JPH03128991A - 潤滑油 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に関するものであり、特に、フロンのうちでも塩素を含
まないハイドロフルオロカーボン、RF C−134a
(1,1,1,2−テトラフルオロエタン)RF C
−134(1,1,2,2−テトラフルオロエタン)H
F C−152a (1,1−ジフルオロエタン)など
の水素含有フロン冷媒を圧縮する際に用いるのに好適な
潤滑油に関するものであ、る。
と塩素を構成元素とするフロン、例えばクロロフルオロ
カーボン(CFC)であるR−11(トリクロロモノフ
ルオロメタン)、R−12(ジクロロジフルオロメタン
)、ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)であ
るR−22(モノクロロジフルオロメタン)等のフロン
が使用されているが、最近のオゾン層破壊問題に関連し
、これへの影響が無い新しいタイプの冷媒としてHFC
1348などの新しい水素含有フロン冷媒が出現し始め
ている。
系のものが多数知られているが、これらは前記新しいH
F C−134aに対しては、相溶性が全く悪く使用で
きないことが分かった。従って、今日この対策□が重要
な課題となってきた。また、この他にも冷凍機油に必要
な性能には、潤滑性、電気絶縁性、省エネルギー性、耐
摩耗性、密封性、耐熱性、スラッジ析出防止性が挙げら
れ、これらの点についても考慮が必要である。
ル系合成潤滑油があり、これについては油化学誌、第2
9巻、第9号、第336〜343頁(1980)および
ベトロチツク誌、第8巻、第6号、第562〜566頁
(1985)に紹介がある。また、特開昭612811
99号公報には次式、 R+ (0(Rz○)、、−R3)ゎ で表わされるポリグリコールとアルキルヘンゼン等の混
合物、特開昭57−63395号公報にはポリエーテル
、例えば付加モル数が1官能あたり53のように高分子
量のポリオキシプロピレンモノブチルエーテルにエポキ
シシクロアルキル系化合物を混合した油、また特開昭5
9−117590号公報にはポリエーテル系化合物とパ
ラフィン系又はナフテン系鉱油の高粘度混合油が夫々紹
介されている。
も相溶性等の問題からHF C−134aを冷媒とする
冷凍機用の潤滑油にはなり得なかっlた。
、HF C−134a用冷凍機油として両末端が水酸基
(−OH)であるポリオキシアルキレングリコール(以
下PAGと略す)が紹介されており、このPAGは末端
が水酸基とアルキル基とより成る一般的なPAGと比較
するとHF C−134aとの相溶性においてより広い
温度範囲で溶けあい、冷凍システムでのコンプレッサへ
の油戻りが改善され、また高温時コンプレッサが起動し
た時の焼付きが防止されるとある。そのHF C−13
4aとの相溶温度範囲は一40°C〜+50°Cと紹介
されている。
−12等CFCの代替冷媒候補であり、主にカーエアコ
ン、冷蔵庫を対象とした新規冷媒として期待されている
。冷蔵庫の場合、油と冷媒との相溶性が必要であるが、
モータが冷媒システム内にあるタイプがほとんどであり
、油自体に高い電気絶縁性が要求される。しかし、従来
、HF C−134a用冷凍機油として検討されている
PAGは米国特許第4,755,316号公報に開示さ
れた化合物を含め電気絶縁性は従来の鉱油系冷凍機油と
較べると著るしく劣り、さらに吸湿性が高い。
C−134a、 HF C−134、HF C−152
aなどの塩素を含まない水素含有フロン冷媒に対して広
い温度範囲で相溶性に優れ、かつ電気絶縁性が高く、さ
らに吸湿性の低い冷凍機用潤滑油を提供することにある
。
などのシステムに現在使用されているものの、これらエ
ステルは新しい冷媒であるHFC134aとは全く相溶
しないか、あるいはその相溶範囲は極めて狭い。本発明
者らは、PAGと比較してのエステルの高い電気絶縁性
、低い吸湿性、良好な潤滑性、高い熱酸化安定性に着目
し、いかに分子設計をするとHF C−134a等の水
素含有フロン冷媒と広い範囲で相溶するか鋭意検討した
ところ、極限られた構造のエステルのみがHF C−1
34a等の冷媒システムに使用できることを見出し、本
発明を完成するに至った。
12の2価アルコール1種類以上と、炭素数3〜18の
直鎖又は分枝の1価脂肪酸1種類以上、あるいは炭素数
3〜18の直鎖又は分枝の1価脂肪酸1種類以上と炭素
数4〜14の多塩基酸1種類以上とを原料として得たエ
ステルを主成分とする水素含有フロン冷媒用潤滑油量す
るものである。
の2価アルコール1種類以上と、炭素数3〜18の直鎖
又は分枝の1価脂肪酸1種類以上と炭素数4〜14の多
塩基酸1種類以上とを原料として得たエステルを主成分
とする水素含有フロン冷媒用潤滑油に関するものである
。
物理特性と諸性能を与えるために、炭素数12以下のも
のを原料として用いる。
ル自体の炭化水素部分が大きくなりすぎて、台底された
エステルはHF C−134a等との相溶性が悪くなり
、冷凍機用潤滑油として好ましくない。
たエステルには吸湿性の増大、電気抵抗率の減少及びゴ
ムの膨潤性の増大など冷凍機用潤滑油として好ましくな
い現象が発生する。よって本発明においては、原料とし
て用いられる炭素数2〜12の2価アルコールとして、
特にエーテル結合を持たないことを規定するものである
。
については、1価脂肪酸と共に特に多塩基酸を用いてエ
ステル化することによって、潤滑油として望ましい粘度
などの物性を確保することができる。
グリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオ
ール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオ
ール、3−メチル−1,5−ベンタンジオール、2,2
14−トリメチル−1,3−ベンタンジオール、2−エ
チル1.3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−
プロパンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオ
ール、2メチル−1,2−プロパンジオール、3−メチ
ル−1,2ブタンジオール、2−メチル−1,2−ブタ
ンジオール、2−メチル−2,3−ブタンジオール、2
−メチル−2,4−ブタンジオール、2,4−ジメチル
−2,4−ベンタンジオール、2,2−ジメチル−1,
3−ブタンジオール、2,2ジメチル−1,3−ベンタ
ンジオール、2,5−ジメチル2.5−ヘキサンジオー
ル、2.3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、エチ
レングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−
プロパンジオール、1.2−ブタンジオール、1.3−
ブタンジオール、1.4−ブタンジオール、1.6−ヘ
キサンジオール、2.3−ブタンジオール、1.2−ベ
ンタンジオール、2,3−ベンタンジオールなどが挙げ
られる。
下である場合は、粘度が低すぎるとともに冷凍機を構成
する金属と反応し、腐食の原因となるため使用すること
ができない。また、1価脂肪酸の炭素数が19以上の場
合は、生成したエステルが低温で白濁したり、水素含有
フロン冷媒との相溶性が極端に悪くなるため、やはり使
用することができない。よって本発明においては、使用
することかできる1価脂肪酸として炭素数3〜18の脂
肪酸を特に規定するものである。
酸、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタ
ン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、イソへブタン酸、オク
タン酸、2−エチルヘキザン酸、ノナン酸、3,5.5
−トリメチルヘキサン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラ
ウリン酸、ごリスチン酸、パルミチン酸、パルミトオレ
イ酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、
リノール酸およびリルン酸などがある。
宜混合して、前記2価アルコールとの間でエステル反応
を生ぜしめ、各種冷凍機の要求する望ましい物理特性を
満足するエステルを得るものである。
、1価脂肪酸として炭素数3〜11の直鎖のものと炭素
数3〜14の分枝のものの混合系が好ましく、更に好ま
しくは炭素数5〜1oの直鎖のも0 のと炭素数7〜9の分枝のものの混合系を使用し、かつ
原料として使用する1価脂肪酸全体に対してこれら直鎖
および分枝の1価脂肪酸の配合割合を50モル%以上と
するのが好ましい。
付与するために、原ネミ1として用いた酸全体に対し炭
素数4〜14の多塩基酸1種以上を80モル%以下の割
合で前記2価アルコールとエステル化反応させることが
好ましい。多塩基酸が80モル%を越えると、粘度が高
くなり過ぎたり、場合によりゲル化を起こし、望ましい
物理特性を得ることが困難となる。
の一層の相溶性および生威したエステルの物理特性を考
慮すると、炭素数4〜10の多塩基酸が好ましい。具体
的には、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スヘリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸
、マレイン酸、トリメリド酸等が挙げられる。ここで、
炭素数3以下の多塩基酸は特殊品であり、安価に人手す
る■ のが困難であり、かつ合成後エステルの安定性乙こ劣る
。また、炭素数15以上の多塩基酸はHFC−134a
等との相溶性が大幅に低下する。
定の脂肪酸との脱水反応によるエステル化反応、あるい
は脂肪酸の誘導体である酸無水物、酸クロライド等を経
由しての一般的なエステル化反応や各々の誘導体のエス
テル交換反応によって得ることができる。
が、残存する酸価および水酸基価を特に規定するもので
はない。しかしながら、酸価が3以上存在する場合には
冷凍機内部に使用されている金属との反応により金属石
けんなどを生威し、沈殿するなどの好ましくない現象も
起こりうる。
酸基価が50を越える場合にはエステルが低温において
白濁するなどの好ましくない現象が起こりうる。よって
、水酸基価は50未満であることが好ましい。
潤滑油は、例えばHF C134aを冷媒とした冷S機
に用いる潤滑油として、冷媒HFC134aと低温から
高温までの広い領域で相互に良好な溶解性を示してその
潤滑性及び熱安定性を大幅に向上させることができる。
れているPAGに較べるとはるかに電気絶縁性が高くか
つ吸湿性も小さい。したがって、上記エステルを主成分
とする本発明の冷凍機用潤滑油は、従来技術の問題であ
るH F C−134a等の水素含有フロン冷媒に対す
る相溶性の問題及び吸湿性の問題を解決でき、さらには
該冷媒を冷蔵庫用冷凍コンプレッサに使用する場合の大
きな問題である電気絶縁性を高め、この問題をも解決す
ることが可能となった。
能を満足する範囲においてPAGや鉱油等の潤滑油を適
宜混合できることはいうまでもなく、また従来、冷凍機
油に使用されている酸化防3 止剤、摩耗防止剤、エポキシ化合物等の添加剤を適宜添
加し得ることも勿論のことである。
オペンチルグリコールを用いた第1表に示すA−1〜8
の供試油(いずれも市販品はなく試製油)を使用して冷
媒RF C−134a冷凍機用潤滑油としての性能を評
価した。なお、比較例として第2表に示す潤滑油として
一般的な市販のPAG(B−1〜3、旭電化■製品)な
らびにエステル(C−1〜2、日本油脂■製品)の評価
も行なった。
混合した1価脂肪酸(ペンタン酸、オクタン酸及び2−
エチルヘキサン酸)と多塩基酸(実施例1の場合、多塩
基酸を含んでいないが)の混合物とネオペンチルグリコ
ールを、前記混合物中4 のカルボキシル基と、アルコール中の水酸基の量が等量
となる割合で、撹拌棒、窒素ガス吹き込み管、温度計及
び冷却器付き水分分離器を備えた四つ目フラスコに仕込
み、窒素気流下230度で8時間、留出する水を系外に
除きながらエステル化反応を行い、さらにその後、減圧
(2〜3mml1g)にして同し温度で2時間反応を行
って実施例1の試製油A−1を得た。その他の実施例2
〜8についても同様にエステル化反応を行い試製油A−
2〜A−8を得た。
ての性能として潤滑性、相溶性、熱安定性、電気絶縁性
および吸湿性を下記に示す条件の下で評価した。
(Falex)焼付荷重をRF C−134aの吹き込
み制御雰囲気下(70成/ m i n )、で測定し
た。
gとをガラスチューブに封入した後、毎分1°Cでの冷
却及び昇温を行い、低温並びに高温において二層分離を
起こす温度、すなわち二層分離温度を測定した。
油1gと冷媒(RF C−134a及びR−12)Ig
と触媒(鉄、銅、アルミニウムの各線)をガラスチュー
ブに封入した後、175°Cに加熱し、10日後に供試
油の色相をASTM表示にて判定した。
った。
ーカーにサンプル油60gを入れ、開放3時間後の水分
濃度により比較、評価した。
G (B−1〜3)と比較すると、体積抵抗で示される
電気絶縁性が10万倍以上も良く、高温における二層分
離も見られない。また、焼付荷重も優れており、吸湿性
も低い。熱安定性については、RF C−134aの系
では同等であるが、R12の系では圧倒的に優れている
。このことは、冷媒がR−12からHF C−134a
へ移行する段階でのHF C−134aへのR−12の
混合は避けられないことから、実用上極めて有利である
。
2)と比較すると、二層分離温度できわだった差があり
、市販油はR−134aとほとんど溶けあわない。この
点が分子設計された本発明に係るエステルの大きな特長
である。
に優れているといえる。
期待され、カーエアコン、冷蔵庫に用いられる。
ッサが起動するため高温での油と冷媒との相溶性が重要
となる。上記起動時にコンプレッサ内で油と冷媒が二層
分離を起こしていると、比重の大きな冷媒が下層に留ま
り、冷媒のみがコンデンサに供給されるため、潤滑不足
からコンプレッサ焼付きの原因となる。
れた内蔵タイプのものが多く、漏電が問題となるが、本
発明に係るエステルはPAGより10万倍以上高い体積
抵抗率を有することから、電気絶縁性に優れた冷凍機用
潤滑油であるといえる。
いた第4表に示すA−9〜18の供試油(いずれも市販
品はなく試製油、エステル台底は既述の実施例1の方法
と同様)を使用して冷媒HFC−134a冷凍機用潤滑
油としての性能を評価した。なお、評価方法は前述の方
法によった。
アルコールを用いた本発明に係るエステルも、ネオペン
チルグリコールを用いた場合と同様にRF C−134
aとの相溶性、電気絶縁性、潤滑性、熱安定性に優れ、
吸湿性もPAGよりはるかに低く、冷媒HF C−13
4aに適した冷凍機用潤滑油であるといえる。
よるオゾン層破壊に対応すべく、冷媒として広く使用さ
れているR−12の代替として、オゾン層破壊のほとん
どないHF C−134aがクローズアップされている
が、冷凍機油との相溶性が悪いという欠点があり、代替
システム開発の壁となっていた。しかし、本発明の冷凍
機用潤滑油は冷媒としてのフロンHF C−134a、
HF C−134、N F C−152a等の水素含
有フロン冷媒に対し充分な相溶性を維持しかつ高い電気
絶縁性を有し、総合性能にも優れていることから、特に
従来のR12やR−22のフロンに代わりRF C−1
34aを用い3 ても従来システムをそのまま使用することができるとい
う効果が得られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エーテル結合を持たない炭素数5〜12の2価アル
コール1種類以上と、炭素数3〜18の直鎖又は分枝の
1価脂肪酸1種類以上、あるいは炭素数3〜18の直鎖
又は分枝の1価脂肪酸1種類以上と炭素数4〜14の多
塩基酸1種類以上とを原料として得たエステルを主成分
とする水素含有フロン冷媒用潤滑油。 2、原料として用いた酸全体に対し、前記炭素数4〜1
4の多塩基酸1種類以上が80モル%以下である請求項
1記載の水素含有フロン冷媒用潤滑油。 3、エーテル結合を持たない炭素数4以下の2価アルコ
ール1種類以上と、炭素数3〜18の直鎖又は分枝の1
価脂肪酸1種類以上と炭素数4〜14の多塩基酸1種類
以上とを原料として得たエステルを主成分とする水素含
有フロン冷媒用潤滑油。 4、原料として用いた酸全体に対し、前記炭素数4〜1
4の多塩基酸1種類以上が80モル%以下である請求項
3記載の水素含有フロン冷媒用潤滑油。 5、水素含有フロン冷媒が、1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタンである請求項1〜4のうちいずれか一項記
載の水素含有フロン冷媒用潤滑油。
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