JP2003522254A - 気泡誘導剤を含む冷媒潤滑剤組成物 - Google Patents

気泡誘導剤を含む冷媒潤滑剤組成物

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Abstract

(57)【要約】 潤滑剤組成物は合成潤滑剤ベースオイル、好ましくはポリオールエステル、及び、ポリエーテル気泡誘導剤を含む。この組成物は冷却装置、特にHFC冷媒ガスを用いた冷却装置における使用に適する。気泡誘導剤は全ての冷却装置に適切であるわけでない既知のケイ素含有気泡誘導剤を代替するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は潤滑剤組成物及び冷却装置におけるその使用に関する。
【0002】 冷却装置における過度の気泡形成は望ましくないことが知られている。気泡形
成はモーターワインディングの冷却及びコンプレッサーからの熱の除去における
潤滑剤組成物の有効性を低減する。また、気泡が多すぎると、装置ポンプをとお
して多量の潤滑剤組成物が通過しすぎ、そして冷却装置の低圧側に入る。しかし
ながら、適度な量の気泡形成は有利であることがあり、冷却装置コンプレッサー
内の騒音の抑制のためには特に有利であることがある。1998 ASHRAE Refri
geration Handbookのセクション7.20は「潤滑剤レベルの上の気泡状の層は
コンプレッサーの動部品により生じる騒音を減衰する。」と述べている。気泡形
成の他の利点もあり、例えば、国際公開WO95/12649号明細書に開示さ
れているような蒸気開放速度の抑制及び米国特許第4,829,786号明細書
に開示されているような改良されたオイルリターンの促進である。
【0003】 歴史的に、クロロフルオロカーボン(CFC)及びヒドロクロロフルオロカー
ボン(HCFC)冷媒ガスのための潤滑剤組成物中に鉱油が用いられていた。こ
れらの潤滑剤組成物/CFC/HCFC混合物は気泡形成する傾向を示した。気
泡形成が望ましくなく又は過度である特定の場合には、気泡生成を抑制する必要
があることがわかった。気泡形成が有利である別の場合には、気泡形成を促進す
る必要があることがわかった。例えば、米国特許第3,792,755号明細書
は、操作中の気密コンプレッサー装置により生じる騒音を減衰するための方法で
あって、その装置が操作の間に潤滑剤組成物を攪拌する手段を有し、その潤滑剤
組成物がオルガノシロキサンである気泡形成剤を含む、方法を開示している。気
泡形成剤は、操作の間にコンプレッサー装置により生じる騒音を吸収しそのため
減衰するように作用する微細バブルのフロス又はフォームを発生しそして保持す
ることを援助する。米国特許第3,792,755号明細書に開示されたCFC
はトリクロロエチレン、ジクロロジフルオロメタン(R−12)及びモノクロロ
ジフルオロメタン(R−22)を含む。
【0004】 近年、法律により、このような伝統的な冷媒ガスから、より低い又はゼロ−オ
ゾン欠乏ポテンシャルを有する代替品、例えばヒドロフルオロカーボンガス(H
FC)に移行することが指示されている。冷媒ガスのこの変化は、これらの新規
のHFCガスと相溶性でない鉱油からの潤滑剤組成物の変化を要求してきた。よ
り極性であるHFC相溶性の合成潤滑剤組成物が使用されている。このような合
成潤滑剤組成物のための適切なベース流体の例は、ポリアルキレングリコール、
ポリオールエステル、ポリビニルエーテル及びアルキルベンゼンである。
【0005】 HFC冷媒ガスと、このような合成潤滑剤組成物との混合物は、鉱油をベース
とする潤滑剤組成物とCFCとの混合物よりもずっと低い生来的な気泡形成傾向
を示す傾向にあることがわかった。例えば、米国エネルギー省により支援された
研究を報告し、1998年3月にThe Air-Conditioning and Refrigeration Tec
hnology Instituteのために準備されたリファレンス番号DOE/CE/238
10−88a、"Foaming Characteristics of Refrigerant/Lubricant Mixtures
"チャプター5を参照されたい。結果的に、気泡生成が有利である場合には、潤
滑剤組成物中に微細バブルのフロス又はフォームを生成させる必要がある。この
ような気泡の生成は潤滑剤組成物中に気泡形成剤を添加することにより達成され
る。
【0006】 既知の気泡形成剤は珪素をベースとしたものであり、例えば、オルガノシロキ
サン又はシリコーンである。国際公開WO95/12649号明細書は少なくと
も1つのコンプレッサーを有し、そしてハロカーボン冷媒ガス、好ましくはHF
Cを含む冷却装置における使用のための、合成ポリオールエステル潤滑剤及び気
泡密度増加剤を含む潤滑剤組成物を開示している。気泡密度増加剤は好ましくは
シロキサンであるが、ハロゲン化脂肪族ポリマーエステルであってもよく(例え
ば、3Mから入手可能なFluorad FC430)、それは気泡密度を増加させかつコンプ
レッサーからの蒸気生成を抑制することがわかっている。
【0007】 EP0590238A1はHFC冷媒を圧縮するためのコンプレッサーであっ
て、ペンタエリトリトールエステル及びシロキサン気泡形成剤からなる潤滑剤組
成物が存在し、オイル気泡層がコンプレッサーの操作の間に形成されて、コンプ
レッサーの騒音を低減することを特徴とするコンプレッサーを開示している。
【0008】 JP10088173A2は、HFC冷媒、少なくとも2つのエステル結合を
有するエステルオイル潤滑剤、加水分解安定剤、酸化防止剤及び0.001〜0
.01重量%のシリコーン油を含む、騒音低減のための冷却コンプレッサー用潤
滑剤組成物を開示している。
【0009】 しかしながら、これらのケイ素含有気泡形成剤は潤滑剤組成物のベースオイル
と部分的に混和性であるのみであるから、全ての冷却装置にとって適切であるわ
けではない。これは冷却装置の低温部でケイ素含有添加剤の分離をもたらす。ケ
イ素含有添加剤の損失は、添加剤欠乏による気泡形成の損失、熱交換表面でのフ
ァウリング及びバルブ閉塞をもたらすこともある。さらに、金属表面上に存在す
るシリコーンはこのような表面での塗装を妨害する。 このため、代替する気泡形成剤が探求されている。
【0010】 したがって、1つの態様において、本発明は、 a)合成潤滑剤ベースオイル、及び、 b)下記式
【化3】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基である)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物を提供する。
【0011】 「部分的にハロゲン化された」とは、アルキル基の少なくとも1つの水素原子
がハロゲン原子によって置換されていることを意味する。好ましくは、アルキル
基の炭素原子の各々にある少なくとも1つの水素原子はハロゲン原子によって置
換されており、より好ましくは、アルキル基の水素原子のすべてがハロゲン原子
によって置換されて、Rが完全にハロゲン化されたアルキル基である。好ましく
は、ハロゲン原子はフッ素原子である。アルキル基の全ての水素原子をフッ素原
子で置換している場合は特に好ましい。
【0012】 アルキル基Rは枝分かれされていても又は直鎖であってもよく、それは飽和で
あっても又は不飽和であってもよい。Rは好ましくは1〜7個の炭素原子を有し
、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する。好ましいRの例は、−CF2−、−
CF2CF2−、−CF(CF3)−、−CF(CF3)CF2−、−CF2CF2
2−及び−CF2CF2CF2CF2−を含む。Rはポリエーテルがブロック、ラ
ンダムもしくはグラフトコポリマー又はホモポリマーであるように選択できる。
【0013】 nは好ましくは1〜100であり、より好ましくは1〜50である。nはR基
について同一であっても又は異なっていてもよい。
【0014】 好ましい態様の例は
【化4】 (式中、R1及びR2はRについて規定されるとおりであるが、R1はR2とは異な
り、n1及びn2は同一であっても又は異なっていてもよい)である。
【0015】 ポリエ−テル主鎖は2つの末端基、X及びYを有する。好ましくは、末端基X
及びYの少なくとも1つは少なくとも1つの官能化された基を含む。官能化され
た基のタイプは、ヒドロキシル、エステル、エトキシル化ヒドロキシル、エトキ
シル化エステル、有機および無機のアミン、シアノ及びアミドを含む。この又は
各々の官能化された基はポリエーテル主鎖に直接的に結合されるように末端基上
で位置しても、或いは、ポリエーテル主鎖から離れて末端基の端に位置しても、
或いは、末端基の主鎖内に位置してもよい。好ましくは、官能化された基はポリ
エーテル主鎖から離れて末端基の端に位置する。その又は各々の末端基に存在し
うる他の基はアルキル及びハロアルキル、特にフルオロアルキルを含む。好まし
くは、末端基は合成潤滑剤ベースオイル中での気泡誘導剤の可溶性を付与するよ
うな基である。官能化された基を含む末端基の例は、−CF2COOCH3、−C
2CH2OH、−CF2CH2O(CH2CH2O)nH及び−CF2CH2OCH2
H(OH)CH2OHを含む。
【0016】 気泡誘導剤は好ましくは分子量が100〜10000原子単位であり、より好
ましくは200〜5000原子単位である。それは潤滑剤組成物中に0.000
1〜1.0重量%の含有量で存在し、好ましくは0.0001〜0.05重量%
の含有量で存在する。
【0017】 合成潤滑剤ベースオイルは潤滑剤組成物がHFC冷媒ガスと相溶性であるよう
に選択される。好ましくは、それはアルキルベンゼン、ポリビニルエーテル、ポ
リアルキレングリコール及びエステルから選ばれる。好ましくは、合成潤滑剤ベ
ースオイルはエステルであり、より好ましくは、ポリオール、好ましくは脂肪族
炭化水素をベースとするポリオールであって、2〜6個のヒドロキシル基を有し
、好ましくは3〜12個の炭素原子を有するポリオールの誘導体であるエステル
である。適切なポリオールはネオペンチルグリコール、ペンタエリトリトール、
トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びジペンタエリトリトー
ルを含む。エステルはこのようなポリオールと、3〜12個の炭素原子を有する
1種以上の直鎖もしくは枝分かれの飽和もしくは不飽和モノカルボン酸及び場合
により、4〜54個の炭素原子を有する1種以上の直鎖もしくは枝分かれの飽和
もしくは不飽和ポリカルボン酸とを反応させることにより誘導される。好ましく
は、ポリカルボン酸は、存在するならば、2又は3個のカルボキシル基を有する
。上記の酸の全てはエステル化可能な誘導体、例えば、酸無水物で置き換えても
よい。
【0018】 適切な潤滑剤組成物の例は、Imperial Chemical Industries plcの商業部門で
あるUniqemaから入手可能なEMKARATE RLの範囲の冷媒潤滑剤を含む。これらの潤
滑剤組成物のための合成潤滑剤ベースオイルは、5〜10個の炭素原子を有する
直鎖及び/又は枝分かれ酸(又はそのエステル化可能な誘導体)と反応したペン
タエリトリトールもしくはそのオリゴマー及び/又はネオペンチルグリコールか
ら誘導される。
【0019】 合成潤滑剤組成物ベースオイルは40℃で2〜500cStの粘度を有する。
潤滑剤組成物は40℃で2〜500cStの粘度を有する。潤滑剤組成物はオル
ガノシロキサンもしくはシリコーンなどの他の気泡形成剤をさらに含んでもよい
。存在するならば、このような他の気泡形成剤は潤滑剤組成物中0.0001〜
1.0重量%の含有量であり、好ましくは、0.0001〜0.1重量%の含有
量であり、より好ましくは0.0001〜0.05重量%の含有量である。潤滑
剤組成物は、また、他の機能性潤滑剤添加剤をも含んでよい。適切な添加剤は酸
化防止剤、耐磨耗剤、極圧剤(extreme pressure agents)、酸掃去剤、安定剤、
界面活性剤、粘度指数改良剤、腐蝕抑制剤、金属不活性化剤もしくはパッシベー
タ、滑性改良剤もしくは油性付与剤(oiliness agents)及び摩擦改良剤を含む
【0020】 第二の態様において、本発明は、a)合成潤滑剤ベースオイル、及び、 b)下記式
【化5】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基である)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物の冷却装置における使用を提供する。
【0021】 冷却装置における冷媒は適切には、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC
)、HFC、又は、少なくとも1種のHFC、HCFC又はその両方を含む冷媒
のブレンドを含む。好ましくは、冷媒は塩素原子を全く含まない。適切なHFC
ガスはR134a(1,1,1,2−テトラフルオロエタン)、R−32(ジフ
ルオロメタン)、R−125(1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン)、
R−152a(1,1−ジフルオロエタン)及びR−143a(1,1,1−ト
リフルオロエタン)を含む。冷媒ブレンド中に他の成分、例えば、好ましくは1
〜6個の炭素原子を有する炭化水素、フッ素化炭化水素及び他の冷媒、例えば、
二酸化炭素又はアンモニアを含んでよい。
【0022】 本発明は以下の制限しない実施例を参照してさらに説明される。 例1 ICIからのEMKARATE RL 22H及び種々の含有量の気泡誘導剤、AusimontからのFo
mblin HC-OH(HOCH2CF2O−(CF2CF2O)p−(CF2O)q−CF2
2OH)を含む潤滑剤組成物200mlの気泡形成傾向及び気泡安定性を室温
(24.5℃)で測定した。潤滑剤組成物の気泡形成傾向を、潤滑油の気泡形成
特性の標準試験法である標準試験法ASTM D−892−97を用いて決定し
た。試験は、潤滑剤組成物200mlをとおして空気をバブリングすることによ
り生じる気泡の体積から気泡形成傾向を決定する。 結果を表1に示す。
【0023】 例2 例1を繰り返したが、潤滑剤組成物をとおして空気の代わりにR134aをバ
ブリングした。
【0024】 例3 例1を繰り返したが、Fomblin CH-OHをAusimontからのFluorolink E10(H(
OCH2CH2nOCH2CF2O−(CF2CF2O)p−(CF2O)q−CF2
2O(CH2CH2O)nH)で置き換えた。結果を表3に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】 例4 ICIからの種々のEMKARATE RL グレード及び気泡誘導剤、Fomblin HC-OHを含む
潤滑剤組成物200mlの気泡形成傾向及び気泡安定性を室温(24.5℃)で
、空気及びR134aの両方をバブリングすることにより測定した。結果を表4
に示す。
【0029】
【表4】
【0030】 例5 ICIからのEMKARATE RL 22H及び種々の気泡誘導剤を含む潤滑剤組成物200m
lの気泡形成傾向及び気泡安定性を室温(24.5℃)で測定した。結果を表5
に示す。
【0031】
【表5】 FS1265はDowからのトリフルオロメチルシロキサンである。 Fomblin Y LvacはAusimontからの分子量が約2400であるペルフルオロアルキ
ルエーテルである。 PDMS 1は粘度が50cStのAkrochemからのSilicone Fluid SWS-101 50である
。 PDMS 2は粘度が350cStのAkrochemからのSilicone Fluid SWS-101 350であ
る。 Fluorad FC430は3Mからのフッ素化界面活性剤である。
【0032】 結果は本発明の潤滑剤組成物の優れた気泡形成傾向及び安定性を示す。
【0033】 例6 250ppmのFomblin HC-OH及び120ppmのAkrochemからの50cStS
ilicone Fluid SWS-101 50の添加を用いて例1を繰り返した。結果を表6に示す
【0034】
【表6】
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年2月11日(2002.2.11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【化1】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基であり、末端基X及びYの少なくとも1つは少なくとも1つ
の官能化された基を含む)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物。
【化2】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基であり、末端基X及びYの少なくとも1つは少なくとも1つ
の官能化された基を含む)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物の冷却装置における使用。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10M 131/10 C10M 131/10 147/04 147/04 // C10N 30:18 C10N 30:18 40:30 40:30 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4H104 BA04A BB34A BD06C CB02A CB14A CD04C LA09 PA20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)合成潤滑剤ベースオイル、及び、 b)下記式 【化1】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
    キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基である)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物。
  2. 【請求項2】 Rは1〜7個の炭素原子を有する完全にハロゲン化されたア
    ルキル基である、請求項1記載の潤滑剤組成物。
  3. 【請求項3】 ハロゲンはフッ素である、請求項1又は2記載の潤滑剤組成
    物。
  4. 【請求項4】 nは1〜100である、請求項1〜3のいずれか1項記載の
    潤滑剤組成物。
  5. 【請求項5】 末端基X及びYの少なくとも1つは少なくとも1つの官能化
    された基を含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の潤滑剤組成物。
  6. 【請求項6】 前記少なくとも1つの官能化された基は前記ポリエーテル主
    鎖から離れた末端基の端にある、請求項5記載の潤滑剤組成物。
  7. 【請求項7】 前記少なくとも1つの官能化された基はハロアルキル基を含
    む、請求項5又は6記載の潤滑剤組成物。
  8. 【請求項8】 前記気泡誘導剤は潤滑剤組成物の重量の0.0001〜0.
    1%の含有量で存在する、請求項1〜7のいずれか1項記載の潤滑剤組成物。
  9. 【請求項9】 前記合成潤滑剤ベースオイルはアルキルベンゼン、ポリビニ
    ルエーテル、ポリアルキレングリコール及びエステルから選ばれる、請求項1〜
    8のいずれか1項記載の潤滑剤組成物。
  10. 【請求項10】 前記合成潤滑剤ベースオイルはポリオールの誘導体である
    エステルである、請求項9記載の潤滑剤組成物。
  11. 【請求項11】 a)合成潤滑剤ベースオイル、及び、 b)下記式 【化2】 (式中、−O−(RO)n−はポリエーテル主鎖であり、 Rは1〜10個の炭素原子を有する部分的に又は完全にハロゲン化されたアル
    キル基であり、隣接しているR基は同一であっても又は異なっていてもよく、 nは1〜1000であり、そして X及びYは末端基である)を有するポリエーテルを含む、気泡誘導剤、 を含む潤滑剤組成物の冷却装置における使用。
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