JP6122861B2 - 圧縮型冷凍機用潤滑油 - Google Patents

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Description

本発明は圧縮型冷凍機用潤滑油に関し、さらに詳しくはジフルオロメタン(R32)冷媒を用いた圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法、圧縮型冷凍機用組成物、並びにそれを用いた圧縮型冷凍装置に関するものである。
従来、冷凍機、例えば圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器からなる圧縮式冷凍サイクルには、冷媒としてHFC(ハイドロフルオロカーボン)、例えば、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)をはじめ、環境汚染のおそれが少ない各種の所謂代替フロンが使われている。しかしながら、このようなHFCにおいても、地球温暖化能が高いなどの問題があり、近年このような問題のない冷媒の使用等が考えられてきた。
また、地球温暖化に対する影響が少ない冷媒としては、炭酸ガス(二酸化炭素)、アンモニア、炭化水素ガスに加えて、R32(ジフルオロメタン)冷媒も代替冷媒として検討されている。
例えば、炭酸ガス(二酸化炭素)は環境に対して無害であるものの、HFCに比べて圧力が高い等の問題点がある。アンモニアや炭化水素はそれぞれ毒性、可燃性の面から採用が進んでいない。
一方でR32冷媒は、HFC冷媒に比べ地球温暖化係数が低く、冷媒としての特性が優れていることから次世代の冷媒としてその適用が検討されている。
一般に、圧縮型冷凍機は少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張機構(膨張弁など)、蒸発器などで構成され、このような圧縮型冷凍機潤滑油においては冷凍装置の潤滑油である冷凍機油と冷媒との混合液体が、この密閉された系内を循環する構造となっている。このような圧縮型冷凍機においては、装置の種類にもよるが、一般に、圧縮機内では高温、冷却器内では低温となるので、冷媒及び潤滑油は低温から高温まで幅広い温度範囲内で相分離することなく、この系内を循環することが必要である。
一般に、冷媒と潤滑油が相分離せずに相溶している温度領域としては、−20℃未満から0℃以上の範囲であることが好ましい。もし、冷凍機の運転中に相分離が生じると、装置の寿命や効率に著しい悪影響を及ぼす。例えば、圧縮機部分で冷媒と潤滑油の相分離が生じると、可動部が潤滑不良となって、焼き付きなどを起こして装置の寿命を著しく短くし、一方蒸発器内で相分離が生じると、粘度の高い潤滑油が存在するため熱交換の効率低下をもたらす。また、圧縮型冷凍機用潤滑油は、冷凍機の可動部分を潤滑する目的で用いられることから、潤滑性能も当然重要となる。
そこで、R32冷媒と共に用いるのに適した新規な冷凍機油の開発が進められており、ポリビニルエーテル(PVE)もその候補として考えられている。
しかしながら、R32冷媒を低温機器で使おうとする場合、従来から知られているPVEを潤滑油として用いた場合には低温での相溶性が不足している。したがって、R32冷媒を低温機器で使用する際には、潤滑油に−20℃より低温でも冷媒と分離しない相溶性が求められ、種々の検討がなされてきた。
例えば、炭素/酸素モル比(C/Oモル比)が4.2〜7.0であるポリビニルエーテル系化合物を用いた冷凍機用潤滑油が開示されているが(例えば、特許文献1参照)、これにはR32冷媒との相溶性が記載されているものの、低温側二相分離温度が高く、低温機器に使用するためには、必ずしも十分な相溶性ではない。
また、側鎖にオキシアルキレン構造を導入したポリビニルエーテル系化合物を冷凍機用潤滑油として用いることも検討され(例えば、特許文献2参照)、これにはR32冷媒との相溶性が開示されているが相溶性は必ずしも十分ではない。
さらに、側鎖に異なるエーテル構造を有する構成単位を共重合させたポリビニルエーテル共重合体を冷凍機用潤滑油として用いることも検討されているが(例えば、特許文献3参照)、この場合にもポリビニルエーテル系化合物とR32冷媒との相溶性は必ずしも十分ではない。
他方、分子中にポリアルキレングリコール単位とポリビニルエーテル単位とを含む化合物を冷凍機用潤滑油が開示されているが(例えば、特許文献4、5参照)、これらはCO2冷媒用の潤滑油であり、R32冷媒との相溶性データは開示されていない。
また、特許文献5には、C/Oモル比が4.0以下のポリビニルエーテル系化合物が自然冷媒(CO2、NH3、C38)との相溶性に優れるとの技術が開示されているが、R32冷媒に関しては触れられていない。
このように、これまでに開示された潤滑油では、いずれも−20℃までにR32冷媒と分離してしまうという問題があった。
特開平8−193196号公報 特開平6−128578号公報 特開平9−272886号公報 WO2008/108365号パンフレット WO2007/029746号パンフレット
本発明は、このような状況下になされたもので、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法、並びに該圧縮型冷凍機用潤滑油を用いた圧縮型冷凍機用組成物等を提供することを目的とするものである。
第1の本発明は、
(1)ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、
一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、かつ炭素/酸素モル比が3.0以上4.0未満である第1のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油である。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R1〜R4は構成単位毎に同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。
第1の本発明は、
(2)前記ポリビニルエーテル系化合物が、重合体中の全側鎖に対してメトキシ基を1モル%以上含むことが好ましい。
第2の本発明は、
ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、
分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位と、ビニルエーテル単位とを有し、分子量が300〜3,000の範囲にある重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である第2のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油である。
第2の本発明は、
(4)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、一般式(I−2)で表される構造を有することが好ましい。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Ra、Rb、及びR5は、それらが複数ある場合には、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
mはその平均値が1〜50、kは1〜50、pは0〜50示し、kおよびpはそれらが複数ある場合にはそれぞれブロックでもランダムでもよい。また、複数のRbOがある場合には、複数のRbOは同一であっても異なっていてもよい。
第2の本発明は、更に、
(5)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中にエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を含むことが好ましく、
(6)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、全質量に対してエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を5質量%以上50質量%以下含むことが好ましい。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、下記の圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法により製造される。すなわち、当該製造方法は、
(7)メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上の第1の重合開始剤を用い、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーを重合して(1)又は(2)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法である。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、下記の圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法により製造される。すなわち、当該製造方法は、
(8)一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を用いて重合して(3)〜(6)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法である。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。mはその平均値が1〜50の数を示す。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油及び第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、R32冷媒と共に圧縮型冷凍機用組成物を構成してもよい。すなわち、本発明の圧縮型冷凍機用組成物は、
(9)(1)〜(6)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物である。また、圧縮型冷凍機用組成物は、
(10)(7)又は(8)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物であってもよい。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油及び第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油を用いて圧縮型冷凍装置を構成してもよい。すなわち、本発明の圧縮型冷凍装置は、
(11)(1)〜(6)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び/又は、(7)若しくは(8)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油を用いることを特徴とする圧縮型冷凍装置である。
本発明によれば、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法、並びに該圧縮型冷凍機用潤滑油を用いた圧縮型冷凍機用組成物等を提供することができる。結果として、本発明は地球温暖化係数の少ないR32冷媒の使用を可能とし、地球温暖化防止に寄与する。
まず、本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油について説明する。
[圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法]
本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油は、次の第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油と、第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油とがある。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、かつ炭素/酸素モル比が3.0以上4.0未満である第1のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油である。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R1〜R4は構成単位毎に同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油が上記構成であることで、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない圧縮型冷凍機用潤滑油とすることができる。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位と、ビニルエーテル単位とを有し、分子量が300〜3,000の範囲にある重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である第2のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油である。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油が上記構成であることで、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない上、粘度指数の高い圧縮型冷凍機用潤滑油とすることができる。
すなわち、第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油、及び第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、共にジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であり、基油として、特定の構造及び特定の炭素/酸素モル比を有するポリビニルエーテル系化合物を含む。
以下、圧縮型冷凍機用潤滑油に用いるポリビニルエーテル系化合物について、詳細に説明する。
(ポリビニルエーテル系化合物)
1.第1のポリビニルエーテル系化合物
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油において、基油として用いられる第1のポリビニルエーテル系化合物は、上記一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体である。
また、圧縮型冷凍機用潤滑油とR32との相溶性の観点から、第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比は、3.0以上4.0未満である。炭素/酸素モル比が4.0以上では、−20℃より低温において、R32冷媒と分離してしまう。また、炭素/酸素モル比が3.0未満では、ポリビニルエーテル系化合物の構成が第2のポリビニルエーテル系化合物の構成である場合を除き、粘度指数及び体積抵抗率が小さくなり好ましくない。
第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比は3.5以上3.9以下であることが好ましく、3.7以上3.9以下であることがより好ましい。
なお、第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比は、第1のポリビニルエーテル系化合物について元素分析を行い、測定結果から算出することができる。
既述のように、第1のポリビニルエーテル系化合物は、一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、一般式(I−1)中のR1〜R3及びOR4が、重合体の側鎖として構成される。
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油は、圧縮型冷凍機用潤滑油とR32冷媒との相溶性の観点から、前記第1のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中の全側鎖のモル量に対してメトキシ基を1モル%以上含むことが好ましい。
さらに、該メトキシ基は、第1のポリビニルエーテル系化合物中に5モル%以上含まれることがより好ましい。
上記一般式(I−1)におけるR1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。
ここで、炭素数1〜8の炭化水素基とは、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基などのアリール基;ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基などのアリールアルキル基を示す。
一般式(I−1)におけるR1、R2及びR3は、以上の中でも、特に水素原子が好ましい。
さらに、一般式(I−1)におけるR4は、炭素数1〜20の炭化水素基を示す。
炭素数1〜20の炭化水素基とは、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種プロピルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基、各種プロピルフェニル基、各種トリメチルフェニル基、各種ブチルフェニル基、各種ナフチル基などのアリール基;ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基、各種フェニルプロピル基、各種フェニルブチル基のアリールアルキル基などを示す。
なお、一般式(I−1)におけるR1 〜R4は、構成単位毎に同一であっても異なっていてもよい。すなわち、本発明の潤滑油を構成するポリビニルエーテル系化合物は、R1 〜R4のいずれか、又は全部が、構成単位毎に異なる共重合体であってもよい。
前記一般式(I−1)で表される構成単位を有する第1のポリビニルエーテル系化合物の重合度は、所望する動粘度に応じて適宜選択すればよい。通常は、第1のポリビニルエーテル系化合物の40℃における動粘度が、好ましくは5〜1,000mm2/s、より好ましくは7〜300mm2/s、さらに好ましくは10〜150mm2/sになるように、第1のポリビニルエーテル系化合物の重合度が選ばれる。
前述した性状を有する第1のポリビニルエーテル系化合物は、次のようにして製造することができる。すなわち、メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上の第1の重合開始剤を用い、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーを、従来公知の方法で重合し、重合体とすることで、第1のポリビニルエーテル系化合物を製造することができる。得られた重合体は、更に水素添加をしてもよい。
式中、R1、R2、R3及びR4は、一般式(II−1)におけるR1、R2、R3及びR4と同じである。すなわち、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R1〜R4は構成単位毎に同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。
一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーとしては、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル−n−プロピルエーテル、ビニル−イソプロピルエーテル、ビニル−n−ブチルエーテル、ビニル−イソブチルエーテル、ビニル−sec−ブチルエーテル、ビニル−tert−ブチルエーテル、ビニル−n−ペンチルエーテル、ビニル−n−ヘキシルエーテル等が挙げられる。
第1のポリビニルエーテル系化合物は、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーをラジカル重合、カチオン重合、放射線重合などによって製造することができる。例えば、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーを、以下に示す方法を用いて重合することにより、所望の粘度の重合体が得られる。重合の開始には、メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上の第1の重合開始剤を少なくとも用いる。一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーの重合のために、更に、必要に応じて、次の成分を用いてもよい。例えば、ブレンステッド酸類、ルイス酸類又は有機金属化合物類に対して、水、アルコール類、フェノール類、アセタール類又はビニルエーテル類とカルボン酸との付加物を組み合わせたものを使用することができる。ブレンステッド酸類としては、例えばフッ化水素酸、塩化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、硫酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などが挙げられる。ルイス酸類としては、例えば三フッ化ホウ素、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、四塩化スズ、二塩化亜鉛、塩化第二鉄などが挙げられ、これらのルイス酸類の中では、特に三フッ化ホウ素が好適である。また、有機金属化合物としては、例えばジエチル塩化アルミニウム、エチル塩化アルミニウム、ジエチル亜鉛などが挙げられる。
これらと組み合わせる水、アルコール類、フェノール類、アセタール類又はビニルエーテル類とカルボン酸との付加物は任意のものを選択することができる。ここで、アルコール類としては、既述の例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、各種ペンタノール、各種ヘキサノール、各種ヘプタノール、各種オクタノールなどの炭素数1〜20の飽和脂肪族アルコール;アリルアルコールなどの炭素数3〜10の不飽和脂肪族アルコールなどが挙げられる。また、アセタール類としてはジメチルアセタール、エチルメチルアセタールが挙げられる。
ただし、第1の本発明においては、既述のように、重合開始剤として、メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上を必ず含むこととする。
一般式(II−1) で表されるビニルエーテル系モノマーの重合は、原料及び重合開始剤の種類にもよるが、−80〜150℃の間で開始することができ、通常は−80〜50℃の範囲の温度で行うことができる。また、重合反応は反応開始後10秒から10時間程度で終了する。この重合反応における分子量の調節は、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーに対し、水、アルコール類、フェノール類、アセタール類及びビニルエーテル類とカルボン酸との付加物の量を多くすることで平均分子量の低い重合体が得られる。さらに上記ブレンステッド酸類やルイス酸類の量を多くすることで平均分子量の低い重合体が得られる。この重合反応は、通常溶媒の存在下に行われる。
溶媒は、反応原料を必要量溶解し、かつ反応に不活性なものであれば特に制限はないが、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系の溶媒、及びエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル系の溶媒を好適に使用することができる。なお、この重合反応はアルカリを加えることによって停止することができる。重合反応終了後、必要に応じて通常の分離方法、及び/又は精製方法を施すことにより、目的とする一般式(I−1)で表される構成単位を有する第1のポリビニルエーテル系化合物が得られる。
第1のポリビニルエーテル系化合物は、炭素/酸素モル比が3.0以上4.0未満にある。該モル比が前記範囲にある重合体は、原料モノマーである一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーの炭素/酸素モル比を調節することによって製造することができる。すなわち、原料モノマーの炭素/酸素モル比が大きければ、炭素/酸素モル比の大きい重合体が得られ、原料モノマーの炭素/酸素モル比が小さければ、炭素/酸素モル比の小さな重合体が得られる傾向にある。また、炭素/酸素モル比の異なる複数の原料モノマーを用いた場合は、全原料モノマー中、炭素/酸素モル比が大きい原料モノマーの比率が大きければ、炭素/酸素モル比の大きな重合体が得られ、炭素/酸素モル比の小さい原料モノマーの比率が大きければ、炭素/酸素モル比の小さな重合体が得られる傾向にある。
この観点から、原料モノマー中に一般式(II−1) で表されるビニルエーテル系モノマーを含ませることにより、第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比を3.0以上4.0未満とすることができる。
また、重合開始剤として使用する水、アルコール類、フェノール類及びアセタール類等と、モノマー類との組合せによっても、炭素/酸素モル比を調整することが可能である。
すなわち、一般式(II−1) で表されるビニルエーテル系モノマーより炭素/酸素モル比が大きいアルコール類、フェノール類などを重合開始剤として使用すれば、原料モノマーの炭素/酸素モル比より炭素/酸素モル比の大きな重合体が得られ、一方、メタノール、メトキシエタノール、ジメチルアセタールなどの炭素/酸素モル比の小さなアルコール類やアセタール類を用いれば、原料モノマーの炭素/酸素モル比より炭素/酸素モル比の小さな重合体が得られる。この観点から、重合開始剤として、メタノール等の第1の重合開始剤を用いることにより、第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比を3.0以上4.0未満とすることができる。
第1の本発明においては、一般式(II−1) で表されるビニルエーテル系モノマーを含むモノマー成分及び第1の開始剤成分の少なくとも一方により、第1のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比を3.0以上4.0未満とする。
2.第2のポリビニルエーテル系化合物
第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油において、基油として用いられる第2のポリビニルエーテル系化合物は、分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位と、ビニルエーテル単位とを有し、分子量が300〜3,000の範囲にある重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油が上記構成であることで、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない上、粘度指数の高い圧縮型冷凍機用潤滑油とすることができる。
第2のポリビニルエーテル化合物の分子量が300に満たないと、潤滑油として潤滑性能や耐久性を発揮することができず、分子量が3,000を超えるとR32冷媒との相溶性が低下する。
第2のポリビニルエーテル化合物の分子量としては、300〜2,000であることが好ましく、300〜900であることがより好ましい。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、特定の構成単位を有し、特定の分子量を有する重合体であり、少なくともアルキレングリコール基及びエーテル基が重合体の側鎖として含まれる。
第2のポリビニルエーテル系化合物を構成する重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00未満又は2.40以上では、ポリビニルエーテル系化合物の構成が第1のポリビニルエーテル系化合物の構成である場合を除き、いずれの場合も−20℃より低温において、ポリビニルエーテル系化合物とR32冷媒と分離してしまう。
第2のポリビニルエーテル系化合物における当該炭素/酸素モル比は1.20以上2.40未満であることが好ましく、1.50以上2.30未満であることがより好ましい。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、一般式(I−2)で表される構造を有することが好ましい。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Ra、Rb、及びR5は、それらが複数ある場合には、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
mはその平均値が1〜50、kは1〜50、pは0〜50示し、kおよびpはそれらが複数ある場合にはそれぞれブロックでもランダムでもよい。また、複数のRbOがある場合には、複数のRbOは同一であっても異なっていてもよい。
前記一般式(I−2)において、R1〜R3のうちの炭素数1〜8の炭化水素基とは、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基などのアリール基;ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基などのアリールアルキル基を示す。
一般式(I−2)におけるR1、R2及びR3は、以上の中でも、特に水素原子が好ましい。
一方、Rbで示される炭素数2〜4の二価の炭化水素基としては、具体的には、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、各種ブチレン基などの二価のアルキレン基が挙げられる。
なお、一般式(I−2)におけるmは、RbOの繰り返し数を示し、その平均値が1〜50、好ましくは2〜20、さらに好ましくは2〜10、特に好ましくは2〜5の範囲の数である。
bOが複数ある場合には、複数のRbOは同一でも異なっていてもよい。
また、kは1〜50、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜2、特に好ましくは1、pは0〜50、好ましくは2〜25、さらに好ましくは5〜15の数を示し、kおよびpはそれらが複数ある場合にはそれぞれブロックでもランダムでもよい。
aのうち炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基としては、好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基もしくは炭素数5〜10のシクロアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種プロピルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基などが挙げられる。
aのうち炭素数1〜20の置換基を有していてもよい芳香族基としては、具体的には、フェニル基、各種トリル基、各種エチルフェニル基、各種キシリル基、各種トリメチルフェニル基、各種ブチルフェニル基、各種ナフチル基などのアリール基、ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基、各種フェニルプロピル基、各種フェニルブチル基のアリールアルキル基などが挙げられる。
また、Raのうち炭素数2〜20のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トルオイル基などを挙げることができる。
さらに、Raのうち炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基の具体例としては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、1,1−ビスメトキシプロピル基、1,2−ビスメトキシプロピル基、エトキシプロピル基、(2−メトキシエトキシ)プロピル基、(1−メチル−2−メトキシ)プロピル基などを好ましく挙げることができる。
一般式(I−2)において、R5で示される炭素数1〜10の炭化水素基とは、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種プロピルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基、各種プロピルフェニル基、各種トリメチルフェニル基、各種ブチルフェニル基、各種ナフチル基などのアリール基;ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基、各種フェニルプロピル基、各種フェニルブチル基のアリールアルキル基などが挙げられる。
なお、R1〜R3、Ra、Rb及びm並びにR1〜R3及びR5は、それぞれ構成単位毎に同一であっても異なっていてもよい。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、R32冷媒との相溶性の観点から、分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位を有する。ここで、アルキレングリコール単位とは、一般式(I−2)で表されるポリビニルエーテル系化合物を例に挙げれば、一般式(I−2)において「R1」〜「R3」及び「−O(RbO)mRa」を含むアルキレングリコール単位のうち、mが1である構成単位をいう。また、同様に、ポリオキシアルキレングリコール単位は、一般式(I−2)においてmが1を超える構成単位をいう。
従って、第2のポリビニルエーテル系化合物は「−O(RbO)mRa」で表されるアルキレングリコール残基を有する。
ここで、Rbが炭素数2のエチレン基である場合、「−O(RbO)mRa」は、エチレングリコール残基であり、Rbが炭素数3のプロピレン基である場合、「−O(RbO)mRa」はプロピレングリコール残基である。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、構成単位中にエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を含むものが好ましい。特に、第2のポリビニルエーテル系化合物中に、エチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を、第2のポリビニルエーテル系化合物の全質量に対して5質量%以上50質量%以下含むことが好ましく、10質量%以上40質量%以下含むことがより好ましい。
第2のポリビニルエーテル系化合物がエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を、第2のポリビニルエーテル系化合物の全質量に対して5質量%以上50質量%以下含むことにより、−20℃より低温におけるR32冷媒との相溶性が一層向上する。
なお、本発明における「エチレングリコール残基」、及び「プロピレングリコール残基」には、「−O(RbO)mRa」におけるmが1のエチレングリコール残基、プロピレングリコール残基、mが3のトリエチレングリコール残基等の低分子残基だけでなく、ポリエチレングリコール残基及びポリプロピレングリコール残基である高分子残基も含まれる。
第2のポリビニルエーテル系化合物の重合度は、所望する動粘度に応じて適宜選択すればよい。通常は、第2のポリビニルエーテル系化合物の40℃における動粘度が、好ましくは5〜1,000mm2/s、より好ましくは7〜300mm2/s、さらに好ましくは10〜150mm2/sになるように、第2のポリビニルエーテル系化合物の重合度が選ばれる。
前述した性状を有する第2のポリビニルエーテル系化合物は、次のようにして製造することができる。すなわち、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を用いて重合し、重合体とすることで、第2のポリビニルエーテル系化合物を製造することができる。重合にあたっては、第2の重合開始剤と共に、「−O(RbO)mRa」で表されるアルキレングリコール残基を有する化合物を用いてもよい。また、得られた重合体は、更に水素添加をしてもよい。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。mはその平均値が1〜50の数を示す。
なお上記式において、Ra,Rb、m、R1〜R3及びR5は前記で説明した通りである。
一方、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーとしては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル−n−プロピルエーテル、ビニル−イソプロピルエーテル、ビニル−n−ブチルエーテル、ビニル−イソブチルエーテル、ビニル−sec−ブチルエーテル、ビニル−tert−ブチルエーテル、ビニル−n−ペンチルエーテル、ビニル−n−ヘキシルエーテル等のビニルエーテル類;1−メトキシプロペン、1−エトキシプロペン、1−n−プロポキシプロペン、1−イソプロポキシプロペン、1−n−ブトキシプロペン、1−イソブトキシプロペン、1−sec−ブトキシプロペン、1−tert−ブトキシプロペン、2−メトキシプロペン、2−エトキシプロペン、2−n−プロポキシプロペン、2−イソプロポキシプロペン、2−n−ブトキシプロペン、2−イソブトキシプロペン、2−sec−ブトキシプロペン、2−tert−ブトキシプロペン等のプロペン類;1−メトキシ−1−ブテン、1−エトキシ−1−ブテン、1−n−プロポキシ−1−ブテン、1−イソプロポキシ−1−ブテン、1−n−ブトキシ−1−ブテン、1−イソブトキシ−1−ブテン、1−sec−ブトキシ−1−ブテン、1−tert−ブトキシ−1−ブテン、2−メトキシ−1−ブテン、2−エトキシ−1−ブテン、2−n−プロポキシ−1−ブテン、2−イソプロポキシ−1−ブテン、2−n−ブトキシ−1−ブテン、2−イソブトキシ−1−ブテン、2−sec−ブトキシ−1−ブテン、2−tert−ブトキシ−1−ブテン、2−メトキシ−2−ブテン、2−エトキシ−2−ブテン、2−n−プロポキシ−2−ブテン、2−イソプロポキシ−2−ブテン、2−n−ブトキシ−2−ブテン、2−イソブトキシ−2−ブテン、2−sec−ブトキシ−2−ブテン、2−tert−ブトキシ−2−ブテンなどのブテン類が挙げられる。
これらのビニルエーテル系モノマーは公知の方法により製造することができる。
一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物は、一般式(III)におけるmが1であり、一般式(III)で表されるポリオキシアルキレングリコール化合物は、一般式(III)におけるmが1を超える。
一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物の具体的な化合物としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルキレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール及びそれらのモノエーテル化合物などが挙げられる。
一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物は、以上の中でも、一般式(III)におけるRbがエチレン基であるエチレングリコール残基を有する化合物(例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等)及び、一般式(III)におけるRbがプロピレン基であるプロピレングリコール残基を有する化合物(例えば、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等)が好ましい。
また、前記のアルキレングリコール残基を有する化合物としては、片末端がメトキシ化されたポリエチレングリコール、片末端がメトキシ化されたポリプロピレングリコール、さらにはこれらの共重合体などが挙げられる。アルキレングリコール残基を有する化合物も、エチレングリコール残基又はプロピレングリコール残基を有する化合物であることが好ましい。
一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物は、1種のみを用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーをラジカル重合、カチオン重合、放射線重合などによって製造することができる。例えば、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、以下に示す方法を用いて重合することにより、所望の粘度の重合体が得られる。重合の開始には、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を少なくとも用いる。一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーの重合のために、更に、必要に応じて、次の成分を用いてもよい。例えば、ブレンステッド酸類、ルイス酸類又は有機金属化合物類に対して、水、アルコール類、フェノール類、アセタール類又はビニルエーテル類とカルボン酸との付加物を組み合わせたものを使用することができる。ブレンステッド酸類としては、例えばフッ化水素酸、塩化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、硫酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などが挙げられる。ルイス酸類としては、例えば三フッ化ホウ素、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、四塩化スズ、二塩化亜鉛、塩化第二鉄などが挙げられ、これらのルイス酸類の中では、特に三フッ化ホウ素が好適である。また、有機金属化合物としては、例えばジエチル塩化アルミニウム、エチル塩化アルミニウム、ジエチル亜鉛などが挙げられる。
これらと組み合わせる水、アルコール類、フェノール類、アセタール類又はビニルエーテル類とカルボン酸との付加物は任意のものを選択することができる。ここで、アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、各種ペンタノール、各種ヘキサノール、各種ヘプタノール、各種オクタノールなどの炭素数1〜20の飽和脂肪族アルコール;アリルアルコールなどの炭素数3〜10の不飽和脂肪族アルコールなどが挙げられる。
一般式(II−2) で表されるビニルエーテル系モノマーの重合は、原料及び重合開始剤の種類にもよるが、−80〜150℃の間で開始することができ、通常は−80〜50℃の範囲の温度で行うことができる。また、重合反応は反応開始後10秒から10時間程度で終了する。この重合反応における分子量の調節は、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーに対し、水、アルコール類、フェノール類、アセタール類及びビニルエーテル類とカルボン酸との付加物の量を多くすることで平均分子量の低い重合体が得られる。さらに上記ブレンステッド酸類やルイス酸類の量を多くすることで平均分子量の低い重合体が得られる。この重合反応は、通常溶媒の存在下に行われる。
溶媒は、反応原料を必要量溶解し、かつ反応に不活性なものであれば特に制限はないが、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系の溶媒、及びエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル系の溶媒を好適に使用することができる。なお、この重合反応はアルカリを加えることによって停止することができる。重合反応終了後、必要に応じて通常の分離方法、及び/又は精製方法を施すことにより、目的とする一般式(I−2)で表される構造を有する第2のポリビニルエーテル系化合物が得られる。
第2のポリビニルエーテル系化合物は、重合体(第2のポリビニルエーテル系化合物)における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満にある。該モル比が前記範囲にある重合体は、重合開始剤として用いられる一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤の組成を制御することによって製造することができる。
すなわち、第2の重合開始剤を用いることにより、第2のポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比を1.00以上2.40未満とすることができる。第2の本発明においては、重合開始剤中のエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を有する化合物の量を、重合開始剤全質量に対して10〜100質量%程度とすることが好ましい。
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油は、第1のポリビニルエーテル系化合物を、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%含む。第1のポリビニルエーテル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。30質量%以下の割合で併用できるポリビニルエーテル系化合物以外の潤滑油基油の種類については特に制限はない。
第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油においても同様に、第2のポリビニルエーテル系化合物を、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%含む。第2のポリビニルエーテル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。30質量%以下の割合で併用できるポリビニルエーテル系化合物以外の潤滑油基油の種類については特に制限はない。
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油には、それぞれ、従来の潤滑油に使用されている各種添加剤、例えば耐荷重添加剤、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、油性剤、耐摩耗添加剤、極圧剤、防錆剤、腐食防止剤、流動点降下剤などを本発明の目的が損なわれない範囲で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、チオカーボネート類、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、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化系のもの、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、有機モリブデン化合物、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。
なお、これらの添加剤の配合量は、潤滑油全量基準で、通常0.001〜10質量%程度である。
(圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法)
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法は、メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上の第1の重合開始剤を用い、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーを重合して、製造される。
すなわち、第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油に含まれる第1のポリビニルエーテル系化合物を上記方法により製造し、必要に応じて、ポリビニルエーテル系化合物に各種添加剤を混合することにより第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する。
第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法は、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を用いて重合して、製造される。
すなわち、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油に含まれる第2のポリビニルエーテル系化合物を上記方法により製造し、必要に応じて、ポリビニルエーテル系化合物に各種添加剤を混合することにより第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する。なお、一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマー及び一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物の詳細は記述のとおりである。
〔圧縮型冷凍機用組成物〕
本発明の圧縮型冷凍機用組成物は、第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、又は、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする。第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油及び第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油は、第1のポリビニルエーテル系化合物及び第2のポリビニルエーテル系化合物がそれぞれR32冷媒との相溶性に優れるとともに、潤滑性能に優れることから、圧縮型冷凍機用組成物における潤滑油として用いられる。
その混合割合は、第1のポリビニルエーテル系化合物又は第2のポリビニルエーテル系化合物と、R32冷媒との質量比(ポリビニルエーテル系化合物/R32冷媒)で、1/99〜99/1の範囲であることが好ましく、5/95〜60/40の範囲であることがより好ましい。
また、本発明の圧縮型冷凍機用組成物における冷媒としては、R32冷媒と組み合わせてその他の冷媒も用いることができる。該その他の冷媒として、ハイドロフルオロカーボン冷媒としては、飽和フッ化炭化水素冷媒と二重結合を有する不飽和炭化水素冷媒が含まれる。
飽和フッ化炭化水素の代表例としては、R125(ペンタフルオロエタン)、R134a(1,1,1,2−テトラフルオロエタン)、R143a(1,1,1−トリフルオロエタン)などが挙げられる。また、これらの冷媒を2以上混合した混合冷媒も使用できる。混合冷媒としては、例えばR404A(R125、R143a、R134aの混合物)、R407A、R407C、R407E(以上は、R32、R125、R134aの混合物)、R410A(R32、R125の混合物)、R507A(R125、R143aの混合物)等を挙げることができる。また、不飽和フッ化炭化水素冷媒の代表例としては、R1225ye(1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン)やR1234yf(2,3,3,3−テトラフルオロプロペン)、R1234ze(1,3,3,3−テトラフルオロプロペン)、R1234yz(1,2,3,3−テトラフルオロプロペン)などが挙げられる。これらの不飽和フッ化炭化水素冷媒は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用することができ、さらに、これらと前記飽和フッ化炭化水素冷媒と混合して使用することもできる。
さらに、上記その他の冷媒としては、ハイドロフルオロカーボン以外に、含フッ素エーテル系冷媒、ジメチルエーテル等の非フッ素含有エーテル系冷媒との混合冷媒としても使用することもできる。
〔圧縮型冷凍装置〕
本発明はまた、本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油を用いることを特徴とする圧縮型冷凍装置をも提供する。
本発明の圧縮型冷凍装置に用いる圧縮型冷凍機用潤滑油は、第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法により製造された第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油からなる群より選択される少なくとも1種を用いる。
本発明の圧縮型冷凍装置が有する圧縮型冷媒循環システムとしては、例えば、1)少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張機構(膨張弁など)及び蒸発器を含む構成、又は、2)圧縮機、凝縮器、膨張機構、乾燥器及び蒸発器を必須とする構成からなる圧縮型冷媒循環システムが挙げられる。本発明の圧縮型冷凍装置は、かかる圧縮型冷媒循環システムと共に、R32冷媒と潤滑油(冷凍機油)として前述した本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油が使用される。
ここで乾燥器中には、細孔径3.5Å以下のゼオライトからなる乾燥剤を充填することが好ましい。また、このゼオライトとしては、天然ゼオライトや合成ゼオライトを挙げることができる。
本発明の圧縮型冷凍装置において、このような乾燥剤を用いれば、冷凍サイクル中の冷媒を吸収することなく、水分を効率よく除去できると同時に、乾燥剤自体の劣化による粉末化が抑制され、したがって粉末化によって生じる配管の閉塞や圧縮機摺動部への侵入による異常摩耗等の恐れがなくなり、冷凍装置を長期間にわたって安定的に運転することができる。
さらに、本発明の圧縮型冷凍装置は、上記圧縮型冷凍装置の冷凍サイクルとしての循環システムを構成するものであって、圧縮機と電動機とが一つのカバーの中に覆われた内部高圧形あるいは内部低圧形の密閉式圧縮機、または圧縮機の駆動部が外部にある開放型圧縮機、半密閉型圧縮機、キャンドモータ式圧縮機である。
上記いずれの形式でも電動機(モーター)の固定子の巻線が、芯線(マグネットワイヤなど)をガラス転移温度130℃以上のエナメルで被覆したもの、あるいはエナメル線をガラス転移温度50℃以上のワニスで固定したものが好ましい。また、このエナメル被覆は、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリアミドあるいはポリアミドイミド等の単一層あるいは複合層が好ましい。特にガラス転移温度の低いものを下層に、ガラス転移温度の高いものを上層にして積層したエナメル被覆は、耐水性、耐軟化性、耐膨潤性に優れ、また機械的強度、剛性、絶縁性も高く、実用的にその利用価値は高い。
また本発明の圧縮型冷凍装置において、モーター部分の電気絶縁材料である絶縁フィルムについては、ガラス転移温度60℃以上の結晶性プラスチックフィルムからなるものが好ましい。特にこの結晶性プラスチックフィルムにはオリゴマー含有量が5質量%以下のものが好適である。
このようなガラス転移温度60℃以上の結晶性プラスチックとしては、例えばポリエーテルニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドイミドあるいはポリイミドを好適なものとして挙げることができる。
なお、上記モーターの絶縁フィルムは、前述の結晶性プラスチックフィルム単一層からなるものでもよいが、またガラス転移温度の低いフィルム上に、ガラス転移温度の高いプラスチック層を被覆する複合フィルムとすることもできる。
本発明の圧縮型冷凍装置においては、圧縮機内部に防振用ゴム材を配設することができるが、その場合、防振用ゴム材はアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム(EPDM)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、シリコーンゴム及びフッ素ゴム(FKM)から選ばれたものが好適に用いられ、特にゴム膨潤率が10質量%以下のものが好ましい。
更に、本発明の圧縮型冷凍装置においては、圧縮機内部に各種の有機材料(例えばリード線被覆材、結束糸、エナメル線、絶縁フィルムなど)を配設することができるが、その場合、該有機材料としては、その引張強度低下率が20%以下のものが好適に使用される。
さらには、本発明の圧縮型冷凍装置において、圧縮機内のガスケットの膨潤率が20%以下のものが好ましい。
本発明の圧縮型冷凍装置の具体例としては、密閉型スクロール式圧縮機、密閉型スイング式圧縮機、密閉型往復式圧縮機、密閉型ロータリー式圧縮機などがある。密閉型圧縮機の用途としては電動カーエアコン、空調機、冷凍機、給湯機などがある。
第1の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法、圧縮型冷凍機用組成物、及び圧縮型冷凍装置は以下のように構成することができる。
(1−1)ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、
一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、かつ炭素/酸素モル比が3.0以上4.0未満である第1のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R1〜R4は構成単位毎に同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。
(1−2)前記第1のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中の全側鎖に対してメトキシ基を1モル%以上含むことを特徴とする、(1−1)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
(1−3)メタノール、ジメチルアセタール、エチルメチルアセタールから選ばれる1種類以上の第1の重合開始剤を用い、一般式(II−1)で表されるビニルエーテル系モノマーを重合して(1−1)又は(1−2)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。R4は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。
(1−4)(1−1)又は(1−2)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
(1−5)(1−3)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
(1−6)(1−1)若しくは(1−2)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び/又は、(1−3)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油を用いることを特徴とする圧縮型冷凍装置。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油が上記構成であることで、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法、並びに該圧縮型冷凍機用潤滑油を用いた圧縮型冷凍機用組成物等を提供することができる。結果として、本発明は地球温暖化係数の少ないR32冷媒の使用を可能とし、地球温暖化防止に寄与する。
第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、特定の構成単位を有し、かつ炭素/酸素モル比が3.0以上4.0未満である第1のポリビニルエーテル系化合物を含む潤滑油がその目的に適合し得るとの知見に基づき、発明された。
また、第1の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法は、圧縮型冷凍機用潤滑油に含まれる第1のポリビニルエーテル系化合物を、特定の重合開始剤と特定のモノマーを用いることにより容易に製造し得るとの知見に基づき発明された。
また、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油、圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法、圧縮型冷凍機用組成物、及び圧縮型冷凍装置は以下のように構成することができる。
(2−1)ジフルオロメタン(R32)冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、
分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位と、ビニルエーテル単位とを有し、分子量が300〜3,000の範囲にある重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である第2のポリビニルエーテル系化合物を含むことを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油。
(2−2)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、一般式(I−2)で表される構造を有することを特徴とする、(2−1)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Ra、Rb、及びR5は、それらが複数ある場合には、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
mはその平均値が1〜50、kは1〜50、pは0〜50示し、kおよびpはそれらが複数ある場合にはそれぞれブロックでもランダムでもよい。また、複数のRbOがある場合には、複数のRbOは同一であっても異なっていてもよい。
(2−3)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中にエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を含む(2−1)又は(2−2)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
(2−4)前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、全質量に対してエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を5質量%以上50質量%以下含む(2−3)に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
(2−5)一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を用いて重合して(2−1)〜(2−4)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法。
式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜8の炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なってもよい。R5は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Raは、水素原子、炭素数1〜20の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基、炭素数1〜20の置換基を有してもよい芳香族基、炭素数2〜20のアシル基、又は炭素数2〜50の酸素含有炭化水素基を示す。Rbは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。mはその平均値が1〜50の数を示す。
(2−6)(2−1)〜(2−4)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
(2−7)(2−5)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
(2−8)(2−1)〜(2−4)のいずれかに記載の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び/又は、(2−5)に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油を用いることを特徴とする圧縮型冷凍装置。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油が上記構成であることで、−20℃より低温においても、R32冷媒と分離しない上、粘度指数の高い圧縮型冷凍機用潤滑油及びその製造方法、並びに該圧縮型冷凍機用潤滑油を用いた圧縮型冷凍機用組成物等を提供することができる。結果として、本発明は地球温暖化係数の少ないR32冷媒の使用を可能とし、地球温暖化防止及び冷凍機におけるエネルギー効率向上に寄与する。
第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油は、特定の構成単位を有する重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である第2のポリビニルエーテル系化合物を含む潤滑油がその目的に適合し得るとの知見に基づき、発明された。
また、第2の本発明に係る圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法は、圧縮型冷凍機用潤滑油に含まれる第2のポリビニルエーテル系化合物を、特定の重合開始剤と特定のモノマーを用いることにより容易に製造し得るとの知見に基づき発明された。
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、第1の本発明に係る実施例及び比較例は、実施例1−1〜実施例1−3及び比較例1−1として示し、第2の本発明に係る実施例及び比較例は、実施例2−1〜実施例2−4及び比較例2−1〜比較例2−2として示した。
各例で得られた基油(ポリビニルエーテル系化合物)の動粘度(40℃、100℃)、粘度指数(VI)、元素分析、メトキシ残基含有率及びポリプロピレン基含有率の各測定、並びに、各例で得られた基油のR32に対する相溶性試験は、以下のように行った。
(1)動粘度
JIS K2283に準拠して試料油の100℃の動粘度と40℃の動粘度を測定した。
(2)粘度指数(VI)
JIS K2283に準拠し、得られた上記の動粘度から、粘度指数を求めた。
(3)元素分析
各例で製造したポリビニルエーテル系化合物について、パーキンエルマー社製「2400−CHN装置」により元素分析を行い、炭素/酸素モル比(C/Oモル比)を求めた。
なお、第1の本発明に関する実施例1−1〜1−3及び比較例1−1においては、ポリビニルエーテル系化合物の炭素/酸素モル比を求め、第2の本発明に関する実施例2−1〜2−4及び比較例2−1〜2−2においては、ポリビニルエーテル系化合物における全側鎖中の炭素/酸素モル比を求めた。
(4)各例で製造したポリビニルエーテル系化合物中の特定基含有率の測定
実施例1−1〜1−3及び比較例1−1では、各例で製造したポリビニルエーテル系化合物の全側鎖中のメトキシ基含有率を求めた。
実施例2−1〜2−4及び比較例2−1〜2−2では、ポリビニルエーテル系化合物全質量に対するポリビニルエーテル系化合物中のプロピレングリコール残基、エチレングリコール残基、エトキシ基の含有率を求めた。
なお、特定基含有率は、各例で製造したポリビニルエーテル系化合物について、日本電子製:AL400型NMR装置によりNMRスペクトルを測定し、このスペクトルに基づき算出した。
(5)二層分離温度の測定
各例で製造したポリビニルエーテル系化合物を試料として用い、R32(ジフルオロメタン)冷媒との相溶性を調べた。具体的には次のように行った。
R32に対し、10質量%及び20質量%となるように所定量の試料を耐圧ガラスアンプルに加え、これを真空配管およびR32ガス配管に接続した。アンプルを室温で真空脱気後、液体窒素で冷却して所定量のR32を採取した。次いで、アンプルを封じ、恒温槽中で低温分離温度を室温から徐々に冷却することで、相分離が始まる温度を測定した。相分離温度が低いほど好ましい。
調製例1〔触媒の調製〕
SUS316L製の2L容積オートクレーブに、ニッケル珪藻土触媒(日揮触媒化成社製、商品名N113)6g及びイソオクタン300gを仕込んだ。オートクレーブ内を窒素置換し、次いで水素置換したのち、水素圧を3.0MPaGとして昇温し、140℃で30分間保持後、室温まで冷却した。オートクレーブ内を窒素置換したのち、オートクレーブにアセトアルデヒドジエチルアセタール10gを加え、再び窒素置換し、次いで水素置換後、水素圧を3.0MPaGとして昇温した。130℃で30分間保持後、室温まで冷却した。昇温によりオートクレーブ内の圧力が上昇する一方、アセトアルデヒドジエチルアセタールが反応することにより、水素圧力の減少が認められた。圧力が減少し、3.0MPaG以下となった場合は水素を足し、3.0MPaGとした。室温まで冷却後脱圧し、次いで、オートクレーブ内を窒素置換したのち、脱圧した。
実施例1−1
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、トルエン40g、メタノール8.33g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150gを入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、22.5g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのエチルビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。反応混合物を洗浄槽に移し、1質量%水酸化ナトリウム水溶液200ミリリットルで1回洗浄し、さらに、純水200ミリリットルで3回洗浄した。ロータリーエバポレターを用い減圧下溶媒及び未反応原料を除去し粗製品150gを得た。
調製例1で調製した触媒入りのSUS−316L製2リットルオートクレーブに、上記粗製品120gとイソオクタン300gとを入れた。オートクレーブ内を水素で置換したのち、水素圧を3.5MPa に保ち撹拌しながら30分で140℃に昇温し、さらに140℃で3時間反応した。反応終了後室温まで冷却し常圧まで減圧した。ろ紙を用いてろ過を行った。ロータリーエバポレターを用い減圧下、溶媒、水分などを除去した。
基油の収量は108gであった。またC/Oモル比は3.9であり、メトキシ基含有量は10モル%であった。
得られた基油は、一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、一般式(I−1)におけるR1〜R3が水素原子、R4がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
実施例1−2
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、イソオクタン36g、メタノール8.53g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。加圧容器にエチルビニルエーテル135gとメチルビニルエーテル15gを入れて密閉した。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルとメチルビニルエーテルの混合液をポンプで5cm3/minで供給し、22g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテル混合液を供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例1−1と同様に行い110gの基油を得た。
この基油におけるC/Oモル比は3.8であり、メトキシ基含有量は20モル%であった。
得られた基油は、一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、一般式(I−1)におけるR1〜R3が水素原子、R4がメチル基のポリビニルエーテル系化合物と一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、一般式(I−1)におけるR1〜R3が水素原子、R4がエチル基のポリビニルエーテル系化合物の混合物であった。
実施例1−3
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、トルエン38g、ジメチルアセタール20.3g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル130gを入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで4時間かけて供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例1−1と同様に行い100gの基油を得た。
この基油におけるC/Oモル比は3.8であり、メトキシ基含有量は 20モル%であった。
得られた基油は、一般式(I−1)で表される構成単位を有する重合体であり、一般式(I−1)におけるR1〜R3が水素原子、R4がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
比較例1−1
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、イソオクタン24g、エタノール 7.67g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル90g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、14g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例1−1と同様に行い75gの製品を得た。
上記製品のC/Oモル比は4.0であり、メトキシ基の含有量は0モル%であった。
得られた基油は、一般式(I−1)におけるR1〜R3が水素原子、R4がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
上記実施例1−1〜1−3及び比較例1−1で得られた基油の性状を第1表に示す。
第1表から分かるように、C/Oモル比が4.0の比較例1−1は、2層分離温度が低温側で−17.1℃であり、実施例1−1〜1−3に比べて高く、所望の低温相溶性が得られない。
実施例2−1
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、トルエン43g、エチレングリコールモノメチルエーテル19.8g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150gを入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、22g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、反応混合物を洗浄槽に移し、1質量%水酸化ナトリウム水溶液200ミリリットルで1回洗浄し、さらに、純水200ミリリットルで3回洗浄した。ロータリーエバポレターを用い減圧下溶媒及び未反応原料を除去し粗製品150gを得た。
調製例2−1で調製した触媒入りのSUS−316L製2リットルオートクレーブに粗製品120gとイソオクタン300gを入れた。オートクレーブ内を水素で置換したのち、水素圧を3.5MPa に保ち撹拌しながら30分で140℃に昇温し、さらに140℃で3時間反応した。反応終了後室温まで冷却し常圧まで減圧した。ろ紙を用いてろ過を行った。ロータリーエバポレターを用い減圧下、溶媒、水分などを除去した。基油の収量は108gであった。重合体における全側鎖中のC/Oモル比は1.89であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は564であった。なお、この基油におけるエチレングリコール残基含有率は13.3質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがエチレン基、mが1;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
実施例2−2
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、トルエン48g、トリエチレングリコールモノメチルエーテル42.7g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、22g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例1と同様に行い150gの基油を得た。
この基油の重合体における全側鎖中のC/Oモル比は1.91であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は696であった。なお、この基油におけるトリエチレングリコール残基含有率は23.4質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがエチレン基、mが3;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
実施例2−3
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、トルエン37g、ポリエチレングリコール(PEG200)46.2g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.2gをいれた。三角フラスコにエチルビニルエーテル100g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、40g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例2−1と同様に行い70gの基油を得た。
この基油の重合体における全側鎖中のC/Oモル比は2.18であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は796であった。なお、この基油におけるポリエチレングリコール残基含有率は25.8質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがエチレン基、mが4;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
実施例2−4
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、イソオクタン54g、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(平均重合数:3)65.2g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gを入れた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、40g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例2−1と同様に行い150gの基油を得た。
この基油の重合体における全側鎖中のC/Oモル比は2.20であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は594であった。なお、この基油におけるポリプロピレングリコール残基含有率は34.5質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがプロピレン基、mが3;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
比較例2−1
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、イソオクタン74g、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(平均重合数:7)146g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gをいれた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、40g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例2−1と同様に行い160gの基油を得た。
この基油の重合体における全側鎖中のC/Oモル比は2.46であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は826であった。なお、この基油におけるポリプロピレングリコール残基含有率は52.9質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがプロピレン基、mが7;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
比較例2−2
攪拌機を取付けたガラス製300cm3フラスコに、イソオクタン62g、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(平均重合数:7)97.5g、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.1gをいれた。三角フラスコにエチルビニルエーテル150g入れた。フラスコ内を撹拌しながら、エチルビニルエーテルをポンプで5cm3/minで供給し、27g供給したところで一旦ポンプを停止した。反応によりフラスコ内の温度が上昇したことを確認したのち、ポンプを再起動し、4時間かけて残りのビニルエーテルを供給した。この間、フラスコ内の温度が25℃になるようにウォーターバスで温度を制御した。供給終了後さらに5分間撹拌した。次いで、洗浄及び水添反応を実施例2−1と同様に行い180gの基油を得た。
この基油の重合体における全側鎖中のC/Oモル比は2.43であり、また仕込みから推定される基油の理論構造式に基づく分子量の計算値は1041であった。なお、この基油におけるポリプロピレングリコール残基含有率は42.0質量%であった。
得られた基油は、一般式(I−2)で表される構造を有する重合体であり、一般式(I−2)におけるアルキレングリコール単位のR1〜R3が水素原子、Raがメチル基、Rbがプロピレン基、mが7;ビニルエーテル単位のR1〜R3が水素原子、R5がエチル基のポリビニルエーテル系化合物であった。
上記実施例2−1〜2−4及び比較例2−1〜2−2で得られた基油の性状を第2表に示す。
第2表から分かるように、重合体における全側鎖中のC/Oモル比が2.40以上である比較例は、2層分離温度が低温側で実施例2−1〜2−4に比べて高く、所望の低温相溶性が得られない。
第1及び第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油によれば、地球温暖化係数の少ないR32冷媒を使用することができ、地球温暖化防止に寄与することができる。さらに、第2の本発明の圧縮型冷凍機用潤滑油によれば、低粘度高VI化による冷凍機におけるエネルギー効率が向上する。

Claims (15)

  1. ジフルオロメタン(R32)を含む冷媒を使用する圧縮型冷凍機用潤滑油であって、
    基油として、分子中にアルキレングリコール単位又はポリオキシアルキレングリコール単位と、ビニルエーテル単位とを有し、分子量が300〜3,000の範囲にある重合体であり、かつ該重合体における全側鎖中の炭素/酸素モル比が1.00以上2.40未満である第2のポリビニルエーテル系化合物を含み、前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、一般式(I−2)で表される構造を有することを特徴とする、圧縮型冷凍機用潤滑油。

    〔式中、R 、R 及びR は、それぞれ水素原子を示し、R は炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。R は、炭素数1〜5のアルキル基を示す。R は炭素数1〜5のアルキル基を示す。R 、R 、及びR は、それらが複数ある場合には、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
    mはその平均値が1〜50、kは1〜50、pは0〜50を示し、kおよびpはそれらが複数ある場合にはそれぞれブロックでもランダムでもよい。また、複数のR Oがある場合には、複数のR Oは同一であっても異なっていてもよい。〕
  2. 前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中にエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を含む請求項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  3. 前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、全質量に対してエチレングリコール残基及び/又はプロピレングリコール残基を5質量%以上50質量%以下含む請求項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  4. 前記冷媒が、ジフルオロメタン(R32)からなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  5. 前記冷媒が、更にハイドロフルオロカーボンを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  6. 前記基油は、前記第2のポリビニルエーテル系化合物を70質量%以上含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  7. 前記基油は、前記第2のポリビニルエーテル系化合物を100質量%含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  8. 前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、重合体中にエチレングリコール残基を含む請求項2に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  9. 前記第2のポリビニルエーテル系化合物が、全質量に対してエチレングリコール残基を5質量%以上50質量%以下含む請求項8に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  10. 前記一般式(I−2)中、mは、その平均値が1〜10を示す請求項1〜9のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  11. 前記一般式(I−2)中、pは、その平均値が2〜25を示す請求項1〜10のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油。
  12. 一般式(II−2)で表されるビニルエーテル系モノマーを、一般式(III)で表されるアルキレングリコール化合物又はポリオキシアルキレングリコール化合物である第2の重合開始剤を用いて重合して請求項1〜11のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油を製造する圧縮型冷凍機用潤滑油の製造方法。

    〔式中、R、R及びRは、それぞれ水素原子を示し、R は炭素数1〜アルキル基を示す。R、炭素数1〜アルキル基を示す。Rは炭素数2〜4の二価の炭化水素基を示す。mはその平均値が1〜50の数を示す。〕
  13. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
  14. 請求項12に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油と、R32冷媒とを含むことを特徴とする圧縮型冷凍機用組成物。
  15. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の圧縮型冷凍機用潤滑油、及び/又は、請求項12に記載の製造方法により得られた圧縮型冷凍機用潤滑油を用いることを特徴とする圧縮型冷凍装置。
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