JP2904870B2 - 冷凍機用潤滑油剤 - Google Patents

冷凍機用潤滑油剤

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JP2904870B2 JP14614490A JP14614490A JP2904870B2 JP 2904870 B2 JP2904870 B2 JP 2904870B2 JP 14614490 A JP14614490 A JP 14614490A JP 14614490 A JP14614490 A JP 14614490A JP 2904870 B2 JP2904870 B2 JP 2904870B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍機用潤滑油剤に関し、詳しくはカーエア
コンあるいは電気冷蔵庫等の冷凍機の潤滑油として有用
な潤滑油剤に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
近年、環境汚染のおそれのないフロン134a(1,1,1,2
−テトラフルオロエタン)等の水素含有フロン(水素含
有フッ化アルカン)冷媒を用いる冷凍機の潤滑油とし
て、ポリオキシアルキレングリコール誘導体が、上記水
素含有フロン冷媒との相溶性が高い点で有効であること
が報告されている(米国特許第4,755,316号明細書な
ど)。
しかしながら、これらのポリオキシアルキレングリコ
ール誘導体では、冷媒に対する溶解性(例えば高温臨
界溶解温度),安定性,耐摩耗性(特に冷凍機のア
ルミニウム材と鋼材との間の耐摩耗性),シール材と
の適合性,塗料剥離防止性及び吸水性等のすべての
要求特性を満たすことは困難であった。
また、従来のポリオキシアルキレングリコール誘導体
は、フロン134aとはある程度相溶性を有するものであっ
ても、他の冷媒、例えばフロン12(ジクロロジフルオロ
メタン)等の水素不含有フロンには溶解しないものであ
るため、冷媒ごとに油剤の種類を変更することを要し、
また例えばフロン134aとフロン12との混合冷媒に対して
は使用できないなどの欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記した〜のすべての要求特性を
満たす冷凍機の潤滑油を開発すべく鋭意研究を重ねた。
その結果、エチレンオキサイド単位を含む共重合鎖から
構成された特定のエーテルを用いることにより、目的を
達成できることを見出した。
すなわち、本発明は(A)100℃の動粘度が2〜50cSt
のポリオキシプロピレングリコールジメチルエーテル
に、(B)一般式 CH3O(C2H4O)x(RO)yCH3 …〔I〕 〔式中、Rはプロピレン基あるいはブチレン基を示し、
x及びyは、0.01<44x/M(Mは該式で表わされる化合
物の分子量である)かつ5≦x+y≦100を満たす実数
である。但し、yが複数のときは複数のRは同じでも異
なってもよい。〕 で表わされる化合物を、エチレンオキサイド単位(C2H4
O)含量が全体の1〜30重量%となるように配合したこ
とを特徴とする冷凍機用潤滑油剤(以下、潤滑油剤Iと
いう。)を提供するものである。また、本発明は
(B′)100℃の動粘度が2〜50cStであって一般式 CH3O(C2H4O)z(RO)wCH3 …〔I〕 〔式中、Rはプロピレン基あるいはブチレン基を示し、
z及びwは、0.01≦44z/M′≦0.3(M′は該式で表わさ
れる化合物の分子量である)かつ5≦z+w≦100を満
たす実数である。但し、Wが複数のときは複数のRは同
じでも異なってもよい。〕 で表わされる化合物からなる冷凍機用潤滑油剤(以下、
潤滑油剤IIという。)をも提供するものである。
本発明の潤滑油剤Iは、(A),(B)両成分を主成
分とするものであるが、ここで(A)成分は、100℃の
動粘度が2〜50cSt、好ましくは5〜30cStのポリオキシ
プロピレングリコールジメチルエーテルであり、具体的
には式 CH3O(C3H6O)mCH3(式中、mは重合度を示す。)で表わ
されるものである。
この式の末端位が、共にメチル基であることが必要であ
り、いずれか一方あるいは両方がエチル基,プロピル基
等であるものでは、フロン134aに対する溶解性が低下す
る。ただし、(A)成分全体の30重量%以下の少量であ
れば、ポリオキシプロピレングリコールモノメチルエー
テルやポリプロピレングリコール等を含有することもで
きる。
次に、本発明の潤滑油剤Iの(B)成分は、上述した
ように一般式〔I〕で表わされる化合物、即ちポリオキ
シエチレン・ポリオキシプロピレングリコールジメチル
エーテル,ポリオキシエチレン・ポリオキシブチレング
リコールジメチルエーテルあるいはポリオキシエチレン
・ポリオキシプロピレン・ポリオキシブチレングリコー
ルジメチルエーテル又はこれらの混合物である。一般式
〔I〕中、Rはオキシプロピレン基(又はプロピレンオ
キサイド基)(C3H6O)あるいはオキシブチレン基(又
はブチレンオキサイド基)(C4H8O)または両者の混合
物である。またx及びyは、0.01<44x/M(Mは該式で
表わされる化合物の分子量である)かつ5≦x+y≦10
0を満たす実数である。特に、このx,yに関しては1≦x
≦100,0≦y≦99および0.1≦x/(x+y)≦1を満たす
ものである。とりわけ10≦x+y≦50で、0.2≦x/(x
+y)≦1が最適である。また、0.01<44x/Mとは、エ
チレンオキサイド単位(C2H4O)含量が、一般式〔I〕
の化合物の0.01(重量比)を越えること意味している。
この44x/Mが0.01以下では、混合物中のエチレンオキサ
イド単位含量を所定の値にすることができず、耐摩耗性
が不十分となる。
ところで、この(B)成分についても、(A)成分と
同様に分子の両末端がメチル基(即ち、ジメチルエーテ
ル)であることが必要であり、いずれか一方あるいは両
方がエチル基,プロピル基等であるものでは、フロン13
4aに対する溶解性が抵下する。なお、上記一般式〔I〕
では、便宜上ブロック重合体が表示されているが、実際
にはブロック重合体に限らず、ランダム重合体,交互重
合体さらにはグラフト重合体であってもよい。つまりエ
チレンオキサイド基とプロピレンオキサイド基あるいは
ブチレンオキサイド基の結合形態は、任意であり、各種
各様のものが包含される。
本発明の潤滑油剤Iにおいては、上記(B)成分を、
エチレンオキサイド単位(C2H4O)含量が全体の1〜30
重量%、好ましくは3〜20重量%となるように配合す
る。1重量%未満では、耐摩耗性が不十分である。また
30重量%を超えるとシール材との適合性に問題が生ずる
ともに、塗料剥離防止性が低下し、また吸湿性が増大し
て不都合となり、しかもフロン12等の水素不含有フロン
冷媒に対する溶解性を失う。特に動粘度が高い場合、溶
解性の低下が著しい。
一方、本発明の潤滑油剤IIは(B′)100℃の動粘度
が2〜50cSt、好ましくは5〜30cStであって、前記一般
式〔II〕で表わされる化合物、即ちポリオキシエチレン
・ポリオキシプロピレングリコールジメチルエーテル,
ポリオキシエチレン・ポリオキシブチレングリコールジ
メチルエーテルあるいはポリオキシエチレン・ポリオキ
シプロピレン・ポリオキシブチレングリコールジメチル
エーテルからなる。この(B′)成分は、基本的には前
記(B)成分と同様のものであるが、エチレンオキサイ
ド単位(C2H4O)含量、即ち44z/M′が0.01〜0.3である
ことが必要であり、好ましくは0.03〜0.2である。つま
り、本発明の潤滑油Iは(A),(B)両成分を配合す
ることによって、上述のエチレンオキサイド単位を1〜
30重量%の範囲に調節するものであるが、潤滑油IIでは
上記(B′)成分のみでエチレンオキサイド単位を所定
の範囲に調節するわけである。
本発明の潤滑油剤Iは、上述した(A),(B)成分
を主成分とするものであり、また潤滑油IIは、(B′)
成分からなるものであるが、さらに従来の潤滑油に使用
されている各種添加剤、例えば極圧剤,耐摩耗剤,油性
剤などの耐荷重添加剤,塩素捕捉剤,酸化防止剤,金属
不活性化剤,消泡剤,清浄分散剤,粘度指数向上剤,防
錆剤,腐食防止剤,流動点降下剤などを、またさらに潤
滑油基油として用いられる鉱油や合成油を所望に応じて
添加することができる。
上記耐荷重添加剤としては、モノスルフィド類,ポリ
スルフィド類,スルホキシド類,スルホン類,チオスル
フィネート類,硫化油脂,チオカーボネイト類,チオフ
ェン類,チアゾール類,メタンスルホン酸エステル類な
どの有機硫黄化合物系のもの、リン酸モノエステル類,
リン酸ジエステル類,リン酸トリエステル類(トリクレ
ジルホスフェート)などのリン酸エステル系のもの、亜
リン酸モノエステル類,亜リン酸ジエステル類,亜リン
酸トリエステル類などの亜リン酸エステル系のもの、チ
オリン酸トリエステル類などのチオリン酸エステル系の
もの、高級脂肪酸,ヒドロキシアリール脂肪酸類,含カ
ルボン酸多価アルコールエステル類,金属セッケンなど
の脂肪酸系のもの、多価アルコールエステル類,アクリ
ル酸エステル類などの脂肪酸エステル系のもの、塩素化
炭化水素類,塩素化カルボン酸誘導体などの有機塩素系
のもの、フッ素化脂肪族カルボン酸類,フッ素化エチレ
ン樹脂,フッ素化アルキルポリシロキサン類,フッ素化
黒鉛などの有機フッ素系のもの、高級アルコールなどの
アルコール系のもの、ナフテン酸塩類(ナフテン酸
鉛),脂肪酸塩類(脂肪酸鉛),チオリン酸塩類(ジア
ルキルジチオリン酸亜鉛),チオカルバミン酸塩類,有
機モリブテン化合物,有機スズ化合物,有機ゲルマニウ
ム化合物,ホウ酸エステル類などの金属化合物系のもの
がある。
塩素捕捉剤としては、グリシジルエーテル基含有化合
物,エポキシ化脂肪酸モノエステル類,エポキシ化油
脂,エポキシシクロアルキル基含有化合物などがある。
酸化防止剤としては、フェノール類(2,6−ジターシャ
リーブチル−P−クレゾール),芳香族アミン類(α−
ナフチルアミン)などがある。金属不活性化剤として
は、ベンゾトリアゾール誘導体などがある。消泡剤とし
ては、シリコーンオイル(ジメチルポリシロキサン),
ポリメタクリレート類などがある。清浄分散剤として
は、スルホネート類,フェネート類,コハク酸イミド類
などがある。粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレ
ート,ポリイソブチレン,エチレン−プロピレン共重合
体,スチレン−ジエン水素化共重合体などがある。
さらに、本発明では冷媒としてフロン134a等の水素含
有フロン及び/又はフロン12等の水素不含有フロンを用
い、潤滑油として上述の潤滑油剤を用いることを特徴と
する冷凍システムを提供する。また、本発明は冷媒とし
て水素含有フロン及び/又は水素不含有フロンを用いる
とともに、上述の潤滑油剤を用いて圧縮型冷凍機を潤滑
することを特徴とする冷凍機の潤滑方法をも提供する。
〔実施例〕
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によって何ら限定されるもので
はない。
実施例1〜5及び比較例1〜3 下記に示す(A),(B)及び(B′)成分を、単独
あるいは混合して、種々のエチレンオキサイド単位(C2
H4O)含量の冷凍機油剤を調製した。
これらの冷凍機油剤について下記に示す評価を行っ
た。結果を第1表に示す。
(a)耐摩耗性 ファレックス耐摩耗試験で、ブロックをアルミニウム
(A4032)、ピンを鋼(SUJ−2)として評価した。フロ
ン134aの吹込み量を10l/時間、荷重を300ポンド、時間
を1時間として摩耗量を測定した。
(b)シール材適合性(JIS K 6301に準拠) シール材として高ニトリルゴムを用い、130℃で72時
間経過後の体積変化率を測定した。
(c)塗料剥離性 合成樹脂塗料を塗布した冷凍機レシーバータンクの外
壁に油剤を滴下し、24時間放置後、ガーゼで油滴でぬぐ
い取った。その時に塗料が剥離するか否かを観察した。
(d)冷媒溶解性(相分離温度) 内容積約10mlのガラス製耐圧容器に、試料油剤と冷媒
(フロン134aあるいはフロン12)を1:9の比率(重量)
で封入し、均一に溶解した状態から徐々に温度を上昇さ
せて行き、試料油と冷媒が分離し始める温度を測定し、
相分離温度とした。
化合物A:CH3O(C3H6O)mCH3 (100℃の動粘度 9.1cSt) 化合物B:CH3O(C2H4O)x(C3H6O)yCH3 x=y=9.1(C2H4O単位含量 41%) 化合物C:CH3O(C2H4O)x(C3H6O)yCH3 但し、C2H4O単位含量は第1表の如く調整。
〔発明の効果〕
本発明の潤滑油剤は、冷媒との相溶性および潤滑性能
に優れるとともに、安定性,耐摩耗性,シール材との適
合性等に優れるため、圧縮型冷凍機をはじめ、フロン冷
媒を用いる各種の冷凍機の潤滑油として利用される。特
に、従来の潤滑油と異なり、フロン134a等の水素含有フ
ロン(具体的には、上記フロン134a以外に、1,1,2,2−
テトラフルオロエタン(フロン134);1,1−ジクロロ−
2,2,2−トリフルオロエタン(フロン123);1−クロロ−
1,1−ジフルオロエタン(フロン142b);1,1−ジフルオ
ロエタン(フロン152a);クロロジフルオロメタン(フ
ロン22)あるいはトリフルオロメタン(フロン23)な
ど)との相溶性が良好である。そのうえ、フロン12;ト
リクロロモノフルオロメタン(フロン11);1,1,2−トリ
クロロ−1,2,2−トリフルオロエタン(フロン113)等の
水素不含有フロンとの相溶性も良好である。
したがって、本発明の潤滑油剤は、各種のフロン化合
物を冷媒として用いる冷凍機,クーラー(特にカーエア
コン),ヒートポンプ等の潤滑油として有効な利用が期
待される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10N 30:06 40:30 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 105/18 C10M 107/34 C10M 111/04 C10N 40:30 C10N 30:00 C10N 30:06 C10N 20:02 WPI/L(QUESTEL) CA(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)100℃の動粘度が2〜50cStのポリオ
    キシプロピレングリコールジメチルエーテルに、(B)
    一般式 CH3O(C2H4O)x(RO)yCH3 〔式中、Rはプロピレン基あるいはブチレン基を示し、
    x及びyは、0.01<44x/M(Mは該式で表わされる化合
    物の分子量である)かつ5≦x+y≦100を満たす実数
    である。但し、yが複数のときは複数のRは同じでも異
    なってもよい。〕 で表わされる化合物を、エチレンオキサイド単位(C2H4
    O)含量が全体の1〜30重量%となるように配合したこ
    とを特徴とする冷凍機用潤滑油剤。
  2. 【請求項2】(B′)100℃の動粘度が2〜50cStであっ
    て一般式 CH3O(C2H4O)z(RO)wCH3 〔式中、Rはプロピレン基あるいはブチレン基を示し、
    z及びwは、0.01≦44z/M′≦0.3(M′は該式で表わさ
    れる化合物の分子量である)かつ5≦z+w≦100を満
    たす実数である。但し、Wが複数のときは複数のRは同
    じでも異なってもよい。〕 で表わされる化合物からなる冷凍機用潤滑油剤。
  3. 【請求項3】冷凍機が冷媒として水素含有フロン及び/
    又は水素不含有フロンを用い、潤滑油として請求項1又
    は2記載の潤滑油剤を用いることを特徴とする冷凍シス
    テム。
  4. 【請求項4】冷媒として水素含有フロン及び/又は水素
    不含有フロンを用いるととも、請求項1又は2記載の潤
    滑油剤を用いて圧縮型冷凍機を潤滑することを特徴とす
    る冷凍機の潤滑方法。
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