KR19990063738A

KR19990063738A - 에스테르 화합물 및 윤활유 조성물

Info

Publication number: KR19990063738A
Application number: KR1019980702205A
Authority: KR
Inventors: 아끼미쓰 사까이; 도시야 하기하라
Original assignee: 가오가부시끼가이샤
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1999-07-26
Also published as: US6228820B1; EP0903335A4; JP3391798B2; EP0903335A1; DE69625088D1; EP0903335B1; CN1202880A; CN1119316C; WO1997011933A1; DE69625088T2

Abstract

전체 카르복실산 또는 그의 유도체 중 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고, 에스테르 화합물의 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하이고, 봉합 튜브 시험 후 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는, 5 내지 15 개의 탄소 원자를 가지는 2 가 내지 9 가 힌더드 알코올 및 3 내지 20 개의 탄소 원자를 가지는 포화 지방족 모노카르복실산 또는 그의 유도체에서 형성된, 금속의 존재하에서 열안정성이 우수한 에스테르 화합물; 및 상기 에스테르 화합물 20 중량 % 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. 따라서 본 발명은 금속의 존재하에서 열안정성이 매우 우수한 에스테르 화합물, 및 상기 에스테르 화합물을 주성분으로 이루어진 윤활유 조성물 및 냉동기용 작동 유체 조성물을 제공한다.

Description

에스테르 화합물 및 윤활유 조성물

공업 기술의 진보에 따라 산업 기계는 출력이 증가하고 치수는 감소하게 되어, 윤할유가 사용되는 조건은 점점 엄격해지고 있다. 더우기 환경에 대한 부담을 줄이기 위하여 에너지 및 자원 절약에 대한 규제가 또한 윤활유에 적용되고 있다. 이러한 사회적 경향에 따라, 더 나은 성능들, 예를 들면 열 안정성의 향상, 우수한 산화 안정성, 더 높은 점도 지수, 더 낮은 휘발성 및 저온에서의 더욱 우수한 유동성이 윤활유에 요구되고, 광물유계 윤활유는 점차 합성 윤활유로 대체되고 있다. 에스테르, 특히 힌더드 (hindered) 에스테르가 엔진 베이스 오일 (base oil), 그리스 베이스 오일, 작동유, 터빈 오일, 열매체유, 금속가공유 및 냉동기유로 사용된다는 것이 주목된다.

상기 다양한 윤활유들은 금속과의 접촉을 거의 언제나 유지하는 조건하에서 또는 그러한 목적으로 사용되기 때문에, 오일 성능에 대한 여러 요구사항들이 금속의 존재하에 충족되어야 한다.

그러나, 에스테르는 고온에서 금속의 존재하에 열분해되어, 카르복실산 또는 금속 카르복실레이트를 생성시키는 문제가 있다. 특히 상기 문제점들은 힌더드 에스테르가 대체 냉매용 냉동기유로서 사용되는 냉동기 예를 들면 냉장고의 콤프레서용 윤활유에서 일어난다.

또한 현재 실내 에어 컨디셔너, 패키지 에어 컨디셔너 및 산업용 냉동기로 사용되는 클로로디플루오로메탄 (HCFC22) 의 사용에 대한 향후의 제약이 최근 결정되었고, 히드로플루오로카본 혼합물이 그 대용물의 후보가 되었다. 상기 히드로플루오로카본의 사용은 냉동기용으로 현재 사용되고 있는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC134a) 의 사용과 비교할 때 콤프레서 내부의 압력을 높게 만든다. 특히 로터리 콤프레서 또는 스크롤 콤프레서에 사용될 경우, 이를 위한 냉동기유는 열악한 열 조건에 노출된다. 따라서 상기 문제점에 대한 관심이 증가되었다.

이러한 문제를 피하기 위하여 금속의 존재하에서 열 안정성을 가지는 윤활유, 예를 들면 알킬화된 디페닐에테르 및 퍼플루오로폴리에테르의 사용이 고려된다. 그러나 이 화합물들은 일반적으로 가격이 높고, 알킬화된 디페닐에테르가 냉동기유로 사용되는 경우 히드로플루오로카본 냉매에 대한 불용성이 문제가 된다.

상기의 이유 때문에 금속의 존재 하에서 열 안정성을 가지고 가격이 낮은 윤활유가 요구되어 왔다.

더우기, 금속 (철) 이 에스테르 화합물의 열안정성에 영향을 미친다는 사실은 문헌 (R.L.Cottington et al., ASLE Trans. 12, 280-286, 1969; 및 Satish K.Naidu et al., Wear, 121, 211-222, 1988) 에 기재되어 있다.

TCP (트리크레실포스페이트) 의 첨가가 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 효과가 있다는 것이 지적되어 왔다 (상기 R.L.Cottington et al.에 의해 보고). 그러나, 금속의 존재하의 열안정성과 에스테르 화합물 구조 사이의 관계는 제시되지 않았다. 즉, 베이스 오일로 사용되는 에스테르 화합물의 열안정성 향상에 대한 가능성 및 만약 그러한 향상이 가능할 경우 에스테르 구조 선택에 대한 지침이 모두 제시되지 않았다.

한편, 특정 구조를 가진, 즉 분기 카르복실산으로부터 형성된 에스테르 화합물이 윤활유로서 우수한 성능을 가진다는 것은 많은 문헌에 보고되었다.

구체적으로는, 우수한 산화 안정성을 갖는 에스테르 화합물울 얻기 위하여, 카르보닐기의 α- 또는 β-위치에 2 개의 측쇄를 갖는 지방산을 힌더드 에스테르를 위한 출발물질로서 사용하는 것이 USP 제 3115519 호, USP 제 3282971 호, 영국 특허 제 999099 호 및 영국 특허 제 1028402 호의 명세서에 개시되었다. 또한 일본 특허 공고 제 55-105644 호 및 기타 다른 문헌들은 90:10 내지 10:90 비율의 3,5,5-트리메틸헥산산 및 직쇄 카르복실산으로부터 제조된 힌더드 에스테르가 우수한 산화 안정성을 가짐을 개시하고 있다. 그리고, 일본 특허 공고 제 5-17787 호 및 기타 다른 문헌들은 5 내지 90 % 의 네오펜틸 분기 지방산 및 95 내지 10 % 의 직쇄 지방산 및/또는 α-분기 지방산으로부터 제조된 힌더드 에스테르의 열안정성이 우수하다는 것을 개시하고 있다. 그러나, 금속의 존재하에서의 열안정성은 언급되지 않았다.

더우기, 일본 특허 공고 제 6-158079 호에서는, 2- 또는 3-위치에 분기를 가진 카르복실산 에스테르를 우수한 산화 안정성 및 우수한 점도 지수를 가진 윤활유 조성물로서 기재하고 있으나, 또한 분기 구조를 가진 카르복실레이트 및 직쇄 카르복실레이트는 서로 거의 동등하며 산화 안정성에 있어서 거의 차이가 없다고 언급하고 있다.

전술된 바와 같이 금속의 존재하에서의 에스테르 화합물의 열안정에 관한 보고는 없다.

냉동기유 분야에서, HFC32 를 함유하는 히드로플루오로카본과 함께 사용되는 에스테르는 일본 특허 공고 제 5-17789, 5-32985, 5-239480, 6-17073 및 8-502769 호에 기재되어 있고, 전체 아실기에 대한 분기 아실기의 비율은 상기 문헌 중 일부에 명시되어 있다. 그러나 , 이들 문헌 모두는 HFC32 를 함유하는 히드로플루오로카본과의 상용성만을 언급하고 있다.

또한 전체 아실기에 대한 분기 아실기의 비율이 명시된 에스테르는 일본 특허 공고 제 3-200895, 4-311797, 4-314793 및 5-209171 호에 기재되어 있다. 그러나 이들 문헌들은 HFC134a 와의 상용성 및 내 가수분해성 만을 언급하고 있다.

일본 특허 공고 제 3-217493 및 5-25484 호에서는 히드록실가가 명시된 에스테르가 기재되어 있다. 이들 문헌들은 내마모성 및 PET 올리고머의 용리성만을 언급하고 있다.

또한 일본 특허 공고 제 6-108076 호는 전체 아실기에 대한 분기 아실기의 비율 및 히드록실가가 명시된 에스테르를 개시하고 있다. 그러나, 이것은 HFC134a 의 존재하에서 내가수분해성 만을 언급하고 있다.

전술된 바와 같이 HFC32 를 함유하는 에스테르의 히드로플루오로카본의 존재하에서의 열안정성에 관한 것은 보고되지 않았다.

발명의 개시

본 발명의 첫 번째 목적은 금속의 존재하에서 열안정성이 우수한 힌더드 에스테르 화합물을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 두 번째 목적은 주 성분으로서 상기 에스테르 화합물을 함유하는 윤활유 조성물 및 냉동기 작동 유체용 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 세 번째 목적은 에스테르 화합물을 윤활유와 배합함으로써 금속의 존재하에서 윤활유의 열안정성을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 목적들을 달성하기 위하여 집중적 연구를 하였다. 결과적으로 본 발명자는 힌더드 알코올 및 특정 분기 카르복실산으로부터 얻어진 힌더드 에스테르 화합물이 금속의 존재하에서도 현저하게 향상된 열안정성을 갖는다는 사실을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 요지는 하기의 (1) 내지 (33) 과 같다:

(1) 에스테르 화합물이 5 내지 15 의 탄소 원자를 가지는 2 가 내지 9 가 힌더드 알코올 및 3 내지 20 의 탄소 원자를 가지는 포화 지방족 모노카르복실산 또는 그의 유도체 사이에서 형성되고; 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고; 에스테르 화합물의 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하이고; 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 상기 에스테르 화합물 5 g 의 물의 농도를 10 ppm 이하로 조정하고, 상기 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각과 함께 내부 용적이 약 15 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기를 1.3 Pa 이하의 압력으로 탈기하고, 중량비가 23:25:52 인 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물 1 g 을 넣은 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 단계들을 수행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는, 금속의 존재하에 열안정성을 가지는 에스테르 화합물;

(2) 상기 항목 (1) 에 있어서, 에스테르 화합물의 산가는 1.0 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 물의 농도를 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 450 g 및 중량비가 23:25:52 인 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물을 1 kW 로터리 콤프레서 (G515QB1X, Hitachi, Ltd.제조) 에 넣어, 콤프레서의 쉘 상부 온도를 130 ℃, 토출압을 26 kgf/cm²및 흡입압을 5 kgf/cm²로 조정하고, 콤프레서를 400 시간 동안 연속 운전하는 단계들을 실행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(3) 상기 항목 (1) 에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 70 몰 % 이상이고, 히드록실가는 20 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(4) 상기 항목 (1) 또는 (2) 에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고, 히드록실가는 10 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(5) 상기 항목 (1) 또는 (2) 에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 90 몰 % 이상이고, 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(6) 상기 항목 (1) 에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 80 몰 % 이상이고, 히드록실가는 15 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(7) 상기 항목 (6) 에 있어서, 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 에스테르 화합물 10 g의 물의 함량을 탈기에 의해 10 ppm 이하로 미리 조정하고, 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 150 mm 인 철 조각과 함께 내부 용적이 약 30 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기 내부를 1.3 Pa 이하로 탈기한 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 단계들을 수행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(8) 상기 항목들 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 화합물의 40 ℃ 에서의 동적 점도가 2 내지 1000 mm²/s 인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(9) 상기 항목들 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 힌더드 알코올이 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(10) 상기 항목들 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 포화 지방족 분기 모노카르복실산 또는 그의 유도체가 2-에틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 및 그의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(11) 상기 항목들 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 에스테르 화합물을 20 중량 % 이상의 양으로 함유하는 윤활유 조성물;

(12) 상기 항목 (11) 에 있어서, 윤활유 조성물이 냉동기용 로터리 콤프레서 또는 냉동기용 스크롤 콤프레서에 사용되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물;

(13) 상기 항목 (11) 에 있어서, 윤활유 조성물이 실내 에어 컨디셔너용 콤프레서 또는 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서에 사용되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물;

(14) 상기 항목들 (11) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 내지 90 mm²/s 인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물;

(15) 상기 항목들 (11) 내지 (14) 중 어느 하나의 윤활유 조성물 및 히드로플루오로카본을 함유하는 냉동기 작동 유체용 조성물;

(16) 상기 항목 (15) 에 있어서, 히드로플루오로카본이 디플루오로메탄 (HFC32) 을 함유하는 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물;

(17) 상기 항목 (15) 또는 (16) 에 있어서, 윤활유 조성물/히드로플루오로카본 혼합비가 1:50 내지 20:1 (중량비) 인 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물;

(18) 베이스 오일로서, 상기 항목들 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 에스테르 화합물을 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 열안정성을 향상시키는 방법;

(19) 상기 항목 (18) 에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법;

(20) 베이스 오일로서, 상기 항목들 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 에스테르 화합물을 윤활유에 배합하고, 금속의 존재하에 윤활유를 사용하는 것을 특징으로 하는 윤활유의 열분해 방지 방법;

(21) 상기 항목 (20) 에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법;

(22) 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 냉동기용 로터리 콤프레서 또는 냉동기용 스크롤 콤프레서를 위한 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 윤활유의 열안정성을 유지시키는 것을 포함하는, 상기 항목들 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 에스테르 화합물의 용도;

(23) 상기 항목 (22) 에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 실행되는 것을 특징으로 하는 용도;

(24) 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 실내 에어 컨디셔너용 콤프레서 또는 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서를 위한 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 윤활유의 열안정성을 유지시키는 것을 포함하는, 상기 항목들 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 에스테르 화합물의 용도;

(25) 상기 항목 (24) 에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 실행되는 것을 특징으로 하는 용도;

(26) 상기 항목 (16) 또는 (17) 에 있어서, 히드로플루오로카본이 디플루오로메탄 (HFC32), 펜타플루오로에탄 (HFC125) 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC134a) 의 혼합물을 함유하고, HFC32/HFC125/HFC134a 혼합비가 23:25:52 (중량비) 인 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물;

(27) 상기 항목 (16) 또는 (17) 에 있어서, 히드로플루오로카본이 디플루오로메탄 (HFC32) 및 펜타플루오로에탄 (HFC125) 의 혼합물을 함유하고, HFC32/HFC125 혼합비가 40:60 내지 60:40 (중량비) 인 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물;

(28) 상기 항목 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 화합물이 펜타에리트리톨과, 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산을 함유하는 혼합물 사이에서 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(29) 상기 항목 (28) 에 있어서, 3,5,5-트리메틸헥산산에 대한 2-에틸헥산산의 혼합비가 80:20 내지 35:65 (몰 비) 인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(30) 상기 항목 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 화합물이 펜타에리트리톨과, 2-에틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산을 함유하는 혼합물 사이에서 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(31) 상기 항목 (30) 에 있어서, 2-에틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합비가 그 순서대로 1-12:6-47:6-72 (몰 비) 인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물;

(32) 상기 항목 (1) 내지 (10) 및 (28) 내지 (31) 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 화합물의 히드록실가가 0.01 mg KOH/g 내지 30 mg KOH/g 인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물; 및

(33) 상기 항목 (1) 내지 (10) 및 (28) 내지 (31) 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 화합물의 산가가 0.5 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.

본 발명은 에스테르 화합물, 윤활유 조성물 및 냉동기 작동 유체용 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는 본 발명은 에스테르 화합물의 구조를 특정 구조로 제한함으로써 (특정 구조를 가진 에스테르 화합물을 선택함으로써) 금속의 존재하에 우수한 열안정성이 부여된 에스테르 화합물, 및 에스테르 화합물을 주성분으로 함유하는 윤활유 조성물 및 냉동기 작동 유체용 조성물에 관한 것이다.

도 1 은 콤프레서 시험용 장치의 도면이다. 도 1 에서 수 1 은 콤프레서를 표시하고, 2, 3, 및 5-7 은 배관을 표시하고, 4 는 캐필러리 튜브를 표시하고, 8 은 어큐뮬레이터를 표시하고, 9 는 냉각팬을 표시하고, 10 은 밸브를 표시하고, 11 은 방열판을 표시하고, HP 및 LP 는 각각 압력계를 표시한다.

도 2 는 히드록실가/분기율 및 에스테르 화합물의 봉합 튜브 시험 (sealed tube test) 후 산가 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 수평축은 에스테르 화합물의 히드록실가이고, 수직축은 봉합 튜브 시험 후 산가이다. 그래프에서,는 분기율이 44 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 55 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 66 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 76 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 84 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,분기율이 90 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 100 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터 이다.

도 3 은 히드록실가/분기율 및 에스테르 화합물의 봉합 튜브 시험 후 산가 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 수평축은 에스테르 화합물의 분기율이고, 수직축은 봉합 튜브 시험 후 산가이다. 그래프에서,는 히드록실가가 약 50 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 히드록실가가 약 32 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 히드록실가가 약 25 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 히드록실가가 약 17 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 히드록실가가 약 10 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 히드록실가가 약 5 mg KOH/g 인 에스테르 화합물의 데이터 이다.

도 4 는 히드록실가/분기율 및 에스테르 화합물의 봉합 튜브 시험 후 산가 (AV) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 수평축은 에스테르 화합물의 히드록실가이고, 수직축은 에스테르 화합물의 분기율이다.

도 5 는 히드록실가/분기율 및 에스테르 화합물의 콤프레서 시험 후 산가 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 수평축은 에스테르 화합물의 히드록실가이고, 수직축은 에스테르 화합물의 콤프레서 시험 후 측정된 산가 이다.는 분기율이 100 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 분기율이 90 몰 % 인 에스테르 화합물의 데이터 이다.

도 6 은 히드록실가/분기율 및 에스테르 화합물의 콤프레서 시험 후 산가 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 수평축은 에스테르 화합물의 분기율이고, 수직축은 에스테르 화합물의 콤프레서 시험 후 산가 이다.는 히드록실가가 10 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물의 데이터이고,는 에스테르 화합물 "d" 의 데이터이다.

본 발명의 실시를 위한 최량의 형태

본 발명은 하기에 상세히 기술되었다.

1. 본 발명의 에스테르 화합물

본 발명의 에스테르 화합물은 금속의 존재하에서 열안정성 가지고, 5 내지 15 의 탄소 원자를 가지는 2 가 내지 9 가 힌더드 알코올 및 3 내지 20 의 탄소 원자를 가지는 포화 지방족 모노카르복실산 또는 그의 유도체 사이에서 형성되고; 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고; 에스테르 화합물의 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하이고; 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 상기 에스테르 화합물 5 g 의 물의 함량을 10 ppm 이하로 조정하고, 상기 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각과 함께 내부 용적이 약 15 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기 내부를 1.3 Pa 이하로 탈기하고, 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 (flon) 혼합물 1 g 을 넣은 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 단계들을 수행한 후 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 힌더드 알코올은 히드록실기의 β-위치의 탄소에 수소 원자를 갖지 않는 알코올이다. 이것은 β-위치에 수소 원자를 갖는 종래의 알코올과 비교하여 더 나은 열안정성을 지닌다. 또한 힌더드 알코올의 탄소 원자 수는 5 내지 15 이고, 히드록실기는 2 내지 9 이다. 히드록실기의 수는 에스테르 화합물에 적절한 점도를 부여한다는 관점에서 볼 때 2 이상이고, 불필요하게 높은 점도를 피한다는 관점에서 볼 때 9 이하이다. 히드록실기의 수는 2 내지 6 가 바람직하고 2 내지 4 가 더욱 바람직하다. 분자 내에 에테르 결합을 갖지 않은 구조가 알코올 골격에 열안정성을 부여한다는 관점에서 볼 때 바람직하다.

상기 힌더드 알코올의 예로서, 네오펜틸 글리콜, 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-이소프로필-2-메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-n-부틸-1,3-프로판디올, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨이 포함된다.

상기 예 중에서, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨이 공업적으로 입수가 용이하고 가격이 낮으므로 바람직하다.

상기 힌더드 알코올은 단독으로 또는 필요에 따라 둘 이상을 혼합 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 포화 지방족 모노카르복실산 (카르복실산 유도체의 경우 카르복실산 부분) 의 탄소 원자수는 3 내지 20, 바람직하게는 4 내지 18, 더욱 바람직하게는 5 내지 12 이다. 카르복실산의 탄소 원자수는 금속의 부식을 방지하고 윤활유에 적합한 점도를 부여한다는 관점에서 볼 때, 3 이상, 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상, 더욱 더 바람직하게는 7 이상이고, 불필요하게 높은 점도를 피한다는 관점에서 볼 때 20 이하, 바람직하게는 18 이하, 더욱 바람직하게는 12 이하이다. 특히 얻어진 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용될 때, 탄소 원자의 수는 바람직하게는 4 내지 12, 더욱 바람직하게는 4 내지 9, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 9 이고, 7 내지 9 가 특히 바람직하다. 히드로플루오로카본에의 용해도를 고려할 때, 12 이하가 바람직하고, 9 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 카르복실산 또는 그의 유도체에서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비율 (이하, 간략히 분기율이라 한다) 은 50 몰 % 이상, 바람직하게는 60 몰 % 이상, 더욱 바람직하게는 70 몰 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 80 몰 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 90 몰 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 95 몰 % 이상, 특히 바람직하게는 98 몰 % 이상, 매우 바람직하게는 99 몰 % 이상이다.

50 몰 % 이하의 분기율은 금속의 존재하에서 에스테르 화합물의 목적하는 열안정성을 얻는 것이 어려워지는 경향이 있기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에서 사용되는 탄소 원자 수 3 내지 20 의 포화 지방족 분기 모노카르복실산의 예로서, 이소부티르산, 피발산, 2-메틸부티르산, 2-메틸발레르산, 3-메틸발레르산, 4-메틸발레르산, 2,2-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, t-부틸아세트산, 2,2-디메틸펜탄산, 2,4-디메틸펜탄산, 2-에틸펜탄산, 3-에틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 3-메틸헥산산, 5-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 3-에틸헥산산, 3,5-디메틸헥산산, 2,4-디메틸헥산산, 3,4-디메틸헥산산, 4,5-디메틸헥산산, 2,2-디메틸헥산산, 2-메틸헵탄산, 3-메틸헵탄산, 6-메틸헵탄산, 2-프로필펜탄산, 2,2-디메틸헵탄산, 3,5,5-트리메틸헵탄산, 2-메틸옥탄산, 2-에틸헵탄산, 3-메틸옥탄산, 2-에틸-2,3,3-트리메틸부티르산, 2-이소프로필-2,3-디메틸부티르산, 2,2,4,4-테트라메틸펜탄산, 2,2,3,3-테트라메틸펜탄산, 2,2,3,4-테트라메틸펜탄산, 2,2-디이소프로필프로피온산, 2,2-디메틸옥탄산, 3,7-디메틸옥탄산, 2-부틸옥탄산, 이소트리데칸산, 2-(3'-메틸부틸)-7-메틸옥탄산, 2-(1'-메틸부틸)-5-메틸옥탄산, 2-헥실노난산, 2-메틸테트라데칸산, 2-에틸트리데칸산, 2-메틸펜타데칸산, 2-헥실데칸산, 2-헵틸데칸산, 2-(1',3',3'-트리메틸부틸)-4,6,6-트리메틸헵탄산, 2-(3'-메틸헥실)-6-메틸노난산, 2-헵틸운데칸산, 2-(1',3',3'-트리메틸부틸)-5,7,7-트리메틸옥탄산, 2-(3'-메틸헥실)-7-메틸데칸산, 이소스테아르산, 이소노나데칸산 및 이소에이코산산이 포함된다.

상기의 카르복실산 중에서, 본 발명의 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용될 때, 4 내지 12 의 탄소 원자를 가진 것을 포화 지방족 모노카르복실산으로 사용하는 것이 적합하다. 입수성의 관점에서 볼 때, 2-메틸부티르산, 3-메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산이 특히 바람직하다.

본 발명에서, 본 발명의 에스테르 화합물의 금속의 존재하의 열안정성을 향상시키기 위하여, 카르보닐기와 금속 표면은 접촉시키지 않는다. 따라서 에스테르 화합물이 구조 내 및 카르보닐기의 α-위치에 다수의 측쇄를 갖는 것이 바람직하다. 이에 관하여 카르보닐기의 α- 및 β-위치에 4 급 탄소 원자를 가진 네오 산 (neo acid) 이 바람직하지만, 에스테르 화합물의 저온에서의 유동성을 고려한다면 네오 산 이외의 분기 카르복실산도 바람직하다. 상기의 관점에서 볼 때 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 및 3,5,5-트리메틸헥산산이 바람직하고; 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산이 더욱 바람직하고, 2-에틸헥산산이 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 지방족 분기 모노카르복실산과 배합될 수 있는 지방족 직쇄 카르복실산 (카르복실산 유도체의 경우 카르복실산 부분) 의 탄소 원자수는 3 내지 20, 바람직하게는 4 내지 18, 더욱 바람직하게는 5 내지 12 이다. 카르복실산의 탄소 원자수는 금속의 부식을 방지하고 윤활유에 적합한 점도를 부여한다는 관점에서 볼 때, 3 이상, 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상이고, 불필요하게 높은 점도를 피하고 저온에서 유동성을 부여한다는 관점에서 볼 때 20 이하, 바람직하게는 18 이하, 더욱 바람직하게는 12 이하이다. 특히 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용될 때, 탄소 원자의 수는 바람직하게는 4 내지 12, 더욱 바람직하게는 4 내지 8, 특히 바람직하게는 5 내지 8 이고; 히드로플루오로카본에의 용해도를 고려할 때, 12 이하, 특히 바람직하게는 8 이하이다.

3 내지 20 의 탄소 원자를 가진 혼합할 수 있는 포화 지방족 직쇄 모노카르복실산의 예로서, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 엔안트산 (enanthic acid), 카프릴산, 펠아르곤산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 트리데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 헵타데칸산, 옥타데칸산, 노나데칸산 및 에이코산산이 포함된다.

상기 예 중에서, 본 발명의 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용되는 경우, 4 내지 12 탄소 원자를 가진 것이 혼합할 수 있는 지방족 직쇄 모노카르복실산으로 사용된다. 상기 카르복실산 중, 발레르산, 카프로산, 엔안트산 및 카프릴산이 특히 바람직하다.

상기 자빙족 모노카르복실산의 유도체로서, 탄소 원자수 1 내지 3 의 저급 알킬의 에스테르, 예를 들면 메틸 에스테르 및 에틸 에스테르, 및 산 무수물이 포함된다.

상기 카르복실산 또는 그의 유도체는 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 에스테르 화합물은 상기 힌더드 알코올과 모노카르복실산 또는 그의 유도체 사이에서 종래의 에스테르화 또는 트랜스에스테르화에 의해 형성시킬 수 있다.

2 종 이상의 알코올 또는 2 종 이상의 카르복실산을 사용하여 본 발명에서 사용하는 에스테르 화합물을 얻는 경우, 알코올 또는 카르복실산을 반응에 앞서 혼합하거나, 또는 1 종의 알코올 및 1 종의 카르복실산 사이의 반응에 의해 각각 제조된 에스테르 화합물들을 배합하여 원하는 조성물을 얻는다.

본 발명의 에스테르 화합물이 윤활유 조성물로 사용될 때, 조작의 용이성, 에너지 절약, 내마모성 및 윤활성의 관점에서 볼 때, 40 ℃ 에서의 동적 점도는 정상적으로 2 내지 1000 mm²/s 이다. 이것은 바람직하게는 2 내지 500 mm²/s, 더욱 바람직하게는 2 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 15 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 15 내지100 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 20 내지 90 mm²/s, 특히 바람직하게는 20 내지 75 mm²/s 이다. 본 발명의 에스테르 화합물을 함유하는 윤활유 조성물을 로터리 콤프레서, 스크롤 콤프레서, 실내 에어 컨디셔너용 콤프레서 및 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서에 사용하는 경우, 본 발명의 에스테르 화합물의 40 ℃ 에서의 동적 점도는 에너지 절약 및 내마모성의 관점에서 볼 때, 바람직하게는 40 내지 90 mm²/s, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 mm²/s, 특히 바람직하게는 55 내지 75 mm²/s, 및 가장 바람직하게는 60 내지 75 mm²/s 이다.

본 발명의 에스테르 화합물의 융점 또는 유동점은 저온에서의 기계의 사용 및 기계 시동의 용이성의 관점에서 볼 때 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 이것은 정상적으로는 0 ℃ 이하, 바람직하게는 -10 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -20 ℃ 이하이다.

상기의 바람직한 동적 점도, 낮은 유동점, 및 낮은 융점을 가진 에스테르 화합물들은 2 종 이상의 카르복실산 및 1 종 이상의 힌더드 알코올 사이에서 형성된다. 이들 중, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 2 종 이상의 카르복실산 및 1 종 이상의 힌더드 알코올 사이에서 형성된 에스테르 화합물이 바람직하다.

구체적으로는 하기의 카르복실레이트 혼합물을 예로 들 수 있다. 카르복실레이트 혼합물은 냉동기용 윤활유 조성물로서 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용될 때 특히 바람직하다.

본 발명의 에스테르 화합물의 산가가 금속의 부식 및 금속의 존재하 에스테르 화합물의 열안정성의 관점에서 볼 때 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 그것은 정상적으로는 0.5 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.05 mg KOH/g 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.03 mg KOH/g, 특히 0.01 mg KOH/g 이하가 바람직하다.

내마모성, 흡습성, 금속의 존재하에서 열안정성 및 제조의 용이성의 관점에서 볼 때, 본 발명의 에스테르 화합물의 히드록실가는 0.01 내지 30 mg KOH/g 이 바람직하다. 상기 히드록실가의 하한값은 0.01 mg KOH/g 이 더욱 바람직하다. 상기 히드록실가의 상한값은 더욱 바람직하게는 20 mg KOH/g 이고, 더욱 더 바람직하게는 15 mg KOH/g, 더욱 더 바람직하게는 10 mg KOH/g, 더욱 더 바람직하게는 8 mg KOH/g 이며, 5 mg KOH/g 가 특히 바람직하다. 구체적으로는, 히드록실가의 범위는 더욱 바람직하게는 0.01 내지 20 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 15 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 10 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 8 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5 mg KOH/g 이다. 더우기, 이 범위는 더욱 더 바람직하게는 0.1 내지 20 mg KOH/g, 더욱 더 바람직하게는 0.1 내지 15 mg KOH/g, 더욱 더 바람직하게는 0.1 내지 10 mg KOH/g, 더욱 더 바람직하게는 0.1 내지 8 mg KOH/g 이고, 0.1 내지 5 mg KOH/g 가 특히 바람직하다.

본 발명의 에스테르 화합물은 에스테르 화합물 5 g 의 물의 함량을 10 ppm 이하로 조정하고, 상기 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각과 함께 내부 용적이 약 15 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기의 내부를 1.3 Pa 이하로 탈기하고, 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 1 g 을 넣은 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치한 후 측정하였을 때 10 mg KOH/g 이하의 산가를 가진다. 여기에서 상기의 산가는 5 mg KOH/g 이하가 바람직하고, 2 mg KOH/g 이하가 더욱 바람직하다. 본 명세서에서, 상기 과정들을 봉합 튜브 시험이라고 하며, 정적 조건하에서 에스테르 화합물의 금속의 존재하의 열안정성을 평가하기 위하여 수행한다.

본 발명에서 사용되는 "금속의 존재하의 열안정성" 이라는 표현은 고온의, 산소의 영향이 제거된 조건에서, 일정 시간 동안 금속과 공존하도록 에스테르 화합물이 만들어질 때, 관찰되는 내 열분해성을 의미하고, 열분해도가 낮을수록 열안정성이 좋다.

구체적으로는, 열안정성은 충분히 탈기되고 물의 함량을 10 ppm 이하로 미리 조정한 시험유 (에스테르 화합물) 10 g 및 직경이 1.6 mm 이고 길이가 150 mm 인 철 조각을 내부 용적이 약 30 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기의 내부를 1.3 Pa 이하로 충분히 탈기한 다음, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 것을 포함하는 시험 후 산가를 측정하여 평가한다. 이 시험에서 금속의 존재하에서의 우수한 열안정성의 관점에서 볼 때, 시험 후 측정된 산가는 바람직하게는 10 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 3 mg KOH/g 이하이고, 가장 특히 1 mg KOH/g 이하이다.

JIS K-2540 에 명시된 평가 방법은 그 평가가 금속의 부재하에서 측정되므로 바람직하지 못하다. JIS K-2276 및 JIS K-2242 에 명시된 평가 방법은 그 평가가 산화 안정성을 평가하기 위해 사용한 조건에서 수행되므로 바람직하지 못하다.

본 발명의 에스테르 화합물은 1 kW 로터리 콤프레서 (G515QB1X, Hitachi, Ltd.제조) 를, 물의 함량을 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 450 g 및디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물을 주어진 양으로 충진시켜 콤프레서의 쉘 상부 온도를 130 ℃, 토출압을 26 kgf/cm²및 흡입압을 5 kgf/cm²로 하고, 콤프레서를 400 시간 동안 연속 운전하는 것으로 이루어진 콤프레서 작동 후 측정할 때 1.0 mg KOH/g 이하가 바람직하다. 여기에서 상기 산가는 더욱 바람직하게는 0.8 mg KOH/g 이하이고, 가장 바람직하게는 0.7 mg KOH/g 이하이다. 본 명세서에서 상기 시험을 콤프레서 시험이라고 하고, 동적 조건에서 히드로플루오로카본 및 금속의 존재하의 열안정성을 평가하기 위하여 수행된다. 본 콤프레서 시험에 사용되는 상기 플론 혼합물의 양은 상기의 온도 및 압력 조건이 만족되는 한 특별히 제한되지는 않는다.

여기에서 콤프레서 시험에 사용되는 장치는 도 1 에 상세히 나타나 있다.

도 1 은 콤프레서 시험에 사용되는 장치의 도면이다. 수 1 은 콤프레서를 표시하고, 이것은 1 kW 로터리 콤프레서 (G515QB1X, Hitachi, Ltd.제조) 이다. 구리 배관 2 는 콤프레서 1 의 토출측에 연결되어 있고, 외부 직경은 6.35 mm, 내부 직경은 4.72 mm, 길이는 700 mm 이다. 배관 2 의 말단은 또한 외부 직경이 9.52 mm, 내부 직경이 7.92 mm, 길이가 6000 mm 인 다른 구리 배관 3 에 연결되어 있다. 알루미늄 방열판 11 은 배관 3 에 고정되어 있다. 수 8 은 콤프레서 1 에 부착된 어큐뮬레이터이다. 외부 직경이 9.52 mm, 내부 직경이 7.92 mm, 길이가 100 mm 인 다른 구리 배관 7 은 어큐뮬레이터 8 에 연결되어 있다. 배관 7 의 말단에 외부 직경이 6.35 mm, 내부 직경이 4.72 mm, 길이가 700 mm 인 다른 구리 배관 6 가 연결되어 있다. 배관 6 의 말단에는 외부 직경이 9.52 mm, 내부 직경이 7.92 mm, 길이가 4000 mm 인 다른 구리 배관 5 가 연결되어 있다. 구리 캐필러리 튜브 4 는 내부 직경 2 mm, 길이가 400 mm 이고, 배관 3 을 배관 5 에 연결한다. 수 9 는 콤프레서 시험 조건을 조절하기 위한 냉각팬이고, 콤프레서의 온도와 관련하여 작동한다. 수 10 은 시험유로서 에스테르 화합물 및 플론을 봉합하기 위한 밸브이다. HP 및 LP 는 각각 압력계를 표시한다.

콤프레서 시험이 도 1 의 장치를 사용하여 실행될 때, 바람직한 온도 및 압력은 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물의 양을 160 내지 180 g 의 범위로 조정하여 얻을 수 있다.

본 발명의 에스테르 화합물에서 카르복실산 부분에 관한 분기율은 50 몰 % 이상이고, 에스테르 화합물의 히드록실가는 30 mg KOH/g 이다. 하기는 분기율 및 히드록실가의 바람직한 조합을 갖는 에스테르 화합물의 예이다.

1) 카르복실산 부분의 분기율은 70 몰 % 이상이고, 히드록실가는 20 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 15 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물.

2) 카르복실산 부분의 분기율은 50 몰 % 이상이고, 히드록실가는 10 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물.

3) 카르복실산 부분의 분기율은 90 몰 % 이상이고, 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 25 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 15 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물.

4) 카르복실산 부분의 분기율은 80 몰 % 이상이고, 히드록실가는 15 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 10 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물.

여기에서, 상기 조합 1) 의 에스테르 화합물은 봉합 튜브 시험에 의해 평가된 정적 조건에서 열안정성에 관하여 바람직한 성질을 갖고, 상기 조합 2) 및 3) 의 에스테르 화합물은 각각 봉합 튜브 시험 및 콤프레서 시험에 의해 평가된 정적 조건에서 열안정성에 관하여 바람직한 성질을 갖는다. 상기 조합 4) 의 에스테르 화합물은 산소와 히드로플루오로카본의 부재하에서 높은 열안정성을 갖는다.

2. 본 발명의 윤활유 조성물

본 발명의 에스테르 화합물은 윤활유 조성물용 베이스 오일로서 사용할 수 있고, 본 발명의 에스테르 화합물을 주성분으로 함유하는 윤활유 조성물은 냉동기 작동 유체용 조성물로서 히드로플루오로카본과 병용할 수 있다.

또한 금속의 존재하에서 우수한 열안정성을 갖는 본 발명의 윤활유 조성물은 엔진오일, 그리스, 작동유, 터빈 오일, 열 매체유, 금속가공유 및 냉동기유 등으로 사용할 수 있고 이들 중 특히 냉동기유에 적합하다.

냉동기유 중, 특히 로터리 콤프레서 또는 스크롤 콤프레서 용 냉동기유로 적합한데, 이것은 이들 콤프레서 내부 온도 및 압력이 매우 높아 금속의 존재하에서 냉동기유의 열 안정성이 크게 요구되기 때문이다.

또한 냉동기유 중, 금속의 존재하에서 우수한 열안정성을 갖는 본 발명의 윤활유 조성물은, 콤프레서의 내부가 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC134a) 만을 사용하는 경우에 비하여 고온 및 고압에 노출되기 때문에, 디플루오로메탄 (HFC32) 을 함유하는 히드로플루오로카본, 구체적으로는 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄 (HFC125) 을 함유하는 히드로플루오로카본 또는 디플루오로메탄, 펜타플루오로에탄 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 함유하는 히드로플루오로카본과의 병용에 적합하다.

본 발명의 윤활유 조성물은 금속의 존재하의 열안정성이 크게 요구되는 냉장고, 산업용 냉동기, 실내 에어 컨디셔너 및 패키지 에어 컨디셔너의 밀봉 콤프레서용 윤활유로서 사용하는 것이 적합하다. 이들 중, 금속의 존재하에서 우수한 열안정성이 특히 필요한 실내 에어 컨디셔너 및 패키지 에어 컨디셔너의 밀폐형 콤프레서용 윤활유로서 사용하는 것이 적합하다.

본 발명의 에스테르 화합물이 윤활유 조성물을 위한 베이스 오일로서 사용될 때, 윤활유 조성물에 함유된 본 발명의 에스테르 화합물의 비율은 금속의 존재하의 열안정성의 관점에서 볼 때 바람직하게는 20 중량 % 이상, 더욱 바람직하게는 50 중량 % 이상, 특히 바람직하게는 80 중량 % 이상, 가장 바람직하게는 90 중량 % 이상이다. 여기에 배합되는 다른 윤활유 조성물은 특히 제한되지는 않으나, 금속의 존재하에서 윤활유 조성물에 열안정성을 부여하지 않는 윤활유의 사용이 바람직하다.

특히 본 발명의 에스테르 화합물을 함유하는 윤활유 조성물이 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용되는 경우, 윤활유 조성물 내 본 발명의 에스테르 화합물의 비율은 바람직하게는 80 중량 % 이상, 더욱 바람직하게는 90 중량 % 이상, 특히 바람직하게는 95 중량 % 이상, 가장 바람직하게는 98 중량 % 이상이다. 특히 로터리 콤프레서, 스크롤 콤프레서, 또는 실내 에어 컨디셔너 및 패키지 에어 컨디셔너용으로 사용될 때, 또는 디플루오로메탄 (HFC32) 를 함유하는 히드로플루오로카본과 병용될 때, 본 발명의 에스테르 화합물의 비율은 바람직하게는 90 중량 % 이상, 더욱 바람직하게는 95 중량 % 이상, 특히 바람직하게는 98 중량 % 이상, 가장 바람직하게는 99 중량 % 이상이다.

본 발명의 윤활유 조성물의 40 ℃ 에서의 동적 점도는 바람직하게는 2 내지 500 mm²/s, 더욱 바람직하게는 2 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 15 내지 200 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 15 내지 100 mm²/s, 더욱 더 바람직하게는 20 내지 90 mm²/s, 특히 바람직하게는 20 내지 75 mm²/s 이다.

특히 본 발명의 윤활유 조성물이 냉동기용 로터리 콤프레서 및 스크롤 콤프레서, 실내 에어 컨디셔너 및 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서로 사용될 때, 본 발명의 윤활유 조성물의 40 ℃ 에서의 동적 점도는 에너지 절약 및 내마모성의 관점에서 볼 때 바람직하게는 40 내지 90 mm²/s, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 mm²/s, 특히 바람직하게는 55 내지 75 mm²/s , 가장 바람직하게는 60 내지 75 mm²/s 이다.

본 발명의 윤활유 조성물의 융점 또는 유동점은 가능한 한 낮은 것이 바람직하고, 일반적으로 0 ℃ 이하, 바람직하게는 -10 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -20 ℃ 이하이다.

본 발명의 윤활유 조성물에서, 윤활유용으로 알려진 다양한 첨가제들을 열안정성을 부여하지 않는 양만큼 사용할 수 있다. 상기 첨가제의 예로서 항산화제, 극압제, 유성 향상제, 소포제, 청정 분산제, 녹방지제, 항유화제, 점도 지수 조정제, 금속 불활성화제 및 유동점 강하제 등이 포함된다.

3. 본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물

본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물은 상기 본 발명의 윤활유 조성물 및 히드로플루오로카본을 함유한다.

본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물은 금속의 존재하에서 열안정성이 우수하기 때문에 로터리 콤프레서 및 스크롤 콤프레서를 위한 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용하는 것이 적합하다. 본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물은 금속의 존재하에서 열안정성이 우수하므로, 실내 에어 컨디셔너 및 패키지 에어 컨디셔너를 위한 냉동기 작동 유체용 조성물로 사용하는 것이 적합하다. 또한, 본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물은 금속의 존재하에서 열안정성이 우수하므로, 디플루오로메탄 (HFC32) 을 함유하는 히드로플루오로카본, 구체적으로는 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄 을 함유하는 히드로플루오로카본 또는 디플루오로메탄, 펜타플루오로에탄 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 함유하는 히드로플루오로카본과의 병용에 특히 효과적이다.

본 발명의 에스테르 화합물 또는 윤활유 조성물이 냉동기 작동 유체용 조성물에 사용될 때, 히드로플루오로카본과의 2 상 분리 온도는 바람직하게는 낮고, 10 ℃ 이하이고, 바람직하게는 0 ℃ 미만, 더욱 바람직하게는 -10 ℃ 미만, 특히 바람직하게는 -30 ℃ 미만, 가장 바람직하게는 -50 ℃ 미만이다.

본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물은 열안정성에 관한 하기의 평가에서 우수한 결과를 나타내는 것이 바람직하다. 즉, 충분히 탈기되고 물의 함량을 10 ppm 이하로 조정한 5 g 의 시험유를 각각 직경이 1.6 mm 이고 길이가 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각들과 함께 내부 용적이 약 15 mL 인 유리 용기에 놓는다. 용기의 내부를 1.3 Pa 이하로 충분히 탈기한 다음, 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 1 g 으로 충진시키고, 용기를 봉하고, 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치한다. 그 후 봉해진 용기를 열어 플론 혼합물을 제거하고 에스테르 화합물 또는 윤활유 조성물의 산가를 측정한다. 이 시험에서 시험 후의 산가는 바람직하게는 10 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 2 mg KOH/g 이하이다.

본 발명의 에스테르 화합물이 냉동기 작동 유체용 조성물에서 냉동기를 위하여 사용될 때, 에스테르 화합물은 50 몰 % 이상의 분기율 및 30 mg KOH/g 이하의 히드록실가를 갖는 것이 바람직하다. 또한 분기율 및 히드록실가의 바람직한 조합을 갖는 에스테르 화합물의 예는 하기의 1) 내지 3)을 포함한다:

1) 카르복실산 부분의 분기율은 70 몰 % 이상이고, 히드록실가는 20 mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 13 mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 5 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물.

냉동기 작동 유체용 조성물에 사용되는 바람직한 에스테르 화합물의 예로서 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산/2-메틸부티르산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 네오펜틸 글리콜 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 네오펜틸글리콜 디-2-에틸 헥사네이트, 트리메틸올프로판 트리-2-에틸 헥사네이트, 펜타에리트리톨 테트라-2-에틸 헥사네이트, 네오펜틸 글리콜 디-3,5,5-트리메틸 헥사네이트, 트리메틸올프로판 트리-3,5,5-트리메틸 헥사네이트, 펜타에리트리톨 테트라-3,5,5-트리메틸 헥사네이트, 네오펜틸 글리콜 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 네오펜틸 글리콜 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-헵탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-옥탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-옥탄산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 및 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물이 포함된다.

이들 중, 금속의 존재하의 열안정성의 관점에서 볼 때, 네오펜틸 글리콜 디-2-에틸 헥사네이트, 트리메틸올프로판 트리-2-에틸 헥사네이트, 펜타에리트리톨 테트라-2-에틸 헥사네이트, 트리메틸올프로판 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물 및 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물 이 특히 바람직하다.

상기와 같이, 에너지 절약 및 내마모성의 관점에서 볼 때 본 발명의 냉동기 작동 유체용 조성물로서 사용되는 에스테르 화합물은 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 내지 90 mm²/s 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 mm²/s 이다.

이러한 에스테르 화합물의 구체적 예로서, 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산/2-메틸부티르산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-헵탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-옥탄산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 펜타에리트리톨 및 n-옥탄산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 트리메틸올프로판 트리-3,5,5-트리메틸 헥사네이트, 펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 및 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물 이 있다. 이들 중, 3,5,5-트리메틸헥산산 을 함유하는 카르복실산 혼합물 및 펜타에리트리톨 로부터 형성된 에스테르가 목적하는 점도를 지닌 에스테르를 제조할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 금속의 존재하에서 열안정성의 관점에서 볼 때, 펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물 및 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물이 특히 바람직하다.

펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물에서, 3,5,5-트리메틸헥산산에 대한 2-에틸헥산산의 비율은 히드로플루오로카본과의 상용성, 융점 및 점도의 관점에서 볼 때 바람직하게는 80:20 내지 35:65 (몰 비), 더욱 바람직하게는 76:24 내지 48:52 이다.

펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물에서, 카르복실산의 혼합비 (몰 비) 는 히드로플루오로카본과의 상용성, 융점 및 점도의 관점에서 볼 때 바람직하게는 1-12:6-47:5-42:6-72, 더욱 바람직하게는 3-10:17-39:5-13:45-72, 특히 바람직하게는 3-9:17-35:5-11:50-67 이다.

주 성분으로서 본 발명의 에스테르 화합물을 함유하는 윤활유 조성물 및 히드로플루오로카본을 함유하는 냉동기 작동 유체용 조성물에서, 히드로플루오로카본에 대한 윤활유 조성물의 혼합비는 특별히 제한되지는 않고, 윤활유 조성물/히드로플루오로카본 비는 바람직하게는 1:50 내지 20:1 (중량비), 더욱 바람직하게는 1:10 내지 5:1 (중량비) 이다. 충분한 냉동력을 달성하기 위한 관점에서 볼 때, 히드로플루오로카본의 비가 히드로플루오로카본/윤활유 조성물 = 1:20 보다 큰 것이 바람직하다. 적당한 점도를 가진 냉동기 작동 유체용 조성물 수득의 관점에서 볼 때, 윤활유 조성물의 비는 히드로플루오로카본/윤활유 조성물 = 1:50 보다 큰 것이 바람직하다.

여기에서 사용되는 히드로플루오로카본은 그들이 냉동기 작동 유체용 조성물의 성분으로 종래에 사용되었던 것이라면 특별히 제한되지는 않고, 비람직한 예로서, 디플루오로메탄 (HFC32), 1,1-디플루오로에탄 (HFC152a), 1,1,1-트리플루오로에탄 (HFC143a), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC134) 및 펜타플루오로에탄 (HFC125) 이 있고, 디플루오로메탄, 펜타플루오로에탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 및 1,1,1-트리플루오로에탄이 바람직하다.

상기 히드로플루오로카본은 단독으로 또는 2 종 이상의 히드로플루오로카본을 혼합하여 사용할 수 있다.

냉동 효율의 관점에서 볼 때, 디플루오로메탄 (HFC32) 을 함유하는 히드로플루오로카본 혼합물이 바람직하고, 디플루오로메탄, 펜타플루오로에탄 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물, 디플루오로메탄과 펜타플루오로에탄의 혼합물, 및 디플루오로메탄과 1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물이 특히 바람직하다. 혼합비는 특별히 제한되지는 않지만, 히드로플루오로카본의 가장 바람직한 예로서, 23 중량 % 의 디플루오로메탄/25 중량 % 의 펜타플루오로에탄/52 중량 % 의 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 함유하는 혼합물, 및 40 내지 60 중량 % 의 디플루오로메탄/60 내지 40 중량 % 의 펜타플루오로에탄의 혼합물이 있다.

전술한 것으로부터 명백하듯이, 본 발명의 에스테르 화합물은 금속의 존재하에서 열안정성이 우수하고, 따라서 금속의 존재하에서 윤활유의 열안정성은 본 발명의 에스테르 화합물과 배합함으로써 현저히 향상될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 금속의 존재하의 열안정성을 향상시키는 방법을 또한 제공한다.

상기 방법들의 구현예는 하기에 열거되어 있다.

(1) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(2) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 20 중량 % 이하의 양으로 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(3) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 함유하는 윤활유 조성물을 히드로플루오로카본의 존재하에서 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(4) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 함유하는 윤활유 조성물을 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에서 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(5) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 함유하는 윤활유 조성물을 냉동기의 로터리 콤프레서 또는 스크롤 콤프레서에 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(6) 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 함유하는 윤활유 조성물을 실내 에어 컨디셔너의 콤프레서 또는 패키지 에어 컨디셔너의 콤프레서에 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(7) 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 내지 90 mm²/s 인 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 함유하는 윤활유 조성물을 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(8) 베이스 오일로서 본 발명의 에스테르 화합물을 함유하는 윤활유 조성물 및 히드로플루오로카본의, 윤활유 조성물/히드로플루오로카본 = 1:50 내지 20:1 (중량비) 로 조정된 혼합물을 사용함으로써 금속의 존재하에서 열안정성을 향상시키는 방법.

(9) 상기 구현예 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 본 발명의 에스테르 화합물을 사용함으로써 윤활유 조성물의 열분해를 방지하는 방법.

본 발명은 하기의 실시예 및 시험예를 통해 본 발명의 범위를 제한하지 않고 더욱 상세히 설명될 것이다.

실시예 1

1 리터의 4목 플라스크에 교반기, 온도계, 질소 유입구, 및 응축기가 있는 탈수 컬럼을 장치한다. 102 g (1.00 몰) 의 네오펜틸 글리콜, 77.9 g (0.60 몰) 의 2-에틸펜탄산 및 181.8 g (1.40 몰) 의 2-메틸헥산산을 플라스크에 놓는다. 혼합물을 250 ℃, 대기압의 질소 기류에서 2 시간 동안 반응시킨 후, 반응 혼합물의 압력을 6 시간 동안 20000 Pa 로 감소시킨다. 그런 다음 미반응 모노카르복실산을 감압하에 증류 제거하여 본 발명의 에스테르 화합물 1 을 얻는다. 또한 표 1 내지 5 에 열거된 알코올 및 카르복실산으로 동일한 반응을 실시하여 표 1 내지 5 에 나타난 에스테르 화합물을 얻었다. 이들 에스테르 화합물의 40 ℃ 및 100 ℃ 에서의 동적 점도 및 점도 지수를 측정하였다 (JIS K-2283). 산가 및 히드록실가를 측정하였다 (JIS K-2501). 그 결과가 표 1 내지 5 에 나타나 있다.

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
1	네오펜틸 글리콜	2-에틸펜탄산 (0.60)2-메틸헥산산 (1.40)	5.24	1.73	-	0.01	0.72
2	네오펜틸 글리콜	2-에틸헥산산 (2.00)	7.49	2.06	52.7	0.01	1.5
3	네오펜틸 글리콜	3,5,5-트리메틸헥산(2.00)	13.1	3.14	100	0.01	0.35
4	트리메틸올프로판	2-에틸펜탄산 (0.90)2-메틸헥산산 (2.10)	14.9	3.34	90	0.01	1.7
5	트리메틸올프로판	2-에틸헥산산 (3.00)	25.0	4.28	55	0.01	0.11
6	트리메틸올프로판	3,5,5-트리메틸헥산산(3.00)	52.1	7.19	95	0.01	0.37
7	펜타에리트리톨	2-에틸펜탄산 (1.20)2-메틸헥산산 (2.80)	26.8	4.89	105	0.01	0.52
8	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (4.00)	44.8	6.39	88	0.01	0.1
9	펜타에리트리톨	3,5,5-트리메틸헥산산(4.00)	114.1	11.5	85	0.01	1.2
10	2,2-디에틸-1,3-프로판디올	3,5,5-트리메틸헥산산(2.00)	16.9	3.74	109	0.01	1.6
11	2-에틸-2-n-부틸-1,3-프로판디올	3,5,5-트리메틸헥산산(2.00)	21.8	4.27	100	0.01	0.30
12	트리메틸올프로판	2-에틸헥산산 (1.56)3,5,5-트리메틸헥산산(1.44)	32.5	5.13	78	0.01	1.3

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
13	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (2.45)3,5,5-트리메틸헥산산 (1.55)	61.8	7.94	93	0.01	1.8
14	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산 (2.07)	70.2	8.63	93	0.01	2.4
15	트리메틸올프로판	2-에틸펜탄산 (0.46)2-메틸헥산산 (1.99)2-에틸헥산산 (0.55)	16.0	3.45	83	0.01	1.5
16	펜타에리트리톨	2-에틸펜탄산 (0.44)2-메틸헥산산 (1.92)2-에틸헥산산 (1.64)	30.7	5.19	97	0.01	4.8
17	트리메틸올프로판	2-에틸펜탄산 (0.19)2-메틸헥산산 (0.82)2-에틸헥산산 (0.23)3,5,5-트리메틸헥산산(1.76)	31.5	5.33	122	0.01	1.4
18	펜타에리트리톨	2-에틸펜탄산 (0.22)2-메틸헥산산 (0.51)2-에틸헥산산 (1.79)3,5,5-트리메틸헥산산(1.48)	54.3	7.35	94	0.01	2.8
19	펜타에리트리톨	2-에틸펜탄산 (0.06)2-메틸헥산산 (0.27)2-에틸헥산산 (1.54)3,5,5-트리메틸헥산산(2.13)	68.3	8.46	92	0.01	1.9

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
20	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.36)3,5,5-트리메틸헥산산(3.64)	94.9	10.5	92	0.01	0.88
21	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.76)3,5,5-트리메틸헥산산(3.24)	78.5	9.35	94	0.01	0.97
22	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (0.48)3,5,5-트리메틸헥산산(3.52)	91.1	10.1	89	0.01	2.1
23	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (0.72)3,5,5-트리메틸헥산산(3.28)	83.5	9.79	95	0.01	1.2
24	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	70.2	8.62	93	0.05	2.4
25	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	70.1	8.64	93	0.10	2.4
26	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	70.9	8.62	91	0.01	9.8
27	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	71.5	8.65	91	0.01	14.3
28	펜타에리트리톨	2-에틸펜탄산 (0.26)2-메틸헥산산 (1.16)2-에틸헥산산 (0.35)3,5,5-트리메틸헥산산(2.23)	60.4	8.01	98	0.01	2.0

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
a	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	73.0	8.60	86	0.01	25.1
b	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	73.5	8.54	83	0.01	32.5
c	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.40)2-에틸헥산산 (1.44)3,5,5-트리메틸헥산산(2.16)	64.3	8.34	98	0.01	0.75
d	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.40)2-에틸헥산산 (1.44)3,5,5-트리메틸헥산산(2.16)	67.0	8.45	95	0.01	11.5
e	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.40)2-에틸헥산산 (1.44)3,5,5-트리메틸헥산산(2.16)	68.9	8.53	92	0.01	23.1
f	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.40)2-에틸헥산산 (1.44)3,5,5-트리메틸헥산산(2.16)	72.0	8.73	92	0.01	36.5
g	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (0.63)2-메틸부티르산(0.31)3,5,5-트리메틸헥산산(3.06)	63.9	8.23	96	0.01	5.3
h	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (0.63)2-메틸부티르산(0.31)3,5,5-트리메틸헥산산(3.06)	64.4	8.20	94	0.01	12.1

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
i	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (0.63)2-메틸부티르산(0.31)3,5,5-트리메틸헥산산(3.06)	65.7	8.15	90	0.01	28.3
j	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.98)3,5,5-트리메틸헥산산(3.02)	69.0	9.01	105	0.01	8.7
k	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.98)3,5,5-트리메틸헥산산(3.02)	69.5	8.96	102	0.01	19.5
l	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.98)3,5,5-트리메틸헥산산(3.02)	72.0	8.90	96	0.01	41.7
m	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (1.37)3,5,5-트리메틸헥산산(2.63)	56.3	8.01	110	0.01	13.8
n	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (1.37)3,5,5-트리메틸헥산산(2.63)	57.9	7.98	104	0.01	26.7
o	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (1.80)3,5,5-트리메틸헥산산(2.20)	45.4	6.98	111	0.01	0.35
p	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (1.80)3,5,5-트리메틸헥산산(2.20)	46.1	6.95	107	0.01	18.1

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
q	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	76.1	8.38	73	0.01	53.0
r	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.40)2-에틸헥산산(1.44)3,5,5-트리메틸헥산산(2.16)	77.4	8.70	80	0.01	51.1
s	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (0.63)2-메틸부티르산(0.31)3,5,5-트리메틸헥산산(3.06)	68.0	8.03	80	0.01	54.2
t	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (2.24)3,5,5-트리메틸헥산산(1.76)	32.9	5.31	90	0.01	52.8
u	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (1.80)3,5,5-트리메틸헥산산(2.20)	47.2	6.92	102	0.01	34.4
v	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (2.00)3,5,5-트리메틸헥산산(2.00)	53.1	7.79	112	0.01	2.2

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
A	네오펜틸 글리콜	n-헵탄산 (2.00)	5.62	1.89	-	0.01	0.43
B	네오펜틸 글리콜	n-옥탄산 (2.00)	7.03	2.23	133	0.01	1.0
C	트리메틸올프로판	n-헵탄산 (3.00)	13.8	3.40	122	0.01	1.8
D	트리메틸올프로판	n-옥탄산 (3.00)	17.0	4.03	140	0.01	0.67
E	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (4.00)	22.3	4.74	136	0.01	4.9
F	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (4.00)	26.7	5.42	143	0.01	0.74
G	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (1.37)3,5,5-트리메틸헥산산(2.63)	56.1	8.04	111	0.01	1.3
H	펜타에리트리톨	n-헵탄산 (0.98)3,5,5-트리메틸헥산산(3.02)	68.8	9.00	105	0.01	1.1
I	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (1.49)3,5,5-트리메틸헥산산(2.51)	55.3	8.10	115	0.01	1.5
J	펜타에리트리톨	n-옥탄산 (0.99)3,5,5-트리메틸헥산산(3.01)	67.2	8.90	106	0.01	2.1
K	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	70.2	8.63	93	0.20	2.4

에스테르화합물	힌더드알코올	카르복실산(힌더드알코올 1몰에 대한 몰수)	40℃에서의점도(mm²/s)	100℃에서의점도(mm²/s)	점도지수	산가(mgKOH/g)	히드록실가(mgKOH/g)
L	펜타에리트리톨	2-에틸헥산산 (1.93)3,5,5-트리메틸헥산산(2.07)	72.1	8.60	88	0.01	17.6
M	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (2.24)3,5,5-트리메틸헥산산(1.76)	30.4	5.46	116	0.01	3.2
N	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (2.23)2-메틸부티르산(0.90)3,5,5-트리메틸헥산산(0.87)	22.7	4.50	119	0.01	3.5
O	펜타에리트리톨	n-펜탄산 (0.83)2-메틸부티르산(0.45)3,5,5-트리메틸헥산산(2.72)	56.7	7.81	102	0.01	3.0

시험예 1

실시예 1 에서 얻어진 에스테르 화합물들의 열안정성 시험이 하기의 조건에서 실시되어 금속의 존재하에서의 열안정성을, 분기 카르복실산 부분인 경우 및 카르복실산 부분이 분기 없이 직쇄인 경우 모두에 대하여 평가하였다. 구체적으로는, 물의 함량을 10 ppm 으로 미리 조정하고 충분히 탈기한 본 발명의 생성물 또는 비교 생성물을, 금속 조각으로서 직경 1.6 mm, 길이 150 mm 인 철사가 놓여진, 내부 직경 15 mm, 길이 170 mm 및 내부 용적 약 30 mL 의 유리 용기에 넣는다. 그런 다음 용기 내부 압력을 1.3 Pa 이하로 감소시키고, 용기를 봉한다. 시험을 250 ℃ 에서 3 일 동안 계속한 후, 에스테르 화합물의 산가를 측정한다. 그 결과는 표 6 에 나타내었다.

표 6 으로부터 명백하듯이, 비교 생성물인 직쇄 카르복실레이트의 열안정성은, 금속이 존재하지 않는 계와 비교할 때 산가의 현저한 증가로, 금속의 존재하에서 좋지 않다. 반대로, 본 발명의 분기 카르복실레이트는 금속의 존재하에서도 산가의 증가를 실제로 보이지 않으며 우수한 열안정성을 나타내었다.

	에스테르 화합물	금속 조각(철사)	열안정성시험 후오일의 산가(mg KOH/g)
본 발명의 생성물	8	존재	1.2
비교 생성물	F	존재	36.6
비교 생성물	F	부재	1.4

시험예 2

실시예 1 에서 얻어진 에스테르 화합물들 (본 발명의 생성물 및 비교 생성물) 의 열안정성 시험을 시험예 1 에서 기재된 조건하에서 실시하여, 금속의 존재하에서의 열안정성을, 분기 카르복실산 부분인 경우 및 카르복실산 부분이 분기 없이 직쇄인 경우 모두에 대하여 평가하였다. 그 결과는 표 7 에 나타나 있다.

	에스테르 화합물	열안정성시험 후 오일의 산가(mg KOH/g)
본 발명의 생성물	1	1.5
	2	0.24
	3	0.88
	4	3.9
	5	0.68
	6	2.0
	7	6.7
	8	1.2
	9	3.3
	10	0.71
	11	0.54
비교 생성물	A	37.2
	B	15.2
	C	65.4
	D	22.9
	E	89.0
	F	36.6

표 7 로부터 명백하듯이, 분기 카르복실산을 사용하여 제조한 본 발명의 생성물은 직쇄 카르복실산을 사용하여 제조한 비교 생성물과 비교할 때, 시험 후 산가의 적은 증가 만을 나타내었으며, 금속의 존재하에서 우수한 열안정성을 명백히 나타내었다.

시험예 3

실시예 1 에서 얻어진 에스테르 화합물들의 열안정성 시험을 시험예 1 에 기재된 조건하에서 실시하여, 분기율이 열안정성에 미치는 영향 및 에스테르 화합물의 다른 성질들이 열안정성에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과는 표 8 에 나타나 있다.

표 8 로부터 명백하듯이, 분기율이 80 몰 % 이상인 에스테르 화합물은 분기율이 80 몰 % 미만인 에스테르 화합물과 비교할 때, 산가의 증가가 적고 더욱 우수한 열안정성을 바타낸다. 또한 시험 전 에스테르 화합물의 히드록실가가 15 mg KOH/g 이하인 경우, 시험 후 산가의 증가는 억제되고, 금속의 존재하에서 우수한 열안정성을 보인다. 또한 시험 전 에스테르 화합물의 산가가 높을수록, 시험 후 에스테르 화합물의 산가도 높은 경향이 관찰되었다.

에스테르 화합물	분기율 (%)	초기 산가(mg KOH/g)	초기 히드록실가(mg KOH/g)	열안정성시험 후 오일의 산가(mg KOH/g)
6	100	0.01	0.37	2.0
12	100	0.01	1.3	1.4
13	100	0.01	1.8	2.2
14	100	0.01	2.4	2.6
15	100	0.01	1.5	3.5
16	100	0.01	4.8	4.0
17	100	0.01	1.4	2.7
18	100	0.01	2.8	3.3
19	100	0.01	1.9	3.7
28	100	0.01	2.0	3.6
20	91	0.01	0.88	5.5
22	88	0.01	2.1	4.1
23	82	0.01	1.2	5.9
21	81	0.01	0.97	7.4
O	79	0.01	3.0	25.7
H	76	0.01	1.1	18.2
J	75	0.01	2.1	29.5
G	66	0.01	1.3	22.5
I	63	0.01	1.5	32.3
26	100	0.01	9.8	3.8
27	100	0.01	14.3	9.2
a	100	0.01	25.1	11.5
b	100	0.01	32.5	24.6
c	90	0.01	0.75	3.9
d	90	0.01	11.5	8.7

에스테르 화합물	분기율 (%)	초기 산가(mg KOH/g)	초기 히드록실가(mg KOH/g)	열안정성시험 후 오일의 산가(mg KOH/g)
e	90	0.01	23.1	21.1
g	84	0.01	5.3	9.9
h	84	0.01	12.1	9.8
24	100	0.05	2.4	4.7
25	100	0.1	2.4	8.5
K	100	0.2	2.4	17.9
L	100	0.01	17.6	21.9
M	44	0.01	3.2	50 <
N	44	0.01	3.5	50 <

시험예 4

실시예 1 에서 얻은 에스테르 화합물의 냉동기 작동 유체용 조성물로서의 성능을 평가하였다. 디플루오로메탄 (HFC32)/펜타플루오로에탄 (HFC125) = 50:50 (중량비) 의 플론 혼합물 또는 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC134a) = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 및 에스테르 화합물 (에스테르 화합물/히드로플루오로카본 = 30:70, 중량비) 사이에서 일어나는 2 상 분리를 측정하였다. 그 결과는 표 9 에 나타나 있다.

에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	상-분리 온도(℃)	봉합 튜브 시험 후 오일의 산가(mgKOH/g)
에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	HFC32/125	HFC32/125/134a	HFC32/125/134a 250℃ 3일	HFC32/125/134a175℃ 14일	HFC32/125 175℃ 14일	HFC134a 175℃ 14일
6	100	0.37	-18	-30 >	0.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
12	100	1.3	-14	-30 >	0.5	0.03 >	0.03 >	0.03 >
13	100	1.8	+4	-14	0.7	0.03 >	0.03 >	0.03 >
14	100	2.4	+2	-15	0.7	0.03 >	0.03 >	0.03 >
15	100	1.5	-30 >	-30 >	0.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
16	100	4.8	-21	-30 >	0.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
17	100	1.4	-28	-30 >	0.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
18	100	2.8	-6	-20	0.7	0.03 >	0.03 >	0.03 >
19	100	1.9	-1	-19	0.7	0.03 >	0.03 >	0.03 >
28	100	2.0	-9	-24	0.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
26	100	9.8	+5	-13	0.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
27	100	14.3	+6	-11	0.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
L	100	17.6	+8	-10	0.9	0.03 >	0.03 >	0.03 >
a	100	25.1	+10	-7	2.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >

에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	상-분리 온도(℃)	봉합 튜브 시험 후 오일의 산가(mgKOH/g)
에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	HFC32/125	HFC32/125/134a	HFC32/125/134a 250℃ 3일	HFC32/125/134a175℃ 14일	HFC32/125 175℃ 14일	HFC134a 175℃ 14일
b	100	32.5	+10 <	-5	6.3	0.03 >	0.03 >	0.03 >
c	90	0.75	+5	-13	0.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
d	90	11.5	+8	-11	1.1	0.03 >	0.03 >	0.03 >
e	90	23.1	+10 <	-7	4.5	0.03 >	0.03 >	0.03 >
f	90	36.5	+10 <	-3	11.4	0.03 >	0.03 >	0.03 >
g	84	5.3	-30	-30 >	1.0	0.03 >	0.03 >	0.03 >
h	84	12.1	-26	-30 >	1.7	0.03 >	0.03 >	0.03 >
i	84	28.3	-20	-30 >	8.5	0.03 >	0.03 >	0.03 >
O	79	3.0	-30	-30 >	0.9	0.03 >	0.03 >	0.03 >
H	76	1.1	+1	-15	0.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
j	76	8.7	+4	-13	2.0	0.03 >	0.03 >	0.03 >
k	76	19.5	+7	-9	5.5	0.03 >	0.03 >	0.03 >
l	76	41.7	+10 <	0	37.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
J	75	2.1	+10 <	0	1.1	0.03 >	0.03 >	0.03 >

에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	상-분리 온도(℃)	봉합 튜브 시험 후 오일의 산가(mgKOH/g)
에스테르 화합물	분기율	히드록실가(mgKOH/g)	HFC32/125	HFC32/125/134a	HFC32/125/134a 250℃ 3일	HFC32/125/134a 175℃ 14일	HFC32/125 175℃ 14일	HFC134a 175℃ 14일
G	66	1.3	+7	-12	1.2	0.03 >	0.03 >	0.03 >
m	66	13.8	+8	-10	5.1	0.03 >	0.03 >	0.03 >
n	66	26.7	+10 <	-6	9.4	0.03 >	0.03 >	0.03 >
I	63	1.5	+10 <	+10 <	1.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
o	55	0.35	+10 <	-8	2.0	0.03 >	0.03 >	0.03 >
p	55	18.1	+10 <	0	8.3	0.03 >	0.03 >	0.03 >
M	44	3.2	-30 >	-30 >	3.2	0.03 >	0.03 >	0.03 >
N	44	3.5	-30 >	-30 >	3.3	0.03 >	0.03 >	0.03 >
q	100	53.0	+10 <	+2	15.6	0.03 >	0.03 >	0.03 >
r	90	51.1	+10 <	+2	21.3	0.03 >	0.03 >	0.03 >
s	84	54.2	-8	-26	29.1	0.03 >	0.03 >	0.03 >
t	44	52.8	+10 <	+10 <	73.8	0.03 >	0.03 >	0.03 >
u	55	34.4	+10 <	1	29.4	0.03 >	0.03 >	0.03 >

시험예 5

본 발명의 에스테르 화합물의 봉합 튜브 시험을 실시한다.

에스테르 화합물 5 g 중 물의 함량을 10 ppm 이허로 조정한 다음, 에스테르 화합물을 직경 1.6 mm 길이 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각과 함께 내부 용적 15 mL 의 유리 용기에 놓는다. 용기의 내부를 1.3 Pa 이하로 탈기시킨 다음, 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 1 g 을 용기에 넣고, 용기를 봉한다. 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치한 후 용기를 개봉한다. 플론 혼합물을 제거하고, 에스테르 화합물의 산가를 측정한다. 그 결과는 표 9 에 나타나 있다.

또한 에스테르 화합물의 봉합 튜브 시험 후 측정한 히드록실가, 분기율 및 산가의 비교를 도 2, 3 및 4 에 나타내었다.

표 9 및 도 2 내지 4 로부터, 50 몰 % 이상의 분기율 및 30 mg KOH/g 이하의 히드록실가를 갖는 에스테르 화합물, 특히 70 몰 % 이상의 분기율 및 20 mg KOH/g 이하의 히드록실가를 갖는 에스테르 화합물, 50 몰 % 이상의 분기율 및 10 mg KOH/g 이하의 히드록실가를 갖는 에스테르 화합물 및 90 몰 % 이상의 분기율 및 30 mg KOH/g 이하의 히드록실가를 갖는 에스테르 화합물이 금속의 존재하에 특히 우수한 열안정성을 나타낸다는 것이 발견되었다.

참고로, 상기 봉합 튜브 시험 후 얻어진 결과들은 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 또는 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄 = 50:50 (중량비) 의 플론 혼합물로 175 ℃ 에서 14 일 동안 실행되었고, 175 ℃ 에서 14 일 동안 1,1,1,2-테트라플루오로에탄으로 실행된 시험 후 얻어진 결과들은 표 9 에 함께 나타내었다.

표 9 로부터 에스테르 화합물의 분기율 및 히드록실가와 관계없이, 175 ℃ 에서 14 일 동안의 조건에서 열안정성은 우수함이 발견되었다.

시험예 6

다음으로, 마모량을 고압 마모 시험기 (Shinko Engineering Co.,Ltd. 제조) 를 사용하여 측정하여, 본 발명의 에스테르 화합물을 함유하는 냉동기 작동 유체용 조성물의 윤할성을 평가하였다.

시험 용기에 에스테르 화합물 480 g 및 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄 = 50:50 (중량비) 의 플론 혼합물 240 g 을 넣고, 100 ℃ 로 유지시킨다. 시험편으로서 베인 및 디스크를 사용하여, 500 rpm 의 200 kg 의 하중에서 6 시간동안 시험을 실시하고, 베인 및 디스크의 마모량을 측정하였다. 그 결과는 표 10 에 나타나있다. 40 ℃ 에서의 동적 점도가40 mm²/s 이상인 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물은 동적 점도가 40 mm²/s 미만인 에스테르 화합물을 사용하는 것보다 내마모성이 더욱 우수하다.

에스테르 화합물	에스테르 화합물의 40℃에서의 점도 (mm²/s)	마모량 (mg)
13	61.8	14.5
14	70.2	12.4
28	60.4	14.9
19	68.3	13.1
6	52.1	19.8
12	32.5	28.3
16	30.7	29.8
17	31.5	30.4
15	16.0	36.5

시험예 7

다음으로, 본 발명의 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물로, 베인의 마모량 및 에스테르 화합물의 산가를 공업적으로 입수 가능한 실내 에어 컨디셔너용 로터리 콤프레서를 사용하여 평가하였다.

로터리 콤프레서에, 물의 함량을 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 450 g 및 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 160 g 을 넣고, 콤프레서 쉘 상부 온도 130 ℃ (토출압: 31 kgf/cm², 흡입압: 2 kgf/cm²) 에서 500 시간 동안 로터리 콤프레서를 연속 운전한다. 시험을 마친 후, 베인 첨단의 마모량 및 에스테르 화합물의 산가를 측정한다.

그 결과를 표 11 에 나타내었다. 표 11 로부터 명백하듯이, 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 mm²/s 이상 또는 카르복실산 분기율이 80 몰 % 이상인 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물이, 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 mm²/s 미만 또는 카르복실산 분기율이 80 몰 % 미만인 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물보다, 더 낮은 마모량 및 더 낮은 산가를 나타내므로 더욱 우수하다. 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 mm²/s 이상 또는 카르복실산 분기율이 80 몰 % 이상인 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물 중 펜타에리트리톨 및 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물, 또는 펜타에리트리톨 및 2-에틸펜탄산/2-메틸헥산산/2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산 으로부터 형성된 카르복실레이트 혼합물을 사용한 냉동기 작동 유체용 조성물이 특히 우수하다.

에스테르 화합물	에스테르 화합물의 40 ℃ 에서의 점도(mm²/s)	분기율(%)	마모량(μm)	시험후 에스테르 화합물의 산가(mmKOH/g)
13	61.8	100	19	0.55
14	70.2	100	14	0.49
28	60.4	100	18	0.64
19	68.3	100	15	0.60
6	52.1	100	25	0.98
16	30.7	100	30 <	3 <
17	31.5	100	30 <	3 <
H	68.8	76	18	1.51
O	56.7	79	28	3 <

시험예 8

다음으로, 본 발명의 에스테르 화합물을 사용하는 냉동기 작동 유체용 조성물로, 공업적으로 입수 가능한 실내 에어 컨디셔너용 로터리 콤프레서를 사용하여 콤프레서 시험을 실시하였다.

물의 농도를 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 450 g 및 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄 = 23:25:52 (중량비) 의 플론 혼합물 160 내지 180 g 을 1 kW 로터리 콤프레서 (G515QB1X, Hitachi, Ltd.제조) 에 넣고, 콤프레서의 쉘 상부 온도 130 ℃ (토출압: 26 kgf/cm², 흡입압: 5 kgf/cm²) 에서, 로터리 콤프레서를 400 시간 동안 연속 운전한다. 시험을 마친 후, 에스테르 화합물의 산가를 측정한다. 그 결과를 표 12 에 나타내었다.

또한 상기 시험 후 측정한 에스테르 화합물의 히드록실가, 분기율 및 산가를 보여주는 그래프가 도 5 및 6 에 나타나 있다. 또한 도 1 은 본 시험예에 사용된 장치의 도면이다.

에스테르 화합물	에스테르 화합물의 40 ℃ 에서의 점도(mm²/s)	에스테르 화합물의히드록실가(mmKOH/g)	분기율(%)	로터리형콤프레서로시험후 에스테르 화합물의 산가(mmKOH/g)	왕복형콤프레서로시험후 에스테르 화합물의 산가(mmKOH/g)
14	70.2	2.4	100	0.50	0.10 >
27	71.5	14.3	100	0.73	0.10 >
L	72.1	17.6	100	0.63	0.10 >
a	73.0	25.1	100	0.67	0.10 >
d	67.0	11.5	90	0.60	0.10 >
H	68.8	1.1	76	0.38	0.10 >
I	55.3	1.5	63	0.50	0.10 >
o	45.4	0.35	55	0.48	0.10 >
v	53.1	2.2	50	0.58	0.10 >
b	73.5	32.5	100	1.4	0.10 >
M	30.4	3.2	44	1.1	0.10 >

표 12 및 도 5 및 6 에 나타난 그래프들은, 각각 히드록실가가 30 mg KOH/g 이하이고 분기율이 90 몰 % 이상인 에스테르 화합물 14, 27, L, a 및 d 가 시험 후 산가의 적은 증가만을 보이면서 우수한 열안정성을 가진다는 것을 나타낸다. 반대로 히드록실가가 30 mg KOH/g 초과인 에스테르 화합물은 분기율이 100 몰 % 이더라도 (예: 히드록실가가 32.5 mg KOH/g 인 에스테르 화합물 b) 높은 산가를 보이면서 열안정성이 좋지 않음이 발견되었다.

히드록실가가 10 mg KOH/g 이하인 에스테르 화합물 14, H, I, o, v 및 M 의 결과는 분기율이 50 몰 % 이상인 경우 시험 후 산가의 적은 증가만을 보이면서 우수한 열안정성을 가진다는 것을 나타낸다.

물의 농도를 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 310 g 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 약 30 g 을 150 w 왕복 콤프레서에 넣고, 콤프레서의 쉘 온도 90 ℃, 토출압 24 kgf/cm², 흡입압 0.7 kgf/cm²의 조건에서, 1000 시간 동안 연속 운전 시험을 한다. 시험을 마친 후, 에스테르 화합물의 산가를 측정한다.

그 결과를 표 12 에 나타내었다. 표 12 로부터, 온도 및 압력이 로터리 콤프레서보다 낮은 왕복 콤프레서에서, 시험 후 산가의 증가는 에스테르 화합물의 히드록실가 또는 분기율과 무관하게 낮음을 알 수 있고, 에스테르 화합물은 본 발명의 생성물에 요구되는 것과 같이 높은 열안정성을 가질 것이 요구되지 않는다.

본 발명은 금속의 존재하에서 열안정성이 매우 우수한 에스테르 화합물, 이 에스테르 화합물을 주성분으로 함유하는 윤활유 조성물 및 냉동기 작동 유체용 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 에스테르 화합물이 베이스 오일로서 윤활유에 사용되는 경우, 금속의 존재하에서 특히 디플루오로메탄을 함유하는 냉동제의 존재하에서 윤활유의 열 분해를 방지하는 방법을 제공한다. 또한 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 냉동기용 로터리 콤프레서 또는 스크롤 콤프레서를 위한 윤활유에 배합함으로써, 금속의 존재하, 특히 금속 및 디플루오로메탄을 함유하는 냉동제의 존재하에 높은 열안정성이 유지될 수 있다. 그리고, 본 발명의 에스테르 화합물을 베이스 오일로서 실내 에어 컨디셔너 또는 패키지 에어 컨디셔너의 콤프레서용 윤활유에 배합함으로써, 금속의 존재하, 특히 금속 및 디플루오로메탄을 함유하는 냉동제의 존재하에 높은 열안정성이 유지될 수 있다.

Claims

에스테르 화합물이 5 내지 15 개의 탄소 원자를 가지는 2 가 내지 9 가 힌더드 알코올 및 3 내지 20 개의 탄소 원자를 가지는 포화 지방족 모노카르복실산 또는 그의 유도체 사이에서 형성되고; 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고; 에스테르 화합물의 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하이고; 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 상기 에스테르 화합물 5 g 의 물의 농도를 10 ppm 이하로 조정하고, 상기 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 100 mm 인 철, 구리 및 알루미늄 조각과 함께 내부 용적이 약 15 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기를 1.3 Pa 이하의 압력으로 탈기하고, 중량비가 23:25:52 인 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물 1 g 을 넣은 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 것을 포함하는 단계들을 수행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는, 금속의 존재하에 열안정성을 가지는 에스테르 화합물.
제 1 항에 있어서, 상기 에스테르 화합물의 산가는 1.0 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 물의 농도를 20 ppm 이하로 미리 조정한 에스테르 화합물 450 g 및 중량비가 23:25:52 인 디플루오로메탄/펜타플루오로에탄/1,1,1,2-테트라플루오로에탄의 혼합물을 1 kW 로터리 콤프레서 (G515QB1X, Hitachi, Ltd.제조) 에 넣어, 콤프레서의 쉘 상부 온도를 130 ℃, 토출압을 26 kgf/cm²및 흡입압을 5 kgf/cm²로 조정하고, 콤프레서를 400 시간 동안 연속 운전하는 것을 포함하는 단계들을 실행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 70 몰 % 이상이고, 히드록실가는 20 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 또는 2 항에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 50 몰 % 이상이고, 히드록실가는 10 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 또는 2 항에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 90 몰 % 이상이고, 히드록실가는 30 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항에 있어서, 전체 카르복실산 또는 그의 유도체에 대한 분기 카르복실산 또는 그의 유도체의 비가 80 몰 % 이상이고, 히드록실가는 15 mg KOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 6 항에 있어서, 에스테르 화합물의 산가는 10 mg KOH/g 이하이고, 단, 산가는 에스테르 화합물 10 g의 물의 함량을 탈기에 의해 10 ppm 이하로 조정하고, 에스테르 화합물을 직경이 1.6 mm 이고 길이가 150 mm 인 철 조각과 함께 내부 용적이 약 30 mL 인 유리 용기에 놓고, 용기 내부를 1.3 Pa 이하로 탈기한 후, 용기를 봉하고, 용기를 250 ℃ 에서 3 일 동안 방치하는 것을 포함하는 단계들을 실행한 후 측정하는 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 에스테르 화합물의 40 ℃ 에서의 동적 점도가 2 내지 1000 mm²/s 인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 힌더드 알코올이 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포화 지방족 분기 모노카르복실산 또는 그의 유도체가 2-에틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 및 그의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 에스테르 화합물.
제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항의 에스테르 화합물을 20 중량 % 이상의 양으로 함유하는 윤활유 조성물.
제 11 항에 있어서, 윤활유 조성물이 냉동기용 로터리 콤프레서 또는 냉동기용 스크롤 콤프레서에 사용되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
제 11 항에 있어서, 윤활유 조성물이 실내 에어 컨디셔너용 콤프레서 또는 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서에 사용되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
제 11 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 40 ℃ 에서의 동적 점도가 40 내지 90 mm²/s 인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
제 11 항 내지 14 항 중 어느 한 항의 윤활유 조성물 및 히드로플루오로카본을 함유하는 냉동기 작동 유체용 조성물.
제 15 항에 있어서, 히드로플루오로카본이 디플루오로메탄 (HFC32) 을 함유하는 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물.
제 15 항 또는 16 항에 있어서, 윤활유 조성물/히드로플루오로카본 혼합비가 1:50 내지 20:1 (중량비) 인 것을 특징으로 하는 냉동기 작동 유체용 조성물.
베이스 오일로서 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항의 에스테르 화합물을 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 열안정성을 향상시키는 방법.
제 18 항에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
베이스 오일로서 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항의 에스테르 화합물을 윤활유에 배합하고, 금속의 존재하에 윤활유를 사용하는 것을 특징으로 하는 윤활유의 열분해 방지 방법.
제 20 항에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
베이스 오일로서 에스테르 화합물을 냉동기용 로터리 콤프레서 또는 냉동기용 스크롤 콤프레서를 위한 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 윤활유의 열안정성을 유지시키는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항의 에스테르 화합물의 용도.
제 22 항에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 실행되는 것을 특징으로 하는 용도.
베이스 오일로서 에스테르 화합물을 실내 에어 컨디셔너용 콤프레서 또는 패키지 에어 컨디셔너용 콤프레서를 위한 윤활유에 배합함으로써 금속의 존재하에 윤활유의 열안정성을 유지시키는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항의 에스테르 화합물의 용도.
제 24 항에 있어서, 디플루오로메탄을 함유하는 히드로플루오로카본의 존재하에 실행되는 것을 특징으로 하는 용도.