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KR101477832B1 - 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기 - Google Patents

냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기 Download PDF

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KR101477832B1
KR101477832B1 KR1020097025733A KR20097025733A KR101477832B1 KR 101477832 B1 KR101477832 B1 KR 101477832B1 KR 1020097025733 A KR1020097025733 A KR 1020097025733A KR 20097025733 A KR20097025733 A KR 20097025733A KR 101477832 B1 KR101477832 B1 KR 101477832B1
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마사또 가네꼬
하루또모 이께다
다까유끼 가또
다까히로 호시다
마사끼 이노우에
쇼조 이께지마
마사따까 무또
마사히또 야마시따
Original Assignee
이데미쓰 고산 가부시키가이샤
가부시키가이샤 도요다 지도숏키
가부시키가이샤 덴소
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Abstract

본 발명은, 기유로서 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 주성분으로서 포함하고, 수산기가가 5 mgKOH/g 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 윤활유 조성물, 및 이것을 사용한 압축기를 제공한다. 본 발명에 따르면, 현행 카 에어컨 시스템 등에 사용 가능한 냉매인 불포화 불화 탄화수소 화합물 등 특정한 구조를 갖는 냉매를 사용하는 냉동기용으로서 사용되며, 상기 냉매에 대한 우수한 상용성을 가짐과 동시에 안정성이 우수한 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기를 제공할 수 있다.
냉동기용 윤활유 조성물, 압축기, 불포화 불화 탄화수소 화합물

Description

냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기{LUBRICANT COMPOSITION FOR REFRIGERATOR AND COMPRESSOR USING THE SAME}
본 발명은 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기, 더욱 상세하게는 지구 온난화 계수가 낮고, 특히 현행 카 에어컨 시스템 등에 사용 가능한 냉매인 불포화 불화 탄화수소 화합물 등 특정한 냉매를 사용한 냉동기용으로서 사용되며, 특정한 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 주성분으로 하는 기유를 사용한 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 압축형 냉동기는 적어도 압축기, 응축기, 팽창 기구(팽창 밸브 등), 증발기 또는 추가로 건조기로 구성되며, 냉매와 윤활유(냉동기유)의 혼합 액체가 이 밀폐된 계 내를 순환하는 구조로 되어 있다. 이러한 압축형 냉동기에서는 장치의 종류에 따라서도 상이하지만, 일반적으로 압축기 내에서는 고온, 냉각기 내에서는 저온이 되기 때문에, 냉매와 윤활유는 저온으로부터 고온까지 폭넓은 온도 범위 내에서 상 분리되지 않고 이 계 내를 순환할 필요가 있다. 일반적으로, 냉매와 윤활유는 저온측과 고온측에 상 분리되는 영역을 갖고 있으며, 저온측 분리 영역의 최고 온도로서는 -10 ℃ 이하가 바람직하고, 특히 -20 ℃ 이하가 바람직하다. 한편, 고온측 분리 영역의 최저 온도로서는 10 ℃ 이상이 바람직하고, 30 ℃ 이상 이 보다 바람직하고, 특히 40 ℃ 이상이 바람직하다. 만일 냉동기의 운전 중에 상 분리가 발생하면, 장치의 수명이나 효율에 현저한 악영향을 미친다. 예를 들면, 압축기 부분에서 냉매와 윤활유의 상 분리가 발생하면, 가동부가 윤활 불량이 되어, 소부(燒付) 등을 일으켜 장치의 수명을 현저히 짧게 하고, 한편 증발기 내에서 상 분리가 발생하면, 점도가 높은 윤활유가 존재하기 때문에 열 교환의 효율 저하를 초래한다.
종래, 냉동기용 냉매로서 클로로플루오로카본(CFC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC) 등이 주로 사용되었지만, 환경 문제의 원인이 되는 염소를 포함하는 화합물이기 때문에, 하이드로플루오로카본(HFC) 등의 염소를 함유하지 않는 대체 냉매가 검토되기에 이르렀다. 이러한 하이드로플루오로카본으로서는, 예를 들면 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 디플루오로메탄, 펜타플루오로에탄, 1,1,1-트리플루오로에탄으로 대표되는 하이드로플루오로카본이 주목받게 되었으며, 예를 들면 카 에어컨 시스템에는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄이 사용되고 있다.
그러나, 이 HFC도 지구 온난화의 면에서 영향이 염려되기 때문에, 더욱 환경 보호에 적합한 대체 냉매로서 이산화탄소 등의 소위 자연 냉매가 주목받고 있지만, 이 이산화탄소는 고압을 필요로 하기 때문에 현행의 카 에어컨 시스템에는 사용할 수 없다.
지구 온난화 계수가 낮고, 현행 카 에어컨 시스템에 사용할 수 있는 냉매로서, 예를 들면 불포화 불화 탄화수소 화합물(예를 들면, 특허 문헌 1 참조), 불화 에테르 화합물(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 불화 알코올 화합물, 불화 케톤 화 합물 등 분자 중에 특정한 극성 구조를 갖는 냉매가 발견되었다.
이러한 냉매를 사용하는 냉동기용 윤활유에 대해서는 상기 냉매에 대한 우수한 상용성을 가짐과 동시에, 안정성이 우수한 것이 요구된다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공표 제2006-503961호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공표 (평)7-507342호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
본 발명은 이러한 상황하에 지구 온난화 계수가 낮고, 특히 현행 카 에어컨 시스템 등에 사용 가능한 냉매인 불포화 불화 탄화수소 화합물 등 특정한 구조를 갖는 냉매를 사용한 냉동기용으로서 사용되며, 상기 냉매에 대한 우수한 상용성을 가짐과 동시에 안정성도 우수한 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 기유로서 특정한 폴리알킬렌글리콜 유도체를 포함할 뿐만 아니라 특정한 성상을 갖는 것을 사용하고, 바람직하게는 냉동기의 접동 부분에 특정한 재료를 사용함으로써 그 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 완성한 것이다.
즉, 본 발명은,
(1) 하기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물, 또는 상기 불소 함유 유기 화합물과 포화 불화 탄화수소 화합물의 조합을 포함하는 냉매를 사용하는 냉동기용의 윤활유 조성물이며, 기유로서 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 주성분으로서 포함하고, 수산기가가 5 mgKOH/g 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 윤활유 조성물,
<분자식 A>
CpOqFrRs
(식 중, R은 Cl, Br, I 또는 H를 나타내고, p는 1 내지 6, q는 0 내지 2, r은 1 내지 14, s는 0 내지 13의 정수이되, 단, q가 0인 경우에는, p는 2 내지 6이고, 분자 중에 탄소-탄소 불포화 결합을 1개 이상 가짐)
(2) 상기 (1)에 있어서, 냉매가 탄소수 2 내지 3의 불포화 불화 탄화수소 냉매, 또는 탄소수 1 내지 2의 포화 불화 탄화수소 냉매와 탄소수 3의 불포화 불화 탄화수소 냉매의 조합을 포함하는 냉동기용 윤활유 조성물,
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 기유의 100 ℃에서의 동점도가 2 내지 50 ㎟/s인 냉동기용 윤활유 조성물,
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 기유의 분자량이 500 이상인 냉동기용 윤활유 조성물,
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체가 하기 화학식 I로 표시되는 화합물인 냉동기유 조성물,
<화학식 I>
R1-[(OR2)m-OR3]n
(식 중, R1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기, 결합부를 2 내지 6개 갖는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, R3은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, n은 1 내지 6의 정수이고, m은 m×n의 평균값이 6 내지 80이 되는 수임)
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 극압제, 유성제, 산화 방지제, 산 포착제 및 소포제 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 포함하는 냉동기용 윤활유 조성물,
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 냉동기의 접동 부분이 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것인 냉동기용 윤활유 조성물,
(8) 상기 (7)에 있어서, 유기 코팅막이 폴리테트라플루오로에틸렌 코팅막, 폴리이미드 코팅막, 폴리아미드이미드 코팅막, 또는 폴리히드록시에테르 수지와 폴리술폰계 수지로 이루어지는 수지 기재 및 가교제를 포함하는 수지 도료를 사용하여 형성된 열 경화형 절연막인 냉동기용 윤활유 조성물,
(9) 상기 (7)에 있어서, 무기 코팅막이 흑연막, 다이아몬드 라이크 카본막, 주석막, 크롬막, 니켈막 또는 몰리브덴막인 냉동기용 윤활유 조성물,
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 카 에어컨, 전동 카 에어컨, 가스 히트 펌프, 공기 조절기, 냉장고, 자동 판매기 또는 쇼케이스의 각종 급탕 시스템, 또는 냉동ㆍ난방 시스템에 사용되는 냉동기용 윤활유 조성물,
(11) 상기 (10)에 있어서, 시스템 내의 수분 함유량이 300 질량ppm 이하이고, 잔존 공기 분압이 10 kPa 이하인 냉동기용 윤활유 조성물,
(12) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 냉동기유 조성물을 사용한 압축기,
(13) 상기 (12)에 있어서, 접동 부분이 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것인 압축기,
(14) 상기 (13)에 있어서, 엔지니어링 플라스틱이 폴리아미드 수지, 폴리페닐렌술피드 수지 또는 폴리아세탈 수지인 압축기,
(15) 상기 (13)에 있어서, 유기 코팅막이 폴리테트라플루오로에틸렌 코팅막, 폴리이미드 코팅막, 폴리아미드이미드 코팅막, 또는 폴리히드록시에테르 수지와 폴리술폰계 수지로 이루어지는 수지 기재 및 가교제를 포함하는 수지 도료를 사용하여 형성된 열 경화형 절연막인 압축기,
(16) 상기 (13)에 있어서, 무기 코팅막이 흑연막, 다이아몬드 라이크 카본막, 주석막, 크롬막, 니켈막 또는 몰리브덴막인 압축기
를 제공하는 것이다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면 지구 온난화 계수가 낮고, 특히 현행 카 에어컨 시스템 등에 사용 가능한 냉매인 불포화 불화 탄화수소 화합물 등 특정한 구조를 갖는 냉매를 사용하는 냉동기용으로서 사용되며, 상기 냉매에 대한 우수한 상용성을 가짐과 동시에 안정성이 우수한 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기를 제공할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 냉동기용 윤활유 조성물은, 하기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물, 또는 상기 불소 함유 유기 화합물과 포화 불화 탄화수소 화합물의 조합을 포함하는 냉매를 사용하는 냉동기용 윤활유 조성물이다.
<분자식 A>
CpOqFrRs
(식 중, R은 Cl, Br, I 또는 H를 나타내고, p는 1 내지 6, q는 0 내지 2, r은 1 내지 14, s는 0 내지 13의 정수이되, 단, q가 0인 경우에는, p는 2 내지 6이고, 분자 중에 탄소-탄소 불포화 결합을 1개 이상 가짐)
<냉매>
상기 분자식 A는 분자 중의 원소의 종류와 수를 나타내는 것이며, 분자식 A는 탄소 원자 C의 수 p가 1 내지 6인 불소 함유 유기 화합물을 나타내고 있다. 탄소수가 1 내지 6인 불소 함유 유기 화합물이면, 냉매로서 요구되는 비점, 응고점, 증발 잠열 등의 물리적, 화학적 성질을 가질 수 있다.
상기 분자식 A에서 Cp로 표시되는 p 개의 탄소 원자의 결합 형태는, 탄소-탄소 단결합, 탄소-탄소 이중 결합 등의 불포화 결합, 탄소-산소 이중 결합 등이 포함된다. 탄소-탄소의 불포화 결합은, 안정성의 면에서 탄소-탄소 이중 결합인 것이 바람직하고, 그 수는 1 이상이지만, 1인 것이 바람직하다.
또한, 분자식 A에서 Oq로 표시되는 q개의 산소 원자의 결합 형태는, 에테르기, 수산기 또는 카르보닐기에서 유래하는 산소인 것이 바람직하다. 이 산소 원자의 수 q는 2일 수도 있고, 2개의 에테르기나 수산기 등을 갖는 경우도 포함된다.
또한, Oq에서의 q가 0이고, 분자 중에 산소 원자를 포함하지 않는 경우는, p은 2 내지 6이고, 분자 중에 탄소-탄소 이중 결합 등의 불포화 결합을 1개 이상 갖는다. 즉, Cp로 표시되는 p개의 탄소 원자의 결합 형태 중 적어도 1개는 탄소-탄소 불포화 결합일 필요가 있다.
또한, 분자식 A에서 R은 Cl, Br, I 또는 H를 나타내고, 이들 중 어떠한 것이어도 상관없지만, 오존층을 파괴할 우려가 적다는 점에서 R은 H인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 분자식 A로 표시되는 불소 함유 유기 화합물로서는, 불포화 불화 탄화수소 화합물, 불화 에테르 화합물, 불화 알코올 화합물 및 불화 케톤 화합물 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다.
이하, 이들 화합물에 대하여 설명한다.
[불포화 불화 탄화수소 화합물]
본 발명에서 냉동기의 냉매로서 사용되는 불포화 불화 탄화수소 화합물로서는, 예를 들면 분자식 A에서 R이 H이고, p가 2 내지 6, q가 0, r이 1 내지 12, s는 0 내지 11인 불포화 불화 탄화수소 화합물을 들 수 있다.
이러한 불포화 불화 탄화수소 화합물로서 바람직하게는, 예를 들면 탄소수 2 내지 6의 직쇄상 또는 분지상의 쇄상 올레핀이나 탄소수 4 내지 6의 환상 올레핀의 불소화물을 들 수 있다.
구체적으로는 1 내지 3개의 불소 원자가 도입된 에틸렌, 1 내지 5개의 불소 원자가 도입된 프로펜, 1 내지 7개의 불소 원자가 도입된 부텐류, 1 내지 9개의 불소 원자가 도입된 펜텐류, 1 내지 11개의 불소 원자가 도입된 헥센류, 1 내지 5개의 불소 원자가 도입된 시클로부텐, 1 내지 7개의 불소 원자가 도입된 시클로펜텐, 1 내지 9개의 불소 원자가 도입된 시클로헥센 등을 들 수 있다.
이들 불포화 불화 탄화수소 화합물 중에서는, 탄소수 2 내지 3의 불포화 불화 탄화수소 화합물이 바람직하고, 프로펜의 불화물이 보다 바람직하다. 이 프로펜의 불화물로서는, 예를 들면 펜타플루오로프로펜의 각종 이성체, 3,3,3-트리플루오로프로펜 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 등을 들 수 있지만, 특히 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜이 바람직하다.
본 발명에서 이 불포화 불화 탄화수소 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
또한, 탄소수 1 내지 2의 포화 불화 탄화수소 냉매와 탄소수 3의 불포화 불화 탄화수소 냉매의 조합도 바람직하게 사용된다. 이러한 조합으로서는, 예를 들면 상기 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜과 CH2F2의 조합,1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜과 CHF2CH3의 조합, 및 상기 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜과 CF3I의 조합 등을 들 수 있다.
[불화 에테르 화합물]
본 발명에서 냉동기의 냉매로서 사용되는 불화 에테르 화합물로서는, 예를 들면 분자식 A에서 R이 H이고, p가 2 내지 6, q가 1 내지 2, r이 1 내지 14, s는 0 내지 13인 불화 에테르 화합물을 들 수 있다.
이러한 불화 에테르 화합물로서 바람직하게는, 예를 들면 탄소수가 2 내지 6이고, 1 내지 2개의 에테르 결합을 갖고, 알킬기가 직쇄상 또는 분지상인 쇄상 지방족 에테르의 불소화물이나, 탄소수가 3 내지 6이고, 1 내지 2개의 에테르 결합을 갖는 환상 지방족 에테르의 불소화물을 들 수 있다.
구체적으로는 1 내지 6개의 불소 원자가 도입된 디메틸에테르, 1 내지 8개의 불소 원자가 도입된 메틸에틸에테르, 1 내지 8개의 불소 원자가 도입된 디메톡시 메탄, 1 내지 10개의 불소 원자가 도입된 메틸프로필에테르류, 1 내지 12개의 불소 원자가 도입된 메틸부틸에테르류, 1 내지 12개의 불소 원자가 도입된 에틸프로필에테르류, 1 내지 6개의 불소 원자가 도입된 옥세탄, 1 내지 6개의 불소 원자가 도입된 1,3-디옥솔란, 1 내지 8개의 불소 원자가 도입된 테트라히드로푸란 등을 들 수 있다.
이들 불화 에테르 화합물로서는, 예를 들면 헥사플루오로디메틸에테르, 펜타플루오로디메틸에테르, 비스(디플루오로메틸)에테르, 플루오로메틸트리플루오로메틸에테르, 트리플루오로메틸메틸에테르, 퍼플루오로디메톡시메탄, 1-트리플루오로메톡시-1,1,2,2-테트라플루오로에탄, 디플루오로메톡시펜타플루오로에탄, 1-트리플루오로메톡시-1,2,2,2-테트라플루오로에탄, 1-디플루오로메톡시-1,1,2,2-테트라플루오로에탄, 1-디플루오로메톡시-1,2,2,2-테트라플루오로에탄, 1-트리플루오로메톡시-2,2,2-트리플루오로에탄, 1-디플루오로메톡시-2,2,2-트리플루오로에탄, 퍼플루오로옥세탄, 퍼플루오로-1,3-디옥솔란, 펜타플루오로옥세탄의 각종 이성체, 테트라플루오로옥세탄의 각종 이성체 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이 불화 에테르 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
[불화 알코올 화합물]
본 발명에서 냉동기의 냉매로서 사용되는 분자식 A로 표시되는 불화 알코올 화합물로서는, 예를 들면 분자식 A에서 R이 H이고, p가 1 내지 6, q가 1 내지 2, r이 1 내지 13, s는 1 내지 13인 불화 에테르 화합물을 들 수 있다.
이러한 불화 알코올 화합물로서 바람직하게는, 예를 들면 탄소수가 1 내지 6이고, 1 내지 2개의 수산기를 갖는 직쇄상 또는 분지상의 지방족 알코올의 불소화물을 들 수 있다.
구체적으로는 1 내지 3개의 불소 원자가 도입된 메틸 알코올, 1 내지 5개의 불소 원자가 도입된 에틸 알코올, 1 내지 7개의 불소 원자가 도입된 프로필 알코올류, 1 내지 9개의 불소 원자가 도입된 부틸 알코올류, 1 내지 11개의 불소 원자가 도입된 펜틸 알코올류, 1 내지 4개의 불소 원자가 도입된 에틸렌글리콜, 1 내지 6개의 불소 원자가 도입된 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.
이들 불화 알코올 화합물로서는, 예를 들면 모노플루오로메틸 알코올, 디플루오로메틸 알코올, 트리플루오로메틸 알코올, 디플루오로에틸 알코올의 각종 이성체, 트리플루오로에틸 알코올의 각종 이성체, 테트라플루오로에틸 알코올의 각종 이성체, 펜타플루오로에틸 알코올, 디플루오로프로필 알코올의 각종 이성체, 트리플루오로프로필 알코올의 각종 이성체, 테트라플루오로프로필 알코올의 각종 이성체, 펜타플루오로프로필 알코올의 각종 이성체, 헥사플루오로프로필 알코올의 각종 이성체, 헵타플루오로프로필 알코올, 디플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 트리플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 테트라플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 펜타플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 헥사플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 헵타플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 옥타플루오로부틸 알코올의 각종 이성체, 노나플루오로부틸 알코올, 디플루오로에틸렌글리콜의 각종 이성체, 트리플루오로에틸렌글리콜, 테트라플루오로에틸렌글리콜, 나아가서는 디플루오로프로필렌글리콜의 각종 이성체, 트리플루오로프로필렌글리콜의 각종 이성체, 테트라플루오로프로필렌글리콜의 각종 이성체, 펜타플루오로프로필렌글리콜의 각종 이성체, 헥사플루오로프로필렌글리콜 등의 불화 프로필렌글리콜 및 이 불화 프로필렌글리콜에 대응하는 불화 트리메틸렌글리콜 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이들 불화 알코올 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
[불화 케톤 화합물]
본 발명에서 냉동기의 냉매로서 사용되는 불화 케톤 화합물로서는, 예를 들면 분자식 A에서 R이 H이고, p가 2 내지 6, q가 1 내지 2, r이 1 내지 12, s는 0 내지 11인 불화 케톤 화합물을 들 수 있다.
이러한 불화케톤 화합물로서 바람직하게는, 예를 들면 탄소수가 3 내지 6이고, 알킬기가 직쇄상 또는 분지상인 지방족 케톤의 불소화물을 들 수 있다.
구체적으로는 1 내지 6개의 불소 원자가 도입된 아세톤, 1 내지 8개의 불소 원자가 도입된 메틸에틸케톤, 1 내지 10개의 불소 원자가 도입된 디에틸케톤, 1 내지 10개의 불소 원자가 도입된 메틸프로필케톤류 등을 들 수 있다.
이들 불화 케톤 화합물로서는, 예를 들면 헥사플루오로디메틸케톤, 펜타플루오로디메틸케톤, 비스(디플루오로메틸)케톤, 플루오로메틸트리플루오로메틸케톤, 트리플루오로메틸메틸케톤, 퍼플루오로메틸에틸케톤, 트리플루오로메틸-1,1,2,2-테트라플루오로에틸케톤, 디플루오로메틸펜타플루오로에틸케톤, 트리플루오로메틸-1,1,2,2-테트라플루오로에틸케톤, 디플루오로메틸-1,1,2,2-테트라플루오로에틸케톤, 디플루오로메틸-1,2,2,2-테트라플루오로에틸케톤, 트리플루오로메틸-2,2,2-트리플루오로에틸케톤, 디플루오로메틸-2,2,2-트리플루오로에틸케톤 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이들 불화 케톤 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
[포화 불화 탄화수소 화합물]
이 포화 불화 탄화수소 화합물은, 상기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물에 필요에 따라 혼합할 수 있는 냉매이다.
이 포화 불화 탄화수소 화합물로서는 탄소수 1 내지 4의 알칸의 불화물이 바람직하고, 특히 탄소수 1 내지 2의 메탄이나 에탄의 불화물인 트리플루오로메탄, 디플루오로메탄, 1,1-디플루오로에탄, 1,1,1-트리플루오로에탄, 1,1,2-트리플루오로에탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 1,1,2,2-테트라플루오로에탄, 1,1,1,2,2-펜타플루오로에탄이 바람직하다. 또한, 포화 불화 탄화수소 화합물로서는, 상기 알칸의 불화물을 추가로 불소 이외의 할로겐 원자로 할로겐화한 것일 수도 있고, 예를 들면 트리플루오로요오드메탄(CF3I) 등을 예시할 수 있다. 이들 포화 불화 탄화수소 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
또한, 해당 포화 불화 탄화수소 화합물의 배합량은, 냉매 전량에 기초하여 통상적으로 30 질량％ 이하, 바람직하게는 20 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 10 질량％ 이하이다.
본 발명의 냉동기용 윤활유 조성물(이하, 냉동기유 조성물로 부르는 경우가 있음)은 상술한 냉매를 사용하는 냉동기용의 윤활유 조성물이며, 기유로서 하기의 것이 사용된다.
[기유]
본 발명의 냉동기유 조성물의 기유로서는, 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체가 사용된다.
폴리옥시알킬렌글리콜 유도체로서는, 예를 들면, 화학식 I로 표시되는 화합물을 바람직하게 들 수 있다.
<화학식 I>
R1-[(OR2)m-OR3]n
(식 중, R1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기, 결합부를 2 내지 6개 갖는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, R3은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, n은 1 내지 6의 정수이고, m은 m×n의 평균값이 6 내지 80이 되는 수임)
상기 화학식 I에서, R1 및 R3 각각에서의 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기는 직쇄상, 분지쇄상, 환상 중 어느 하나일 수도 있다. 상기 탄화수소기는 알킬기가 바람직하고, 그의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 각종 부틸기, 각종 펜틸기, 각종 헥실기, 각종 헵틸기, 각종 옥틸기, 각종 노닐기, 각종 데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 이 알킬기의 탄소수가 10을 초과하면 냉매와의 상용성이 저하되며, 상 분리가 발생하는 경우가 있다. 바람직한 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다.
또한, R1 및 R3 각각에서의 탄소수 2 내지 10의 아실기의 탄화수소기 부분은 직쇄상, 분지쇄상, 환상 중 어느 하나일 수도 있다. 상기 아실기의 탄화수소기 부분은 알킬기가 바람직하고, 그의 구체예로서는 상기 알킬기의 구체예로서 예를 든 탄소수 1 내지 9의 다양한 기를 동일하게 들 수 있다. 상기 아실기의 탄소수가 10을 초과하면 냉매와의 상용성이 저하되며, 상 분리가 발생하는 경우가 있다. 바람직한 아실기의 탄소수는 2 내지 6이다.
R1 및 R3이 모두 탄화수소기 또는 아실기인 경우에는 R1과 R3은 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
또한, n이 2 이상인 경우에는 1 분자 중의 복수의 R3은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
R1이 결합 부위를 2 내지 6개 갖는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기인 경우, 이 탄화수소기는 쇄상일 수도 있고, 환상일 수도 있다. 결합 부위를 2개 갖는 탄화수소기로서는 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 예를 들면 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데실렌기, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기 등을 들 수 있다. 기타 탄화수소기로서는, 비페놀, 비스페놀 F, 비스페놀 A 등의 비스페놀류로부터 수산기를 제거한 잔기를 들 수 있다. 또한, 결합 부위를 3 내지 6개 갖는 탄화수소기로서는, 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 예를 들면 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 소르비톨; 1,2,3-트리히드록시시클로헥산; 1,3,5-트리히드록시시클로헥산 등의 다가 알코올로부터 수산기를 제거한 잔기를 들 수 있다.
이 탄화수소기의 탄소수가 10을 초과하면 냉매와의 상용성이 저하되며, 층 분리가 발생하는 경우가 있다. 바람직한 탄소수는 2 내지 6이다.
또한, R1 및 R3 각각에서의 탄소수 2 내지 10의 산소 함유 탄화수소기로서는, 에테르 결합을 갖는 쇄상의 지방족기나 환상의 지방족기 등을 들 수 있지만, 특히 테트라히드로푸르푸릴기가 바람직하다.
본 발명에서 상기 R1 및 R3은 적어도 1개가 알킬기, 특히 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 것이 바람직하고, 특히 메틸기인 것이 점도 특성의 면에서 바람직하다. 나아가서는, 상기와 동일한 이유로부터 R1 및 R3이 모두 알킬기, 특히 메틸기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 I 중의 R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, 반복 단위의 옥시알킬렌기로서는, 옥시에틸렌기, 옥시프로필렌기, 옥시부틸렌기를 들 수 있다. 1 분자 중의 옥시알킬렌기는 동일할 수도 있고, 2종 이상의 옥시알킬렌기가 포함될 수도 있다.
상기 화학식 I 중의 n은 1 내지 6의 정수이고, R1의 결합 부위의 수에 따라 정해진다. 예를 들면 R1이 알킬기나 아실기인 경우, n은 1이고, R1이 결합 부위를 2, 3, 4, 5 및 6개 갖는 지방족 탄화수소기인 경우, n은 각각 2, 3, 4, 5 및 6이 된다. 또한, m은 m×n의 평균값이 6 내지 80이 되는 수이고, 상기 평균값이 80을 초과하면, 상용성이 저하되어 오일 복귀성이 악화될 우려가 있으며, 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 없는 경우가 있다.
이들 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체로서는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 중에서 폴리프로필렌글리콜디메틸에테르, 폴리에틸렌폴리프로필렌글리콜 공중합체 디메틸에테르, 폴리에틸렌폴리프로필렌글리콜 공중합체 메틸부틸에테르, 폴리프로필렌글리콜디아세테이트 등을 바람직하게 들 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물에서는, 기유로서 상술한 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 주성분으로서 포함하는 것이 사용된다. 여기서 주성분으로서 포함한다는 것은, 해당 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 50 질량％ 이상의 비율로 포함하는 것을 나타낸다. 기유 중의 해당 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체의 바람직한 함유량은 70 질량％ 이상, 보다 바람직한 함유량은 90 질량％ 이상, 더욱 바람직한 함유량은 100 질량％이다.
본 발명에서의 기유는, 특히 상술한 불포화 불화 탄화수소 냉매용으로서 바람직하지만, 상기 냉매는 올레핀 구조를 갖기 때문에, 안정성이 저하된다는 점에서 기유는 수산기가가 5 mgKOH/g 이하일 필요가 있다. 바람직한 수산기가는 3 mgKOH/g 이하이고, 1 mgKOH/g 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 이 기유로서는, ASTM색이 1 이하, 회분이 0.1 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 성상을 갖는 기유는 안정성이 양호하기 때문에 바람직하다.
해당 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체는, 예를 들면 에틸렌옥시드나 프로필렌옥시드 등 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 물이나 수산화 알칼리를 개시제로서 중합시켜, 양쪽 말단에 수산기를 갖는 폴리옥시알킬렌글리콜을 얻은 후, 이 수산기의 양쪽 말단을 할로겐화알킬이나 할로겐화아실을 사용하여 에테르화 또는 에스테르화하여 얻을 수 있다.
또한, 탄소수 1 내지 10의 1가의 알코올 또는 그의 알칼리 금속염을 개시제로 하고, 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 중합시켜, 한쪽 말단에 에테르 결합을 갖고, 다른쪽 말단이 수산기인 폴리옥시알킬렌글리콜모노알킬에테르를 얻은 후, 이 수산기를 에테르화 또는 에스테르화함으로써 제조할 수도 있다. 또한, 화학식 I에서 m이 2 이상인 화합물을 제조하는 경우에는, 1가의 알코올 대신에 2 내지 6가의 다가 알코올을 개시제로 할 수 있다.
이러한 방법으로 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 제조할 때, 에테르화 또는 에스테르화 반응에서의 폴리옥시알킬렌글리콜 등과 할로겐화알킬이나 할로겐화아실의 비율에 있어서, 할로겐화알킬이나 할로겐화아실의 양이 화학양론 적량보다 적은 경우에는 수산기가 잔존하고, 수산기가가 높아진다. 따라서, 폴리옥시알킬렌글리콜 등과 할로겐화알킬이나 할로겐화아실의 몰비는, 최적으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 불활성 가스 분위기하에 중합, 에테르화, 에스테르화 반응을 행함으로써, 착색을 억제할 수 있다.
본 발명에서는, 기유의 100 ℃의 동점도는 바람직하게는 2 내지 50 ㎟/s, 보다 바람직하게는 3 내지 40 ㎟/s, 더욱 바람직하게는 4 내지 30 ㎟/s, 가장 바람직하게는 6 내지 20 ㎟/s이다. 상기 동점도가 2 ㎟/s 이상이면 양호한 윤활 성능(내하중성)이 발휘됨과 동시에, 밀봉성도 우수하고, 50 ㎟/s 이하이면 에너지 절약성도 양호하다.
또한, 기유의 분자량은 500 이상인 것이 바람직하고, 500 내지 3000이 보다 바람직하고, 600 내지 2500이 더욱 바람직하다. 기유의 인화점은 150 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 기유의 분자량이 500 이상이면 냉동기유로서의 원하는 성능을 발휘할 수 있음과 동시에, 기유의 인화점을 150 ℃ 이상으로 할 수 있다.
본 발명에서는 기유로서 상기 성상을 갖고 있으면, 해당 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체와 함께 50 질량％ 이하, 바람직하게는 30 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 10 질량％ 이하의 비율로 기타 기유를 포함하는 것을 사용할 수 있지만, 기타 기유를 포함하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
해당 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체와 병용할 수 있는 기유로서는, 예를 들면 폴리비닐에테르류, 폴리(옥시)알킬렌글리콜 또는 그의 모노에테르와 폴리비닐에테르의 공중합체, 폴리에스테르류, 폴리올에스테르계 화합물, 폴리카르보네이트류, α-올레핀 올리고머의 수소화물, 나아가서는 광유, 지환식 탄화수소 화합물, 알킬화 방향족 탄화수소 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물에는 극압제, 유성제, 산화 방지제, 산 포착제 및 소포제 등 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 함유시킬 수 있다.
상기 극압제로서는, 인산에스테르, 산성 인산에스테르, 아인산에스테르, 산성 아인산에스테르 및 이들의 아민염 등의 인계 극압제를 들 수 있다.
이들 인계 극압제 중에서, 극압성, 마찰 특성 등의 면에서 트리크레실포스페이트, 트리티오페닐포스페이트, 트리(노닐페닐)포스파이트, 디올레일하이드로겐포스파이트, 2-에틸헥실디페닐포스파이트 등이 특히 바람직하다.
또한, 극압제로서는, 카르복실산의 금속염을 들 수 있다. 여기서 말하는 카르복실산의 금속염은, 바람직하게는 탄소수 3 내지 60의 카르복실산, 더욱 바람직하게는 탄소수 3 내지 30, 특히 바람직하게는 12 내지 30의 지방산의 금속염이다. 또한, 상기 지방산의 다이머산이나 트리머산 및 탄소수 3 내지 30의 디카르복실산의 금속염을 들 수 있다. 이들 중에서 탄소수 12 내지 30의 지방산 및 탄소수 3 내지 30의 디카르복실산의 금속염이 특히 바람직하다.
한편, 금속염을 구성하는 금속으로서는 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속이 바람직하고, 특히 알칼리 금속이 최적이다.
또한, 극압제로서는 추가로 상기 이외의 극압제로서, 예를 들면 황화 유지, 황화 지방산, 황화 에스테르, 황화 올레핀, 디히드로카르빌폴리술피드, 티오카르바메이트류, 티오테르펜류, 디알킬티오디프로피오네이트류 등의 황계 극압제를 들 수 있다.
상기 극압제의 배합량은, 윤활성 및 안정성의 면에서 조성물 전량에 기초하여 통상적으로 0.001 내지 5 질량％, 특히 0.005 내지 3 질량％의 범위가 바람직하다.
상기 극압제는 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 유성제의 예로서는, 스테아르산, 올레산 등의 지방족 포화 및 불포화 모노카르복실산, 다이머산, 수소 첨가 다이머산 등의 중합 지방산, 리시놀레산, 12-히드록시스테아르산 등의 히드록시 지방산, 라우릴 알코올, 올레일 알코올 등의 지방족 포화 및 불포화 모노 알코올, 스테아릴아민, 올레일아민 등의 지방족 포화 및 불포화 모노아민, 라우르산아미드, 올레산아미드 등의 지방족 포화 및 불포화 모노카르복실산아미드, 글리세린, 소르비톨 등의 다가 알코올과 지방족 포화 또는 불포화 모노카르복실산의 부분 에스테르 등을 들 수 있다.
이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 그 배합량은 조성물 전량에 기초하여 통상적으로 0.01 내지 10 질량％, 바람직하게는 0.1 내지 5 질량％의 범위에서 선정된다.
상기 산화 방지제로서는 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀) 등의 페놀계, 페닐-α-나프틸아민, N.N'-디-페닐-p-페닐렌디아민 등의 아민계의 산화 방지제를 배합하는 것이 바람직하다. 산화 방지제는, 효과 및 경제성 등의 면에서 조성물 중에 통상적으로 0.01 내지 5 질량％, 바람직하게는 0.05 내지 3 질량％ 배합한다.
산 포착제로서는, 예를 들면 페닐글리시딜에테르, 알킬글리시딜에테르, 알킬렌글리콜글리시딜에테르, 페닐글리시딜에스테르, 알킬글리시딜에스테르, 알케닐글리시딜에스테르, 시클로헥센옥시드, α-올레핀옥시드, 에폭시화 대두유 등의 에폭시 화합물을 들 수 있다. 이 중에서도 상용성의 면에서 페닐글리시딜에테르, 알킬글리시딜에테르, 알킬렌글리콜글리시딜에테르, 글리시딜-2,2-디메틸옥타노에이트, 글리시딜벤조에이트, 글리시딜-tert-부틸벤조에이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 시클로헥센옥시드, α-올레핀옥시드가 바람직하다.
이 알킬글리시딜에테르의 알킬기 및 알킬렌글리콜글리시딜에테르의 알킬렌기는 분지를 가질 수도 있고, 탄소수는 통상적으로 3 내지 30, 바람직하게는 4 내지 24, 특히 6 내지 16인 것이다. 또한,α-올레핀옥시드는 전체 탄소수가 일반적으로 4 내지 50, 바람직하게는 4 내지 24, 특히 6 내지 16인 것을 사용한다. 본 발명에서 상기 산 포착제는 1종을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 그 배합량은 효과 및 슬러지 발생 억제의 면에서 조성물에 대하여 통상적으로 0.005 내지 5 질량％, 특히 0.05 내지 3 질량％의 범위가 바람직하다.
본 발명에서는 이 산 포착제를 배합함으로써, 냉동기유 조성물의 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 극압제 및 산화 방지제를 병용함으로써, 더욱 안정성을 향상시키는 효과가 발휘된다.
상기 소포제로서는, 실리콘유나 불소화 실리콘유 등을 들 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물에는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 기타 공지된 각종 첨가제, 예를 들면 N-[N,N'-디알킬(탄소수 3 내지 12의 알킬기)아미노메틸]트리아졸 등의 구리 불활성화제 등을 적절하게 배합할 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물은, 상기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물, 또는 상기 불소 함유 유기 화합물과 포화 불화 탄화수소 화합물의 조합을 포함하는 냉매를 사용한 냉동기에 적용된다. 특히 불포화 불화 탄화수소 화합물을 포함하는 냉매를 사용한 냉동기용에 적합하다.
본 발명의 냉동기유 조성물을 사용하는 냉동기의 윤활 방법에서 상기 각종 냉매와 냉동기유 조성물의 사용량에 대해서는, 냉매/냉동기유 조성물의 질량비로 99/1 내지 10/90이고, 95/5 내지 30/70의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다. 냉매의 양이 상기 범위보다 적은 경우에는 냉동 능력의 저하가 관찰되고, 상기 범위보다 많은 경우에는 윤활 성능이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명의 냉동기유 조성물은 다양한 냉동기에 사용 가능하지만, 특히 압축형 냉동기의 압축식 냉동 사이클에 바람직하게 적용할 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물이 적용되는 냉동기는, 압축기, 응축기, 팽창 기구(팽창 밸브 등) 및 증발기, 또는 압축기, 응축기, 팽창 기구, 건조기 및 증발기를 필수로 하는 구성으로 이루어지는 냉동 사이클을 가짐과 동시에, 냉동기유로서 상술한 본 발명의 냉동기유 조성물을 사용하고, 냉매로서 상술한 각종 냉매가 사용된다.
여기서 건조기 중에는, 세공 직경 0.33 ㎚ 이하의 제올라이트로 이루어지는 건조제를 충전하는 것이 바람직하다. 또한, 이 제올라이트로서는 천연 제올라이트나 합성 제올라이트를 들 수 있고, 이 제올라이트는 25 ℃, CO2 가스 분압 33 kPa에서의 CO2 가스 흡수 용량이 1 ％ 이하인 것이 한층 더 바람직하다. 이러한 합성 제올라이트로서는, 예를 들면 유니온 쇼와(주) 제조의 상품명 XH-9, XH-600 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이러한 건조제를 사용하면, 냉동 사이클 중의 냉매를 흡수하지 않고 수분을 효율적으로 제거할 수 있음과 동시에, 건조제 자체의 열화에 의한 분말화가 억제되며, 따라서 분말화에 의해 발생하는 배관의 폐색이나 압축기 접동부로의 진입에 의한 이상 마모 등의 우려가 없어질 뿐만 아니라, 냉동기를 장시간에 걸쳐서 안정적으로 운전할 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물이 적용되는 냉동기에서는, 압축기 내에 다양한 접동 부분(예를 들면 베어링 등)이 있다.
본 발명에서는, 이 접동 부분으로서 특히 밀봉성의 면에서 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것이 사용된다.
상기 엔지니어링 플라스틱으로서는, 밀봉성, 접동성, 내마모성 등의 면에서 예를 들면 폴리아미드 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아세탈 수지 등을 바람직하게 들 수 있다.
또한, 유기 코팅막으로서는 밀봉성, 접동성, 내마모성 등의 면에서, 예를 들면 불소 함유 수지 코팅막(폴리테트라플루오로에틸렌 코팅막 등), 폴리이미드 코팅막, 폴리아미드이미드 코팅막, 나아가서는 폴리히드록시에테르 수지와 폴리술폰계 수지로 이루어지는 수지 기재 및 가교제를 포함하는 수지 도료를 사용하여 형성된 열 경화형 절연막 등을 들 수 있다.
한편, 무기 코팅막으로서는, 밀봉성, 접동성, 내마모성 등의 면에서 흑연막, 다이아몬드 라이크 카본막, 니켈막, 몰리브덴막, 주석막, 크롬막 등을 들 수 있다. 이 무기 코팅막은 도금 처리로 형성될 수도 있고, PVD법(물리적 기상 증착법)으로 형성할 수도 있다.
또한, 해당 접동 부분으로서 종래의 합금계, 예를 들면 Fe기 합금, Al기 합금, Cu기 합금 등으로 이루어지는 것을 사용할 수도 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물은, 예를 들면 카 에어컨, 전동 카 에어컨, 가스 히트 펌프, 공기 조절기, 냉장고, 자동 판매기 또는 쇼케이스 등의 각종 급탕 시스템, 또는 냉동ㆍ난방 시스템에 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 시스템 내의 수분 함유량은 300 질량ppm 이하가 바람직하고, 200 질량 ppm 이하가 보다 바람직하다. 또한, 상기 시스템 내의 잔존 공기 분압은 10 kPa 이하가 바람직하고, 5 kPa 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 냉동기유 조성물은 기유로서 특정한 산소 함유 화합물을 주성분으로서 포함하는 것이며, 점도가 낮기 때문에 에너지 절약성의 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 밀봉성이 우수하다.
본 발명에서의 압축기(냉동기용 압축기)는, 상기 냉동기유 조성물을 사용한 압축기이다. 즉, 냉매로서 상기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물, 또는 상기 불소 함유 유기 화합물과 포화 불화 탄화수소 화합물의 조합을 포함하는 냉매를 사용하고, 상기 냉동기유 조성물을 사용한 압축기이다.
이 압축기의 접동 부분은, 그의 일부 또는 전부가 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 접동 부분으로서는, 예를 들면 경사판식 압축기에서는, 경사판과 슈(shoe)의 접동면, 슈와 피스톤의 접동부면, 피스톤과 실린더 블록의 접동면 등의 접동 부분을 들 수 있다.
이러한 접동 부분의 적어도 일부가 상기 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것이면, 압축기 및 상기 압축기를 포함하는 냉동기의 밀봉성이 향상되고, 접동성, 내마모성을 더욱 높일 수 있다.
엔지니어링 플라스틱, 유기 코팅막 및 무기 코팅막의 바람직한 예는, 상술한 바와 같다.
이어서, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되지 않는다.
또한, 기유의 성상 및 냉동기유 조성물의 다양한 특성은, 이하에 나타내는 요령에 따라 구하였다.
<기유의 성상>
(1) 100 ℃ 동점도
JIS K2283-1983에 준하여, 유리제 모관식 점도계를 사용하여 측정하였다.
(2) 수산기가
JIS K0070에 준거하여 측정한다.
(3) 분자량
기유를 구성하는 화합물의 화학 구조에 기초한 계산값이다.
(4) 인화점
JIS K 2265(COC법)에 준거하여 측정한다.
<냉동기유 조성물의 다양한 특성>
(5) 이층 분리 온도
이층 분리 온도 측정관(내용적 10 mL)에 오일/냉매(0.6 g/2.4 g)를 충전하고, 항온조에 유지하였다. 항온조의 온도를 실온(25 ℃)보다 1 ℃/분의 비율로 높여, 이층 분리 온도를 측정하였다.
또한, 냉매는 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜(아폴로 사이언티픽ㆍ리미티드 제조 "PC07052") 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 사용하였다.
(6) 안정성(실드 튜브 시험(sealed tube test))
유리관에 오일/냉매 4 mL/1 g(수분 함유량 200 ppm) 및 철, 구리, 알루미늄의 금속 촉매를 충전하여 봉관하고, 공기압 26.6 kPa, 온도 175℃의 조건으로 10일간 유지한 후, 오일 외관, 촉매 외관, 슬러지의 유무를 육안 관찰함과 동시에 산가를 측정하였다. 냉매는 상기 (5)와 동일하다.
냉동기유 조성물의 제조에 사용한 각 성분의 종류를 이하에 나타낸다.
기유로서, A1 내지 A21을 이용했다. 각 기유의 화합물명 및 성상을 표 1에 나타낸다.
Figure 112009076090689-pct00001
[주]
Me-PO-Me: 폴리옥시프로필렌글리콜디메틸에테르
Bu-PO-Me: 폴리옥시프로필렌글리콜메틸부틸에테르
Me-PO/EO-Me: 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌글리콜 공중합체 디메틸에테르
Me-PO-OH: 폴리옥시프로필렌글리콜모노메틸에테르
HO-PO-OH: 폴리옥시프로필렌글리콜
Bu-PO/EO-OH: 폴리옥시프로필렌글리콜폴리옥시에틸렌글리콜 공중합체 모노부틸에테르
THFF-PO-Me: 폴리프로필렌글리콜테트라히드로푸르푸릴에테르메틸에테르
또한, 첨가제로서 산화 방지제 B1(2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀)을 사용하였다.
실시예 1 내지 23, 비교예 1 내지 14 및 참고예 1 내지 9
표 2에 나타낸 조성의 냉동기유 조성물을 제조하고, 냉매로서 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜(실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 7) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(실시예 14 내지 23 및 비교예 8 내지 14)을 사용하여 상기 조성물의 특성을 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 단, 참고예에서는 냉매로서 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 사용하였다.
Figure 112009076090689-pct00002
Figure 112009076090689-pct00003
Figure 112009076090689-pct00004
Figure 112009076090689-pct00005
Figure 112009076090689-pct00006
Figure 112009076090689-pct00007
Figure 112009076090689-pct00008
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 냉동기유 조성물(실시예 1 내지 13)은 냉매 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜에 대하여 이층 분리 온도가 40 ℃를 초과하고, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜을 사용한 실드 튜브 시험에서 안정성이 우수하다.
또한, 실시예 14 내지 23은 냉매 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜에 대하여 이층 분리 온도는 10 ℃ 초과 40 ℃ 미만이지만, 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 사용한 실드 튜브 시험에서 안정성이 우수하다.
이에 비해, 기유로서 A7, A8 및 A16 내지 A20을 사용한 냉동기유 조성물(비교예 1 내지 14)은, 안정성이 매우 저하된다.
또한, 냉매로서 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 사용한 경우, 본 발명의 냉동기유 조성물(참고예 1, 2, 4, 5)와 비교예에서 사용한 냉동기유 조성물(참고예 3, 6 내지 9)은 모두 양호한 안정성을 갖는다.
본 발명의 냉동기용 윤활유 조성물은 지구 온난화 계수가 낮고, 특히 현행 카 에어컨 시스템 등에 사용 가능한 냉매인 불포화 불화 탄화수소 화합물 등 특정한 구조를 갖는 냉매를 사용하는 냉동기용으로서 사용되며, 상기 냉매에 대한 우수한 상용성을 가짐과 동시에, 안정성이 우수한 냉동기용 윤활유 조성물 및 이것을 사용한 압축기를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 하기 분자식 A로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 불소 함유 유기 화합물, 또는 상기 불소 함유 유기 화합물과 포화 불화 탄화수소 화합물의 조합을 포함하는 냉매를 사용하는 냉동기용의 윤활유 조성물이며, 기유로서, 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체를 50 질량％ 이상 100 질량％ 이하 포함하고, 수산기가가 5 mgKOH/g 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 윤활유 조성물.
    <분자식 A>
    CpOqFrRs
    (식 중, R은 Cl, Br, I 또는 H를 나타내고, p는 1 내지 6, q는 0 내지 2, r은 1 내지 14, s는 0 내지 13의 정수이되, 단, q가 0인 경우에는, p는 2 내지 6이고, 분자 중에 탄소-탄소 불포화 결합을 1개 이상 가짐)
  2. 제1항에 있어서, 냉매가 탄소수 2 내지 3의 불포화 불화 탄화수소 냉매, 또는 탄소수 1 내지 2의 포화 불화 탄화수소 냉매와 탄소수 3의 불포화 불화 탄화수소 냉매의 조합을 포함하는 냉동기용 윤활유 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 기유의 100 ℃에서의 동점도가 2 내지 50 ㎟/s인 냉동기용 윤활유 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 기유의 분자량이 500 이상 3000 이하인 냉동기용 윤활유 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 폴리옥시알킬렌글리콜 유도체가 하기 화학식 I로 표시되는 화합물인 냉동기용 윤활유 조성물.
    <화학식 I>
    R1-[(OR2)m-OR3]n
    (식 중, R1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기, 결합부를 2 내지 6개 갖는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, R3은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 2 내지 10의 아실기 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 함유 탄화수소기이고, n은 1 내지 6의 정수이고, m은 m×n의 평균값이 6 내지 80이 되는 수임)
  6. 제1항에 있어서, 극압제, 유성제, 산화 방지제, 산 포착제 및 소포제 중으로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 포함하는 냉동기용 윤활유 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 냉동기의 접동 부분이 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것인 냉동기용 윤활유 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 유기 코팅막이 폴리테트라플루오로에틸렌 코팅막, 폴리이미드 코팅막, 폴리아미드이미드 코팅막, 또는 폴리히드록시에테르 수지와 폴리술폰계 수지로 이루어지는 수지 기재 및 가교제를 포함하는 수지 도료를 사용하여 형성된 열 경화형 절연막인 냉동기용 윤활유 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 무기 코팅막이 흑연막, 다이아몬드 라이크 카본막, 주석막, 크롬막, 니켈막 또는 몰리브덴막인 냉동기용 윤활유 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 카 에어컨, 전동 카 에어컨, 가스 히트 펌프, 공기 조절기, 냉장고, 자동 판매기 또는 쇼케이스의 각종 급탕 시스템, 또는 냉동ㆍ난방 시스템에 사용되는 냉동기용 윤활유 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 시스템 내의 수분 함유량이 300 질량ppm 이하이고, 잔존 공기 분압이 10 kPa 이하인 냉동기용 윤활유 조성물.
  12. 제1항에 기재된 냉동기용 윤활유 조성물을 사용한 압축기.
  13. 제12항에 있어서, 접동 부분이 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것, 또 는 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 갖는 것인 압축기.
  14. 제13항에 있어서, 엔지니어링 플라스틱이 폴리아미드 수지, 폴리페닐렌술피드 수지 또는 폴리아세탈 수지인 압축기.
  15. 제13항에 있어서, 유기 코팅막이 폴리테트라플루오로에틸렌 코팅막, 폴리이미드 코팅막, 폴리아미드이미드 코팅막, 또는 폴리히드록시에테르 수지와 폴리술폰계 수지로 이루어지는 수지 기재 및 가교제를 포함하는 수지 도료를 사용하여 형성된 열 경화형 절연막인 압축기.
  16. 제13항에 있어서, 무기 코팅막이 흑연막, 다이아몬드 라이크 카본막, 주석막, 크롬막, 니켈막 또는 몰리브덴막인 압축기.
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