JPS63289098A - フロン雰囲気下で用いる潤滑油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフロン雰囲気下で用いる潤滑油、特に冷凍機に
適した潤滑油に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

近年、冷凍装置の小型化、大容量化に伴って、圧縮機の
吐出ガス温度は上昇する傾向にある。

このため、冷凍機油の温度が上がり、粘度低下による冷
媒の密封性の悪化が問題となっている。

これに対処するため、特にロータリ型圧縮機では高粘度
油が適用され、例えばナフテン系鉱物油、もしくはアル
キルベンゼン系、ポリα−オレフィン系合成油等が使用
されるようになった。

しかし、このような潤滑油は粘度の温度依存性が大きい
（即ち粘度指数が小さい）ため、低湯側では粘度が高す
ぎ、粘性抵抗による圧縮機の効率低下がある。

このように高温での冷媒の密封性と低温での圧縮機の効
率向上を両立させることは未解決のままであり、そのた
めに粘度指数の高い潤滑油が望まれている。それと同時
に、冷凍機用潤滑油にはフロンとの相溶性の良いことも
要求される。相溶性が悪いと、潤滑油とフロンが相分離
し、オイル戻りが悪くなるため、潤滑不良や、起動時の
発泡等の重要欠陥の原因となるからである。

粘度指数向上については、他の分野においてではあるが
、ジメチルポリシロキサンを用いる方法が知られている
。これは、例えば特開昭５２−１３５３０７号公報、同
５９−４１３９４号公報に示されるように、単独、ある
いは炭化水素油との混合で、機能流体、動力伝達流体、
熱伝達流体に用いられている。しかしながら、ジメチル
ポリシロキサンは、通常の潤滑油やフロンとの相溶性が
悪く、これを冷凍機油に適用した場合、混合系でも単独
系でも低温で相分離や潤滑不良が起こり到底使用に耐え
ない。

粘度指数改善の他の例としては、ジヘキシルボリシロキ
サンを用いたもの（特開昭５４−１６２７９７号公報）
が見出される。このものについて、他の潤滑油やフロン
との相溶性はジメチルポリシロキサンよりも改善されて
はいるが、しかしそれでもまだまだ不十分であり、特に
低温での溶解性が悪いため冷凍機油に用いることは到底
できない。

また、フロン雰囲気下で用いられる潤滑油においてポリ
シロキサン化合物が使用された例は、ジメチルポリシロ
キサン（特開昭５７−１５９８９２号、同５７−１７７
０９６号、同６１−１３０３８９号各公報等）、トリフ
ルオロプロピルメチルポリシロキサン（特開昭５９−１
０５０９１号、同５９−４１３９４号公報）、あるいは
、高級脂肪酸変性シリコーンオイル（特開昭６１−２６
６４９４号公報）などに見られるが、他の潤滑油および
フロンとの相溶性が根本的に未解決のままであり、消泡
剤、耐摩耗・極圧剤　　　　　゛等の助剤として普通１
１０００ｐｐ以下、最大１重量％の使用が提案されてい
るに過ぎない。

このように、冷凍機用潤滑油に課せられた課題の解決は
容易ではないが、更にその上に、フロン安定性について
も考慮しなければならない。

フロンは循環使用につれて経時的に分解し、腐食性のガ
スを発生して装置を痛めるが、その分解速度は一緒に用
いる潤滑油の影響を大きく受けるからである。

以上述べた様に、従来技術においては、高い粘度指数、
フロンとの相溶性、フロン安定性等の重要特性を兼ね備
えた冷凍機用潤滑油はまだ得られていない。

〔本発明の目的〕

本発明の目的は、充分な粘度をもち、高い粘度指数を有
し、フロンとの相溶性に優れ、且つフロン安定化に寄与
する、フロン雰囲気下で用いる優れた冷凍機用潤滑油を
提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、潤滑油にある種のポリシロキサンを含有させ
ることにより目的を達し得ることを見い出し本発明を完
成するに至った。

即ち、本発明は、ジメチルポリシロキサンのメチル基の
一部あるいは全部を、（ａ）炭素数２〜４０のアルキル
基、（ｂ）アリール基、（ｃ）下記のＲで、示される基
からなる３つの群の内の、少なくとも２つの群から選ば
れ、各群につき１種以上の基で置換した、４０℃での動
粘度が１０〜５０００　ｃｓｔテするｉ性シリコーンオ
イルを２重量％以上含有することを特徴とするフロン雰
囲気下で用いる潤滑油に係わるものであり、粘度指数が
高くフロン安定性及びフロンとの相溶性の優れたことを
特徴とする潤滑油に係わるものである。

υ　　　　　　　　　　　　　　　　υ−Ｒ，Ｃ−０−
Ｒ３ （Ｒ３：アルキルアリール又はアラルキル基Ｒ２：アル
キレン、アリーレン、アルキルアリーレン又はアラルキ
レン基 Ｒ３＋　Ｒａ：Ｈ１アルキル、アルケニル、アリール、
アルキルアリール又はアラルキ ル基） 本発明において使用される潤滑油基油は特別に制限は無
く、例えば、鉱物油や、ポリα−オレフィン、ポリブテ
ン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリアル
キレングリコール、ポリオールエステル、脂肪酸ジエス
テル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル等の合成
油、もしくはこれらの混合油でよい。また、変性シリコ
ーンオイルを単独で潤滑油基油として用いることも可能
である。

また、本発明において使用される変性シリコーンオイル
は、ジメチルポリシロキサンのメチル基の一部あるいは
全部を、（ａ）炭素数２〜４０のアルキル基、山）アリ
ール基、（ｃ）上記のＲで示される基からなる３つの群
の内の、少なくとも２つの群から選ばれ、各群につき１
種以上の基で置換したものである。

ｆａ）群はジメチルシロキサンのメチル基をヘキシル基
、デシル基、オクタデシル基、１．３，５，７−チトラ
メチルオクチル基等の、炭素数２〜４０の直鎖あるいは
分岐アルキル基で置換したアルキル変性を示し、（ｂｌ
群はフェニル基やナフチル基で置換したアリール変性を
示し、（ｃ１群はジメチルシロキサンのメチル基を炭素
数７〜４０のアルキルフェニル基等で置換したアルキル
アリール変性、スチレンやα−メチルスチレン等の炭素
数７〜４０のアラルキル基で変性したアラルキル変性、
炭素数２〜４０の直鎖飽和脂肪酸、直鎖不飽和脂肪酸、
分岐飽和脂肪酸等のアリルエステル、あるいは、ビニル
酢酸、ビニル酢酸エステル、アクリル酸、アクリル酸エ
ステル等で変性した脂肪酸変性、アリルグリシジルエー
テル、ブタジェンモノオキサイド等のエポキシ基を含有
する炭素数２〜．４０の炭化水素基で変性したエポキシ
変性、アリルアルコール等の水酸基を含有する炭素数１
〜４０の炭化水素基で変性したアルコール変性、アリル
アルキルエーテル、アリルアラルキルエーテル等のエー
テル基を含有する炭素数２〜４０の炭化水素基で変性し
たエーテル変性等のシリコーンオイル、もしくはこれら
の混合変性シリコーンオイルである。これらの変性基に
おいては炭素数が長すぎると変性シリコーンオイル自身
の粘度指数が低下し本発明の効果を発揮しない。

本発明に係わる変性シリコーンオイルはジメチルポリシ
ロキサンのメチル基の一部又は全部が上記の（ａ）、　
（ｂｌ、　（ｃ）の３つの群の内の少なくとも２つの群
から選ばれる基で置換されており、具体的には、オクチ
ル／α−メチルスチレン変性、ドデシル／フェニル変性
、フェニル／α−メチルスチレン変性、テトラデシル／
２−エチルヘキサン酸アリル／アリルグリシジルエーテ
ル変性、ヘキシル／α−メチルスチレン／アリルアミン
変性、オクタデシル／ナフチル／イソステアリン酸アリ
ル変性、１，３．５．７−テトラメチルオクチル／ノニ
ルフェニル変性、オクチル／オレイン酸アリル変性、ヘ
キシル／アリルアルコール変性、デシル／スチレン変性
、ｌ、３−ジエチル−５−メチルへブチル／ビニル酢酸
イソステアリル変性等のシリコーンオイルである。

これらの変性シリコーンオイルについては、他の潤滑油
への溶解性及びフロンとの相溶性からみて、（ｂｌ群及
び（ｃ１群より選ばれる置換基の変性率が２％以上であ
ることが必要であり、好ましくは５％以上である。

これらの変性シリコーンオイルは、基油に２重量％以上
、好ましくは５重量％以上、更に好ましくは基油に１０
重量％以上含有させる。２重量％より少ない含有量では
、十分粘度指数を高めることができない。また、用いら
れる変性シリコーンオイルの粘度は、４０℃の粘度が１
０〜５０００　ｃｓｔが望ましく　、５０００　ｃｓｔ
より大きいと基油に溶けにくくなり好ましくない。

また、フェニル基のみで変性したシリコーンオイルは、
粘度指数が高くないため好ましくない。オレイン酸アリ
ルなどの不飽和脂肪酸アリルで変性したシリコーンオイ
ルのように、不飽和結合を持った変性シリコーンオイル
は、エポキシ化合物等の添加剤を加えてフロン安定性を
更に上げることができる。

本発明の変性シリコーンオイルは上記のような特定の変
性基を導入することにより顕著な効果が得られるのであ
るが、更に他の目的のために上述のような変性基に加え
てアミノ基、チオエーテル基、メルカプト基、ポリオキ
シアルキレン基、パーフルオロアルキル基等の変性基を
用いてもよい。

本発明の潤滑油は、通常使用される酸化防止剤、極圧剤
、油性向上剤、消泡剤、脱塩化水素剤等の潤滑油添加剤
を添加して使用することもできる。

酸化防止剤として使用可能なものは、２．６−ジーｔ−
ブチル−４−メチルフェノール、４．４′−メチレンビ
ス（２，６−ジーｔ−ブチルフェノール）等のフェノー
ル系酸化防止剤や、ｐ＋ｐ−ジオクチルフェニルアミン
、モノオクチルジフェニルアミン、フェノチアジン、３
．７−シオクチルフエノチアジン、フェニル−１−ナフ
チルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、アルキル
フェニル−１−ナフチルアミン、アルキルフェニル−２
−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤や、アルキル
ジサルファイド、チオジプロピオン酸エステル、ベンゾ
チアゾール等の硫黄系酸化防止剤やジアルキルジチオ燐
酸亜鉛、ジアリールジチオ燐酸亜鉛などである。

極圧剤、油性向上剤として使用可能なものは、例えば、
ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸
亜鉛、ジアルキルポリサルファイド、トリアリールフォ
スフェート、トリアルキルフォスフェート等である。消
泡剤として使用されるものは、ジメチルポリシロキサン
等のシリコーン油やジエチルシリケート等のオルガノシ
リケート１１等である。脱塩化水素剤として使用される
ものは、フェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシ
ジルエーテル、エポキシステアリン酸エステル等のエポ
キシ化合物やトリアルキルフォスファイト、有機錫化合
物、ホウ素化合物等である。

〔本発明の効果〕

本発明による潤滑油は、十分な粘度をもち、高い粘度指
数を有し、フロンとの相溶性が良く、且つフロン安定化
に寄与する、冷凍機用潤滑油として優れたものである。

また、作動油、金属加工油、エンジン油、ギヤ油等とし
ても使用でき、特に高粘度指数が必要とされる分野に有
効である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。例中の
％は特記しない限り重量基準である。

尚、実施例で用いた本発明に係わる変性シリコーンオイ
ル及び比較の変性シリコーンオイルの物性値を表−１に
示す。

実施例１ 表−２に示す組成を有する各種潤滑油を調製し、その４
０℃及び１００℃における粘度、並びに粘度指数（ＪＩ
Ｓ　Ｋ−２２８３）を測定した。その結果を表−２に示
す。

表−２から明らかなように、本発明はさまざまな潤滑油
基油との混合系に対しても有効であり粘度指数の高い潤
滑油が得られる。例えば、粘度指数が２７であるナフテ
ン油（比較品１）に変性シリコーンオイル＋１１を２％
添加した潤滑油（本発明品１）では、ナフテン油の長所
を持ったままで、粘度指数が１０５にまで向上している
。

これに対しフェニル変性シリコーンオイルａυが２０％
含まれた潤滑油（比較品３）の粘度指数は９４どまりで
ある。更に、同じナフテン油に変性シリコーンオイル（
１）を２０％添加した潤滑油（本発明品２）の粘度指数
は１７９にまで向上する。

しかし、０．５％しか含まない潤滑油（比較品２）の粘
度指数は４４までしか上がらなかった。

又、比較品４と本発明品４．５を、比較品５と本発明品
６，７を、比較品６と本発明品８゜９を、比較品７と本
発明品１０．１１を比べても判るように、種々の潤滑油
基油に対し、本発明の変性シリコーンオイルを含む潤滑
油の粘度指数は著しく向上している。場合によっては粘
度指数を２５０以上にすることも可能である。特に本発
明品１２に示したように本発明のシリコーンオイル単独
で非常に高い粘度指数を持つ潤滑油が得られる。

実施例２ 表−３に示す各種潤滑油を調製し、ジメチルポリシロキ
サン及び変性シリコーンオイルのナフテン油及びエステ
ル油（ＮＰＣ−Ｃ７）への低温での溶解性を調べた。そ
の結果を表−３に示す。

表−３から明らかなように、ジメチルポリシロキサン及
びヘキセンで変性したシリコーンオイル（２）は、−４
０℃で分離、あるいは濁りを生じ、溶解性が悪かったが
、本発明に係わる変性シリコーンオイルは一４０℃での
溶解性が良好であった。

表　　　−３ ンり 傘Ｉ　ＮＰＧ−Ｃ７：ネオペンチルグリコールジヘプタ
ノエート傘２　相を千１ンし ×：分離、？ＩＡり有り ○：分離、濁り無し 実施例３ ジメチルポリシロキサン及び各種変性シリコーンオイル
のＲ−２２に対する臨界温度を調べた。

結果を表−４に示す。

表−４から明らかなように、ジメチルポリシロキサン、
及びヘキセンで変性したシリコーンオイル亜は他の本発
明に係わる変性シリコーンオイルに比べ臨界温度が高く
、Ｒ−２２との相溶性が悪かった。

表　　　−４ 実施例４ 表−５に示す各種潤滑油を調製し、その潤滑油について
シールドチューブ試験（１７５℃×１４日）によるフロ
ン安定性を測定した。その結果を表−５に示す。

表−５から明らかなように、種々の潤滑油基油に本発明
に係わる変性シリコーンオイルを含んだ潤滑油は、Ｒ−
１２の分解率を低下させる。

例えば、ナフテン油に２０％の変性シリコーンオイル（
］）を含んだ潤滑油（本発明品２）では、Ｒ−１２の分
解率がナフテン油単独の場合（比較品１）の１９５０ｐ
ｐｎ＋に対して約半分の９７２ｐｐｍである。

不飽和結合を含む変性シリコーンオイル（３）は、エポ
キシ化合物の少量添加によりそのフロン安定性が一層顕
著となる（本発明品２５）。

比較品４と本発明品４を、比較品５と本発明品７を、比
較品６と本発明品９を、比較品７と本発明品１１を比べ
て判るように他の潤滑油基油に対しても、本発明の変性
シリコーンオイルを含む潤滑油はＲ−１２の分解率を低
下させ、フロン安定性を向上させた。

特にエポキシ変性したシリコーンオイルを含む潤滑油（
本発明品１１）のフロン安定性は高い。

また、本発明品１２に示される様に、単独使用の場合も
フロン安定性の優れた潤滑油を得ることができる。

表　　　　　　　　　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ジメチルポリシロキサンのメチル基の一部あるいは全部
   を、（ａ）炭素数２〜４０のアルキル基、（ｂ）アリー
   ル基、（ｃ）下記のＲで示される基からなる３つの群の
   内の、少なくとも２つの群から選ばれ、各群につき１種
   以上の基で置換した、４０℃での動粘度が１０〜５００
   ０ｃｓｔである変性シリコーンオイルを２重量％以上含
   有することを特徴とするフロン雰囲気下で用いる潤滑油
   。 Ｒ：−Ｒ＿１、−Ｒ＿２ＯＨ、−Ｒ＿２ＯＲ＿３、▲数
   式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｒ＿１：アルキルアリール又はアラルキル基 Ｒ＿２：アルキレン、アリーレン、アルキルアリーレン
   又はアラルキレン基 Ｒ＿３、Ｒ＿４：Ｈ、アルキル、アルケニル、アリール
   、アルキルアリール又はアラルキル基）