous
Tableau 26 Les reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine peacutetroliegravere
Essai Poids de graisse Qualiteacute de graisse
(Texture et Aspect)
6egravere Essai 183g Butyreuse et rugueux
7egraveme Essai 171g Fibreuse et lisse
8egraveme Essai 176g Filante et granuleuse
9egraveme Essai 177g Onctueuse et lisse
10egraveme Essai 180g Butyreuse et rugueux
Voyons ci-dessous les figure des essais
Figure 22 Sixiegraveme essai Figure 23 Septiegraveme essai Figure 24 Huitiegraveme essai
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61
Figure 25 Neuviegraveme essai Figure 26 Dixiegraveme essai
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance)
Les reacutesultats des diffeacuterents essais sont repreacutesenteacutes dans le tableau 27
Tableau 27 Reacutesultats de mesure de peacuteneacutetration du cocircne sur les graisses
Essai Masse du savon Pourcentage du
savon
Peacuteneacutetration en mm
Premiegravere essai NaOH (28g) 14 26
Deuxiegraveme essai LiOH (22g) 11 32
Troisiegraveme essai CaOH (16g) 8 40
Quatriegraveme essai NaOHLiOH (21g) 105 32
Cinquiegraveme essai NaOHCaOH (30g) 15 23
Sixiegraveme essai NaOH (24g) 12 30
Septiegraveme essai LiOH (19g) 95 33
Huitiegraveme essai CaOH (25g) 125 28
Neuviegraveme essai NaOHLiOH (26g) 13 27
Dixiegraveme essai NaOHLiOH (23g) 115 30
V22 Reacutesultats du point de goutte
Le tableau 28 ci-apregraves donne les reacutesultats du point de goutte obtenus pour les diffeacuterents
eacutechantillons de graisse eacutetudieacutes
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62
Tableau 28 Reacutesultats de mesure du point de goutte sur les graisses
Essai E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10
Point de
goutte
(degC)
185
180
90
260
250
190
180
95
260
260
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication
Le tableau 29 ci-apregraves donne les reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication obtenus pour les
diffeacuterents essais de graisse eacutetudieacutes
Tableau 29 Reacutesultats de mesure de la tempeacuterature drsquoapplication sur les diffeacuterents essais de
graisse eacutetudieacutes
Essai 4egraveme essai 9egraveme essai
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LIT) (degC) -30 -40
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) (degC) 140 160
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER
Les reacutesultats des diffeacuterentes caracteacuteristiques des graisses sont repreacutesenteacutes dans le tableau
suivant
Tableau 30 Caracteacuteristiques de graisse station-service et de graisse obtenue
Type de paramegravetres Graisse Shell Gadus reg
(General Purpose Grease)
Graisse obtenue
Grade NLGI 2 2
Eacutepaississant Lithium Lithium
Point de goutte (degC) +250degC +260degC
Tempeacuteratures
drsquoutilisation (degC)
-50 degC agrave +160degC -30degC agrave +140degC
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63
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA
PEacuteNEacuteTRATION)
Agrave partir des reacutesultats des expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la quantiteacute du savon utiliseacute
pour avoir une huile de graissage normale est environ 11 de la charge initiale Car la
peacuteneacutetration du cocircne est de 33mm or celle de la graisse prise comme reacutefeacuterence est de 32mm
Le graphe suivant montre la variation de la peacuteneacutetration de la tige en fonction du pourcentage
du savon
Figure 27 Variation de la peacuteneacutetration de la graisse en fonction du pourcentage du savon
Drsquoapregraves cette courbe nous remarquons que la peacuteneacutetration de la graisse augmente
inversement proportionnelle agrave la quantiteacute du savon utiliseacute Crsquoest agrave dire la peacuteneacutetration de la
graisse diminue au fur et agrave mesure que le pourcentage de savon augmente En effet lrsquoaspect et
la texture de la graisse deacutepend de la quantiteacute du savon ajouteacute Prenons le 5egraveme essai avec 15
de savon et sa peacuteneacutetration est de 23 mm et crsquoest pour cela qursquoil a un aspect dure Et le 3egraveme essai
avec 8 de savon et sa peacuteneacutetration est de 40 mm avec un aspect fluide
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE
Le point de goutte est un moyen de caracteacuteriser la graisse et de controcircler la qualiteacute du
produit pendant la fabrication Si la graisse est refroidie elle durcit progressivement et
finalement un point est atteint agrave laquelle la graisse est trop dur pour agir comme un lubrifiant
efficace La tempeacuterature de fonctionnement la plus basse dune graisse est principalement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Peacuten
etra
tio
n e
n m
m
Pourcentage du savon
Variation de la peacuteneacutetration
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64
deacutetermineacutee par son huile de base Les graisses agrave basse tempeacuterature doivent ecirctre agrave base dhuiles
qui ont une viscositeacute relativement faible agrave basse tempeacuterature
Nous pouvons voir sur lrsquohistogramme suivant la diffeacuterence variation du point de goutte des
savons eacutetudieacutes
Figure 28 Histogramme de variation du point de goutte des savons
Drsquoapregraves ce graphe nous remarquons que le point de goutte deacutepend essentiellement du
savon utiliseacute quels quen soient le pourcentage dans la graisse
Il est important de noter que le point de goutte nindique pas la tempeacuterature maximale agrave laquelle
la graisse peut ecirctre utiliseacutee La tempeacuterature maximale de fonctionnement de la graisse est
consideacuterablement infeacuterieure au point de goutte
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE
DrsquoAPPLICATION
Drsquoapregraves les expeacuteriences reacutealiseacutees nous constatons que la plage de tempeacuteratures dutilisation
dune graisse deacutepend dans une large mesure du type dhuile de base et deacutepaississant utiliseacute
ainsi que des additifs Les limites extrecircmes de tempeacuterature sont deacutefinies par la limite infeacuterieure
de tempeacuterature (LIT) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave laquelle la graisse permettra une
mise en rotation aiseacutee du roulement mais pour les 4egraveme essai et 9egravemeacute essai leurs LIT sont T= -
30degC et le T= -40degC Et la limite supeacuterieure de tempeacuterature (LST) est conduit par le type dagent
eacutepaississant et par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon
0
50
100
150
200
250
300
TEM
PER
ATU
RE
degC
Point de goutte
Sodium
Lithium
Calcium
SodiumLithium complexe
SodiumCalcium complexe
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65
Le point de goutte indique la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient
fluide pour le 4egraveme essai T= 140 degC et le 9egraveme essai T= 160degC
Ainsi nous allons voir sur le graphe suivant la tempeacuterature drsquoapplication des diffeacuterents essais
eacutetudieacutes
Figure 29 Histogramme de tempeacuterature de fonctionnement des diffeacuterents essais
Drsquoapregraves ce graphe nous pouvons dire que cest entre ces deux limites que la graisse
fonctionnera de la maniegravere la plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec
preacutecision Ainsi lrsquoapplication de la graisse ne devra pas franchir les limites de la tempeacuterature
infeacuterieur et supeacuterieur Car au-delagrave du seuil de performance de tempeacuterature supeacuterieur la graisse
vieillit et srsquooxyde plus rapidement et les sous-produits de lrsquooxydation ont un effet neacutefaste sur la
lubrification Les tempeacuteratures situeacutees dans la zone plus proche de la limite supeacuterieure ne
doivent ecirctre atteintes que pendant de tregraves courtes peacuteriodes Et aussi une zone existe eacutegalement
pour les basses tempeacuteratures En reacuteduisant la tempeacuterature le ressuage de la graisse diminue et
la graisse devient plus consistante Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante
aux surfaces de contact des eacuteleacutements roulants et aux chemins de roulement
-50 0 50 100 150 200
4egraveme essai
9egraveme essai
Tempeacuterature en (degC)
Tempeacuterature dapplication
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VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENT
Pendant le deacuteroulement de lrsquoessai rappelons que la graisse est utiliseacutee pour lubrifier les
roulements dans des conditions de fonctionnement normales Compareacutee agrave lhuile la graisse
preacutesente lavantage decirctre plus facilement retenue dans le montage en particulier si larbre est
inclineacute ou vertical que nous pouvons voir dans la figure ci-dessous
Figure 30 Essai de la graisse sur le roulement
Ainsi nous avons constateacute qursquoavant drsquoatteindre la vitesse fonctionnelle de reacutegime il
faut permettre au sur plus de graisse de se reacutepandre ou de srsquoeacutechapper pendant la peacuteriode de
rodage Au terme de la phase de rodage la tempeacuterature de fonctionnement diminuera
consideacuterablement ce qui signifie que la graisse srsquoest bien reacutepandue dans le montage
Si les roulements doivent tourner agrave tregraves faible vitesse en eacutetant bien proteacutegeacutes contre la
pollution et la corrosion il est opportun de remplir complegravetement de graisse le palier car en
principe agrave la mise en rotation seul le roulement doit ecirctre complegravetement garni de graisse tandis
que lespace libre dans le palier ne doit ecirctre que partiellement rempli
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves le tableau 30 les caracteacuteristiques de graisse obtenue ont presque les mecircmes
caracteacuteristiques et performances de la graisse drsquoorigine drsquohuile mineacuteral et drsquohuile syntheacutetique
La majoriteacute des graisses lubrifiantes est preacutepareacutee agrave laide de savons (sels meacutetalliques dacides
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67
gras) sous la forme deacutepaississants Pour la fabrication des graisses lubrifiantes drsquoorigine huile
mineacuteral et huile syntheacutetique comme le cas de lrsquoexemple de la graisse de station-service
(General Purpose Grease) On dissout lacide gras dans lhuile de base agrave une tempeacuterature
relativement eacuteleveacutee et on ajoute ensuite lhydroxyde de meacutetal approprieacute Apregraves avoir fait
eacutevaporer par cuisson leau qui se forme lors de la reacuteaction on laisse refroidir pendant 75
minutes ce qui entraicircne la formation de lassemblage gras
Pour le cas de la graisse lubrifiantes drsquoorigine veacutegeacutetale (huile de ricin) les acides gras
agrave chaicircne longue le deacuteriveacute le plus connu de cette cateacutegorie est lacide 12-hydroxysteacutearique
provenant de lacide ricinoleacuteique La particulariteacute de lacide 12-hydroxysteacutearique est son
nombre eacuteleveacute de carbones dans sa chaicircne hydrocarboneacutee et la preacutesence dun groupement
hydroxyle sur le carbone 12 de la chaicircne hydrocarboneacutee qui conduit agrave des interactions
suppleacutementaires par des liaisons hydrogegravenes au niveau des fibres de savon obtenues qui
provoquent la formation dun gel
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION
DU COUcircT DE PROJET ET ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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68
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET
Cette eacutevaluation sera faite sur la base des donneacutees drsquoestimation que nous avons envisageacute agrave
Madagascar Car agrave Madagascar lrsquoexploitation du ricin nrsquoest pas encore vulgariseacutee dans le
domaine de la production des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale Une analyse du point de vue micro et
macroeacuteconomique sera faite pour eacutevaluer lrsquoapport de la plantation du ricin
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES
Pour lutilisateur de lubrifiants il est important de reprendre les eacuteleacutements entrant en ligne de
compte dans le calcul du coucirct du lubrifiant Linteacuterecirct premier de lutilisateur est en effet de savoir
ce quun produit de substitution aux lubrifiants dorigine mineacuterale lui coucircte et lui rapporte Deux
eacuteleacutements par type dapplication ont donc eacuteteacute repris
Une comparaison des prix des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale et mineacuterale
Un inventaire des beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation de lubrifiants agrave base veacutegeacutetale
Les prix qui sont repris ici sont donneacutes agrave titre indicatif eacutetant donneacute les eacutecarts releveacutes entre
marques commerciales La quantiteacute prise en compte pour eacutetablir le prix de vente est reprise
pour chaque type dapplication
Eacutetant donneacute la meilleure adheacutesion des graisses veacutegeacutetales sur les parties meacutetalliques la freacutequence
de graissage peut dans certains cas ecirctre reacuteduite de 2 agrave 5 fois avec pour conseacutequence un gain de
temps et de consommation et donc une reacuteduction de coucirct pour lopeacuterateur
Les beacuteneacutefices lieacutes agrave lutilisation dhuile veacutegeacutetale sont les suivants
La reacuteduction des quantiteacutes utiliseacutees et la moindre toxiciteacute du produit permettent deacuteviter
des nuisances pour le personnel (dermatose irritations des voies respiratoires hellip) et
labsenteacuteisme
Ces produits sont moins inflammables il y a donc une diminution du risque dincendie
et la possibiliteacute eacuteventuelle de reacuteviser les primes dassurance
Pouvoir reacutepondre agrave certains appels drsquooffre speacutecifiant lrsquoutilisation drsquohuiles de deacutemoulage
biodeacutegradables et non toxiques
Reacutepondre eacuteventuellement agrave certaines exigences dans des deacutemarches de management
environnemental (ISO 14 001 par exemple)
Ce rapport de coucirct en faveur des huiles veacutegeacutetales nest bien sucircr obtenu quavec un changement
des habitudes de graissage de lopeacuterateur de la machine ou un reacuteglage du graisseur automatique
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69
Dans certaines applications de graissage surtout en lubrification perdue il nrsquoest pas possible de
reacuteduire la freacutequence ni la quantiteacute de graisse appliqueacutee (habitudes reacuteglages du systegraveme hellip) si
bien que le surcoucirct de la graisse se reacutepercute directement sur le coucirct global
Pour les utilisateurs le principal obstacle du passage des huiles traditionnelles (mineacuterales) aux
huiles agrave base veacutegeacutetale et est le prix au litre supeacuterieur de ces nouveaux produits Dans le cas des
graisses ce handicap est parfois compenseacute par une moindre consommation de produit si la
reacuteduction de consommation est possible
Les huiles dorigine veacutegeacutetale ont en outre des impacts beacuteneacutefiques mais difficilement chiffrables
pour lutilisateur moindres frais de maintenance si les vidanges sont plus espaceacutees reacuteduction
du volume dhuiles usageacutees diminution des risques pour la santeacute et la seacutecuriteacute preacutevention des
pollutions hellip
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES
Un plus grand recours agrave des lubrifiants agrave base veacutegeacutetale montre aussi des impacts macro-
eacuteconomiques
En effet ces produits reacutesultent dune activiteacute de production locale avec des activiteacutes en amont
et en aval de lagriculture Lutilisation de matiegraveres premiegraveres produites et transformeacutees dans
nos reacutegions preacutesente un beacuteneacutefice socio-eacuteconomique non neacutegligeable tant au niveau rural que
pour les entreprises
Le ricin srsquoeacutetend beaucoup agrave Madagascar surtout au sud de lrsquoicircle Mais cet eacutepanouissement ne
produit que 6000 tonnes de graines par an 186 millions de litre par an [21] Ce chiffre est
insuffisant pour produire une source drsquoeacutenergie favorable agrave notre pays Cependant cette
insuffisance pourrait ecirctre reacuteduite en favorisant la plantation des haies de ricin sur toutes les
collines et formes de plantation dans tout le pays Ce qui revient agrave dire qursquoil faut exploiter 100
000 kmsup2 pour produire 100 000 tonnes de graines par an soit 31 millions drsquohuile par an
(rendement de 24 agrave 40 ) [21]
La production et lutilisation de lhuile de ricin repreacutesentent donc un eacutenorme potentiel
eacuteconomique pour un pays qui deacutepense des sommes eacutenormes (en devises) pour les importations
de carburant Ces sommes peuvent ecirctre eacuteconomiseacutees tout en encourageant la production
deacutenergie localement Ce qui permet aux populations rurales de conserver leurs maigres revenus
agrave dautres fins utiles sans manquer de source deacutenergie
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70
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE
Drsquoapregraves la deuxiegraveme partie (partie expeacuterimentale) de ce meacutemoire le processus de production
de graisse lubrifiante agrave base drsquohuile veacutegeacutetale adopteacutee suit les eacutetapes suivantes
Hydrogeacutenation
Transformation en savon sodique
Transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Meacutelange (huile veacutegeacutetale eacutepoxydeacutee + huile de base + base neutralisante + divers
additifs)
Saponification
Refroidissement
Pour faire lrsquoeacutetude des coucircts de la production on divise ce processus en deux eacutetapes
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale) hydrogeacutenation
transformation en savon sodique et transformation en acide 12-hydrosteacutearique
Deuxiegraveme eacutetape meacutelange saponification et enfin refroidissement
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres
Le prix de lrsquohuile de ricin dans le sud de Madagascar est de 12000 Ariary par litre Pendant la
phase drsquoeacutepoxydation drsquoune huile de ricin on a utiliseacute 4251g de la soude caustique le prix de 1
kilogramme de la soude caustique est de 4200 Ar et 10ml de lrsquoacide chlorhydrique le prix drsquo1l
drsquoacide chlorhydrique est de 3000Ar
Pour la saponification on a utiliseacute 11 g de lrsquohydroxyde de lithium le prix de lrsquohydroxyde de
lithium est de 15000Ar par kg ou lrsquohydroxyde de sodium (soude caustique)
Les divers additifs utiliseacutes sont
Lrsquoantioxydant dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 6000Ar
Lrsquoanticorrosion dont le prix drsquoune boite de 125ml est de 2000Ar
Lrsquoanti-usure dont le prix drsquoune bouteille de 250ml est de 4000Ar
Et lrsquoadditif drsquoadheacutesiviteacute dont le prix drsquoun sachet de 200ml est de 5000Ar
Premiegravere eacutetape (phase drsquoeacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale)
Tableau 31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 1egravere eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (5748ml) 60g 68976
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71
Soude caustique 2400Arkg 10g 24
Acide chlorhydrique 3000Arl 10g 30
TOTAL 80g 74376
Deuxiegraveme eacutetape
Tableau 32 Coucirct des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees dans la 2egraveme eacutetape
Matiegravere premiegravere Prix unitaire Quantiteacute utiliseacutee Montant [Ar]
Huile de ricin 12000Arl (7185ml) 750g 8622
Hydroxyde de lithium 15000Arkg 110g 1650
Additif antioxydant 24000Arl 10g 240
Additif anticorrosion 16000Arl 20g 320
Additif anti-usure 16000Arl 20g 320
Additif drsquoadheacutesiviteacute 25000Arl 10g 250
TOTAL 920g 11402
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee
Le coucirct drsquoeacutelectriciteacute entre en jeu lors de chauffage que ce soit lrsquohydrogeacutenation totale de lrsquohuile
de ricin pendant la phase drsquoeacutepoxydation le chauffage de lrsquohuile pendant le meacutelange et la
saponification
Le prix de lrsquoeacutelectriciteacute de la JIRAMA actuellement est de 370Ar le kWh
Tableau 33 Coucirct drsquoeacutelectriciteacute pendant la production
Appareil
Heures
drsquoutilisation
[h]
Puissance de
lrsquoappareil
[kW]
Eacutenergie
consommeacutee
[kWh]
Prix unitaire
en [Ar]
Coucirct en
[Ar]
Plaque
chauffante
1 15 15 370 555
Balance
eacutelectronique
05 033 0165 370 6105
TOTAL 15 183 1665 370 61605
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72
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation
Tableau 34 Coucirct total de la production
Deacutesignation Coucirct en Ariary [Ar]
Matiegravere premiegravere (1eacutere eacutetape) 74376
Matiegravere premiegravere (2eacuteme eacutetape) 11402
Eacutenergie utiliseacute 61605
TOTAL 1276181
VII34 Comparaison des prix
Le coucirct total de lrsquoopeacuteration est de 1276181Ar pour 1kg drsquoeacutechantillon utiliseacute
Donc notre graisse se vend 25000 Ar le kilogramme auquel il faut ajouter les prix des autres
additifs pour ameacuteliorer la performance de la graisse et le prix de main drsquoœuvre
Le prix de la graisse est varieacute selon la qualiteacute les performances crsquoest agrave dire se deacutepend de la
quantiteacute de savon et drsquoadditif agrave introduire dans lrsquohuile de base Pour notre graisse de reacutefeacuterence
nous avons pris la station Shell et la station Galana comme comparaison de prix Nous pouvons
voir sur le tableau suivant la comparaison des prix de la graisse de reacutefeacuterence et de la graisse
obtenue
Tableau 35 Comparaison des prix de la graisse obtenue
Type de graisse Graisse station Shell
(Gadusreg)
Graisse station Galana
(Enginereg)
Graisse
obtenue
Prix en kg (ariary) 35000 Ar 30000 Ar 25000 Ar
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73
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
Un lubrifiant composeacute drsquoune huile de base et drsquoadditifs peut ecirctre consideacutereacute comme laquo eacuteco-
compatible raquo srsquoil est biodeacutegradable et non toxique ni pour la flore et la faune ni pour lrsquoecirctre
humain par contact avec la peau les yeux lrsquoingestion et lrsquoinhalation Des exigences
suppleacutementaires favorables agrave lrsquoenvironnement peuvent porter sur le potentiel drsquoaccumulation
la nature des eacutemissions etou des composants et lrsquoaspect renouvelable des matiegraveres
Lrsquoeacutevaluation du risque drsquoun produit chimique est lrsquoopeacuteration qui cherche agrave caracteacuteriser drsquoune
part la toxiciteacute du produit (DANGER) de lrsquoautre la possibiliteacute drsquoexposition agrave ce produit
(EXPOSITION) pour en deacuteduire les impacts potentiels (RISQUE) sur la santeacute de lhomme et
de lrsquoenvironnement
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU
BIOLUBRIFIANTS
VIII11 Deacutefinitions
Le terme de biolubrifiant srsquoapplique agrave tous les lubrifiants qui sont agrave la fois rapidement
biodeacutegradables et non toxiques pour les ecirctres humains et les mieux aquatiques
Dans cette deacutefinition la preacutesence de matiegravere premiegravere renouvelable (huile veacutegeacutetale) nrsquoest donc
pas neacutecessairement relieacutee au caractegravere eacuteco-compatible des lubrifiants mecircme si crsquoest souvent le
cas En effet des lubrifiants issus de la peacutetrochimie passent eacutegalement des tests de
biodeacutegradabiliteacute et de toxiciteacute
VIII12 Avantages
Ce qui justifie amplement lrsquointeacuterecirct porteacute aux lubrifiants laquo eacuteco-compatibles raquo soit des lubrifiants
qui preacutesentent
Une teneur eacuteleveacutee en ressources renouvelables etou leurs deacuteriveacutes
Des additifs peu nocifs
Une faible volatiliteacute
Aucune substance dangereuse
Une biodeacutegradabiliteacute eacuteleveacutee
Une faible eacutecotoxiciteacute
Une absence de risque pour la santeacute humaine (absence drsquoirritation cutaneacutee)
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74
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute
VIII21 Deacutefinitions
La biodeacutegradabiliteacute est lrsquoaptitude drsquoune matiegravere organique agrave subir la biodeacutegradation crsquoest agrave dire
la transformation par des microorganismes naturels (bacteacuteries champignons levures) vivant
dans le milieu aquatique ou le sol en produits non dangereux selon
(Cx Hy Oz) + O2 rarr CO2 + meacutetabolites + biomasse + H2O
On distingue geacuteneacuteralement
La biodeacutegradation primaire (en anglais laquo primary raquo) qui est la modification de la
structure de la ou des moleacutecule(s) et qui srsquoeacutevalue par la disparition de la substance
La biodeacutegradabiliteacute potentielle (biodeacutegradabiliteacute laquo inheacuterente raquo ou laquo intrinsegraveque raquo) est
celle qui serait atteinte dans les meilleures conditions possibles
La biodeacutegradation ultime ou totale (en anglais laquo ready raquo ou laquo ultimate raquo) ougrave les
moleacutecules sont totalement transformeacutees en CO2 (condition aeacuterobie) ou en CH4
(condition anaeacuterobie) en constituant de la biomasse et en eacuteleacutements mineacuteraux (par
exemple mineacuteralisation de lrsquoazote organique en nitrate en ammonium hellip)
En Europe les deux meacutethodes les plus utiliseacutees pour mesurer la biodeacutegradabiliteacute drsquoune huile
sont la meacutethode CEC qui permet de mesurer la biodeacutegradabiliteacute primaire et la meacutethode OCDE
qui mesure la biodeacutegradabiliteacute ultime La biodeacutegradabiliteacute primaire est la mesure la plus
pratiqueacutee car moins coucircteuse agrave mettre en œuvre Cependant la meacutethode CEC ne prend en
compte ni les fractions hydrosolubles du lubrifiant ni le niveau de biodeacutegradabiliteacute des
meacutetabolites (substances reacutesultant du processus de deacutegradation) En geacuteneacuteral cependant la
correacutelation entre les reacutesultats de ces deux meacutethodes est bonne la meacutethode OCDE livrant des
reacutesultats leacutegegraverement infeacuterieurs
Le test CEC qui consiste agrave placer le lubrifiant dans une solution drsquoeau de sels nutritifs et de
bacteacuteries pendant 21 jours agrave 25degC et agrave eacutevaluer la quantiteacute dhuile restant au bout de ce laps de
temps a eacuteteacute employeacute Le graphique suivant (figure 31) met en eacutevidence le fort potentiel de
deacutegradation des huiles veacutegeacutetales et des esters dhuile veacutegeacutetale La diffeacuterence majeure entre ces
derniers est la vitesse agrave laquelle ils se sont deacutegradeacutes En effet seuls trois jours ont suffi pour
que les huiles veacutegeacutetales se deacutegradent agrave 90
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
75
Figure 31 Biodeacutegradabiliteacute de diffeacuterentes huiles dans leau selon le test CEC L33-T-82 (21
jours)
VIII22 Processus de biodeacutegradation
Les facteurs influenccedilant positivement la biodeacutegradabiliteacute des lubrifiants dans lrsquoeau sont
Hydrocarbures agrave chaicircne droite plutocirct que ramifieacutee
Hydrocarbures aliphatiques agrave chaicircne courte (mais gt agrave 6 ou 7 atomes de Carbone)
Hydrocarbures satureacutes
Hydrocarbures agrave bas poids moleacuteculaire
Absence de toxiciteacute vis-agrave-vis des microorganismes
Composeacutes oxygeacuteneacutes
Mauvaise reacutesistance agrave lrsquohydrolyse
Conditions ambiantes favorables tempeacuterature eacuteleveacutee pression faible milieu aqueux
favorable contenant les sels nutritifs
Faible tension superficielle avec lrsquoeau
Efficaciteacute des microorganismes (capaciteacute enzymatique pour la substance agrave deacutegrader
adaptation des microorganismes)
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Diverses meacutethodes permettent de mesurer la biodeacutegradabiliteacute Les plus courantes sont les
meacutethodes OCDE (Organisation de Coopeacuteration et de Deacuteveloppement Eacuteconomiques) CEC
(Conseil Europeacuteen de Coordination) ISO (Organisation Internationale de Normalisation) et des
normes nationales telles que lrsquoAFNOR (lAssociation franccedilaise de normalisation et sa marque
NF)
23
7
98 95
0
20
40
60
80
100
120
1
Bio
deg
rad
atio
n (
)
A Huile mineacuterale sans additif B Polyalphaoleacutefine sans additif
C Huile veacutegeacutetale sans additif D Ester dhuile veacutegeacutetale sans additif
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76
VIII3 LA TOXICITEacute
VIII31 Deacutefinitions
La toxiciteacute est le reacutesultat de laction plus ou moins neacutefaste pour un organisme vivant que peuvent
exercer des substances chimiques entrant en contact avec celui ndash ci
On dit quune substance est toxique lorsque apregraves peacuteneacutetration dans lorganisme par quelque
voie que ce soit - agrave une dose approprieacutee en une fois ou en plusieurs fois tregraves rapprocheacutees ou
par petites doses longtemps reacutepeacuteteacutees - elle provoque dans limmeacutediat ou apregraves une phase de
latence plus ou moins prolongeacutee de faccedilon passagegravere ou durable des troubles dune ou plusieurs
fonctions de lorganisme pouvant aller jusquagrave leur suppression complegravete et entraicircner la mort
on parle alors de toxiciteacute leacutetale
On distingue
La toxiciteacute aigueuml (causant la mort ou des deacutesordres physiologiques importants
immeacutediatement ou peu de temps apregraves lexposition)
La toxiciteacute subaigueuml (effets dus agrave des doses plus faibles se produisant agrave court terme sur
des organes cibles parfois reacuteversibles) ou chroniques (causant des effets irreacuteversibles
agrave long terme par une absorption continue de petites doses de polluants ou des effets
cumulatifs)
Les lubrifiants deacuterivant de la peacutetrochimie preacutesentent des risques pour les eacutecosystegravemes la qualiteacute
de lrsquoeau potable la qualiteacute des aliments et la santeacute des personnes travaillant reacuteguliegraverement en
preacutesence de ces produits Cela est ducirc agrave la preacutesence de chaicircnes drsquohydrocarbures ramifieacutees etou
cycliques (deacuteriveacutes aromatiques) difficilement attaquables par les microorganismes et souvent
mecircme toxiques lorsqursquoils sont accompagneacutes de meacutetaux lourds de deacuteriveacutes chloreacutes ou nitreacutes
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation
Lrsquoeacutevaluation toxicologique drsquoune substance se reacutealise en testant le comportement drsquoespegraveces laquo
standard raquo en preacutesence drsquoune concentration donneacutee de substance Les espegraveces geacuteneacuteralement
utiliseacutees pour eacutevaluer les lubrifiants sont les bacteacuteries les poissons les algues et les daphnies
Dans la proposition de label europeacuteen des essais sur plantes sont eacutegalement preacuteconiseacutes Les
analyses les plus couramment effectueacutees respectent des normes OCDE et ISO Les analyses
montrent que les lubrifiants agrave base drsquohuiles veacutegeacutetales sont moins toxiques que les lubrifiants
classiques (tableau 36)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
77
Tableau 36 Proprieacuteteacutes eacuteco-toxicologiques de quelques huiles (EC50 en mgl) Drsquoapregraves Van
Dievoet 2001
Bacteacuteries Poissons Daphnies Algues
Huile mineacuterale vierge de
base
20 500 5000 2500
Huile mineacuterale blanche de
grade alimentaire
gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
PAO gt 100 gt 1000 gt 10000 5000
Huile veacutegeacutetale gt 1000 gt 10000 gt 10000 5000
On deacutetermine ainsi la dose leacutetale (DL 50) ou la concentration leacutetale (CL 50) dose ou
concentration supposeacutee provoquer la mort de 50 de la population La concentration de produit
qui est supposeacutee affecter 50 de la population est appeleacutee CE 50
Ces valeurs permettent de deacutefinir le niveau de toxiciteacute des substances (tableau 37)
Tableau 37 Deacutefinition des seuils de toxiciteacute
CE 50 en mgl
Hautement toxique lt 1
Modeacutereacutement toxique lt 10
Leacutegegraverement toxique lt 100
Pratiquement non toxique lt 1000
Inoffensif gt 1000
VIII33 Lanalyse du cycle de vie
Pour eacutevaluer limpact dun produit sur lenvironnement lanalyse du cycle de vie dun produit
simpose de plus en plus comme une meacutethode objective et complegravete Le principe de ce type
danalyse est de reacutepertorier les diffeacuterents stades de la vie dun produit de la production y
compris la production des preacutecurseurs du produit eacutetudieacute jusquagrave lutilisation et leacutelimination de
celui-ci Pour chaque stade les diffeacuterentes cateacutegories dimpacts sur lenvironnement sont prises
en compte et quantifieacutees de maniegravere agrave obtenir une valeur Celle-ci servira agrave comparer les
produits Ce type deacutetude a eacuteteacute reacutealiseacute pour divers produits (emballages biocarburants hellip) Les
analyses comparatives du cycle de vie des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale sont plus
reacutecentes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
78
Leacutetude reacutealiseacutee dans le cadre du groupe de travail sapparente plus agrave un inventaire des impacts
sur lenvironnement de chaque filiegravere quagrave une analyse de cycle de vie (LCA) Les impacts
respectifs des filiegraveres de production des lubrifiants agrave bases veacutegeacutetale et mineacuterale nrsquoont donc pas
eacuteteacute quantifieacutes dans le preacutesent rapport
CONCLUSION PARTIELLE
Les Analyses de Cycle de Vie relatives agrave la production et lrsquoutilisation dhuiles mineacuterale et
veacutegeacutetale semblent assez divergentes selon lrsquoobjectif qursquoelles poursuivent et les hypothegraveses de
deacutepart
Certaines sont en faveur des huiles veacutegeacutetales pour certains points moindre utilisation de
ressources non-renouvelables moindre utilisation deacutenergie (esters veacutegeacutetaux exclus) et moindre
pollution de lair en indiquant un deacutesavantage pour les huiles veacutegeacutetales dans les domaines de
la pollution des eaux et des sols des deacutechets et de limpact sur la santeacute principalement en lien
avec lrsquoutilisation drsquoengrais et de pesticides pendant la culture
Ces points sont cependant agrave nuancer suite aux progregraves agronomiques effectueacutes en terme de
reacuteduction des intrants et en prenant aussi en compte les avantages agronomiques du ricin par
rapport agrave drsquoautres cultures (bonne tecircte de rotation) et environnementaux (couverture du sol
pendant lrsquohiver piegravege agrave nitrates hellip) Sur le plan agronomique en effet le ricin est implanteacute degraves
le mois daoucirct Le sol est donc couvert de veacutegeacutetation durant lhiver ce qui reacuteduit fortement
leacuterosion et le lessivage des nitrates car la plante joue un rocircle de piegraveges agrave nitrates Si la culture
suivant celle du ricin est bien meneacutee lazote preacutesent dans le sol peut ecirctre valoriseacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
79
CONCLUSION
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale repreacutesentent actuellement une fraction minime
(infeacuterieure agrave 1 ) du marcheacute des lubrifiants en Madagascar Le but de ce travail de meacutemoire de
fin deacutetudes est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale reacutepondant aux
exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels
Ainsi nous avons reacutealiseacute 10 essais des formulations de graisse avec 5 essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes agrave base lrsquohuile de ricin et 5 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave base drsquohuile mineacuterale Les
formulations retenues sont celle avec
75 huile de base (huile de ricin) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de
lithiumsodium et 65 divers additifs (4egraveme essai)
74 huile de base (huile mineacuterale) 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 13 savon de
lithiumsodium et 5 divers additifs (9egraveme essai)
Nous avons analyseacute sa peacuteneacutetration (sa consistance) son point de goutte et sa tempeacuterature
drsquoapplication Les reacutesultats pour le 4egraveme essai sa peacuteneacutetration est de 32mm son point de goutte
est de 260degC et sa tempeacuterature drsquoapplication jusqursquoagrave 140degC
La graisse obtenue a eacuteteacute compareacute avec une graisse de station-service (General Purpose Grease)
et nous avons constateacute qursquoelles ont les mecircmes caracteacuteristiques
Les lubrifiants dorigine veacutegeacutetale preacutesentent des avantages techniques inteacuteressants tels
qursquoune moindre consommation de graisse dans certains cas un allongement possible des
intervalles de vidange et une reacuteduction de lusure des piegraveces en mouvement Au point de vue
environnemental lallongement des intervalles de vidange permet de reacuteduire les quantiteacutes de
graisse useacutees La biodeacutegradabiliteacute et la moindre toxiciteacute de ces produits leur font des lubrifiants
de choix pour les applications de lubrification perdue en cas de contact rapprocheacute avec les
utilisateurs et pour les travaux dans des zones naturelles sensibles
Deux obstacles agrave lexpansion de lutilisation des lubrifiants dorigine veacutegeacutetale sont leur
prix dachat plus eacuteleveacute mais aussi la mauvaise image de marque due au manque de connaissance
par les utilisateurs des avantages techniques et eacuteconomiques lieacutes agrave lutilisation de ces produits
Alors on peut dire que le ricin offre une grande opportuniteacute au niveau de la lubrification
Bien qursquoil ne soit pas un produit alimentaire il preacutesentera un bon atout pour la production de
biolubrifiant Ce dernier tient une place importante dans le deacuteveloppement du pays en
supprimant sa deacutependance sur lrsquoimportation de la graisse lubrifiante
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
80
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JAONARITIANA Franck Tony Sergio
84
[38] MM PALOUSE KT ACHAYA Oleacuteagineux (1964)
ANNEXES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
b
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES
Les cinq cateacutegories ci-dessous relatives aux graisses pour service automobile ont eacuteteacute eacutelaboreacutees
par le NLGI Cette classification (ASTM D 4950) couvre les graisses conccedilues pour la
lubrification des composantes du chacircssis de mecircme que des roulements de roues des voitures de
tourisme des camions et des autres types de veacutehicules
Le NLGI classifie les graisses pour service automobile en deux principaux groupes Les
graisses pour chacircssis sont deacutesigneacutees par le preacutefixe L et les graisses pour roulements de roues
sont deacutesigneacutees par le preacutefixe G Le tableau qui suit deacutecrit les cinq cateacutegories
Cateacutegorie NLGI Service NLGI Caracteacuteristiques
LA
Intervalles de graissage
freacutequents (lt 3200 km)
service leacuteger (application non
critique)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure
LB
Intervalles de graissage
prolongeacutes (gt 3200 km)
Service de leacuteger agrave rigoureux
(charges eacuteleveacutees vibrations
exposition agrave leau)
Reacutesistance agrave loxydation
stabiliteacute au cisaillement et
protection contre la corrosion
et lusure mecircme dans des
conditions de charge eacuteleveacutees
et en preacutesence de
contaminants aqueux Plage
de tempeacuterature de -40 degC agrave
120 degC
GA
Intervalles de graissage
freacutequents Service leacuteger
(applications non critiques)
Plage de tempeacuterature de -20
degC agrave 70 degC
GB
Service de leacuteger agrave
moyennement rigoureux
(voitures et camions en
service urbain et autoroutier)
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
c
occasionnelles jusquagrave 160
degC
GC
Service de leacuteger agrave rigoureux
(veacutehicules effectuant des
arrecircts freacutequents remorquage
de roulottes conduite en
terrain montagneux )
Reacutesistance agrave loxydation et agrave
leacutevaporation stabiliteacute au
cisaillement et protection
contre la corrosion et lusure
Plage de tempeacuteratures de -40
degC agrave 120 degC avec pointes
freacutequentes jusquagrave 100degC et
pointes occasionnelles
jusquagrave 200degC
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
d
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
POSSIBLES Agrave PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS
PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN (TRIGLYCEacuteRIDE DE
LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
e
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES
HUILES VEacuteGEacuteTALES
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
f
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF
Les tempeacuteratures adeacutequates sont illustreacutees dans le diagramme sous la forme dun systegraveme de laquo
double feux tricolores raquo
Avec LTL Seuil infeacuterieur de tempeacuterature
LTPL Seuil infeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTPL Seuil supeacuterieur de performance de tempeacuterature
HTL Seuil supeacuterieur de tempeacuterature
- Les limites extrecircmes de tempeacuterature (limite infeacuterieure et limite supeacuterieure de tempeacuterature)
sont deacutefinies
La limite infeacuterieure de tempeacuterature (LTL) cest-agrave-dire la tempeacuterature minimale agrave
laquelle la graisse permettra une mise en rotation aiseacutee du roulement est deacutetermineacutee
dans une large mesure par le type dhuile de base et sa viscositeacute
La limite supeacuterieure de tempeacuterature (HTL) est reacutegie par le type dagent eacutepaississant et
par le laquo point de goutte raquo pour les graisses agrave base de savon Le point de goutte indique
la tempeacuterature agrave laquelle la graisse perd sa consistance et devient fluide
- Les zones rouges de ce diagramme indiquent quun fonctionnement qui deacutepasse les seuils
infeacuterieur et supeacuterieur de tempeacuterature est deacuteconseilleacute Les tempeacuteratures cruciales pour un
fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour la LTPL et HTPL
- Cest entre ces deux limites dans la zone verte que la graisse fonctionnera de la maniegravere la
plus fiable et que sa dureacutee de service pourra ecirctre deacutetermineacutee avec preacutecision
- Une zone ambreacutee existe eacutegalement pour les basses tempeacuteratures
Remarque Le concept des feux de circulation SKF srsquoapplique agrave toutes les graisses les zones
de tempeacuterature varient toutefois drsquoune graisse agrave lrsquoautre et ne peuvent ecirctre deacutetermineacutees que par
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g
un test fonctionnel du roulement Les limites repreacutesenteacutees par les feux de circulation suivant
sont pour les types de graisse normalement utiliseacutes pour les roulements
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h
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS
PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES
Densiteacute
La densiteacute est le rapport du poids drsquoun certain volume drsquoeacutechantillon au poids du mecircme volume
drsquoeau Geacuteneacuteralement la mesure de densiteacute pour les lubrifiants srsquoeffectue agrave une tempeacuterature de
15deg C
119811 =119823120784 minus 119823120782
119823120783 minus 119823120782
P0 Poids du pycnomegravetre vide et propre
P1 Poids du pycnomegravetre avec lrsquoeau une tempeacuterature T
P2 Poids du pycnomegravetre avec lrsquohuile agrave la mecircme tempeacuterature
Lorsque la tempeacuterature T est diffeacuterente de 15degC on applique la relation
119811119827 = 119811120783120787deg119810 minus 119844 (120783120787 minus 119827)
Masse volumique
La masse volumique ρ est le rapport entre la masse du produit par son volume Elle srsquoexprime
en kgm3 ou en gmL agrave la tempeacuterature t
119820119834119852119852119838 119855119848119845119854119846119842119850119854119838 120530 = 119820119834119852119852119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119846
119829119848119845119854119846119838 119837119854 119849119851119848119837119854119842119853 119855
Viscositeacute
La viscositeacute est la proprieacuteteacute la plus connue des huiles lubrifiantes Elle est la reacutefeacuterence pour le
frottement interne dune huile lors de leacutecoulement Sa deacutetermination est faite suivant la norme
NFT-60-100
Le reacutesultat est exprimeacute par
119829 = 119818 119827
V Viscositeacute [cSt] ou [mms]
K Coefficient de viscosimegravetre
T Temps [s]
On fait une distinction entre la viscositeacute cineacutematique et la viscositeacute dynamique La conversion
seffectue au moyen de la densiteacute de lhuile et selon la formule indiqueacutee ci-dessous
119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119836119842119847eacute119846119834119853119842119850119854119838 =119829119842119852119836119848119852119842119853eacute 119837119858119847119834119846119842119850119854119838
119811119838119847119852119842119853eacute
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
i
Viscositeacute cineacutematique (120574)
La viscositeacute cineacutematique est deacutetermineacutee en mesurant agrave une tempeacuterature donneacutee la dureacutee de
leacutecoulement dun volume connu de liquide agrave travers un appareil comportant un orifice (tube
calibreacute ou tube capillaire) de dimensions normaliseacutees
Luniteacute de mesure de la viscositeacute cineacutematique le megravetre carreacute par seconde [m2s] est deacutefinie
comme eacutetant celle dun fluide dont la viscositeacute dynamique est 1 pascal x seconde et la masse
volumique 1 kilogramme par megravetre cube Il sensuit que la viscositeacute cineacutematique est eacutegale au
rapport de la viscositeacute dynamique agrave la masse volumique toutes deux deacutefinies agrave la mecircme
tempeacuterature
120516 =120525
120530
Avec μ viscositeacute dynamique [Pas]
ν viscositeacute cineacutematique [m2s] et
ρ masse volumique [Kgm3]
Luniteacute de mesure CGS eacutetait le stokes [St] ou [cm2s] On utilisait plus freacutequemment le
centistoke [cSt] qui nest autre que le [mm2s] (1cSt = 10-6 m2s = 1 mm2s)
Viscositeacute dynamique (μ)
Dans ces conditions on saperccediloit que la reacutepartition des vitesses dans la veine fluide suit une
loi lineacuteaire Si deux couches de fluide distantes de la quantiteacute dh ont pour vitesses
respectivement v et (v + dv) il existe entre elles un gradient de vitesse dvdh
119813
119826= 120525
119837119855
119837119841
Avec μ est agrave une tempeacuterature et une pression donneacutee une constante que lon appelle
coefficient ou module de viscositeacute dynamique ou plus simplement viscositeacute dynamique Cette
grandeur a pour dimension ML-1T-1
Luniteacute de mesure correspondante est le Pascal x seconde [Pas] deacutefini comme la viscositeacute
dynamique dun fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme dans son plan dune
surface plane solide indeacutefinie donne lieu agrave une force retardatrice de 1 newton par megravetre
carreacute de la surface en contact avec le fluide homogegravene et isotherme en eacutecoulement permanent
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j
Indice de viscositeacute ou laquo Viscosity Index (VI) raquo
Lindice de viscositeacute (VI) caracteacuterise la variation de la viscositeacute en fonction de la tempeacuterature
et permet de juger la tenue agrave chaud et agrave froid des huiles
La deacutetermination de lrsquoindice de viscositeacute drsquoune huile connaissant sa viscositeacute cineacutematique agrave 40
degC et agrave 100 degC est donneacutee par la relation suivante
119816119847119837119842119836119838 119837119838 119855119842119852119836119848119852119842119853eacute = 120783120782120782 lowast119819 minus 119828
119819 minus 119815
Avec L viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 0
H eacutetant la viscositeacute cineacutematique agrave 40degC de lrsquohuile dont lrsquoindice de viscositeacute est 100
U viscositeacute cineacutematique (mm2s) agrave 40 degC de lrsquohuile drsquoessai
119811 = 119819 minus 119815
Si la viscositeacute cineacutematique de lrsquohuile est supeacuterieure agrave 70 mm2s L et D sont calculeacutes selon les
eacutequations suivantes
119819 = 120782 120790120785120787120785119832120784 + 120783120786 120788120789119832 ndash 120784120783120788
119811 = 120782 120782120788120788120791119832120784 + 120784 120790120784119832 ndash 120783120783120791
Y est la viscositeacute cineacutematique en mm2s agrave 40 degC drsquoun produit peacutetrolier dont lrsquoindice de
viscositeacute est affecteacute de la valeur 100 et ayant la mecircme viscositeacute cineacutematique agrave 100 degC que le
produit peacutetrolier dont lrsquoindice de viscositeacute est agrave calculer
PROPRIEacuteTEacuteS CHIMIQUES
Point deacuteclair
Le point deacuteclair cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et seacuteteignent
aussitocirct Les normes NF T 60-103 (vase clos) et NF T 60-118 (vase ouvert) preacutecisent les modes
opeacuteratoires Une preacutesence eacuteventuelle deau dans lhuile aura une grande influence sur la valeur
du point drsquoeacuteclair
Point de feu
Le point de feu cest la tempeacuterature agrave laquelle les vapeurs eacutemises par une huile chauffeacutee dans
des conditions bien preacutecises et normaliseacutees senflamment au contact dune flamme et continuent
agrave brucircler (pendant au moins 5 secondes)
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
k
Teneur en cendres
La teneur en cendres drsquoune huile est le pourcentage en masse du reacutesidu recueilli apregraves
calcination complegravete de lrsquoeacutechantillon dans des conditions bien deacutetermineacutees Elle donne une
indication globale sur la preacutesence drsquoadditifs agrave base de Ba Ca Mg K Na et Zn dans
lrsquoeacutechantillon Elle est exprimeacutee en de masse
Tempeacuterature dauto-inflammation
La tempeacuterature dauto-inflammation des huiles est nettement supeacuterieure agrave celle du point
deacuteclair (asymp 400degC) Cest la tempeacuterature agrave laquelle se produit une inflammation spontaneacutee (ou
oxydation) dune lhuile dans lair lorsquelle est chauffeacutee dans des conditions bien preacutecises et
normaliseacutees
Teneur en eau
Crsquoest la quantiteacute drsquoeau formeacutee dans le milieu de lubrification Cette quantiteacute vient soit par la
reacuteaction entre le dihydrogegravene et le dioxygegravene existant dans le moteur il srsquoagit de la synthegravese
de lrsquoeau pendant que le moteur est au repos soit du milieu exteacuterieur Dans les environnements
humides lorsquun lubrifiant reccediloit de leau directement ou par condensation de vapeur ses
performances sont en geacuteneacuteral fortement diminueacutees La sensibiliteacute agrave leau est tregraves variable selon
le produit utiliseacute relativement faible pour les glycols beaucoup plus eacuteleveacutee pour les oleacutefines
La valeur de la teneur en eau est une fonction croissante avec le temps de service de lrsquohuile Cet
accroissement implique la deacutegradation de cette derniegravere Par conseacutequent il faut les eacuteliminer degraves
qursquoil soit possible
Indices de neutralisation
On considegravere agrave la fois lrsquoindice drsquoacide et lrsquoindice de base ou reacuteserve drsquoalcaliniteacute
Par deacutefinition
Lrsquoindice drsquoacide ou TAN (Total Acid Number) le nombre de milligrammes de potasse
neacutecessaire pour neutraliser toute laciditeacute dun gramme dhuile
Lrsquoindice de base ou TBN (Total Base Number) la reacuteserve drsquoalcaliniteacute ou indice de
basiciteacute repreacutesente la quantiteacute drsquoacide neacutecessaire pour titrer tous les constituants agrave
caractegravere basique preacutesents dans un gramme drsquoeacutechantillon
Les valeurs du TAN et du TBN srsquoexpriment en mg KOHg
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l
TABLE DES MATIEgraveRES
TENY FISAORANA i
SOMMAIRE ii
LISTE DES ANNEXES iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES v
LISTE DES TABLEAUX vii
GLOSSAIRE ix
INTRODUCTION 1
PREMIEgraveRE PARTIE EacuteTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LES LUBRIFIANTS 3
I1 DEacuteFINITIONS ET FONCTIONS DrsquoUN LUBRIFIANT 3
I2 CLASSIFICATION DES LUBRIFIANTS 4
I21 Lubrifiants dorigine veacutegeacutetale 4
I22 Lubrifiants dorigine animale 4
I23 Lubrifiants dorigine syntheacutetique 5
I24 Lubrifiants dorigine mineacuterale 5
I3 CONSTITUTION DES LUBRIFIANTS 5
I31 Les huiles de base 5
I311 Huiles de base drsquoorigine mineacuterale 6
I312 Huile de base drsquoorigine syntheacutetique 9
I313 Huile de base drsquoorigine veacutegeacutetale 9
I32 Les additifs 10
I321 Deacutefinition et rocircles 10
I322 Les principales familles drsquoadditifs 11
CHAPITRE II CARACTEacuteRISTIQUE DE LA GRAISSE 14
II1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS SUR LA GRAISSE 14
II11 Introduction 14
II12 Deacutefinition 14
II13 Fonctions 15
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m
II14 Classification 15
II2 CONSTITUTION DES GRAISSES 16
II21 Lhuile de base ou la base lubrifiante 17
II22 Les eacutepaississants 17
II221 Eacutepaississant savon 17
II222 Eacutepaississant sans savon 18
II23 Les additifs 19
II231 Antioxydant 19
II232 Anticorrosion 19
II233 Anti-usure (AU)Extrecircme pression (EP) 19
II234 Anti-mousse 20
II235 Ameacuteliorateur drsquoadheacutesion ou tackifiant 20
II236 Ameacuteliorateur drsquoindice de viscositeacute (AVI) 20
II3 PROPRIEacuteTEacuteS DES GRAISSES 20
II31 Consistance et peacuteneacutetrabiliteacute 20
II32 Point de goutte 21
II33 Point de solidification 22
II34 Stabiliteacute au cisaillement 22
II35 Miscibiliteacute 22
II36 Influence de leau 22
II37 Stabiliteacute agrave lrsquooxydation 23
II38 Compatibiliteacute avec les eacutelastomegraveres 23
II39 Pompabiliteacute 23
II310 Corrosion Anti-usure et Extrecircme pression 23
II311 Aspect et texture des graisses 24
II4 LES PRINCIPAUX AVANTAGESINCONVEacuteNIENTS DES GRAISSES PAR
RAPPORTS AUX HUILES 26
CHAPITRE III LES HUILES VEacuteGEacuteTALES 28
III1 GEacuteNEacuteRALITEacuteS 28
III11 Deacutefinition 28
III12 Caracteacuteristiques physico-chimiques des huiles veacutegeacutetales 28
III121 Proprieacuteteacutes physiques 28
a Couleur 28
b La masse volumique 28
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n
c Densiteacute 29
d Indice de reacutefraction 29
e Le point de fusion (Tf) et le point de solidification (Ts) 29
f Le point trouble et le point deacutecoulement 30
g La viscositeacute 30
III122 Proprieacuteteacutes chimiques 30
a Indice drsquoacide 30
b Indice de saponification 31
c Indice drsquoiode 31
III13 Classement et types drsquohuiles veacutegeacutetales 31
III131 Huiles veacutegeacutetales de type laurique 31
III132 Huiles veacutegeacutetales de type palmitique 32
III133 Huiles veacutegeacutetales ou beurre de type steacutearique 32
III134 Huiles veacutegeacutetales de type oleacuteique 32
III135 Huiles veacutegeacutetales de type linoleacuteique 32
III14 Les modes drsquoextraction des huiles veacutegeacutetales 33
III141 Lrsquoextraction par pression 33
III142 Lrsquoextraction par solvant volatil 33
III2 CAS DE LA PLANTE Ricinus communis 33
III21 Historique 33
III22 Nom de la plante 34
III23 Description botanique 34
III231 Les feuilles 35
III232 Les fleurs 35
III233 Les fruits 36
III24 Production 36
III25 Culture 36
III3 LrsquoHUILE DE RICIN 37
III31 Extraction de lrsquohuile de ricin 37
III311 Triage 38
III312 Nettoyage 38
III313 Deacutecorticage 38
III314 Froissement 39
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o
III315 Chauffage 39
III316 Premier pressurage 39
III317 Chauffage 39
III318 Filtration 39
III319 Deuxiegraveme pressurage 39
III3110 Addition de solvant aux tourteaux de deuxiegraveme pression 39
III32 Les caracteacuteristiques physico-chimiques de lrsquohuile de ricin 39
III321 Les proprieacuteteacutes physiques 39
III322 Caracteacuteristiques physico-chimiques 40
III323 Composition en acides gras 41
III324 Eacutetude des glyceacuterides 42
III325 Les insaponifiables 42
DEUXIEgraveME PARTIE PARTIE EXPEacuteRIMENTALE
CHAPITRE IV MATEacuteRIELS ET MEacuteTHODES 43
IV1 CONTEXTE ET OBJECTIF DU SUJET 43
IV2 LES MATEacuteRIELS ET LES MATIEgraveRES PREMIEgraveRES 43
IV21 Mateacuteriels de seacutecuriteacute 43
IV211 Blouse 44
IV212 Masque de protection FFP 44
IV213 Gants en plastique ou en caoutchouc 44
IV214 Lunettes de seacutecuriteacute 44
IV22 Mateacuteriels neacutecessaires pour la production de graisse lubrifiante 44
IV221 Plaque chauffante 44
IV222 Thermomegravetre 44
IV223 Bol inox 45
IV224 Balance 45
IV225 Spatule en inox 45
IV23 Les matiegraveres premiegraveres 46
IV3 MEacuteTHODE DE FABRICATION APPLIQUEacuteE 46
IV31 Phase deacutepoxydation dune huile veacutegeacutetale 47
IV311 Hydrogeacutenation totale de lhuile de ricin 47
IV312 Transformation de lhuile hydrogeacuteneacutee en savon par la soude 47
a Mateacuteriels utiliseacutes 47
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p
b Mode opeacuteratoire 47
IV313 Transformation du savon sodique en acide 12-hydroxysteacutearique par
lacide chlorhydrique 48
a Mateacuteriels utiliseacutes 48
b Mode opeacuteratoire 48
c Opeacuteration de lavage 48
IV4 PROCESSUS DE FABRICATION DrsquoUNE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE 50
IV5 LES ESSAIS DES DIFFEacuteRENTS PROCEgraveDES 51
IV51 Proceacutedeacute agrave base drsquohuile veacutegeacutetale 51
IV511 Premier essai Graisse agrave savon Sodium 51
IV512 Deuxiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 51
IV513 Troisiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 52
IV514 Quatriegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 52
IV515 Cinquiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 53
IV52 Proceacutedeacute agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 53
IV521 Sixiegraveme essai Graisse agrave savon Sodium 53
IV522 Septiegraveme essai Graisse agrave savon Lithium 54
IV523 Huitiegraveme essai Graisse agrave savon Calcium 54
IV524 Neuviegraveme essai Graisse agrave savon complexe Lithium Sodium 54
IV525 Dixiegraveme essai Graisse agrave savon complexe Sodium Calcium 55
IV6 MEacuteTHODES DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE LUBRIFIANTE 56
IV61 La consistance 56
IV611 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV612 Mode opeacuteratoire 56
IV62 Le point de goutte 56
IV621 Mateacuteriels utiliseacutes 56
IV622 Mode opeacuteratoire 57
IV63 La tempeacuterature drsquoapplication 57
IV7 MISE EN ŒUVRE DE LA GRAISSE SUR LE ROULEMENT 57
CHAPITRE V REacuteSULTATS 59
V1 REacuteSULTATS DES ESSAIS 59
V11 Reacutesultats des essais agrave base drsquohuile dorigine veacutegeacutetale 59
V12 Reacutesultats des essais agrave base dhuile dorigine peacutetroliegravere 60
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
q
V2 REacuteSULTATS DrsquoANALYSE DE LA GRAISSE OBTENUE 61
V21 Reacutesultats de la mesure de peacuteneacutetration (la consistance) 61
V22 Reacutesultats du point de goutte 61
V23 Reacutesultats de la tempeacuterature drsquoapplication 62
V3 REacuteSULTATS DES GRAISSES LUBRIFIANTES Agrave COMPARER 62
CHAPITRE VI INTERPREacuteTATIONS ET DISCUSSIONS 63
VI1 INTERPREacuteTATION SUR LA CONSISTANCE (LA PEacuteNEacuteTRATION) 63
VI2 INTERPREacuteTATION SUR LE POINT DE GOUTTE 63
VI3 INTERPREacuteTATION SUR LA TEMPEacuteRATURE DrsquoAPPLICATION 64
VI4 INTERPREacuteTATION DE LA GRAISSE OBTENUE SUR LE
ROULEMENThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 66
VI5 INTERPREacuteTATION SUR LA COMPARAISON DE LA GRAISSE
LUBRIFIANTE 66
TROISIEgraveME PARTIE EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET ET
ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE VII EacuteVALUATION DU COUcircT DE PROJET 68
VII1 ASPECTS MICRO-EacuteCONOMIQUES 68
VII2 ASPECTS MACRO-EacuteCONOMIQUES 69
VII3 COUcircT DE PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE 70
VII31 Coucirct des matiegraveres premiegraveres 70
VII32 Coucirct drsquoeacutenergie utiliseacutee 71
VII33 Reacutecapitulation du coucirct drsquoexploitation 72
VII34 Comparaison des prix 72
CHAPITRE VIII ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 73
VIII1 LES LUBRIFIANTS ECO-COMPATIBLES OU BIOLUBRIFIANTS 73
VIII11 Deacutefinitions 73
VIII12 Avantages 73
VIII2 LA BIODEacuteGRADABILITEacute 74
VIII21 Deacutefinitions 74
VIII22 Processus de biodeacutegradation 75
VIII23 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 75
VIII3 LA TOXICITEacute 76
VIII31 Deacutefinitions 76
VIII32 Meacutethodes drsquoeacutevaluation 76
JAONARITIANA Franck Tony Sergio
r
VIII33 Lanalyse du cycle de vie 77
CONCLUSION PARTIELLE 78
CONCLUSION 79
REacuteFEacuteRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 80
ANNEXES
ANNEXE 1 CLASSIFICATION DE SERVICE DES GRAISSES b
ANNEXE 2 EXEMPLES DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES POSSIBLES Agrave
PARTIR DES TROIS FONCTIONNALITEacuteS PREacuteSENTES DANS LrsquoHUILE DE RICIN
(TRIGLYCEacuteRIDE DE LrsquoACIDE RICINOLEacuteIQUE) d
ANNEXE 3 SCHEacuteMA DEacuteTAILLEacute DE LrsquoEacutePOXYDATION DES HUILES
VEacuteGEacuteTALES e
ANNEXE 4 LE CONCEPT DES FEUX DE CIRCULATION SKF f
ANNEXE 5 LES CARACTEacuteRISTIQUES DES LUBRIFIANTS h
TABLE DES MATIEgraveRES l
Titre du meacutemoire FORMULATION ET PRODUCTION DE GRAISSE LUBRIFIANTE Agrave
PARTIR DrsquoHUILE VEacuteGEacuteTALE HUILE DE RICIN (Ricinus communis)
Pagination
Nombre de pages 84
Nombre de figures 31
Nombre de tableaux 37
Famintinana Ny tanjona aminity asa fikarohana ity dia ny famolavolana graisse lubrifiante avy aminny menaka
voajanahary izay mahafeno ny fepetra momba ny tontolo iainana sady manome antoka ny fahaiza-manao ara-
teknika sy ny fahombiazanny lubrifiants indostrialy Aorianny fijerena ny fandalinana bibliografika momba
ny geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants ny toetoetry ny graisse sy ny menaka azo avy aminrsquony zavamaniry ary ny
fandalinana ny dingana samihafa aminny famokarana graisse nanapa-kevitra izahay fa eacutepoxydation ny menaka
kinana Ireo dia mitaky ny fanampiana ny menaka fototra ny agent eacutepaississant ary ny fanampiana isan-karazany
Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fampitahana eo aminny graisse lubrifiante vita avy aminrsquony menaka kinana
sy vita avy aminrsquony fitrandrahana solika Ny vokatra azo avy aminny andrana fahaefatra (75 menaka fototra
kinana 8 menaka kinana eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium ary 65 fanampiana isan-karazany) sy
fahasivy natao taminny menaka kinana tao aminny laboratoara dia tena vokatra mahafa-po
Teny manan-danja Graisse lubrifiante menaka fototra agent eacutepaississant fanampiny menaka kinana
famolavolana
Reacutesumeacute Lrsquoobjectif principal de ce meacutemoire est de formuler de la graisse lubrifiante agrave partir de lrsquohuile veacutegeacutetale
reacutepondant aux exigences environnementales tout en assurant la performance technique et lrsquoefficience des
lubrifiants industriels Apregraves un survol sur des eacutetudes bibliographiques concernant les geacuteneacuteraliteacutes des lubrifiants
les caracteacuteristiques de la graisse et les huiles veacutegeacutetales ainsi que les eacutetudes des diffeacuterents proceacutedeacutes de formulation
des graisses nous avons opteacutes sur lrsquoeacutepoxydation de lrsquohuile de ricin Ces derniers neacutecessitent ensuite lrsquoajout de
lrsquohuile de base de lrsquoagent eacutepaississant et des divers additifs La preacutesente eacutetude montre ainsi une comparaison entre
la graisse lubrifiante agrave base drsquohuile de ricin et la graisse drsquoorigine peacutetroliegravere Les reacutesultats obtenues 4eacuteme essai
(75 huile de base de ricin 8 huile de ricin eacutepoxydeacutee 105 savon de lithiumsodium et 65 divers additifs)
et 9eacuteme essais effectueacutes sur lrsquohuile de ricin au laboratoire sont les reacutesultats tregraves satisfaisants
Mots cleacutes Graisse lubrifiante huile de base agent eacutepaississant additifs huile de ricin formulation
Abstract The main objective of this thesis is then formulate lubricating grease from vegetable oil that meets
environmental requirements while ensuring the technical performance and efficiency of industrial lubricants After
an overview of bibliographical studies concerning the generalities of lubricants the characteristics of grease and
vegetable oils as well as the studies of the different processes of fat formulation we opted for the epoxidation of
castor oil Then these require the addition of basic oil thickening agent and several additives The present study
shows us a comparison of lubricating grease based on castor oil and petroleum grease The results obtained in the
4th test (75 basic castor oil 8 epoxidized oil 105 lithiumsodium soap et 65 several additives) and 9th
tests made on castor oil in the laboratory are the results most satisfactory
Key words Lubricating grease basic oil thickening agent additives castor oil formulation
Rapporteur Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro enseignante au deacutepartement de
lrsquoIngeacutenierie Peacutetroliegravere
Nom et preacutenoms JAONARITIANA Franck Tony Sergio
Adresse Lot AD6 Ter LXOY Antanandrano Antananarivo 101
Teacutel 032 43 118 97
E-mail jnary68gmailcom