JP7490385B2 - 冷凍機油組成物及び冷凍機用混合組成物 - Google Patents
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また、地球温暖化係数(GWP)が低い、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234ze)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234yf)、及び1,2,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234ye)等の不飽和フッ化炭化水素化合物(Hydro-Fluoro-Olefin;以下、「HFO」ともいう)の使用も検討されている(例えば、特許文献1を参照)。
[1] 下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを含有し、
前記分解抑制剤(C)は、前記冷凍機油組成物とR1234yfとを質量比で1:1の割合で混合し、鉄、銅、及びアルミニウムからなる金属触媒の存在下で、175℃で336時間オートクレーブ試験を実施した後の、前記冷凍機油組成物中のフッ素量を、30質量ppm以下に抑制する化合物である、冷凍機油組成物。
[2] 前記分解抑制剤(C)は、有機金属塩(C1)、無機金属塩(C2)、含窒素有機化合物(C3)、及びソルビタン脂肪酸エステル(C4)からなる群から選択される1種以上である、[2]に記載の冷凍機油組成物。
[3] 前記有機金属塩(C1)が、金属サリチレートである、[2]に記載の冷凍機油組成物。
[4] 前記無機金属塩(C2)が、ホウ酸塩である、[2]又は[3]に記載の冷凍機油組成物。
[5] 前記含窒素有機化合物(C3)が、水酸基を1以上有する含窒素有機化合物である、[2]~[4]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[6] 前記ソルビタン脂肪酸エステル(C4)が、ソルビタンと脂肪酸の部分エステルである、[2]~[5]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[7] 前記リン系極圧剤(B)と前記分解抑制剤(C)との含有量比[(B)/(C)]が、質量比で、5~200である、[1]~[6]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[8] 前記分解抑制剤(C)の含有量が、冷凍機用潤滑油組成物の全量基準で、0.001~0.50質量%である、[1]~[7]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[9] 基油(A)が、ポリアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体、ポリオールエステル類、及び鉱油からなる群から選択される1種以上を含む、[1]~[7]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[10] 前記不飽和フッ化炭化水素化合物が、R1234ze、R1234yf、及びR1234yeからなる群から選択される1種以上を含む、[1]~[9]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[11] 前記冷媒が、前記不飽和フッ化炭化水素化合物のみからなる、[1]~[10]のいずれかに記載の冷凍機油組成物。
[12]
下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒と、[1]~[9]のいずれかに記載の冷凍機油組成物と、を含有する、冷凍機用混合組成物。
[13] 下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物の製造方法であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを混合する工程を含み、
前記分解抑制剤(C)は、前記冷凍機油組成物とR1234yfとを質量比で1:1の割合で混合し、鉄、銅、及びアルミニウムからなる金属触媒の存在下で、175℃で336時間オートクレーブ試験を実施した後の、前記冷凍機油組成物中のフッ素量を、30質量ppm以下に抑制する化合物である、冷凍機油組成物の製造方法。
また、本明細書において、実施例の数値は、上限値又は下限値として用いられ得る数値である。
また、本明細書において、「環形成炭素数」とは、原子が環状に結合した構造の化合物の該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。
また、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造の化合物の、該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子(例えば、環を構成する原子の結合手を終端する水素原子)、及び環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。
なお、本明細書において、「置換又は無置換の炭素数a~bのX基」という表現における「炭素数a~b」は、X基が無置換である場合の炭素数を表すものであり、X基が置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本発明の冷凍機油組成物は、下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを含有し、
前記分解抑制剤(C)は、前記冷凍機油組成物とR1234yfとを質量比で1:1の割合で混合し、鉄、銅、及びアルミニウムからなる金属触媒の存在下で、175℃で336時間オートクレーブ試験を実施した後の、前記冷凍機油組成物中のフッ素量を、30質量ppm以下に抑制する化合物である、冷凍機油組成物である。
そこで、本発明者らが鋭意検討を行った結果、リン系極圧剤(B)と共に、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)を配合し、且つ、当該分解抑制剤(C)として、冷凍機油組成物とR1234yfとを混合してオートクレーブ試験を実施した後の冷凍機油組成物中のフッ素量を、特定量以下に抑えることのできる化合物を用いた冷凍機油組成物が、鉄材の摺動部分における耐摩耗性に優れることを見出し、さらに種々検討を重ねて、本発明を完成するに至った。
本発明の一態様の冷凍機油組成物において、成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)の合計含有量は、冷凍機油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは80質量%~100質量%、より好ましくは85質量%~100質量%、更に好ましくは90質量%~100質量%である。
本発明の冷凍機油組成物は、基油(A)を含有する。
本発明の一態様の冷凍機油組成物において、基油(A)の含有量は、冷凍機油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは85.0質量%以上、より好ましくは90.0質量%以上、更に好ましくは92.0質量%以上である。また、好ましくは99.0質量%以下、より好ましくは98.9質量%以下、更に好ましくは98.8質量%以下である。
ここで、本発明の一態様の冷凍機油組成物において、冷凍機油組成物の熱安定性向上の観点から、基油(A)は、ポリアルキレングリコール類(以下、「PAG」ともいう)、ポリビニルエーテル類(以下、「PVE」ともいう)、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体(以下、「ECP」ともいう)、ポリオールエステル類(以下、「POE」ともいう)、及び鉱油からなる群から選択される1種以上の基油(以下、「基油(A1)」ともいう)を含むことが好ましく、冷媒との相溶性向上の観点、耐加水分解性向上の観点、及び冷凍機油組成物の熱安定性向上の観点から、PAG及びPVEからなる群から選択される1種以上の基油(以下、「基油(A2)」ともいう)を含むことがより好ましい。更に好ましい態様としては、耐摩耗性向上効果をより発揮させやすくする観点から、PAG(以下、「基油(A3)」ともいう)を含むことである。
以下、PAG、PVE、ECP、POE、及び鉱油について、詳細に説明する。
PAGは、下記一般式(A-1)で表される重合体(A-1)であることが好ましい。
R13a-[(OR14a)p-OR15a]q (A-1)
なお、基油(A)中にPAGが含まれる場合、PAG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。
複素環基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~10(好ましくは1~6、より好ましくは1~3)のアルキル基;環形成炭素数3~10(好ましくは3~8、より好ましくは5又は6)のシクロアルキル基;環形成炭素数6~18(好ましくは6~12)のアリール基;ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子);シアノ基;ニトロ基;ヒドロキシ基;アミノ基等が挙げられる。
これらの置換基は、更に上述の任意の置換基により置換されていてもよい。
なお、qは、上記一般式(A-1)中のR13aの結合部位の数に応じて定められる。例えば、R13aがアルキル基又はアシル基の場合には、nは1となり、R13aが炭化水素基又は複素環基であり、該基の価数が2、3、4、5、又は6価である場合、nはそれぞれ2、3、4、5、又は6となる。
pは、OR14aの繰り返し単位の数であって、通常1以上であり、好ましくはp×qが6~80となる数である。なお、pの値は、基油(A)の40℃動粘度を適切な範囲に調整するために適宜設定される値であり、40℃動粘度が適切な範囲となるように調整されていれば、特に制限されない。
なお、複数のR14aは、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、qが2以上の場合、1分子中の複数のR15aは、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
ここで、「各種」とは「直鎖状、分岐鎖状、又は環状」の炭化水素基であることを表し、例えば、「各種ブチル基」とは、「n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基」等の各種ブチル基を表す。また、環状構造を有する基については、オルト体、メタ体、パラ体等の位置異性体を含むことを示し、以下、同様である。
R13a及びR15aで表される1価の炭化水素基の炭素数は、冷媒との相溶性の観点から、好ましくは1~10、より好ましくは1~6、更に好ましくは1~3である。
R13a及びR15aで表されるアシル基の炭素数は、冷媒との相溶性の観点から、好ましくは2~8、より好ましくは2~6である。
R13aで表される2~6価のアシル基の炭素数は、冷媒との相溶性の観点から、好ましくは2~10、より好ましくは2~6である。
上記酸素原子含有複素環基としては、エチレンオキシド、1,3-プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ヘキサメチレンオキシド等の酸素原子含有飽和複素環;アセチレンオキシド、フラン、ピラン、オキシシクロヘプタトリエン、イソベンゾフラン、イソクロメン等の酸素原子含有不飽和複素環が有する水素原子を1~6個除いた残基等が挙げられる。
また、上記硫黄原子含有複素環基としては、エチレンスルフィド、トリメチレンスルフィド、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオピラン、ヘキサメチレンスルフィド等の硫黄原子含有飽和複素環、アセチレンスルフィド、チオフェン、チアピラン、チオトリピリデン等の硫黄原子含有不飽和複素環等が有する水素原子を1~6個除いた残基が挙げられる。
上記複素環基の環形成原子数は、冷媒との相溶性の観点から、好ましくは3~10、より好ましくは3~6である。
(式(A-1-i)中、p1は、1以上の数を示し、好ましくは6~80の数である。)
(式(A-1-ii)中、p2及びp3は、各々独立に、1以上の数を示し、好ましくはp2+p3の値が6~80となる数である。)
(式(A-1-iii)中、p4は、1以上の数を示し、好ましくは6~80の数である。)
(式(A-1-iv)中、p5は、1以上の数を示し、好ましくは6~80の数である。)
PVEは、ビニルエーテル由来の構成単位を1種以上有する重合体であればよい。
なお、基油(A)中にPVEが含まれる場合、PVE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。
PVEは、冷媒との相溶性の観点から、ビニルエーテル由来の構成単位を1種以上有し、側鎖に炭素数1~4のアルキル基を有する重合体が好ましい。該アルキル基としては、冷媒との相溶性をより向上させる観点から、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
R1a、R2a、及びR3aは、各々独立に、水素原子又は炭素数1~8のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。
R4aで表される炭化水素基の炭素数は、好ましくは2~6、より好ましくは2~4である。
R4aは、炭素数2~10の2価の脂肪族基が好ましく、炭素数2~4の2価の脂肪族基がより好ましい。
R5aで表される炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~8、より好ましくは1~6である。
R5aは、冷媒との相溶性をより向上させる観点から、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基又はエチル基が更に好ましく、メチル基がより更に好ましい。
また、上記一般式(A-2)で表される構成単位を有する重合体は、該構成単位を1種のみ有する単独重合体であってもよく、該構成単位を2種以上有する共重合体であってもよい。なお、重合体が共重合体である場合、共重合の形態としては、特に制限はなく、ブロック共重合体、ランダム共重合体又はグラフト共重合体のいずれであってもよい。
式(A-2-i)中、R6a、R7a、及びR8aは、各々独立に、水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示し、水素原子又は炭素数1~6の炭化水素基が好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。
R6a、R7a、及びR8aで表される炭素数1~8の炭化水素基としては、上記一般式(A-2)中のR1a、R2a、及びR3aで表される炭素数1~8の炭化水素基として列挙したものと同じものが挙げられる。
上記式(A-2-i)中、r1は、OR9aの繰り返し単位の数であって、通常0~10であるが、好ましくは0~5、より好ましくは0~3、更に好ましくは0である。なお、上記一般式(A-2-i)で表される構成単位中にOR9aが複数存在する場合、複数のOR9aは、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
R9aで表される炭素数2~10の2価の炭化水素基としては、上記一般式(A-2)中のR4aで表される炭素数2~10の2価の炭化水素基として列挙したものと同じものが挙げられる。
なお、R10aとしては、上記一般式(A-2-i)中のr1が0である場合には、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、r1が1以上である場合には、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
R10aで表される炭素数1~10の炭化水素基としては、上記一般式(A-2)中のR5aで表される炭素数1~10の炭化水素基として列挙したものと同じものが挙げられる。
ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体(ECP)としては、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルに由来の構成単位と、ポリビニルエーテルに由来の構成単位とを有する共重合体であればよい。
なお、「ポリ(オキシ)アルキレングリコール」とは、ポリアルキレングリコール及びポリオキシアルキレングリコールの両方を指す。
また、基油(A)中にECPが含まれる場合、ECP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。
当該ECPの中でも、次の一般式(A-3-i)で表される共重合体(A-3-i)又は一般式(A-3-ii)で表される共重合体(A-3-ii)であることが好ましい。
R4cは、各々独立に、炭素数1~10の炭化水素基を示す。
R5cは、各々独立に、炭素数2~4のアルキレン基を示す。
R6cは、各々独立に、水素原子、炭素数1~20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~20の脂環式基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~24の芳香族基、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。
なお、R1c、R2c、R3c、R4c、R5c、及びR6cが複数存在する場合、構成単位ごとにそれぞれ同一であってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
XC及びYCは、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、又は炭素数1~20の炭化水素基を示す。
一般式(A-3-i)中のuは、0以上の数を示し、好ましくは0~50の数であり、wは、1以上の数を示し、好ましくは1~50の数である。
一般式(A-3-ii)中のx及びyは、それぞれ独立に、1以上の数を示し、好ましくは1~50の数である。
なお、上記v、u、w、x、yの値は、基油(A)に要求される水酸基価に応じて調整されていればよく、特に制限はない。
R1c、R2c、及びR3cとして選択し得る前記炭化水素基の炭素数としては、好ましくは1~8、より好ましくは1~6、更に好ましくは1~3である。
R1c、R2c、及びR3cとしては、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1~8のアルキル基、より好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基、更に好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基である。
また、R1c、R2c、及びR3cの少なくとも一つが水素原子であることが好ましく、R1c、R2c、及びR3cの全てが水素原子であることがより好ましい。
R4cとして選択し得る前記炭化水素基の炭素数としては、好ましくは1~8、より好ましくは1~6、更に好ましくは1~4である。
なお、共重合体(A-3-i)又は共重合体(A-3-ii)において、オキシプロピレン単位(-OCH(CH3)CH2-)の含有量は、共重合体(A-3-i)又は共重合体(A-3-ii)中のポリ(オキシ)アルキレングリコール若しくはそのモノエーテルに由来の構成単位であるオキシアルキレン(OR5c)の全量(100モル%)基準で、好ましくは50モル%以上100モル%以下、より好ましくは65モル%以上100モル%以下、更に好ましくは80モル%以上100モル%以下である。
当該アルキル基との炭素数としては、好ましくは1~10、より好ましくは1~6、更に好ましくは1~3である。
当該脂環式基の環形成炭素数としては、好ましくは3~10、より好ましくは3~8、更に好ましくは3~6である。
なお、当該脂環式基は、前述の置換基を有していてもよく、当該置換基としては、アルキル基が好ましい。
当該芳香族基の環形成炭素数としては、好ましくは6~18、より好ましくは6~12である。
なお、当該芳香族基は、前述の置換基を有していてもよく、当該置換基としては、アルキル基が好ましい。
当該アシル基の炭素数としては、好ましくは2~10、好ましくは2~8、更に好ましくは2~6である。
当該炭素含有炭化水素基の炭素数としては、好ましくは2~20、より好ましくは2~10、更に好ましくは2~6である。
POEとしては、例えば、ヒンダードアルコールと、脂肪酸とのエステルが挙げられる。なお、基油(A)中にPOEが含まれる場合、POE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。
POEは、ヒンダードアルコール(例えば、ジオール又は水酸基数が3~20のポリオール)と、炭素数3~20の脂肪酸とのエステルが好ましい。
ヒンダードアルコールとしては、例えば、ネオペンチルグリコール等のジオール;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ジ-(トリメチロールプロパン)、トリ-(トリメチロールプロパン)、ペンタエリスリトール、ジ-(ペンタエリスリトール)、トリ-(ペンタエリスリトール)等のポリオール等が好ましい。なお、ヒンダードアルコールとは、4つの炭素原子に結合する4級炭素原子を有するアルコールを意味する。
なお、上記の脂肪酸の炭素数には、該脂肪酸が有するカルボキシ基(-COOH)の炭素原子も含まれる。
また、脂肪酸としては、直鎖状脂肪酸又は分岐鎖状脂肪酸のいずれであってもよいが、潤滑性能の観点から、直鎖状脂肪酸が好ましく、加水分解安定性の観点から、分岐鎖状脂肪酸が好ましい。更に、脂肪酸は、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸のいずれであってもよい。
更に具体的には、イソ酪酸、吉草酸(n-ペンタン酸)、カプロン酸(n-ヘキサン酸)、エナント酸(n-ヘプタン酸)、カプリル酸(n-オクタン酸)、ペラルゴン酸(n-ノナン酸)、カプリン酸(n-デカン酸)、オレイン酸(cis-9-オクタデセン酸)、イソペンタン酸(3-メチルブタン酸)、2-メチルヘキサン酸、2-エチルペンタン酸、2-エチルヘキサン酸、3,5,5-トリメチルヘキサン酸等が好ましい。
鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、若しくはナフテン系原油を常圧蒸留するか、又は原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等のうちの1つ以上の処理を行って精製した油、鉱油系ワックスを異性化することによって製造される油等が挙げられる。
なお、基油(A)中に鉱油が含まれる場合、鉱油は、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。
本発明の一態様の冷凍機油組成物において、基油(A)の主成分は、上記基油(A1)が好ましく、上記基油(A2)がより好ましく、上記基油(A3)が更に好ましい。なお、本明細書における「主成分」とは、最も含有率が多い成分を意味する。
基油(A)中における、基油(A1)、基油(A2)、又は基油(A3)の含有量は、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは50~100質量%、より好ましくは60~100質量%、更に好ましくは70~100質量%、より更に好ましくは80~100質量%、更になお好ましくは90~100質量%であり、より一層好ましくは100質量%である。
基油(A)は、本発明の効果を損なわない範囲内で、更に他の基油を含有してもよい。
他の基油としては、前述のPVE、PAG、ECP、及びPOEには該当しない、ポリエステル類、ポリカーボネート類、α-オレフィンオリゴマーの水素化物、脂環式炭化水素化合物、アルキル化芳香族炭化水素化合物、フィシャートロプシュプロセス等により製造されるGTL WAX(ガストゥリキッド ワックス)を異性化することによって製造される油等の合成油が挙げられる。
基油(A)の40℃動粘度は、好ましくは5~120mm2/s、より好ましくは10~110mm2/s、更に好ましくは30~100mm2/sである。基油(A)の40℃動粘度が上記範囲内であると、耐摩耗性がより良好となる。
本明細書において、40℃動粘度は、JIS K 2283:2000に準拠して測定した値である。
本発明の冷凍機油組成物は、リン系極圧剤(B)を含有する。冷凍機油組成物がリン系極圧剤(B)を含有しない場合、優れた耐摩耗性が得られない。
リン系極圧剤(B)としては、冷凍機油組成物において通常用いられるリン系極圧剤を、特に制限なく用いることができる。例えば、リン系極圧剤(B)として、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、及び亜リン酸水素エステル(以下、これらを「リン酸エステル化合物」ともいう)、並びにリン酸エステル化合物のアミン塩からなる群から選択される1種以上を用いることができる。
R41、R51、R61、R71、及びR81がアルケニル基の場合、炭素数は、より優れた耐摩耗性を得る観点、更に入手のしやすさ等も考慮すると、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、さらに好ましくは10以上であり、また上限値として好ましくは30以下、より好ましくは24以下、更に好ましくは20以下である。アルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状、分岐状が好ましい。
R41、R51、R61、R71、及びR81がアリールアルキル基の場合、炭素数は、より優れた耐摩耗性を得る観点、更に入手のしやすさ等も考慮すると、好ましくは7以上、より好ましくは10以上であり、上限値としては好ましくは30以下、より好ましくは24以下、更に好ましくは20以下である。
また、一般式(B-2)中、m5は1又は2を示し、一般式(B-4)中、m7は1又は2を示す。
また、m9は1、2又は3であり、m9が1のときは第1級アミン、m9が2のときは第2級アミン、m9が3のときは第3級アミンとなる。
リン系極圧剤(B)の含有量は、より優れた耐摩耗性を得る観点から、冷凍機油組成物の全量基準で、好ましくは0.1質量%~1.5質量%、より好ましくは0.3質量%~1.5質量%、更に好ましくは0.5質量%~1.2質量%である。
また、リン系極圧剤(B)由来のリン原子含有量は、より優れた耐摩耗性を得る観点から、冷凍機油組成物の全量基準で、好ましくは0.008質量%~0.13質量%、より好ましくは0.025質量%~0.13質量%、更に好ましくは0.042質量%~0.10質量%である。
なお、リン原子含有量は、ASTM D4951に準拠して測定することができる。
また、冷凍機油組成物がリン系極圧剤(B)以外のリン系化合物を含有しない場合、冷凍機油組成物のリン原子含有量が上記範囲であることが好ましい。
本発明の冷凍機油組成物は、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)を含有する。冷凍機油組成物が分解抑制剤(C)を含有しない場合、優れた耐摩耗性が得られない。
冷凍機油組成物には、摺動部分の耐摩耗性を確保する観点から、リン系極圧剤(B)が使用されることが多い。リン系極圧剤(B)は、通常、摺動部分の表面にリン被膜を生成し、摺動面に耐摩耗性を付与する。しかし、摺動部分が鉄材である場合、不飽和フッ化炭化水素化合物(HFO)を含む冷媒を用いると、不飽和フッ化炭化水素化合物(HFO)に由来するフッ素と鉄との反応が優先的に進行する。その結果、腐食摩耗が発生する。そこで、本発明では、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)を冷凍機油組成物に配合することで、フッ素と鉄との反応を抑制し、鉄材の摺動部分の耐摩耗性を優れたものとしている。
当該オートクレーブ試験は、詳細には、後述する実施例に記載の方法で実施される。
当該オートクレーブ試験を実施した後の冷凍機油組成物中のフッ素量が30質量ppmを超えると、優れた耐摩耗性を得ることができない。換言すれば、当該オートクレーブ試験を実施した後の冷凍機油組成物中のフッ素量が30質量ppm以下でなければ、優れた耐摩耗性は得られない。
ここで、より優れた耐摩耗性を得る観点から、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量は、好ましくは25質量ppm以下、より好ましくは20質量ppm以下、更に好ましくは15質量ppm以下、より更に好ましくは10質量ppm以下である。
ここで、本発明の一態様の冷凍機油組成物において用いられる分解抑制剤(C)は、有機金属塩(C1)、無機金属塩(C2)、含窒素有機化合物(C3)、及び脂肪酸エステル(C4)からなる群から選択される1種以上であることが好ましく、有機金属塩(C1)、無機金属塩(C2)、及び含窒素有機化合物(C3)からなる群から選択される1種以上であることがより好ましく、有機金属塩(C1)及び無機金属塩(C2)からなる群から選択される1種以上であることが更に好ましく、有機金属塩(C1)であることがより更に好ましい。
なお、有機金属塩(C1)、無機金属塩(C2)、含窒素有機化合物(C3)、及び脂肪酸エステル(C4)は、各々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。
以下、有機金属塩(C1)、無機金属塩(C2)、含窒素有機化合物(C3)、及び脂肪酸エステル(C4)について、詳細に説明する。
有機金属塩(C1)としては、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物(HFO)の分解を抑制し、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量を所定値以下に抑制し得ると共に、冷凍機油組成物中に溶解又は分散し得る有機金属塩を、特に制限なく用いることができる。有機金属塩(C1)の具体例としては、金属サリチレート及び金属フェネート等が挙げられる。
なお、有機金属塩(C1)に含まれる金属原子としては、ナトリウム及びカリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、及びバリウム等のアルカリ土類金属が好ましく、マグネシウム、カルシウム、及びバリウム等のアルカリ土類金属がより好ましく、カルシウムが更に好ましい。
Rとして選択し得る炭化水素基としては、例えば、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルケニル基、環形成炭素数3~18のシクロアルキル基、環形成炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアルキルアリール基、炭素数7~18のアリールアルキル基等が挙げられる。
なお、本明細書において、後述する測定方法により測定される塩基価が、50mgKOH/g未満のものを「中性」、50mgKOH/g以上150mgKOH/g未満のものを「塩基性」、150mgKOH/g以上のものを「過塩基性」と定義する。
なお、本明細書において、塩基価は、JIS K 2501:2003の9に準拠して、電位差滴定法(塩基価・過塩素酸法)により測定した値を意味する。
無機金属塩(C2)としては、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物(HFO)の分解を抑制し、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量を所定値以下に抑制し得ると共に、冷凍機油組成物中に溶解又は分散し得る無機金属塩を、特に制限なく用いることができる。無機金属塩(C2)の具体例を挙げると、ホウ酸塩、バナジン酸塩、珪酸塩、アルミン酸塩、及びタングステン酸塩等が挙げられ、これらの中でもホウ酸塩が好ましい。なお、無機金属塩(C2)に含まれる金属原子としては、ナトリウム及びカリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、及びバリウム等のアルカリ土類金属が好ましく、ナトリウム及びカリウム等のアルカリ金属がより好ましく、ナトリウムが更に好ましい。
ここで、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量を所定値以下に抑制して、本発明の効果をより発揮させやすくする観点から、無機金属塩(C2)としては、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム、珪酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウムが好ましく、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウムがより好ましく、ホウ酸ナトリウムが更に好ましい。
無機金属塩(C2)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。
含窒素有機化合物(C3)としては、鉄の存在下において不飽和フッ化炭化水素化合物(HFO)の分解を抑制し、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量を所定値以下に抑制し得ると共に、冷凍機油組成物中に溶解又は分散し得る含窒素有機化合物を、特に制限なく用いることができる。含窒素有機化合物(C3)の具体例を挙げると、ピリジン骨格を有する化合物、ピぺリジン骨格を有する化合物、ピペラジン骨格を有する化合物、ジアジン骨格を有する化合物等が挙げられ、これらの中でも、ピリジン骨格を有する化合物が好ましい。
また、含窒素有機化合物は、水酸基を1以上有することが好ましい。すなわち、ピリジン骨格を有する化合物、ピぺリジン骨格を有する化合物、ピペラジン骨格を有する化合物、ジアジン骨格を有する化合物等は、水酸基を1以上有することが好ましい。
ここで、前記オートクレーブ試験実施後の冷凍機油組成物中のフッ素量を所定値以下に抑制して、本発明の効果をより発揮させやすくする観点から、含窒素有機化合物(C3)としては、ピリジン骨格を有すると共に水酸基を1以上有する化合物が好ましく、キノリン骨格を有すると共に水酸基を1以上有する化合物がより好ましく、8-キノリノールがより更に好ましい。
ソルビタン脂肪酸エステル(C4)は、ソルビタンと脂肪酸とのエステル化合物である。ソルビタン脂肪酸エステル(C4)は部分エステルであっても完全エステルであってもよいが、本発明の効果をより発揮させやすくする観点から、部分エステルであることが好ましい。すなわち、ソルビタン脂肪酸エステル(C4)は、ソルビタン脂肪酸モノエステル、ソルビタン脂肪酸ジエステル、及びソルビタン脂肪酸トリエステルからなる群から選択される1種以上を含むことが好ましい。
ソルビタン脂肪酸エステル(C4)を構成する脂肪酸としては、好ましくは炭素数14~22、より好ましくは炭素数16~20の脂肪酸が挙げられる。脂肪酸の炭素数には、該脂肪酸が有するカルボキシ基(-COOH)の炭素原子も含まれる。また、脂肪酸は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよいが、直鎖状であることが好ましい。
当該脂肪酸を例示すると、パルミチン酸及びステアリン酸等の直鎖状の飽和脂肪酸、オレイン酸及びエライジン酸等の直鎖状の不飽和脂肪酸が挙げられる。これらは、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。これらの中でも、本発明の効果をより発揮させやすくする観点から、直鎖状の不飽和脂肪酸を用いることが好ましく、オレイン酸を用いることがより好ましい。すなわち、ソルビタン脂肪酸エステル(C4)は、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンジオレエート、及びソルビタントリオレエートからなる群から選択される1種以上を含むことがより好ましい。
分解抑制剤(C)の含有量は、より優れた耐摩耗性を得る観点から、冷凍機油組成物の全量基準で、好ましくは0.001質量%~1.0質量%、より好ましくは0.002質量%~0.50質量%、更に好ましくは0.004質量%~0.30質量%、より更に好ましくは0.006質量%~0.2質量%、更になお好ましくは0.008質量%~0.15質量%、一層好ましくは0.01質量%~0.15質量%である。
なお、分解抑制剤(C)が有機金属塩(C1)及び無機金属塩(C2)の少なくともいずれかを含む場合、分解抑制剤(C)に由来する金属原子の含有量は、冷凍機油組成物の全量基準で、好ましくは1質量ppm~1,250質量ppm、より好ましくは2質量ppm~625質量ppm、更に好ましくは5質量ppm~375質量ppm、より更に好ましくは7質量ppm~250質量ppm、更になお好ましくは10質量ppm~180質量ppmである。
なお、金属原子の含有量は、ASTM D4951に準拠して測定することができる。
また、冷凍機油組成物が分解抑制剤(C)以外の金属系化合物を含有しない場合、冷凍機油組成物の金属原子含有量が上記範囲であることが好ましい。
リン系極圧剤(B)と分解抑制剤(C)との含有量比[(B)/(C)]は、より優れた耐摩耗性を得る観点から、質量比で、好ましくは2~200、より好ましくは2~180、更に好ましくは3~150、より更に好ましくは4~120、更になお好ましくは5~110である。
本発明の冷凍機油組成物は、酸化防止剤(D)を含有する。冷凍機油組成物が酸化防止剤(D)を含有しない場合、酸化安定性を十分なものとできない。
酸化防止剤(D)は、フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤からなる群から選択される1種以上が好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール(DBPC)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)等が挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、フェニル-α-ナフチルアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン等が挙げられる。
これらの中でも、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール(DBPC)がより好ましい。
酸化防止剤の含有量は、安定性及び酸化防止性能の観点から、冷凍機油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~5質量%、より好ましくは0.05~3質量%、更に好ましくは0.1~1質量%である。
本発明の一態様の冷凍機油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内で、更に添加剤を含有してもよい。
添加剤としては、冷凍機油組成物の安定性向上の観点から、酸素捕捉剤、銅不活性化剤、消泡剤、及び粘度指数向上剤からなる群から選択される1種以上を含有することが好ましく、少なくとも酸化防止剤を含有することがより好ましい。
これらの添加剤は、各々について、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの添加剤の合計含有量は、冷凍機油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0~10質量%、より好ましくは0.01~5質量%、更に好ましくは0.1~3質量%である。
酸素捕捉剤としては、脂肪族不飽和化合物、二重結合を有するテルペン類等が挙げられる。
上記脂肪族不飽和化合物としては、不飽和炭化水素が好ましく、具体的には、オレフィン;ジエン、トリエン等のポリエン等が挙げられる。オレフィンとしては、酸素との反応性の観点から、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン等のα-オレフィンが好ましい。
上記以外の脂肪族不飽和化合物としては、酸素との反応性の観点から、分子式C20H30Oで表されるビタミンA((2E,4E,6E,8E)-3,7-ジメチル-9-(2,6,6-トリメチルシクロヘキセ-1-イル)ノナ-2,4,6,8-テトラエン-1-オール)等の共役二重結合を有する不飽和脂肪族アルコールが好ましい。
二重結合を有するテルペン類としては、二重結合を有するテルペン系炭化水素が好ましく、酸素との反応性の観点から、α-ファルネセン(C15H24:3,7,11-トリメチルドデカ-1,3,6,10-テトラエン)及びβ-ファルネセン(C15H24:7,11-ジメチル-3-メチリデンドデカ-1,6,10-トリエン)がより好ましい。
銅不活性化剤としては、N-[N,N’-ジアルキル(炭素数3~12のアルキル基)アミノメチル]トリアゾール等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン油、フッ素化シリコーン油等のシリコーン系消泡剤等が挙げられる。
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等が挙げられる。
本発明の冷凍機油組成物の製造方法は、特に制限されない。
例えば、本発明の一態様の冷凍機油組成物の製造方法は、下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物の製造方法であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記不飽和フッ化炭化水素化合物の分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを混合する工程を含み、
前記分解抑制剤(C)は、前記冷凍機油組成物とR1234yfとを質量比で1:1の割合で混合し、鉄、銅、及びアルミニウムからなる金属触媒の存在下で、175℃で336時間オートクレーブ試験を実施した後の、前記冷凍機油組成物中のフッ素量を、30質量ppm以下に抑制する化合物である、冷凍機油組成物の製造方法である。
上記各成分を混合する方法としては、特に制限はないが、例えば、基油(A)に、リン系極圧剤(B)、分解抑制剤(C)、及び酸化防止剤(D)を配合する工程を有する方法が挙げられる。リン系極圧剤(B)、分解抑制剤(C)、及び酸化防止剤(D)は、基油(A)に同時に配合してもよいし、別々に配合してもよい。リン系極圧剤(B)、分解抑制剤(C)、及び酸化防止剤(D)以外の他の成分の配合についても同様である。なお、各成分は、希釈油等を加えて溶液(分散体)の形態とした上で配合してもよい。各成分を配合した後、公知の方法により、撹拌して均一に分散させることが好ましい。
本発明の冷凍機油組成物又は本発明の一態様の冷凍機油組成物が有する、後述する実施例に記載のオートクレーブ試験後の物性値は、以下のとおりである。
後述する実施例に記載のオートクレーブ試験後の冷凍機油組成物のフッ素量は、冷凍機油組成物の全量基準で、30質量ppm以下であり、好ましくは25質量ppm以下、より好ましくは20質量ppm以下、更に好ましくは15質量ppm以下、より更に好ましくは10質量ppm以下である。
後述する実施例に記載のオートクレーブ試験後の冷凍機油組成物の酸価は、好ましくは0.30mgKOH/g以下、より好ましくは0.25mgKOH/g以下、更に好ましくは0.21mgKOH/g以下である。
本発明の冷凍機油組成物は、冷媒と混合し、冷凍機用混合組成物として使用される。
すなわち、本発明の冷凍機用混合組成物は、本発明の冷凍機油組成物と、冷媒とを含有する。
本発明において用いられる冷媒について、以下に説明する。
本発明において用いられる冷媒は、下記一般式(1)
CxFyHz・・・(1)
[前記一般式(1)中、xは2~6、yは1~11、zは1~11の整数であり、分子中に炭素-炭素不飽和結合を1以上有する。]で表される化合物から選択される1種以上の不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒である。
上記一般式(1)において、Cxで表されるx個の炭素原子の結合形態は、炭素-炭素単結合、炭素-炭素二重結合等の不飽和結合などがある。炭素-炭素の不飽和結合は、安定性の点から、炭素-炭素二重結合であることが好ましく、不飽和フッ化炭化水素化合物は、分子中に炭素-炭素二重結合等の不飽和結合を1以上有し、その数は1であるものが好ましい。すなわち、Cxで表されるx個の炭素原子の結合形態の少なくとも1つは、炭素-炭素二重結合であることがより好ましい。
具体的には、1~3個のフッ素原子が導入されたエチレンのフッ化物、1~5個のフッ素原子が導入されたプロペンのフッ化物、1~7個のフッ素原子が導入されたブテンのフッ化物、1~9個のフッ素原子が導入されたペンテンのフッ化物、1~11個のフッ素原子が導入されたヘキセンのフッ化物、1~5個のフッ素原子が導入されたシクロブテンのフッ化物、1~7個のフッ素原子が導入されたシクロペンテンのフッ化物、1~9個のフッ素原子が導入されたシクロヘキセンのフッ化物などが挙げられる。
これらの中でも、プロペンのフッ化物が好ましく、フッ素原子が3~5個導入されたプロペンがより好ましい。具体的には、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234ze)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234yf)、及び1,2,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234ye)が好ましく、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R1234yf)がより好ましい。
上記の不飽和フッ化炭化水素化合物は、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。
本発明の一態様において、冷媒は、上記一般式(1)に示す不飽和フッ化炭化水素化合物に加えて、他の化合物を必要に応じて含む混合冷媒であってもよく、例えば飽和フッ化炭化水素化合物を含んでもよい。
飽和フッ化炭化水素化合物としては、好ましくは炭素数1~4のアルカンのフッ化物、より好ましくは炭素数1~3のアルカンのフッ化物、更に好ましくは炭素数1又は2のアルカン(メタン又はエタン)のフッ化物である。該メタン又はエタンのフッ化物としては、トリフルオロメタン(R23)、ジフルオロメタン(R32)、1,1-ジフルオロエタン(R152a)、1,1,1-トリフルオロエタン(R143a)、1,1,2-トリフルオロエタン(R143)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(R134a)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(R134)、1,1,1,2,2-ペンタフルオロエタン(R125)等が挙げられ、これらの中でも、ジフルオロメタン及び1,1,1,2,2-ペンタフルオロエタンが好ましい。
これらの飽和フッ化炭化水素化合物は、1種を単独で用いてよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
前記炭化水素系冷媒としては、好ましくは炭素数1以上8以下の炭化水素、より好ましくは炭素数1以上5以下の炭化水素、更に好ましくは炭素数3以上5以下の炭化水素である。炭素数が8以下であると、冷媒の沸点が高くなり過ぎず冷媒として好ましい。該炭化水素系冷媒としては、メタン、エタン、エチレン、プロパン(R290)、シクロプロパン、プロピレン、n-ブタン、イソブタン(R600a)、2-メチルブタン、n-ペンタン、イソペンタン、シクロペンタンイソブタン、及びノルマルブタンからなる群より選ばれる1種以上が挙げられ、これらの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。
本発明において、冷媒は、上記一般式(1)で表される不飽和フッ化炭化水素化合物を含む。
上記一般式(1)で表される不飽和フッ化炭化水素化合物の含有量が、冷媒の全量基準で、好ましくは50質量%~100質量%、より好ましくは60質量%~100質量%、更に好ましくは70質量%~100質量%、より更に好ましくは80質量%~100質量%、更になお好ましくは90質量%~100質量%、一層好ましくは100質量%である。
本発明の一態様の冷凍機用混合組成物において、冷媒及び冷凍機油組成物の使用量は、冷凍機油組成物/冷媒の質量比で、好ましくは1/99~90/10、より好ましくは5/95~70/30である。冷凍機油組成物/冷媒の質量比を該範囲内とすると、潤滑性及び冷凍機における好適な冷凍能力を得ることができる。
<耐摩耗性>
本発明の一態様の冷凍機用混合組成物は、後述する実施例に記載の方法で測定した摩耗量が、好ましくは10mg以下、より好ましく5.0mg以下、更に好ましくは3.0mg以下である。
本発明の冷凍機油組成物及び冷凍機用混合組成物は、例えば、空調機、冷蔵庫、自動販売機、ショーケース、冷凍システム、給湯システム、又は暖房システムに用いることが好ましい。なお、空調機としては、開放型カーエアコン、電動カーエアコン等のカーエアコン;ガスヒートポンプ(GHP)エアコン;等が挙げられる。
各実施例及び各比較例で用いた各原料並びに各実施例及び各比較例の潤滑油組成物の各性状の測定は、以下に示す要領に従って行ったものである。
(1)40℃動粘度
各実施例及び各比較例で用いた基油(A)の40℃動粘度は、JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(2)塩基価
分解抑制剤(C)として用いたカルシウムサリチレートの塩基価は、JIS K 2501:2003の9に準拠して、電位差滴定法(塩基価・過塩素酸法)により測定した。
冷凍機油組成物の調製に用いた各成分の詳細について、以下に示す。
PAG(ポリオキシプロピレングリコールモノメチルエーテル、40℃動粘度:49mm2/s)を用いた。
トリクレジルホスフェートを用いた。
分解抑制剤(C)として、以下に示す有機金属塩(C1)-1、有機金属塩(C1)-2、無機金属塩(C2)、含窒素有機化合物(C3)、及びソルビタン脂肪酸エステル(C4)を用いた。
・有機金属塩(C1)-1:カルシウムサリチレート1(インフィニアムジャパン株式会社製、製品名「Infineum M7125」、カルシウム含有量:12.5質量%、塩基価:350mgKOH/g)
・有機金属塩(C1)-2:カルシウムサリチレート2(インフィニアムジャパン株式会社製、製品名「Infineum M7121」、カルシウム含有量:8.0質量%、塩基価:225mgKOH/g)
・無機金属塩(C2):ホウ酸ナトリウム(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・含窒素有機化合物(C3):8-キノリノール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・ソルビタン脂肪酸エステル(C4):ソルビタンオレエート(日本サーファクタント工業株式会社製、製品名「NIKKOL R-601」、ソルビタンモノオレエート:ソルビタンジオレエート:ソルビタントリオレエート=52:37:5(質量比))
酸化防止剤(D)として、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール(DBPC)を用いた。
上記各成分を混合して表1に示す組成の冷凍機油組成物を調製し、以下に説明するオートクレーブ試験及び密閉ファレックス摩耗試験を行った。
なお、表1中の配合組成の数値単位は、「質量%」である。
JIS K2211:2009の附属書Cに準拠して行った。具体的には、内容積200mLのオートクレーブに、実施例1~10及び比較例1の冷凍機油組成物20gとR1234yf20gとを混合した冷凍機用混合組成物(水分含有量500ppm)と、鉄、銅、及びアルミニウムからなる金属触媒とを封入した。次いで、真空引きを行って空気残量25mLとしてから、温度175℃の条件にて336時間保持した後、以下に説明する方法で、冷凍機油組成物中のフッ素量(表1中の試験後の油中フッ素量)及び酸価(表1中の試験後酸価)を評価した。
また、鉄材の摺動部分の腐食について評価する観点から、金属触媒のうち鉄触媒の変色について評価した。
冷凍機油組成物中のフッ素量は、オートクレーブ試験後の冷凍機用混合組成物から冷媒を分離し、JIS K 0127:2013(イオンクロマトグラフ分析通則)に準じて測定した。
JIS K2501:2003に準じ、指示薬光度滴定法(左記JIS規格における付属書1参照)により測定した。
ピン及びブロックとして、以下のものを準備した。
・ピン:SAE-3135
・ブロック:AISI-1137
ファレックス試験機を用い、ASTM D2670に準拠して次の試験を行った。
ファレックス試験機に、ピンとブロックとをセットし、試験容器内に、評価対象である冷凍機油組成物300gを入れると共に、冷媒としてR1234yfを30g充填して、試験容器を密閉した。そして、回転速度0.09m/s、油温60℃、荷重1,779Nに設定して120分間運転し、ピン及びブロックの合計の摩耗量(mg)を測定した。
評価基準は、以下のとおりとした。なお、摩耗量(mg)が少ない程、耐摩耗性に優れる。
・評価S(合格):3.0mg以下
・評価A(合格):3.0mg超5.0mg以下
・評価B(合格):5.0mg超10mg未満
・評価C(不合格):10mg以上
分解抑制剤(C)を含有し、オートクレーブ試験後の冷凍機油組成物中のフッ素量がいずれも30質量ppm未満である、実施例1~10の冷凍機油組成物は、耐摩耗性に優れることがわかる。また、酸価も良好であり、鉄触媒の変色も見られない。
これに対し、分解抑制剤(C)を含有せず、オートクレーブ試験後の冷凍機油組成物中のフッ素量が30質量ppmを超える、比較例1の冷凍機油組成物は、耐摩耗性に劣ることがわかる。また、酸価も劣り、鉄触媒の変色も見られる。
Claims (5)
- R1234yfを含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記R1234yfの分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを含有し、
前記基油(A)は、ポリアルキレングリコール類であり、
前記リン系極圧剤(B)は、トリクレジルホスフェートであり、
前記分解抑制剤(C)は、過塩基性カルシウムサリチレート、ホウ酸ナトリウム、及び8-キノリノールからなる群から選択される1種以上であり、
前記酸化防止剤(D)は、ジ-tert-ブチル-p-クレゾールであり、
前記リン系極圧剤(B)の含有量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.5~1.2質量%であり、
前記分解抑制剤(C)の含有量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.01~0.15質量%であり、
前記酸化防止剤(D)の含有量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.1~1質量%である、冷凍機油組成物。 - 前記リン系極圧剤(B)と前記分解抑制剤(C)との含有量比[(B)/(C)]が、質量比で、5~200である、請求項1に記載の冷凍機油組成物。
- 前記冷媒が、前記R1234yfのみからなる、請求項1又は2に記載の冷凍機油組成物。
- R1234yfを含む冷媒と、請求項1~3のいずれか1項に記載の冷凍機油組成物と、を含有する、冷凍機用混合組成物。
- R1234yfを含む冷媒に用いられる冷凍機油組成物の製造方法であって、
基油(A)と、リン系極圧剤(B)と、鉄の存在下において前記R1234yfの分解を抑制する分解抑制剤(C)と、酸化防止剤(D)とを混合する工程を含み、
前記基油(A)は、ポリアルキレングリコール類であり、
前記リン系極圧剤(B)は、トリクレジルホスフェートであり、
前記分解抑制剤(C)は、過塩基性カルシウムサリチレート、ホウ酸ナトリウム、及び8-キノリノールからなる群から選択される1種以上であり、
前記酸化防止剤(D)は、ジ-tert-ブチル-p-クレゾールであり、
前記リン系極圧剤(B)の配合量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.5~1.2質量%であり、
前記分解抑制剤(C)の配合量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.01~0.15質量%であり、
前記酸化防止剤(D)の配合量は、前記冷凍機油組成物の全量基準で、0.1~1質量%である、冷凍機油組成物の製造方法。
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