KR20230097170A - 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물 - Google Patents

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후미유키 나라
요헤이 쇼노
히데토시 오가타
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에네오스 가부시키가이샤
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Abstract

인화점이 130℃ 이하이고, 10％ 잔유의 잔류 탄소분이 0.02질량％ 이상인, 냉동기유.

Description

냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물
본 발명은, 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물에 관한 것이다.
냉동기에 있어서는, 비교적 높은 지구 온난화 계수(Global Warming Potential(GWP))를 갖는 냉매를, 예를 들어 150 미만의 저 GWP 냉매로 대체할 것이 점점 더 요구되고 있다. 저 GWP 냉매로서는, 예를 들어 이산화탄소(R744) 냉매 및 탄화수소 냉매 등을 들 수 있다.
한편으로, 냉동기에는 에너지 절약화도 요구되고 있다. 일반적으로, 냉동기유의 점도가 낮을수록 교반 저항 및 미끄럼 이동부의 마찰을 저감시킬 수 있기 때문에, 냉동기유의 저점도화는 냉동기의 에너지 절약화로 이어진다. 예를 들어 특허문헌 1에는, VG3 이상 VG8 이하의 냉동기유가 개시되어 있다.
국제 공개 제2006/062245호
냉동기유의 저점도화 수단의 하나로서, 냉동기유 중의 경질분의 함유량을 많게 하는 것이 생각된다. 경질분을 많이 포함하는 냉동기유는, 인화점이 낮은 냉동기유라고 바꿔 말할 수도 있다. 그러나, 냉동기유의 인화점이 낮아지면(경질분의 함유량이 많아지면), 미끄럼 이동부에 있어서의 유막의 유지가 어려워지기 때문에, 예를 들어 내마모성이 저하되어버릴 우려가 있다.
이에, 본 발명의 일 측면은, 낮은 인화점을 갖고 있으면서, 내마모성이 우수한 냉동기유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 냉동기유의 인화점이 낮은(예를 들어 130℃ 이하) 경우라도, 당해 냉동기유의 10％ 잔유의 잔류 탄소분이 소정의 범위이면, 우수한 내마모성이 얻어진다는 것이 판명되었다.
본 발명의 일 측면은, 인화점이 130℃ 이하이고, 10％ 잔유의 잔류 탄소분이 0.02질량％ 이상인, 냉동기유이다.
냉동기유는, 40℃에 있어서의 동점도가 6㎟/s 이하인 저점도 탄화수소유와, 40℃에 있어서의 동점도가 200㎟/s 이상인 고점도 탄화수소유를 함유해도 된다. 저점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유 전량을 기준으로 하여 85질량％ 이상이어도 된다. 고점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유 전량을 기준으로 하여 10질량％ 이하여도 된다. 냉동기유의 90％ 유출 온도는 270℃ 이하여도 된다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 냉동기유와, 냉매를 함유하는, 냉동기용 작동 유체 조성물이다. 냉매는, 탄화수소를 포함해도 된다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 낮은 인화점을 갖고 있으면서, 내마모성이 우수한 냉동기유를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 인화점이 130℃ 이하이고, 10％ 잔유의 잔류 탄소분이 0.02질량％ 이상인, 냉동기유이다.
냉동기유의 인화점은, 예를 들어 70℃ 이상, 80℃ 이상, 90℃ 이상, 100℃ 이상, 또는 110℃ 이상이어도 되며, 냉동기유를 더욱 저점도화시키는 관점에서, 125℃ 이하 또는 120℃ 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 인화점은, JIS K2265-4:2007에 기재된 클리브랜드 개방(COC)법에 준거하여 측정된 인화점을 의미한다.
냉동기유의 10％ 잔유의 잔류 탄소분은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 0.05질량％ 이상, 0.08질량％ 이상, 또는 0.1질량％ 이상이어도 되고, 예를 들어 0.6질량％ 이하, 0.5질량％ 이하, 또는 0.4질량％ 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 잔류 탄소분은, JIS K2270-2:2009에 준거한 마이크로법에 의해 측정된 잔류 탄소분을 의미한다. 본 명세서에 있어서의 10％ 잔유의 잔류 탄소분은, 냉동기유를 증류하고, 체적 분율 90％까지의 유출유를 제거한 잔유에 대하여, 동법에 의해 측정된 잔류 탄소분을 의미한다.
냉동기유에 40℃에 있어서의 동점도는, 예를 들어 1㎟/s 이상, 1.5㎟/s 이상, 또는 2㎟/s 이상이어도 되고, 6㎟/s 이하, 5㎟/s 이하, 4.5㎟/s 이하, 4㎟/s 이하, 3.5㎟/s 이하, 또는 3㎟/s 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 동점도는, JIS K2283:2000에 준거하여 측정된 동점도를 의미한다.
냉동기유의 100℃에 있어서의 동점도는, 예를 들어 0.5㎟/s 이상, 0.7㎟/s 이상, 또는 1㎟/s 이상이어도 되고, 2㎟/s 이하, 1.5㎟/s 이하, 1.4㎟/s 이하, 1.3㎟/s 이하, 1.2㎟/s 이하, 또는 1.1㎟/s 이하여도 된다.
냉동기유의 밀도는, 예를 들어 0.78g/㎤ 이상, 0.79g/㎤ 이상, 또는 0.80g/㎤ 이상이어도 되고, 0.85g/㎤ 이하, 0.84g/㎤ 이하, 또는 0.83g/㎤ 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 밀도는, JIS K2249-1:2011에 기재된 「진동법」에 준거하여 측정된 15℃에 있어서의 밀도를 의미한다.
냉동기유의 유동점은, 예를 들어 -10℃ 이하, -20℃ 이하, -30℃ 이하, 또는 -40℃ 이하여도 되고, -60℃ 이상이어도 된다. 본 명세서에 있어서의 유동점은, JIS K2269:1987에 준거하여 측정된 유동점을 의미한다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 탄소수 12 내지 16의 탄화수소 함유량(C12-16 성분량)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 80질량％ 이상, 85질량％ 이상, 또는 90질량％ 이상이어도 되고, 97질량％ 이하, 96질량％ 이하, 또는 95질량％ 이하여도 된다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 탄소수 13 내지 18의 탄화수소 함유량(C13-18 성분량)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 80질량％ 이상, 85질량％ 이상, 또는 90질량％ 이상이어도 되고, 99질량％ 이하, 98질량％ 이하, 또는 97질량％ 이하여도 된다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 n-파라핀의 함유량은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이상, 5질량％ 이상, 8질량％ 이상, 또는 9질량％ 이상이어도 되고, 50질량％ 이하, 30질량％ 이하, 또는 25질량％여도 되고, 저온 유동성의 관점에서, 40질량％ 이하, 30질량％ 이하, 20질량％ 이하 또는 15질량％ 이하여도 된다. 또한, 당해 n-파라핀의 함유량은, 마찰 계수를 더욱 저감시킬 수 있다는 관점에서, 5질량％ 이상, 10질량％ 이상, 15질량％ 이상, 또는 20질량％ 이상이어도 된다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 파라핀의 함유량은, 마찰 계수를 더욱 저감시킬 수 있다는 관점에서, 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 30질량％ 이상, 40질량％ 이상, 50질량％ 이상, 55질량％ 이상, 또는 60질량％ 이상이어도 되고, 100질량％ 이하, 90질량％ 이하, 또는 80질량％ 이하여도 된다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 1환 내지 6환 시클로파라핀(이하, 단순히 「시클로파라핀」이라고 함)의 함유량은, 마찰 계수를 더욱 저감시킬 수 있다는 관점에서, 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 70질량％ 이하, 60질량％ 이하, 50질량％ 이하, 45질량％ 이하, 또는 40질량％ 이하여도 되고, 0질량％ 이상, 10질량％ 이상, 20질량％ 이상, 30질량％ 이상, 또는 35질량％ 이상이어도 된다.
상기 파라핀과 상기 시클로파라핀의 비율(파라핀/시클로파라핀)은, 마찰 계수를 더욱 저감시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 0.3 이상, 0.6 이상, 1.0 이상, 1.2 이상, 1.4 이상, 1.5 이상 또는 1.8 이상이어도 되고, 바람직하게는 100 이하, 50 이하, 10 이하, 5 이하 또는 4 이하여도 된다.
냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 방향족분은, 마찰 계수를 더욱 저감시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 10질량％ 이하, 5질량％ 이하, 3질량％ 이하, 1질량％ 이하여도 된다.
본 명세서에 있어서, 상기 냉동기유 중 또는 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 중의 탄소수 12 내지 16의 탄화수소, 탄소수 13 내지 18의 탄화수소, n-파라핀, 파라핀, 시클로파라핀 및 방향족 탄화수소유의 함유량은, 분석 대상 시료를 실리카겔 크로마토그래피에 의해 포화 탄화수소유 및 방향족 탄화수소유로 분별하고, 각각에 대하여, 가스 크로마토그래피와 FI 이온화법에 의한 질량 분석을 조합한 GC-TOFMS법에 의한 탄화수소 타입 분석에 의해 구해진다. 분석 조건의 예를 이하에 나타낸다. 상기 실리카겔 크로마토그래피에 의한 분별에 의해, 포화 탄화수소유 및 방향족 탄화수소유의 함유량을 구해도 된다.
(가스 크로마토그래피 조건)
칼럼: phenomenex제 ZB-1MS
주입 온도: 350℃
승온 조건: 50℃ 내지 350℃(승온 속도: 5℃/min)
캐리어 가스: 헬륨
주입법: 스플릿
시료 주입량: 1μL(10％ 톨루엔 용액)
(MS 조건)
대향 전극 전압: -10㎸
이온화법: FI(전계 이온화)
이온원 온도: 실온
질량수 측정 범위: m/z 35 내지 500
GC-TOFMS 분석의 결과 얻어지는 질량스펙트럼 중에서, 탄소수마다의 타입(CnH2n+z, 여기에서 n은 정수, z는 -18 내지 2의 짝수를 나타냄)별 이온 강도의 비율％를 토탈 이온 강도의 백분율로 구할 수 있고, 본 명세서에 있어서는, 각 성분의 함유량(질량％)을 각 성분의 이온 강도 ％와 대략 동일하다고 간주해서 산출하는 것으로 한다. 또한, 실리카겔 크로마토그래피에 의해 분별된 시료의 방향족 탄화수소분이 1질량％ 미만인 경우에는, 당해 크로마토그래피 분별을 생략하여, GC-TOFMS법에 의한 탄화수소 타입 분석을 행해도 된다. 이 경우, 모두 포화 탄화수소분이라고 간주해서 각 성분의 함유량을 산출하는 것으로 한다.
냉동기유는, 이하에서 설명하는 증류 성상을 갖고 있어도 된다. 이하에 있어서, 냉동기유 및 그것에 포함되는 탄화수소유의 증류 성상은, 모두 JIS K2254:2018에 기재된 상압법에 준거하여 측정된다.
냉동기유의 초류점(IBP)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 140℃ 이상, 170℃ 이상, 190℃ 이상, 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 또는 240℃ 이상이어도 되고, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 10％ 유출 온도(T10)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 또는 240℃ 이상이어도 되고, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 50％ 유출 온도(T50)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 240℃ 이상, 또는 245℃ 이상이어도 되고, 265℃ 이하, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 90％ 유출 온도(T90)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 220℃ 이상, 230℃ 이상, 240℃ 이상, 245℃ 이상, 또는 250℃ 이상이어도 되고, 270℃ 이하, 267℃ 이하, 266℃ 이하, 265℃ 이하, 264℃ 이하, 263℃ 이하, 262℃ 이하, 또는 261℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 증류 종점(EP)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 250℃ 이상, 260℃ 이상, 270℃ 이상, 275℃ 이상, 또는 280℃ 이상이어도 되고, 320℃ 이하, 310℃ 이하, 300℃ 이하, 295℃ 이하, 또는 290℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 T90과 T10의 차(T90-T10)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 5℃ 이상, 6℃ 이상, 7℃ 이상, 8℃ 이상, 9℃ 이상, 또는 10℃ 이상이어도 되고, 40℃ 이하, 30℃ 이하, 20℃ 이하, 또는 15℃ 이하여도 된다.
냉동기유의 전체 유출량은, 예를 들어 90체적％ 이상, 93체적％ 이상, 또는 95체적％ 이상이어도 되고, 99체적％ 이하여도 된다. 냉동기유의 잔유량은, 예를 들어 1체적％ 이상이어도 되고, 10체적％ 이하, 7체적％ 이하, 또는 5체적％ 이하여도 된다. 냉동기유의 감실량은, 예를 들어 1체적％ 이하, 0.5체적％ 이하, 또는 0.1체적％ 이하여도 되고, 0체적％여도 된다.
이상 설명한 바와 같은 냉동기유는, 예를 들어 탄화수소유를 함유하고 있다. 탄화수소유로서는, 예를 들어 광유계 탄화수소유, 합성계 탄화수소유 및 이들의 혼합유를 들 수 있다. 광유계 탄화수소유로서는, 원유 또는 그의 증류 잔사유를 원료로 하고, 통상의 석유 정제 처리(용제 탈력, 용제 추출, 수소화 분해, 용제 탈왁스, 접촉 탈왁스, 수소화 정제, 황산 세정, 백토 처리, 증류 등)를 적절히 조합해서 정제한 파라핀계 또는 나프텐계의 정제 광유를 들 수 있다. 합성계 탄화수소유로서는, 예를 들어 폴리α-올레핀 또는 그들의 수소화물, 이소파라핀, 알킬벤젠, 알킬나프탈렌 등을 들 수 있다. 이들의 탄화수소유는, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.
냉동기유는, 내마모성을 더욱 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 탄화수소유로서, 40℃에 있어서의 동점도가 6㎟/s 이하인 저점도 탄화수소유와, 40℃에 있어서의 동점도가 200㎟/s 이상인 고점도 탄화수소유를 함유한다.
저점도 탄화수소유의 40℃에 있어서의 동점도는, 예를 들어 1㎟/s 이상, 1.5㎟/s 이상, 또는 2㎟/s 이상이어도 되며, 5㎟/s 이하, 4.5㎟/s 이하, 4㎟/s 이하, 3.5㎟/s 이하, 또는 3㎟/s 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 100℃에 있어서의 동점도는, 예를 들어 0.5㎟/s 이상, 0.7㎟/s 이상, 또는 1㎟/s 이상이어도 되고, 2㎟/s 이하, 1.5㎟/s 이하, 1.4㎟/s 이하, 1.3㎟/s 이하, 1.2㎟/s 이하, 또는 1.1㎟/s 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 밀도는, 예를 들어 0.78g/㎤ 이상, 0.79g/㎤ 이상, 0.80g/㎤ 이상, 0.81g/㎤ 이상, 또는 0.82g/㎤ 이상이어도 되고, 0.84g/㎤ 이하, 0.83g/㎤ 이하, 0.82g/㎤ 이하, 또는 0.81g/㎤ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 인화점은, 예를 들어 30℃ 이상, 60℃ 이상, 90℃ 이상, 100℃ 이상, 또는 110℃ 이상이어도 되고, 냉동기유를 더욱 저점도화시키는 관점에서, 130℃ 이하, 125℃ 이하, 또는 120℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 유동점은, 예를 들어 -10℃ 이하, -20℃ 이하, -30℃ 이하, 또는 -40℃ 이하여도 되고, -60℃ 이상이어도 된다.
저점도 탄화수소유의 90％ 유출 온도(T90)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 270℃ 이하, 267℃ 이하, 266℃ 이하, 265℃ 이하, 264℃ 이하, 263℃ 이하, 262℃ 이하, 또는 261℃ 이하여도 되며, 예를 들어 220℃ 이상, 230℃ 이상, 240℃ 이상, 245℃ 이상, 또는 250℃ 이상이어도 된다.
저점도 탄화수소유의 초류점(IBP)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 140℃ 이상, 170℃ 이상, 190℃ 이상, 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 또는 240℃ 이상이어도 되고, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 10％ 유출 온도(T10)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 또는 240℃ 이상이어도 되고, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 50％ 유출 온도(T50)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 210℃ 이상, 220℃ 이상, 230℃ 이상, 240℃ 이상, 또는 245℃ 이상이어도 되고, 265℃ 이하, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 또는 250℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 증류 종점(EP)은, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 250℃ 이상, 260℃ 이상, 270℃ 이상, 275℃ 이상, 또는 280℃ 이상이어도 되고, 320℃ 이하, 310℃ 이하, 300℃ 이하, 295℃ 이하, 또는 290℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 T90과 T10의 차(T90-T10)는, 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다는 관점에서, 바람직하게는 5℃ 이상, 6℃ 이상, 7℃ 이상, 8℃ 이상, 9℃ 이상, 또는 10℃ 이상이어도 되고, 40℃ 이하, 30℃ 이하, 20℃ 이하, 또는 15℃ 이하여도 된다.
저점도 탄화수소유의 전체 유출량은, 예를 들어 95체적％ 이상, 96체적％ 이상, 97체적％ 이상, 98체적％ 이상, 또는 99체적％ 이상이어도 되고, 99.9체적％ 이하여도 된다. 저점도 탄화수소유의 잔유량은, 예를 들어 0.1체적％ 이상이어도 되고, 6체적％ 이하, 4체적％ 이하, 3체적％ 이하, 2체적％ 이하, 또는 1체적％ 이하여도 된다. 저점도 탄화수소유의 감실량은, 예를 들어 1체적％ 이하, 0.5체적％ 이하, 또는 0.1체적％ 이하여도 되고, 0체적％여도 된다.
저점도 탄화수소유는, 예를 들어 원유의 상압 증류에 의해 얻어진 등·경유 유분이나, 원유의 상압 잔사유 혹은 그의 감압 잔사유를 포함하는 잔사유 원료를 분해해서 얻어진 분해 경유 유분을, 수소화 정제하고, 상기 증류 성상, 특히 탄소수 12 내지 16 또는 탄소수 13 내지 18의 탄화수소가 주성분(예를 들어 50질량％ 이상, 특히 80질량％ 이상)이 되도록 분류함으로써 얻어진다.
저점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 냉동기유를 더욱 저점도화시키는 관점에서, 바람직하게는 70질량％ 이상, 80질량％ 이상, 90질량％ 이상, 또는 95질량％ 이상이어도 되고, 예를 들어 99.5질량％ 이하여도 된다. 저점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 냉동기유를 더욱 저점도화시키는 관점에서, 바람직하게는 70질량％ 이상, 80질량％ 이상, 90질량％ 이상, 또는 95질량％ 이상이어도 되고, 예를 들어 99.5질량％ 이하여도 된다.
고점도 탄화수소유의 40℃에 있어서의 동점도는, 내마모성을 더욱 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 300㎟/s 이상, 350㎟/s 이상, 400㎟/s 이상, 또는 450㎟/s 이상이어도 되며, 예를 들어 1000㎟/s 이하, 800㎟/s 이하, 600㎟/s 이하, 또는 500㎟/s 이하여도 된다.
고점도 탄화수소유의 100℃에 있어서의 동점도는, 예를 들어 10㎟/s 이상, 20㎟/s 이상, 또는 30㎟/s 이상이어도 되고, 100㎟/s 이하, 50㎟/s 이하, 또는 40㎟/s 이하여도 된다.
고점도 탄화수소유의 점도 지수는, 예를 들어 0 이상, 50 이상, 또는 80 이상이어도 되고, 300 이하, 140 이하, 또는 100 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 점도 지수는, JIS K2283:2000에 준거하여 측정된 점도 지수를 의미한다.
고점도 탄화수소유의 인화점은, 예를 들어 200℃ 이상, 250℃ 이상, 또는 300℃ 이상이어도 되고, 500℃ 이하, 450℃ 이하, 또는 400℃ 이하여도 된다.
고점도 탄화수소유로서는, 상기 성상을 갖는 것이 바람직하고, 그 밖에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 원유 정제 프로세스에 있어서의 잔유계 탄화수소 기재를 사용할 수 있다. 잔유계 탄화수소 기재로서는, 예를 들어 원유의 상압 증류 잔유, 당해 상압 증류 잔유의 감압 증류 잔유, 이들 잔유의 프로판 등에 의한 탈아스팔트오일, 상기 탈아스팔트오일의 푸르푸랄 등에 의한 용제 추출 익스트랙트 오일, 상기 탈아스팔트오일의 용제 추출 라피네이트 오일, 이들 오일을 수소화 분해, 수소화 정제, 용제 탈왁스 혹은 수소화 탈왁스 등의 정제 처리를 한 정제 오일 등의 잔유계 탄화수소 기재를 들 수 있다. 이들 중에서는, 감압 증류 잔사유의 탈아스팔트오일의 용제 추출 라피네이트를 수소화 정제하고, 용제 탈왁스 혹은 수소화 탈왁스하여 얻어진 정제 오일이 특히 바람직하다.
고점도 탄화수소유의 잔류 탄소분은, 특별히 제한은 없지만, 보다 내마모성을 보다 개선시킬 수 있다는 점에서, 바람직하게는 0.1질량％ 이상, 0.2질량％ 이상, 0.3질량％ 이상이어도 되고, 바람직하게는 10질량％ 이하, 5질량％ 이하, 1질량％ 이하 또는 0.8질량％ 이하여도 된다.
고점도 탄화수소유 B의 ASTM색은, 냉동기유의 색상의 관점에서, 6.0 이하, 4.0 이하 또는 3.0 이하여도 되고, L0.5여도 되며, 0.5 이상 또는 1.0 이상이어도 된다.
고점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유에 포함되는 탄화수소유 전량을 기준으로 하여, 내마모성을 더욱 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 0.5질량％ 이상, 1질량％ 이상, 2질량％ 이상, 또는 3질량％ 이상이어도 되고, 예를 들어 10질량％ 이하, 9질량％ 이하, 8질량％ 이하, 7질량％ 이하, 6질량％ 이하, 또는 5질량％ 이하여도 된다. 고점도 탄화수소유의 함유량은, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 내마모성을 더욱 향상시킨다는 관점에서, 바람직하게는 0.5질량％ 이상, 1질량％ 이상, 2질량％ 이상, 또는 3질량％ 이상이어도 되고, 예를 들어 10질량％ 이하, 9질량％ 이하, 8질량％ 이하, 7질량％ 이하, 6질량％ 이하, 또는 5질량％ 이하여도 된다.
냉동기유는, 상기 저점도 탄화수소유 및 고점도 탄화수소유 이외의 탄화수소유를 더 함유해도 되고, 산소 함유 오일을 더 함유해도 된다. 냉동기유는, 첨가제를 더 함유해도 된다. 첨가제로서는, 마모 방지제, 산화 방지제, 산 포착제, 극압제, 금속 불활성화제, 유동점 강하제, 청정 분산제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제의 함유량은, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 10질량％ 이하 또는 5질량％ 이하여도 된다.
냉동기유는, 내마모성을 향상시킨다는 관점에서, 첨가제로서, 바람직하게는 마모 방지제를 함유한다. 마모 방지제로서는, 예를 들어 인 함유 마모 방지제를 들 수 있다. 인 함유 마모 방지제로서는, 예를 들어 인산에스테르, 티오인산에스테르, 산성 인산에스테르, 산성 인산에스테르의 아민염, 염소화 인산에스테르 등을 들 수 있다. 마모 방지제(바람직하게는 인 함유 마모 방지제)는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용된다. 인 함유 마모 방지제는, 바람직하게는 인산에스테르 및 티오인산에스테르로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다.
인산에스테르로서는, 트리부틸포스페이트, 트리펜틸포스페이트, 트리헥실포스페이트, 트리헵틸포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 트리노닐포스페이트, 트리데실 포스페이트, 트리운데실포스페이트, 트리도데실포스페이트, 트리트리데실포스페이트, 트리데트라데실포스페이트, 트리펜타데실포스페이트, 트리헥사데실포스페이트, 트리헵타데실포스페이트, 트리옥타데실포스페이트, 트리올레일포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리(에틸페닐)포스페이트, 트리(부틸페닐)포스페이트, 트리크실레닐포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 크실레닐디페닐포스페이트 등을 들 수 있다. 인산에스테르는, 바람직하게는 트리페닐포스페이트 또는 트리크레실포스페이트이다.
티오인산에스테르로서는, 트리부틸포스포로티오네이트, 트리펜틸포스포로티오네이트, 트리헥실포스포로티오네이트, 트리헵틸포스포로티오네이트, 트리옥틸포스포로티오네이트, 트리노닐포스포로티오네이트, 트리데실포스포로티오네이트, 트리운데실포스포로티오네이트, 트리도데실포스포로티오네이트, 트리트리데실포스포로티오네이트, 트리테트라데실포스포로티오네이트, 트리펜타데실포스포로티오네이트, 트리헥사데실포스포로티오네이트, 트리헵타데실포스포로티오네이트, 트리옥타데실포스포로티오네이트, 트리올레일포스포로티오네이트, 트리페닐포스포로티오네이트, 트리크레실포스포로티오네이트, 트리크실레닐포스포로티오네이트, 크레딜디페닐포스포로티오네이트, 크실레닐디페닐포스포로티오네이트 등을 들 수 있다. 티오인산에스테르는, 바람직하게는 트리페닐포스포로티오네이트이다.
마모 방지제(바람직하게는 인 함유 마모 방지제)의 함유량은, 예를 들어 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 0.1질량％ 이상, 0.5질량％ 이상, 또는 1질량％ 이상이어도 되고, 5질량％ 이상, 4질량％ 이하, 또는 3질량％ 이하여도 된다.
본 실시 형태에 따른 냉동기유는, 냉동기에 있어서, 냉매와 혼합된 냉동기용 작동 유체 조성물의 상태로 존재하고 있어도 된다. 즉, 본 발명의 일 실시 형태는, 상기 냉동기유와 냉매를 함유하는 냉동기용 작동 유체 조성물이다. 냉동기용 작동 유체 조성물에 있어서의 냉동기유의 함유량은, 냉매 100질량부에 대하여 1질량부 이상 또는 2질량부 이상이어도 되고, 500질량부 이하 또는 400질량부 이하여도 된다.
냉매는, 바람직하게는 탄화수소를 포함한다. 탄화수소의 함유량은, 냉매 전량을 기준으로 하여, 50질량％ 이상, 60질량％ 이상, 70질량％ 이상, 80질량％ 이상, 90질량％ 이상, 또는 95질량％ 이상이어도 된다.
탄화수소는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 탄화수소, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 탄화수소이다. 탄화수소로서는, 구체적으로는 예를 들어, 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판(R290), 시클로프로판, 노르말부탄, 이소부탄(R600a), 시클로부탄, 메틸시클로프로판, 2-메틸부탄, 노르말펜탄 또는 이들 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 탄화수소는, 바람직하게는 25℃, 1기압에서 기체의 탄화수소이며, 보다 바람직하게는, 프로판, 노르말부탄, 이소부탄, 2-메틸부탄 또는 이들의 혼합물이다.
냉매는, 탄화수소에 추가하거나, 또는 탄화수소 대신에, 포화불화탄화수소, 불포화불화탄화수소, 퍼플루오로에테르류 등의 불소 함유 에테르계, 비스(트리플루오로메틸)술파이드, 삼불화요오드화메탄, 및 암모니아, 이산화탄소 등의 자연계 냉매로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함해도 된다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서 사용한 저점도 탄화수소유 1 내지 3은, 이하와 같다. 이들 탄화수소유의 방향족분은 1질량％ 미만이었기 때문에, 크로마토그래피 분별을 행하지 않고, 모두 포화 탄화수소라고 간주해서 직접 상기한 GC-TOFMS법에 의한 탄화수소 타입 분석을 행하였다. 이들 저점도 탄화수소유의 성상을 표 1에 나타낸다.
저점도 탄화수소유 1: 감압 증류 잔사유를 포함하는 원료의 수소화 분해 경유를 수소화 정제하고, 분류하여 얻어진 광유계 탄화수소유(방향족분<1질량％, ASTM색: 0)
저점도 탄화수소유 2: 원유의 상압 증류 유출유를 수소화탈황하고, 분류하여 얻어진 광유계 탄화수소유(방향족분<1질량％, ASTM색: 0)
저점도 탄화수소유 3:원유의 상압 증류 유출유를 수소화탈황하고, 분류하여 얻어진 광유계 탄화수소유(방향족분<1질량％, ASTM색: 0)
Figure pct00001
또한, 감압 증류 잔사유의 탈아스팔트오일의 용제 추출 라피네이트를 수소화 정제하고, 용제 탈왁스함으로써, 이하에 나타내는 성상을 갖는 고점도 탄화수소유 1 및 2를 얻었다.
고점도 탄화수소유 1(40℃ 동점도: 479.4㎟/s, 100℃ 동점도: 31.72㎟/s, 점도 지수 97, 인화점: >300℃, 잔류 탄소분: 0.51질량％, ASTM색: L2.0)
고점도 탄화수소유 2(40℃ 동점도: 458㎟/s, 100℃ 동점도: 31.2㎟/s, 점도 지수 98, 인화점: >300℃, 잔류 탄소분: 0.5질량％, ASTM색: L2.0)
이상의 탄화수소유를 표 2에 나타내는 조성(탄화수소유 전량을 기준으로 한 질량％)으로 사용하였다. 각 탄화수소유 98.3질량％와, 트리크레실포스페이트와 트리페닐포스포로티오네이트의 혼합물을 포함하는 인 함유 마모 방지제 1.7질량％ (모두 냉동기유 전량 기준)를 혼합하여, 냉동기유를 조제하였다. 각각의 냉동기유에 포함되는 탄화수소유에 대하여 상기 탄화수소 타입 분석을 행하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 각각의 냉동기유에 관한 성상에 대해서도 함께 표 2에 나타내었다.
[내마모성의 평가]
내마모성은, ASTM D3233-73에 준거하고, 파렉스(핀/V 블록) 시험기를 사용하여 온도 60℃, 회전수 290rpm의 조건에서 베이킹 하중을 측정하였다. 베이킹 하중이 클수록 내마모성이 우수함을 의미한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
또한, 실시예 5 및 6의 각각에 있어서, 저점도 탄화수소유 2 대신에 저점도 탄화수소유 3을 사용하여, 실시예 7 및 8의 각 냉동기유를 조제하였다. 얻어진 실시예 7 및 8의 냉동기유에서는, 각각 실시예 5 및 6의 냉동기유에 비하여, n-파라핀량이 많아 유동점이 약간 높지만, 동등 이상의 내마모성과 저마찰성의 추가적인 향상이 확인되었다.
(냉매 공존하에서의 저온 석출성 시험)
실시예 1 내지 8의 냉동기유에 대하여, 냉매로서 탄화수소 냉매인 R600a를 사용하고, JIS K2211(2009)의 부속서 A에 준한 저온 석출성 시험을 실시하였다. 실시예 1 내지 8의 냉동기유와 R600a의 혼합 유체는, 냉동기유/냉매 비율(질량비)이 1/99 내지 99/1의 범위에 있어서, -40℃까지 냉각시켜도 모상 석출물, 입상 석출물, 흐림 또는 탁함은 발생하지 않고, 저온에서 석출되는 경향은 보이지 않았다.

Claims (7)

  1. 인화점이 130℃ 이하이고, 10％ 잔유의 잔류 탄소분이 0.02질량％ 이상인, 냉동기유.
  2. 제1항에 있어서,
    40℃에 있어서의 동점도가 6㎟/s 이하인 저점도 탄화수소유와,
    40℃에 있어서의 동점도가 200㎟/s 이상인 고점도 탄화수소유
    를 함유하는, 냉동기유.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저점도 탄화수소유의 함유량이, 냉동기유 전량을 기준으로 하여 85질량％ 이상인, 냉동기유.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 고점도 탄화수소유의 함유량이, 냉동기유 전량을 기준으로 하여 10질량％ 이하인, 냉동기유.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉동기유의 90％ 유출 온도가 270℃ 이하인, 냉동기유.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 냉동기유와,
    냉매를 함유하는, 냉동기용 작동 유체 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉매가 탄화수소를 포함하는, 냉동기용 작동 유체 조성물.
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