KR101333963B1 - 냉동기유 조성물, 이것을 이용한 냉동기용 압축기 및 냉동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상인 기유에 이미드 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물, 이것을 이용한 냉동기용 압축기 및 냉동 장치이고, 슬러지 분산성과 냉동기용 압축기의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에서의 마모, 소부 방지를 모두 만족할 수 있는 냉동기용 조성물, 이것을 이용한 압축기 및 냉동 장치를 제공하는 것이다.
냉동기유 조성물, 냉동기용 압축기, 냉동 장치, 광유, 합성유, 이미드 화합물, 접동부, 마모

Description

냉동기유 조성물, 이것을 이용한 냉동기용 압축기 및 냉동 장치 {REFRIGERATOR OIL COMPOSITION, AND REFRIGERATOR COMPRESSOR AND REFRIGERATION SYSTEM USING THE COMPOSITION}
본 발명은 냉동기유 조성물, 이것을 이용한 냉동기용 압축기 및 냉동 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 기유(基油)에 특정한 화합물을 첨가한 냉동기유 조성물, 이것을 이용한 냉동기용 압축기로서, 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 유기 코팅막 또는 무기 코팅막을 접동재로서 코팅한 냉동기용 압축기 및 냉동 장치에 관한 것이다.
냉동기용으로서 이용되는 압축기의 각 접동부의 윤활성은 냉매와 상용성이 있는 냉동기유에 의해서 확보되는 것이지만, 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에서의 마모, 소부의 문제가 여전히 있었다. 또한, 슬러지 분산성이 낮은 것에 기인하는 모세관 막힘의 문제도 있었다.
이에 대하여, 특허 문헌 1에서, 특정한 폴리에테르류를 포함하는 기유에 알킬포스포로티오네이트류, 아릴포스포로티오네이트류 등의 포스포로티오네이트류를 포함하는 냉동기유 조성물을 이용하는 것이 제안되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에서, 광유 및/또는 합성유에 티올을 0.05 내지 5 중량％ 의 비율로 함유하는 접동 부재용 윤활유 조성물이 제안되어 있다.
그러나, 슬러지 분산성과 접동부에서의 마모, 소부 방지 성능을 모두 만족시키기까지는 이르지 않았다.
따라서, 냉동기유를 더욱 개량하거나, 또는 냉동기유와 접동재를 모두 개량함으로써, 슬러지 분산성과 접동부에서의 마모, 소부 방지 성능을 모두 만족시키는 냉동기 윤활 시스템을 확립하는 것이 요망되고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-17282호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (평)5-117680호 공보
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 슬러지 분산성과 냉동기용 압축기의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에서의 마모, 소부 방지를 모두 만족할 수 있는 냉동기용 조성물, 이것을 이용한 압축기 및 냉동 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 조성의 냉동기유 조성물을 이용함으로써, 또한 특정한 조성의 냉동기유 조성물과, 압축기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 접동부에 코팅하는 특정한 접동재를 조합함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.
즉, 본 발명은 (1) 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상인 기유에 이미드 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물, (2) 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상인 기유에 이미드 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하는 냉동기유 조성물을 이용하는 압축기로서, 압축기구부를 구성하는 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 질소 원자, 산소 원자 및/또는 황 원자를 포함하는 수지를 결합제로 하고, 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기, 및 (3) 압축기, 방열기, 팽창 기구 및 증발기를 포함하는 냉동 회로에 이산화탄소, 히드로플루오로카본, 히드로카본 및 암모니아로부터 선택되는 냉매를 순환시키는 냉동 장치로서, 압축기에 이용하는 냉동기유 조성물이 광유 및 합성유로부터 선택되는 40 ℃의 동점도 2 내지 500 ㎟/s인 기유에 이미드 화합물을 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하는 냉동기유 조성물을 사용하고, 결합제로서 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리벤조아졸, 폴리페닐렌술피드 및 폴리아세탈로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지와, 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 윤활 피막 형성용 조성물을 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 코팅한 압축기인 것을 특징으로 하는 냉동 장치를 제공하는 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 냉동기유 조성물은, 기유로서 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상이 이용된다. 광유로는 나프텐 광유, 파라핀 광유를 들 수 있다. 한편, 합성유로는 알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 폴리-α-올레핀, 폴리알킬렌글리콜, 폴리옥시알킬렌모노에테르, 폴리옥시알킬렌디에테르, 폴리비닐에테르, 폴리비닐에테르-폴리알킬렌글리콜 공중합체, 폴리올에스테르, 폴리카르보네이트 등을 들 수 있다.
이들 광유 또는 합성유 중, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜, 폴리옥시알킬렌모노에테르, 폴리옥시알킬렌디에테르, 폴리비닐에테르-폴리알킬렌글리콜 공중합체, 폴리올에스테르 및 폴리카르보네이트가 바람직하다.
본 발명의 냉동기유 조성물에 이용하는 기유의 40 ℃의 동점도는 2 내지 500 ㎟/s가 바람직하고, 3 내지 300 ㎟/s가 보다 바람직하다. 2 ㎟/s 이상이면 윤활성이 양호하고, 500 ㎟/s 이하이면 점성 저항이 작고 에너지 절약성이 우수함과 동시에 오일 반환성도 양호하다.
본 발명의 냉동기유 조성물에 배합되는 이미드 화합물로서, 모노이미드, 비스이미드 및/또한 분자 내에 이미드기를 3개 이상 갖는 폴리이미드 화합물이 바람직하다.
본 발명의 냉동기유 조성물은 이들 이미드 화합물의 1종 이상을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％, 바람직하게는 0.1 내지 4 질량％, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 질량％ 포함하는 것이다. 0.01 질량％ 미만이면 윤활성이나 슬러지 분산성이 떨어지고, 5 질량％를 초과하면 안정성이 떨어지기 때문이다.
모노이미드로는 프탈이미드, 글루탈이미드, 숙신산이미드, 노닐프탈이미드, 노닐글루탈이미드, 라우릴글루탈이미드, 노닐숙신산이미드, 라우릴숙신산이미드, 올레일숙신산이미드, 스테아릴숙신산이미드, 폴리부테닐숙신산이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-노닐)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-옥타데세닐)숙신이미드, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-헥사데세닐)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-노닐)숙신이미드의 붕산염, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드의 붕산염 및 N-((1,2-비스-디히드록시보로에틸렌디아미노)모노에틸렌)-3-(2-옥타데세닐)숙신이미드를 바람직하게 들 수 있다.
또한, 비스이미드로는 노닐숙신산비스이미드, 라우릴숙신산비스이미드, 올레일숙신산비스이미드, 스테아릴숙신산비스이미드, 폴리부테닐숙신산비스이미드, 2,2'-비스(3-(2-노닐)숙신이미노)디에틸아민, 2,2'-비스(3-(2-라우릴)숙신이미노)디에틸아민 및 2,2'-비스(3-(2-옥타데세닐)숙신이미노)디에틸아민을 바람직하게 들 수 있다.
또한, 분자 내에 이미드기를 3개 이상 갖는 폴리이미드 화합물을 이용할 수도 있다.
이들 이미드 화합물 중, 노닐프탈이미드, 라우릴글루탈이미드, 올레일숙신산이미드, 폴리부테닐숙신산이미드, 노닐숙신산비스이미드, 올레일숙신산비스이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-((1.2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드의 붕산염, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드 및 2,2'-비스(3-(2-라우릴)숙신이미노)디에틸아민이 윤활성과 슬러지 분산성이 우수하여 특히 바람직하다.
본 발명의 냉동기유 조성물은 필요에 따라 공지된 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 본 발명의 냉동기유 조성물에서는 극압제로서 인산에스테르류를 함유하는 것이 바람직하다. 여기서 인산에스테르류란, 인산에스테르, 산성 인산에스테르, 아인산에스테르, 산성 아인산에스테르 및 이들의 아민염을 포함한다.
인산에스테르로는 트리아릴포스페이트, 트리알킬포스페이트, 트리알킬아릴포스페이트, 트리아릴알킬포스페이트, 트리알케닐포스페이트 등이 있고, 구체적으로는, 예를 들면 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 벤질디페닐포스페이트, 에틸디페닐포스페이트, 트리부틸포스페이트, 에틸디부틸포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 디크레실페닐포스페이트, 에틸페닐디페닐포스페이트, 디에틸페닐페닐포스페이트, 프로필페닐디페닐포스페이트, 디프로필페닐페닐포스페이트, 트리에틸페닐포스페이트, 트리프로필페닐포스페이트, 부틸페닐디페닐포스페이트, 디부틸페닐페닐포스페이트, 트리부틸페닐포스페이트, 트리헥실포스페이트, 트리(2-에틸헥실)포스페이트, 트리데실포스페이트, 트리라우릴포스페이트, 트리미리스틸포스페이트, 트리팔미틸포스페이트, 트리스테아릴포스페이트, 트리올레일포스페이트 등을 들 수 있다.
산성 인산에스테르로는, 구체적으로는 예를 들면 2-에틸헥실산포스페이트, 에틸산포스페이트, 부틸산포스페이트, 올레산포스페이트, 테트라코실산포스페이트, 이소데실산포스페이트, 라우르산포스페이트, 트리데실산포스페이트, 스테아르산포스페이트, 이소스테아르산포스페이트 등을 들 수 있다.
아인산에스테르로는, 구체적으로는 예를 들면 트리에틸포스파이트, 트리부틸포스파이트, 트리페닐포스파이트, 트리크레실포스파이트, 트리(노닐페닐)포스파이트, 트리(2-에틸헥실)포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리라우릴포스파이트, 트리이소옥틸포스파이트, 디페닐이소데실포스파이트, 트리스테아릴포스파이트, 트리올레일포스파이트 등을 들 수 있다.
산성 아인산에스테르로는, 구체적으로는 예를 들면 디부틸히드로겐포스파이트, 디라우릴히드로겐포스파이트, 디올레일히드로겐포스파이트, 디스테아릴히드로겐포스파이트, 디페닐히드로겐포스파이트 등을 들 수 있다. 이상의 인산에스테르류 중에서 올레산포스페이트, 스테아르산포스페이트가 바람직하다.
상술한 인산에스테르, 산성 인산에스테르, 아인산에스테르 또는 산성 아인산에스테르아민염에 이용되는 아민을 이하에 예시한다.
모노 치환 아민의 예로는 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 시클로헥실아민, 옥틸아민, 라우릴아민, 스테아릴아민, 올레일아민, 벤질아민 등을 들 수 있고, 디 치환 아민의 예로는, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디시클로헥실아민, 디옥틸아민, 디라우릴아민, 디스테아릴아민, 디올레일아민, 디벤질아민, 스테아릴·모노에탄올아민, 데실·모노에탄올아민, 헥실·모노프로판올아민, 벤질·모노에탄올아민, 페닐·모노에탄올아민, 톨릴·모노프로판올 등을 들 수 있다. 또한, 트리 치환 아민의 예로는 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리시클로헥실아민, 트리옥틸아민, 트리라우릴아민, 트리스테아릴아민, 트리올레일아민, 트리벤질아민, 디올레일·모노에탄올아민, 디라우릴·모노프로판올아민, 디옥틸·모노에탄올아민, 디헥실·모노프로판올아민, 디부틸·모노프로판올아민, 올레일·디에탄올아민, 스테아릴·디프로판올아민, 라우릴·디에탄올아민, 옥틸·디프로판올아민, 부틸·디에탄올아민, 벤질·디에탄올아민, 페닐·디에탄올아민, 톨릴·디프로판올아민, 크실릴·디에탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 냉동기유 조성물은 산화 방지제, 산포착제를 함유하는 것이 바람직하다.
산화 방지제로는 페놀계, 아민계의 산화 방지제를 들 수 있고, 구체적으로는 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(DBPC), 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,4-디메틸-6-tert-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸페놀 등의 페놀계, N,N'-디이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, 페닐-α-나프틸아민, N,N'-디-페닐-p-페닐렌디아민 등의 아민계의 산화 방지제를 배합하는 것이 바람직하다. 산화 방지제는 효과 및 경제성 등의 관점에서 조성물 중에 통상 0.01 내지 5 질량％, 바람직하게는 0.05 내지 3 질량％ 배합한다.
산포착제로는, 예를 들면 페닐글리시딜에테르, 알킬글리시딜에테르, 알킬렌글리콜글리시딜에테르, 시클로헥센옥시드, α-올레핀옥시드, 에폭시화 대두유 등의 에폭시 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 상용성의 관점에서 페닐글리시딜에테르, 알킬글리시딜에테르, 알킬렌글리콜글리시딜에테르, 시클로헥센옥시드, α-올레핀옥시드가 바람직하다.
이 알킬글리시딜에테르의 알킬기 및 알킬렌글리콜글리시딜에테르의 알킬렌기는 분지를 갖고 있을 수도 있고, 탄소수는 통상 3 내지 30, 바람직하게는 4 내지 24, 특히 6 내지 16이다. 또한, α-올레핀옥시드는 전체 탄소수가 일반적으로 4 내지 50, 바람직하게는 4 내지 24, 특히 6 내지 16인 것을 사용한다. 본 발명에서, 상기 산포착제는 1종을 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 그 배합량은 효과 및 슬러지 발생의 억제의 관점에서, 조성물에 대하여 통상 0.005 내지 5 질량％, 특히 0.05 내지 3 질량％의 범위가 바람직하다.
그 밖에, 본 발명의 냉동기유 조성물에는 종래 윤활유에 이용되는 공지된 첨가제를 함유할 수 있고, 예를 들면 상기 기재 이외의 극압제를 함유할 수 있다. 상기극압제로는, 예를 들면 모노술피드류, 폴리술피드류, 술폭시드류, 술폰류, 티오술피네이트류, 황화 유지, 티오카르보네이트류, 티오펜류, 티아졸류, 메탄술폰산에스테르류 등의 유기 황 화합물계의 것, 티오인산트리에스테르류 등의 티오인산에스테르계의 것, 고급 지방산, 히드록시아릴 지방산류, 다가 알코올에스테르류, 아크릴산에스테르류 등의 에스테르계의 것, 염소화 탄화수소류, 염소화 카르복실산 유도체 등의 유기 염소계의 것, 불소화 지방족 카르복실산류, 불소화 에틸렌 수지, 불소화 알킬폴리실록산류, 불소화 흑연 등의 유기 불소화계의 것, 고급 알코올 등의 알코올계의 것, 나프텐산염류(나프텐산납 등), 지방산염류(지방산납 등), 티오인산염류(디알킬디티오인산아연 등), 티오카르밤산염류, 유기 몰리브덴 화합물, 유기 주석 화합물, 유기 게르마늄 화합물, 붕산에스테르 등의 금속 화합물계의 것 등을 들 수 있다.
그 밖에, 벤조트리아졸이나 그의 유도체 등의 구리 불활성화제 등을 적절하게 배합할 수 있다. 또한, 내하중 첨가제, 염소 포착제, 청정 분산제, 점도 지수 향상제, 유성제, 방청제, 부식 방지제, 유동점 강하제, 소포제 등을 소망에 따라서 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 통상 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.1 내지 10 질량％, 바람직하게는 0.5 내지 10 질량％ 함유된다.
본 발명에서는 냉동기용 압축기의 압축기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 접동재를 코팅하는 것을 특징으로 한다. 이 접동재로서, 유기 코팅막 또는 무기 코팅막이 바람직하게 이용된다.
상술한 유기 코팅막이 열변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지를 결합제로 하고, 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 열변형 온도(HDT: Heat Distortion Temperature)란, 일정한 하중을 가한 상태에서, 일정 속도로 승온했을 때에 플라스틱이 변형하는 온도를 말하며, 본 발명에서는 열변형 온도 시험 ASTM D648(1.8 MPa)에 의한 온도로 나타낸다.
또한, 무기 코팅막으로는 흑연, 다이아몬드형 카본(DLC), 탄화티탄(TiC), 질화붕소(BN) 등의 무기 재료막 및/또는 금속 도금막이 바람직하게 이용된다. 금속 도금막으로는 니켈 도금, 몰리브덴 도금, 주석 도금, 크롬 도금, 카니프론 도금, 카니젠 도금, 철계 합금 도금, 알루미늄계 합금 도금 및 구리계 합금 도금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
이들 무기 재료막 및 금속 도금막의 제조 방법으로는 진공 증착법이 바람직하다. 진공 증착법으로서, 플라즈마 CVD 방식 등의 화학 증착(CVD)법이나, 이온 플레이팅 방식이나 스퍼터링 방식 등의 물리 증착(PVD)법을 들 수 있다. 또한, 금속 도금막의 제조 방법으로는 전해 도금이나 무전해 도금을 이용할 수도 있다.
본 발명에서 접동재로서 상술한 윤활 피막 형성용 조성물을 이용하면 상술한 이미드 화합물과의 교대 작용에 의해 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부의 윤활성이 대폭 향상되어 특히 바람직하다.
상술한 윤활 피막 형성용 조성물에 이용하는 결합제로는 열변형 온도가 100 ℃ 이상의 수지인 것이 바람직하고, 열변형 온도가 150 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하며, 또한 200 ℃ 이상, 특히 250 ℃ 이상인 것이 바람직하다.
구체적으로는 질소 원자, 산소 원자 및/또는 황 원자를 포함하는 수지가 바람직하고, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불소 함유 수지, 불포화 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리벤조아졸 등을 들 수 있지만, 특히 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리벤조아졸, 폴리페닐렌술피드 및 폴리아세탈이 열 안정성이 우수하다는 점에서 바람직하다.
폴리아미드로는 방향족 폴리아미드, 폴리에테르아미드 및 이들의 변성체 등을 들 수 있으며, 폴리이미드로는 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 및 이들의 변성체 등을 들 수 있으며, 폴리아미드이미드로는 방향족 폴리아미드이미드 및 이들의 변성체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리벤조아졸로는 폴리벤조이미다졸 등을 바람직하게 들 수 있다. 이들 수지는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 적합하게는 상기 결합제는 윤활 피막 형성용 조성물에 함유되고, 압축기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 코팅된다. 상기 윤활 피막 형성용 조성물 중 결합제의 함유량은 상기 조성물 전량 기준으로 20 내지 100 질량％의 범위인 것이 바람직하다. 20 질량％ 이상이면 후술하는 고체 윤활제를 윤활 피막 중에 견고하게 유지할 수 있어 충분한 윤활성이 얻어진다. 또한, 고체 윤활제를 배합하기에는 윤활 피막 형성용 조성물 중 결합제의 함유량은 20 내지 80 질량％의 범위인 것이 보다 바람직하다.
이어서, 고체 윤활제로는 고체 상태에서 윤활성을 나타내는 것이면 특별히 제한은 없고, 구체적으로는 흑연, 카본 블랙, 이황화몰리브덴, 황화텅스텐, 불소 함유 중합체(특히, 불소 함유 수지), 질화붕소, 흑연 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙이 바람직하다. 이들 고체 윤활제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
고체 윤활제의 윤활 피막 중에서의 평균 입경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 내지 100 ㎛의 범위가 치밀한 윤활 피막을 형성한다는 점에서 바람직하다.
고체 윤활제의 함유량은 상기 결합제 수지 100 질량부에 대하여 20 내지 80 질량부의 범위인 것이 바람직하다. 20 질량부 이상이면 충분한 윤활성이 얻어지고, 80 질량부 이하이면 결합제의 함유량이 감소하는 것에 의한, 윤활 피막 중에서의 고체 윤활제의 유지성이 저하되지 않고, 고체 윤활제의 마모나 박리가 발생하지 않는다. 더욱 바람직하게는, 고체 윤활제의 함유량이 결합제 수지 100 질량부에 대하여 30 내지 70 질량부의 범위이다.
또한, 윤활 피막 형성용 조성물에는 피막 형성 보조제를 첨가하는 것이 바람직하다. 피막 형성 보조제로는, 예를 들면 에폭시기를 갖는 화합물, 실란 커플링제 등을 바람직하게 들 수 있고, 고체 윤활제의 유지성을 향상시킬 수 있다.
상기 결합제 수지에 대한 피막 형성 보조제의 함유량은 결합제 수지와 피막 형성 보조제의 질량비로서 99:1 내지 70:30의 범위가 바람직하다.
윤활 피막 형성용 조성물에는 필요에 따라 공지된 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들면, 트리크레실포스페이트(TCP) 등의 인산에스테르나 트리(노닐페닐)포스파이트 등의 아인산에스테르 등의 극압제; 페놀계, 아민계의 산화 방지제; 페닐글리시딜에테르, 시클로헥센옥시드, 에폭시화 대두유 등의 안정제; 벤조트리아졸이나 그의 유도체 등의 구리 불활성화제 등을 적절하게 배합할 수 있다. 이들 이외에, 내하중 첨가제, 염소 포착제, 청정 분산제, 점도 지수 향상제, 유성제, 방청제, 부식 방지제, 유동점 강하제 등을 소망에 따라서 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 통상 윤활 피막 형성용 조성물 전량 기준으로 0.1 내지 10 질량％, 바람직하게는 0.5 내지 10 질량％ 함유된다.
윤활 피막의 막 두께에 관해서는 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에서 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 50 ㎛의 범위인 것이 바람직하다. 2 ㎛ 이상이면 충분한 윤활성이 확보되고, 50 ㎛ 이하이면 내피로성이 유지된다. 이상의 관점에서 윤활 피막의 막 두께는 4 내지 25 ㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다.
상기 윤활 피막 형성용 조성물은 압축기구부를 구성하는 적어도 일부의 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 코팅되지만, 코팅 방법으로는 특별히 한정은 없고, 예를 들면 유기 용매에 상기 결합제를 용해시키고, 고체 윤활제를 분산시켜 윤활 피막 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 조성물을 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 직접 도포하는 방법, 상기 조성물에 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부를 침지하는 방법 등을 들 수 있다. 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 도포 등이 되어 있는 조성물은 용매를 건조 등의 방법에 의해 제거하여 윤활 피막이 형성된다.
본 발명의 냉동기유는 여러 가지 냉매에 사용할 수 있다. 이산화탄소 냉매, 히드로카본계 냉매, 암모니아계 냉매, 히드로플루오로카본계 냉매 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 이들 냉매 중, 특히 이산화탄소 냉매에 바람직하게 이용된다.
이어서, 본 발명에서 냉동기용 압축기는 상술한 냉동기유 조성물을 이용하는 압축기로서, 압축기구부를 구성하는 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 질소 원자, 산소 원자 및/또는 황 원자를 포함하는 수지를 결합제로 하고, 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 압축기의 압축 기구가 스크롤, 로터리, 스윙 및 피스톤식으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한, 압축기구부를 구성하는 부재란, 예를 들면 왕복 운동 피스톤식 압축기에 있어서는 피스톤, 실린더 등을 말하며, 이들 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 상기 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅하고, 상기 냉동기유 조성물을 이용함으로써, 이들 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부의 윤활성을 확보하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 압축기, 방열기, 팽창 기구 및 증발기를 포함하는 냉동 회로에 이산화탄소, 히드로플루오로카본, 히드로카본 및 암모니아로부터 선택되는 냉매를 순환시키는 냉동 장치도 포함하는 것이다.
또한, 이 냉동 장치의 시스템 내의 수분 함유량이 300 ppm 이하인 것이 가수분해나 부식을 억제하기 때문에 보다 바람직하다. 또한, 잔존 공기가 50 ppm 이하인 것이 산화 열화를 억제하기 때문에 보다 바람직하다.
이어서, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예에 의해서 하등 한정되는 것은 아니다.
냉동기유 조성물의 평가는 이하의 방법에 의해 행하였다.
(1) 밀폐 블럭 온 링 마모 시험
하중 100 N, 회전수 1000 rpm, 시간 20 분, 온도 50 ℃, 냉매: 이산화탄소, 냉매압: 1 MPa, 블록/링=A4032/모니크로 주철의 조건으로 블록 마모 폭(mm)을 평가하였다.
(2) 분산성 시험
각 공시유에 바륨술포네이트계 방청제 0.5 ％를 혼합하고, -5 ℃로 유지하고, 석출의 유무를 비교하였다.
<실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 3>
하기 표 1에 나타내는 배합 내용에 의해 18 종류의 냉동기유 조성물을 제조하였다. 상기 방법에 따라서 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112008043834712-pct00001
표 1에 의해 명백한 바와 같이 본 발명의 냉동기유 조성물은 냉동기용 압축기의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에서의 마모, 소부 방지 성능과 슬러지 분산성이 모두 우수한 것이다.
이어서, 압축기구부를 구성하는 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 폴리아미드이미드를 결합제로 하고, 고체 윤활제로서 이황화몰리브덴 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 폴리아미드이미드/이황화몰리브덴/PTFE=100/25/25(질량부)의 비율로 이용한 윤활 피막 형성용 조성물을 두께가 30 ㎛가 되도록 도포한 후, 막 두께를 10 내지 20 ㎛, 표면 조도 Rz(10점 평균 조도)를 3.2 ㎛ 이하가 되도록 가공한 냉동기용 압축기에 실시예 1 내지 15의 15 종류의 냉동기유 조성물을 각각 이용하여 운전하고, 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 알루미늄 접동부 및 철 접동부의 윤활성을 평가한 바, 어느 접동부에서도 실시예 1 내지 15의 냉동기유 조성물은 우수하였다.
본 발명의 냉동기유 조성물, 이것을 이용한 압축기 및 냉동 장치는 개방형, 반밀폐형 및 밀폐형 냉동기에 이용되고, 카 에어컨, 가스히트 펌프, 공기 조절 설비, 냉장고, 자동 판매기, 쇼케이스 등의 냉동 시스템, 급탕 시스템 및 상온방 시스템에 바람직하게 이용된다.

Claims (10)

  1. 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상인 기유에 이미드 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하고, 상기 이미드 화합물은 노닐프탈이미드, 라우릴글루탈이미드, 올레일숙신산이미드, 폴리부테닐숙신산이미드, 노닐숙신산비스이미드, 올레일숙신산비스이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드의 붕산염, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드 및 2,2'-비스(3-(2-라우릴)숙신이미노)디에틸아민으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 기유가 나프텐 광유, 파라핀 광유, 알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 폴리-α-올레핀, 폴리알킬렌글리콜, 폴리옥시알킬렌모노에테르, 폴리옥시알킬렌디에테르, 폴리비닐에테르, 폴리비닐에테르-폴리알킬렌글리콜 공중합체, 폴리올에스테르, 폴리카르보네이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 냉동기유 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기유의 40 ℃의 동점도가 2 내지 500 ㎟/s인 냉동기유 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이미드 화합물이 모노이미드, 비스이미드 및 분자 내에 이미드기를 3개 이상 갖는 폴리이미드 화합물로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 냉동기유 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 인산에스테르류를 함유하는 냉동기유 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 산화 방지제 및 산포착제로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 냉동기유 조성물.
  7. 광유 및 합성유로부터 선택되는 1종 이상인 기유에 이미드 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하고, 상기 이미드 화합물은 노닐프탈이미드, 라우릴글루탈이미드, 올레일숙신산이미드, 폴리부테닐숙신산이미드, 노닐숙신산비스이미드, 올레일숙신산비스이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드의 붕산염, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드 및 2,2'-비스(3-(2-라우릴)숙신이미노)디에틸아민으로부터 선택되는 1종 이상인 냉동기유 조성물을 이용하는 압축기이며, 압축 기구부를 구성하는 부재의 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 질소 원자, 산소 원자 및/또는 황 원자를 포함하는 수지를 결합제로 하고, 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동기용 압축기.
  8. 제7항에 있어서, 압축기가 이산화탄소, 히드로플루오로카본, 히드로카본 및암모니아로부터 선택되는 냉매를 압축하는 것인 냉동기용 압축기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 압축기의 압축 기구가 스크롤, 로터리, 스윙 및 피스톤식으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 냉동기용 압축기.
  10. 압축기, 방열기, 팽창 기구 및 증발기를 포함하는 냉동 회로에 이산화탄소, 히드로플루오로카본, 히드로카본 및 암모니아로부터 선택되는 냉매를 순환시키는 냉동 장치이며, 압축기에 이용하는 냉동기유 조성물이 광유 및 합성유로부터 선택되는 40 ℃의 동점도 2 내지 500 ㎟/s인 기유에 이미드 화합물을 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 5 질량％ 포함하고, 상기 이미드 화합물은 노닐프탈이미드, 라우릴글루탈이미드, 올레일숙신산이미드, 폴리부테닐숙신산이미드, 노닐숙신산비스이미드, 올레일숙신산비스이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드, N-((1,2-에틸렌디아민)모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드의 붕산염, N-(피페라진모노에틸렌)-3-(2-라우릴)숙신이미드 및 2,2'-비스(3-(2-라우릴)숙신이미노)디에틸아민으로부터 선택되는 1종 이상인 냉동기유 조성물을 사용하고, 결합제로서 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리벤조아졸, 폴리페닐렌술피드 및 폴리아세탈로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지와, 이황화몰리브덴, 불소 함유 수지, 흑연 및 카본 블랙으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 윤활 피막 형성용 조성물을 알루미늄 및/또는 철로 이루어지는 접동부에 코팅한 압축기인 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
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