KR102403842B1 - 냉동기유 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉동기유에 관한 것이다.
일반적으로 접동부(摺動部) 등의 기계 요소에서의 윤활성을 확보하기 위해 윤활유가 사용된다. 그리고, 윤활유는, 광유, 합성유 등의 기유와, 원하는 특성에 따라 기유에 첨가되는 첨가제를 함유하고 있다. 이러한 첨가제로서는 예를 들어, 접동부의 마모 방지를 목적으로 하는 마모 방지제가 사용된다.
그런데, 윤활유에는 그 용도에 따라 특유의 성능이 요구되는 경우가 있기 때문에, 윤활유의 용도에 따라 사용 가능한 첨가제의 종류가 다르다. 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 냉동기용의 윤활유(냉동기유)에서는, 냉동기유로의 마모 방지제 등의 첨가는, 조건에 따라서는 캐필러리 폐색 등의 문제를 일으키는 원인이 된다. 따라서, 냉동기유 분야에서는, 다른 용도의 윤활유와 비교하여 마모 방지제의 선택의 자유도가 극히 작고, 윤활성(내마모성)과 안정성을 양립하기 위해, 트리크레질 포스페이트 등의 인산 에스테르 등을 마모 방지제로서 사용하는 것이 일반적이다(특허문헌 1 참조).
본 발명은, 내마모성과 안정성을 고수준으로 양립하는 것이 가능한 냉동기유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기유와, 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물과, 에폭시 화합물을 함유하는 냉동기유를 제공한다.
화학식 (1)
상기 화학식 (1)에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 1가의 탄화수소기를 나타내고, R3은 2가의 탄화수소기를 나타내고, R4는 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타낸다.
본 발명자들은, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 트리크레질 포스페이트 등의 인산 에스테르보다도 활성이 높은(즉 냉동기유의 안정성을 저해하기 쉬운) 마모 방지제를 굳이 사용한 냉동기유의 검토를 수행한 바, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물과 에폭시 화합물을 조합하여 냉동기유를 사용한 경우에, 내마모성과 안정성을 고수준으로 양립하는 것이 가능해지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 에폭시 화합물은, 하기 식 (2)로 표시되는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
식 (2)
상기 식 (2)에서,
NE는 에폭시 화합물 1분자당의 에폭시기의 수를 나타내고, ME는 에폭시 화합물의 분자량을 나타내고, WE는 냉동기유 전량 기준으로의 에폭시 화합물의 함유량을 나타내고, NS는 화학식 (1)로 표시되는 화합물 1분자당의 유황 원자의 수를 나타내고, MS는 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 분자량을 나타내고, WS는 냉동기유 전량 기준으로의 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 내마모성과 안정성을 고수준으로 양립하는 것이 가능한 냉동기유를 제공할 수 있다.
본 실시형태에 따른 냉동기유는, 기유와, 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물과, 에폭시 화합물을 함유한다.
화학식 (1)
상기 화학식 (1)에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 1가의 탄화수소기를 나타내고, R3는 2가의 탄화수소기를 나타내고, R4는 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타낸다.
기유로서는, 탄화수소유, 함산소유 등을 사용할 수 있다. 탄화수소유로서는, 광유계 탄화수소유, 합성계 탄화수소유가 예시된다. 함산소유로서는, 에스테르, 폴리비닐 에테르, 폴리알킬렌 글리콜, 카보네이트, 케톤, 폴리페닐 에테르, 실리콘, 폴리실록산, 퍼플루오로 에테르가 예시된다. 기유는, 함산소유를 함유하는 것이 바람직하고, 에스테르를 함유하는 것이 보다 바람직하다.
광유계 탄화수소유는, 파라핀계, 나프텐계 등의 원유를 상압 증류 및 감압 증류하여 수득된 윤활유 유분을, 용제 탈력, 용제 정제, 수소화 정제, 수소화 분해, 용제 탈랍, 수소화 탈랍, 백토 처리, 황산 세정 등의 방법으로 정제함으로써 수득할 수 있다. 이들 정제 방법은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
합성계 탄화수소유로서는, 알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 폴리α-올레핀(PAO), 폴리부텐, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 등을 들 수 있다.
에스테르로서는, 방향족 에스테르, 2염기산 에스테르, 폴리올 에스테르, 컴플렉스 에스테르, 탄산 에스테르 및 이것들의 혼합물 등이 예시된다. 에스테르로서는 폴리올 에스테르가 바람직하다.
폴리올 에스테르는, 다가 알코올과 지방산의 에스테르이다. 지방산으로서는, 포화 지방산이 바람직하게 사용된다. 지방산의 탄소수는 4 내지 20인 것이 바람직하고, 4 내지 18인 것이 보다 바람직하고, 4 내지 9인 것이 더욱 바람직하고, 5 내지 9인 것이 특히 바람직하다. 폴리올 에스테르는, 다가 알코올의 수산기의 일부가 에스테르화되지 않고 수산기인 채로 남아 있는 부분 에스테르라도 좋고, 모든 수산기가 에스테르화된 완전 에스테르라도 좋고, 또한 부분 에스테르와 완전 에스테르의 혼합물이라도 좋다. 폴리올 에스테르의 수산기가는, 바람직하게는 10mgKOH/g 이하, 보다 바람직하게는 5mgKOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 3mgKOH/g 이하이다. 본 발명에서의 수산기가는, JIS K0070-1992에 준거하여 측정된 수산기가를 의미한다.
폴리올 에스테르를 구성하는 지방산 중, 탄소수 4 내지 20의 지방산의 비율이 20 내지 100몰%인 것이 바람직하고, 50 내지 100몰%인 것이 보다 바람직하고, 70 내지 100몰%인 것이 더욱 바람직하고, 90 내지 100몰%인 것이 특히 바람직하다.
탄소수 4 내지 20의 지방산으로서는, 구체적으로는, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 트리데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 헵타데칸산, 옥타데칸산, 노나데칸산, 이코산산을 들 수 있다. 이들 지방산은 직쇄상이라도 분기상이라도 좋다. 또한 구체적으로는, α위치 및/또는 β위치에 분기를 갖는 지방산이 바람직하고, 2-메틸프로판산, 2-메틸부탄산, 2-메틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-메틸헵탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산, 2-에틸헥사데칸산 등이 보다 바람직하고, 그 중에서도 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산이 더욱 바람직하다.
지방산은, 탄소수 4 내지 20의 지방산 이외의 지방산을 포함해도 좋다. 탄소수 4 내지 20의 지방산 이외의 지방산으로는, 예를 들어 탄소수 21 내지 24의 지방산을 포함하고 있어도 좋다. 구체적으로는 헨이코산산, 도코산산, 트리코산산, 테트라코산산 등을 들 수 있다. 이들 지방산은 직쇄상이라도 분기상이라도 좋다.
폴리올 에스테르를 구성하는 다가 알코올로서는, 수산기를 2 내지 6개 갖는 다가 알코올이 바람직하게 사용된다. 다가 알코올의 탄소수로서는 4 내지 12가 바람직하고, 5 내지 10이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨 등의 힌더드 알코올이 바람직하다. 냉매와의 상용성 및 가수분해 안정성이 특히 우수하므로, 펜타에리스리톨, 또는 펜타에리스리톨과 디펜타에리스리톨과의 혼합 에스테르가 보다 바람직하다.
기유의 함유량은, 냉동기유 기유 전량 기준으로, 바람직하게는 80질량% 이상, 보다 바람직하게는 90질량% 이상, 더욱 바람직하게는 95질량% 이상이다.
본 실시형태에 따른 냉동기유는, 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유한다.
화학식 (1)
상기 화학식 (1)에서,
R1 및 R2는, 각각 독립적으로 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 당해 탄화수소기로서는, 알킬기, 아릴기가 예시된다. R1, R2로 표시되는 탄화수소기의 탄소수는, 각각 독립적으로, 예를 들어 1 이상, 2 이상, 또는 3 이상이라도 좋고, 예를 들어 10 이하, 9 이하, 또는 8 이하라도 좋다. R1, R2로 표시되는 탄화수소기에서의 탄소수의 합계는, 예를 들어 2 이상, 3 이상, 또는 4 이상이라도 좋고, 예를 들어 20 이하, 19 이하, 또는 18 이하라도 좋다.
화학식 (1)에서, R3는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 당해 탄화수소기로서는, 알킬렌기가 예시된다. R3로 표시되는 탄화수소기의 탄소수는, 예를 들어 1 이상, 2 이상, 또는 3 이상이라도 좋고, 예를 들어 10 이하, 9 이하, 또는 8 이하라도 좋다.
화학식 (1)에서, R4는 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 당해 탄화수소기로서는 알킬기를 예시할 수 있다. R4로 표시되는 탄화수소기의 탄소수는, 예를 들어 1 이상, 2 이상, 또는 3 이상이라도 좋고, 예를 들어 10 이하, 9 이하 또는 8 이하라도 좋다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물의 적합한 예로서는, 포스포릴화 카복실산 화합물을 들 수 있고, 그 중에서도, β-디티오포스포릴화 카복실산 유도체를 들 수 있다. 화학식 (1) 중의 R4가 수소 원자인 β-디티오포스포릴화 카복실산으로는, 구체적으로는, 3-(디-이소부톡시-티오포스포릴설파닐)-2-메틸-프로피온산 등이 바람직한 화합물로서 들 수 있다. 화학식 (1) 중의 R4가 1가의 탄화수소기인 β-디티오포스포릴 카복실산 에스테르로서는, 구체적으로는 에틸-3-[[비스(1-메틸에톡시)포스피노티오일]티오]프로피오네이트 등을 바람직한 화합물로서 들 수 있다. 화학식 (1)로 표시되는 화합물은, 3-(O,O-디이소프로필-디티오포스포릴)-프로피온산, 3-(O,O-디이소프로필-디티오포스포릴)-2-메틸-프로피온산, 3-(O,O-디이소부틸-디티오포스포릴)-프로피온산, 3-(O,O-디이소부틸-디티오포스포릴)-2-메틸-프로피온산 및, 이것들의 화합물의 에틸 에스테르 등의 알킬 에스테르라도 좋다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은, 윤활성의 향상의 관점에서, 냉동기유 전량 기준으로, 바람직하게는 0.001질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.005질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.01질량% 이상이다. 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은, 안정성의 향상의 관점에서, 냉동기유 전량 기준으로, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 4질랑% 이하, 더욱 바람직하게는 3질량% 이하이다. 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량은, 윤활성과 안정성의 양립의 관점에서, 바람직하게는 0.001 내지 5질량%, 0.001 내지 4질량%, 0.001 내지 3질량%, 0.005 내지 5질량%, 0.005 내지 4질량%, 0.005 내지 3질량%, 0.01 내지 5질량%, 0.01 내지 4질량%, 또는 0.01 내지 3질량%이다.
본 실시형태에 따른 냉동기유는 에폭시 화합물을 함유한다. 에폭시 화합물로서는, 글리시딜 에테르형 에폭시 화합물, 글리시딜 에스테르형 에폭시 화합물, 옥시란 화합물, 알킬옥시란 화합물, 지환식 에폭시 화합물, 에폭시화 지방산 모노에스테르, 에폭시화 식물유 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 화합물은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
글리시딜 에테르형 에폭시 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 (3)으로 표시되는 아릴글리시딜 에테르형 에폭시 화합물 또는 알킬글리시딜 에테르형 에폭시 화합물을 사용할 수 있다.
화학식 (3)
상기 화학식 (3)에서,
R11은 아릴기 또는 탄소수 5 내지 18의 알킬기를 나타낸다.
화학식 (3)으로 표시되는 글리시딜 에테르형 에폭시 화합물로서는, n-부틸페닐 글리시딜 에테르, i-부틸페닐 글리시딜 에테르, sec-부틸페닐 글리시딜 에테르, tert-부틸페닐 글리시딜 에테르, 펜틸페닐 글리시딜 에테르, 헥실페닐 글리시딜 에테르, 헵틸페닐 글리시딜 에테르, 옥틸페닐 글리시딜 에테르, 노닐페닐 글리시딜 에테르, 데실페닐 글리시딜 에테르, 데실 글리시딜 에테르, 운데실 글리시딜 에테르, 도데실 글리시딜 에테르, 트리데실 글리시딜 에테르, 테트라데실 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르가 바람직하다.
R11로 표시되는 알킬기의 탄소수가 5 이상이면, 에폭시 화합물의 안정성이 확보되고, 수분, 지방산 산화 열화물과 반응하기 전에 분해되거나, 에폭시 화합물끼리가 중합하는 자기 중합을 일으키거나 하는 것을 억제할 수 있어, 원하는 기능이 얻어지기 쉬워진다. 한편, R11로 표시되는 알킬기의 탄소수가 18 이하이면, 냉매와의 용해성이 양호하게 유지되고, 냉동 장치 내에서 석출되어 냉각 불량 등의 결함을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
글리시딜 에테르형 에폭시 화합물로서, 화학식 (3)으로 표시되는 에폭시 화합물 이외에, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르, 펜타에리스리톨 테트라글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 소르비톨 폴리글리시딜 에테르, 폴리알킬렌 글리콜 모노글리시딜 에테르, 폴리알킬렌 글리콜 디글리시딜 에테르 등을 사용할 수도 있다.
글리시딜 에스테르형 에폭시 화합물로서는, 예를 들어 하기 일반식 (4)로 표시되는 것을 사용할 수 있다.
화학식 (4)
상기 화학식 (4)에서,
R12는 아릴기, 탄소수 5 내지 18의 알킬기 또는 알케닐기를 나타낸다.
화학식 (4)로 표시되는 글리시딜 에스테르형 에폭시 화합물로서는, 글리시딜벤조에이트, 글리시딜네오데카노에이트, 글리시딜-2,2-디메틸옥타노에이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트가 바람직하다.
R12로 표시되는 알킬기의 탄소수가 5 이상이면, 에폭시 화합물의 안정성이 확보되고, 수분, 지방산, 산화 열화물과 반응하기 전에 분해되거나, 에폭시 화합물끼리가 중합하는 자기 중합을 일으키거나 하는 것을 억제할 수 있어, 원하는 기능이 얻어지기 쉬워지게 된다. 한편, R12로 표시되는 알킬기 또는 알케닐기의 탄소수가 18 이하이면, 냉매와 용해성이 양호하게 유지되고, 냉동기 내에서 석출되어 냉각 불량 등의 결함을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
지환식 에폭시 화합물이란, 하기 화학식 (5)로 표시되는, 에폭시기를 구성하는 탄소 원자가 직접 지환식 환을 구성하고 있는 부분 구조를 갖는 화합물이다.
화학식 (5)
지환식 에폭시 화합물로서는, 예를 들어, 1,2-에폭시사이클로헥산, 1,2-에폭시사이클로펜탄, 3',4'-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산카르복실 레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)아디페이트, 엑소-2,3-에폭시노르보르난, 비스(3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸)아디페이트, 2-(7-옥사비사이클로 [4.1.0]헵토-3-일)-스피로(1,3-디옥산-5,3'-[7]옥사비사이클로[4.1.0]헵탄, 4-(1'-메틸에폭시에틸)-1,2-에폭시-2-메틸사이클로헥산, 4-에폭시에틸-1,2-에폭시사이클로헥산이 바람직하다.
아릴옥시란 화합물로서는, 1,2-에폭시스티렌, 알킬-1,2-에폭시스티렌 등을 예시할 수 있다.
알킬옥시란 화합물로서는, 1,2-에폭시부탄, 1,2-에폭시펜탄, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시헵탄, 1,2-에폭시옥탄, 1,2-에폭시노난, 1,2-에폭시데칸, 1,2-에폭시운데칸, 1,2-에폭시도데칸, 1,2-에폭시트리데칸, 1,2-에폭시테트라데칸, 1,2-에폭시펜타데칸, 1,2-에폭시헥사데칸, 1,2-에폭시헵타데칸, 1,2-에폭시옥타데칸, 1,2-에폭시노나데칸, 1,2-에폭시이코산 등을 예시할 수 있다.
에폭시화 지방산 모노에스테르로서는, 에폭시화된 탄소수 12 내지 20의 지방산과, 탄소수 1 내지 8의 알코올 또는 페놀 또는 알킬페놀과의 에스테르 등을 예시할 수 있다. 에폭시화 지방산 모노에스테르로서는, 에폭시스테아르산의 부틸, 헥실, 벤질, 사이클로헥실, 메톡시에틸, 옥틸, 페닐 및 부틸페닐 에스테르가 바람직하게 사용된다.
에폭시화 식물유로서는, 대두유, 아마씨유, 면실유 등의 식물유의 에폭시 화합물 등을 예시할 수 있다.
에폭시 화합물의 함유량은, 안정성의 향상의 관점에서, 냉동기유 전량 기준으로, 바람직하게는 0.1질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.15질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.2질량% 이상이다. 에폭시 화합물의 함유량은, 윤활성의 향상의 관점에서, 냉동기유 전량 기준으로, 바람직하게는 5.0질량% 이하, 보다 바람직하게는 3.0질량% 이하, 더욱 바람직하게는 2.0질량% 이하이다. 에폭시 화합물의 함유량은, 안정성 및 윤활성의 양립의 관점에서, 바람직하게는 0.1 내지 5.0질량%, 0.1 내지 3.0질량%, 0.1 내지 2.0질량%, 0.15 내지 5.0질량%, 0.15 내지 3.0질량%, 0.15 내지 2.0질량%, 0.2 내지 5.0질량%, 0.2 내지 3.0질량%, 또는 0.2 내지 2.0질량%이다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 에폭시 화합물은, 하기 식 (2)로 표시되는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
식 (2)
상기 식 (2)에서,
NE는 에폭시 화합물 1분자당의 에폭시기의 수를 나타내고, ME는 에폭시 화합물의 분자량을 나타내고, WE는 냉동기유 전량 기준으로의 에폭시 화합물의 함유량(단위: 질량%)을 나타내고, NS는 화학식 (1)로 표시되는 화합물 1분자당의 유황 원자의 수를 나타내고, MS는 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 분자량을 나타내고, WS는 냉동기유 전량 기준으로의 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량(단위: 질량%)을 나타낸다.
이하에서는, 편의적으로 식 (2)의 제 2변의 항을 E/S로서(즉, E=(NE/ME)·WE, S=(NS/MS)·WS로서) 설명한다. E/S는, 바람직하게는 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.6 이상, 더욱 바람직하게는 0.7 이상이다. E/S가 0.5 이상인 것에 의해, 냉동기유의 안정성을 향상시킬 수 있다. E/S는 바람직하게는 80 이하, 보다 바람직하게는 76 이하, 더욱 바람직하게는 72 이하이다. E/S가 80 이하인 것에 의해, 냉동기유의 내마모성을 향상시킬 수 있다. E/S는, 안정성 및 내마모성의 양립의 관점에서, 바람직하게는, 0.5 내지 80, 0.5 내지 76, 0.5 내지 72, 0.6 내지 80, 0.6 내지 76, 0.6 내지 72, 0.7 내지 80, 0.7 내지 76, 또는 0.7 내지 72이다.
냉동기유가 복수종의 에폭시 화합물을 함유하는 경우에는, 각 에폭시 화합물에 대하여 Ei=(NE/ME)·WE를 산출하고, 산출한 Ei 전부의 합을 E로 하여 식 (2)에 사용한다. 마찬가지로, 냉동기유가 복수종의 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하는 경우에는, 각 화합물에 대하여 Si=(NS/MS)·WS를 산출하고, 산출한 Si 전부의 합을 S로 하여 식 (2)에 사용한다.
냉동기유는 다른 첨가제를 추가로 함유하고 있어도 좋다. 다른 첨가제로서는, 산화 방지제, 마찰 조정제, 화학식 (1)로 표시되는 화합물 이외의 마모 방지제, 극압제, 방청제, 금속 불활성화제 등을 예시할 수 있다.
냉동기유의 40℃에서의 동점도는, 바람직하게는 3㎟/s 이상, 보다 바람직하게는 4㎟/s 이상, 더욱 바람직하게는 5㎟/s 이상이라도 좋다. 냉동기유의 40℃에서의 동점도는, 바람직하게는 1000㎟/s 이하, 보다 바람직하게는 500㎟/s 이하, 더욱 바람직하게는 400㎟/s 이하라도 좋다. 냉동기유의 100℃에서의 동점도는, 바람직하게는 1㎟/s 이상, 보다 바람직하게는 2㎟/s 이상이라도 좋다. 냉동기유의 100℃에서의 동점도는, 바람직하게는 100㎟/s 이하, 보다 바람직하게는 50㎟/s 이하라도 좋다. 본 발명에서의 동점도는, JIS K2283: 2000에 준거하여 측정된 동점도를 의미한다.
냉동기유의 유동점은, 바람직하게는 -10℃ 이하, 보다 바람직하게는 -20℃ 이하라도 좋다. 본 발명에서의 유동점은, JIS K2269-1987에 준거하여 측정된 유동점을 의미한다.
냉동기유의 체적 저항률은, 바람직하게는 1.0×109Ω·m 이상, 보다 바람직하게는 1.0×1010Ω·m 이상, 더욱 바람직하게는 1.0×1011Ω·m 이상이라도 좋다. 특히 밀폐형의 냉동기에 사용하는 경우에는, 전기 절연성이 높은 것이 바람직하다. 본 발명에서의 체적 저항률은, JIS C2101: 1999 「전기 절연유 시험 방법」에 준거하여 측정된 25℃에서의 체적 저항률을 의미한다.
냉동기유의 수분 함유량은, 냉동기유 전량 기준으로, 바람직하게는 200ppm 이하, 보다 바람직하게는 100ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50ppm 이하라도 좋다. 특히 밀폐형의 냉동기용에 사용하는 경우에는, 냉동기유의 열·화학적 안정성이나 전기 절연성에 미치는 영향의 관점에서, 수분 함량이 적은 것이 바람직하다.
냉동기유의 산가는, 냉동기 또는 배관에 사용되고 있는 금속에 대한 부식을 방지하는 관점에서, 바람직하게는 1.0mgKOH/g 이하, 보다 바람직하게는 0.1mgKOH/g 이하라도 좋다. 본 발명에서의 산가는, JIS K2501: 2003 「석유 제품 및 윤활유-중화가 시험 방법」에 준거하여 측정된 산가를 의미한다.
냉동기유의 회분은, 냉동기유의 열·화학적 안정성을 높이고 슬러지 등의 발생을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 100ppm 이하, 보다 바람직하게는 50ppm 이하라도 좋다. 본 발명에서의 회분은, JIS K2272: 1998 「석유 및 석유 제품-회분 및 황산 회분 시험 방법」에 준거하여 측정된 회분을 의미한다.
본 실시형태에 따른 냉동기유는 냉매와 함께 사용된다. 본 실시형태에 따른 냉동기용 작동 유체 조성물은, 상기 냉동기유와 냉매를 함유한다. 이러한 냉매로서는, 포화 불화 탄화수소 냉매, 불포화 불화 탄화수소 냉매, 탄화수소 냉매, 퍼플루오로 에테르류 등의 함불소 에테르계 냉매, 비스(트리플루오로메틸)설파이드 냉매, 3불화 요오드화 메탄 냉매, 및 암모니아, 이산화탄소 등의 자연계 냉매를 예시할 수 있다.
포화 불화 탄화수소 냉매로서는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3, 보다 바람직하게는 1 내지 2의 포화 불화 탄화수소를 들 수 있다. 구체적으로는, 디플루오로메탄(R32), 트리플루오로메탄(R23), 펜타플루오로에탄(R125), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(R134), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(R134a), 1,1,1-트리플루오로에탄(R143a), 1,1-디플루오로에탄(R152a), 플루오로에탄(R161), 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(R227ea), 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판(R236ea), 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(R236fa), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(R245fa), 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(R365mfc), 또는 이것들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
포화 불화 탄화수소 냉매로서는, 상기 중에서 용도나 요구 성능에 따라 적절하게 선택되는데, 예를 들어 R32 단독; R23 단독; R134a 단독; R125 단독; R134a/R32=60 내지 80질량%/40 내지 20질량%의 혼합물; R32/R125=40 내지 70질량%/60 내지 30질량%의 혼합물; R125/R143a=40 내지 60질량%/60 내지 40질량%의 혼합물; R134a/R32/R125=60질량%/30질량%/10질량%의 혼합물; R134a/R32/R125=40 내지 70질량%/15 내지 35질량%/5 내지 40질량%의 혼합물; R125/R134a/R143a=35 내지 55질량%/1 내지 15질량%/40 내지 60질량%의 혼합물 등을 바람직한 예로서 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, R134a/R32=70/30질량%의 혼합물; R32/R125=60/40질량%의 혼합물; R32/R125=50/50질량%의 혼합물(R410A); R32/R125=45/55질량%의 혼합물(R410B); R125/R143a=50/50질량%의 혼합물(R507C); R32/R125/R134a=30/10/60질량%의 혼합물; R32/R125/R134a=23/25/52질량%의 혼합물(R407C); R32/R125/R134a=25/15/60질량%의 혼합물(R407E); R125/R134a/R143a=44/4/52질량%의 혼합물(R404A) 등을 사용할 수 있다.
불포화 불화 탄화수소(HFO) 냉매로서는, 불소 수가 3 내지 5의 플루오로프로 펜이 바람직하고, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜(HFO-1225ye), 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf), 1,2,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ye), 및 3,3,3-트리플루오로프로펜(HFO-1243zf) 중 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 냉매 물성의 관점에서, HFO-1225ye, HFO-1234ze 및 HFO-1234yf로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
탄화수소 냉매로서는, 탄소수 1 내지 5의 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어, 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판(R290), 사이클로프로판, 노르말부탄, 이소부탄, 사이클로부탄, 메틸사이클로프로판, 2-메틸부탄, 노르말펜탄 또는 이것들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 25℃, 1기압에서 기체인 것이 바람직하게 사용되고, 프로판, 노르말부탄, 이소부탄, 2-메틸부탄 또는 이것들의 혼합물이 바람직하다.
본 실시형태에 따른 냉동기유는 통상, 냉동기에 있어서, 냉매와 혼합된 냉동기용 작동 유체 조성물의 형태로 존재하고 있다. 냉동기용 작동 유체 조성물에서의 냉동기유의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 냉매 100질량부에 대하여, 바람직하게는 1 내지 500질량부, 보다 바람직하게는 2 내지 400질량부이다.
본 실시형태에 따른 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물은, 왕복동식이나 회전식의 밀폐형 압축기를 갖는 에어컨, 냉장고, 개방형 또는 밀폐형의 카 에어컨, 제습기, 급탕기, 냉동고, 냉동 냉장 창고, 자동 판매기, 쇼 케이스, 화학 플랜트 등의 냉각 장치, 원심식의 압축기를 갖는 냉동기 등에 적합하게 사용된다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서는, 표 1에 나타내는 기유(다가 알코올과, 지방산 A 및 지방산 B의 혼합 지방산과의 에스테르)와, 이하에 기재하는 첨가제를 사용하여, 표 2, 3에 기재한 배합량으로 냉동기유를 조제하였다. 또한, 실시예 및 비교예의 각 냉동기유에 대하여, 이하에 기재하는 내마모성 시험 및 안정성 시험을 실시하였다.
<첨가제>
B1: 글리시딜네오데카노에이트
B2: 2-에틸헥실 글리시딜 에테르
B3: 1,2-에폭시테트라데칸
C1: 하기 화학식 (6)으로 표시되는 화합물
C2: 하기 화학식 (7)로 표시되는 화합물
D1: 트리크레질 포스페이트
화학식 (6)
화학식 (7)
(내마모성 시험)
내마모성 시험에는, 실제 컴프레서와 유사한 냉매 분위기에서 가능한, 신코 조키(주) 제조의 고압 분위기 마찰 시험기(회전 날개재와 고정 디스크재의 회전 접동 방식)를 사용하였다. 시험 조건은, 유량: 600ml, 시험 온도: 110℃, 시험 용기 내 압력: 1.1MPa, 회전 수: 400rpm, 부하 하중: 70kgf, 시험 시간: 1시간이고, 냉매로서는 R32, R410A 또는 HFO-1234yf, 날개재로서는 SKH-51, 디스크재로서는 FC250을 각각 사용하였다. 내마모성의 평가는, 디스크재의 마모량이 극히 적은 것으로부터, 날개재의 마모 깊이에 의해 수행하였다. 얻어진 결과를 표 2, 3에 기재한다.
(안정성 시험)
안정성 시험은, JIS K2211-09(오토클레이브 테스트)에 준거하여, 함유 수분량을 300ppm으로 조정한 시료유 80g을 오토클레이브에 칭량하고, 촉매(철, 구리, 알루미늄의 선, 전부 외경 1.6mm×길이 50mm)와, 냉매(R32, R410A 또는 HFO-1234yf) 20g을 봉입한 후, 150℃로 가열하고, 150시간 후의 시료유의 외관과 산가(JIS C2101)를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 2, 3에 기재한다.
Claims (2)
- 제1항에 있어서, 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 상기 에폭시 화합물이, 하기 식 (2)로 표시되는 조건을 충족하는, 냉동기유.
식 (2)
상기 식 (2)에서,
NE는 상기 에폭시 화합물 1분자 당 에폭시기의 수를 나타내고, ME는 상기 에폭시 화합물의 분자량을 나타내고, WE는 상기 냉동기유 전량 기준으로 상기 에폭시 화합물의 함유량을 나타내고, NS는 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 1분자 당 황 원자의 수를 나타내고, MS는 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 분자량을 나타내고, WS는 상기 냉동기유 전량 기준으로 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량을 나타낸다.
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