KR960007740B1 - 냉동기유 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉동기유 조성물

본 발명은 냉동유기 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하지만 프론냉매하에서 안정성, 윤활성이 우수함과 동시에 플록점(flock point)이 낮는등 저온성능이 우수하고, 더구나 비교적 고점도 이면서도 냉매와의 상용성이 양호한 냉동기유 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 냉동유기에 요구되는 성능은, (1)냉매와의 상용성이 양호할 것,(2)냉매와 접촉한 상태에서의 안정성이 양호할것 및 (3)윤활성(내소부성, 내마모성)이 양호할 것 등이다.

이들 요구를 만족시키는 것으로서는, 이종(異種)의 기유를 혼합하여, 그 황성분을 조정하여 안정성, 윤활성, 저온성등이 향상된 냉동기유가 알려져 있다(일본국 특개소 62-295995호 공보).그러나, 이 냉동기유는 회전압축기를 사용하는 냉동기 등에 사용되는 바와같이 비교적 고점도유에서는,특히(1)프론냉매와의 상용성이 낮고, (2)2층분리 온도가 높게되며, (3)계 내에서의 오일의 회전이 불량하면, (4)플록점이 상승하여 저온성능이 나쁘게 되는 등의 문제가 있었다. 본 발명의 목적은, 프론냉매하에서 비교적 고점도유에서도 냉매와의 상용성이 양호하며, 또한, 저온성,안정성, 윤활성등이 양호한 냉동기유를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 40℃에서의 동점도가 30cSt 이상이라는 비교적 고점도인 알킨벤젠에, 특정의 파라핀계 광유 및 나프텐계 광유를 소정량 배합하여 달성될수 있는 것을 알았다.

즉, 본 발명은,(a) 40℃에서의 동점도가 30cSt 이상인 알킬벤젠 85-30중량%,(b)40℃에서의 동점도가 20-500cSt, 유동점-35℃ 이하, 점도지수 60이상이며, 또한 황성분 100ppm 이하인 파라핀계 광유5-70중량%및,(c)40℃ 에서의 동점도가 5-500cSt, 황성분0.05-1중량%이며, 또한 유동점-30℃ 이하인 나프텐계 광유 1-30중량%로된 조성물이며, 이 조성물중의 황성분이 0.01-0.10중량%인 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물을 제공하는 것이다.

본발명의 조성물의(a)성분인 알킬벤젠은, 종래의 냉동기유 등에 사옹되고 있는 알킬벤젠에 비하여 비교적 점도가 높은것이며, 통상은 40℃에서의 동점도가 30cSt이상, 바람직하게는 50-500cSt, 보다 바람직하게는 70-400cSt의 것이다.

여기서, 동점도가 30cSt 미만이며 윤활성이 감소하고 고무팽창성이 크게되어 바람직하지 못한다.

이러한 고점도 알킬벤젠으로서는, 각종의 것이 있으나, 알킬기의 총탄소수(알킬기가 복수인 경우는, 각각의 알킬기의 탄소수의 합계)가 20이상인 알킬벤젠(모노알킬벤젠, 디알킬벤젠, 트리알킬벤젠등),바람직하게는 총탄소수가 20이상이고 더구나 알킬기를 2개 이상 갖는 디알킬 벤젠이 적합하게 사용된다. 또한, 이 고점도 알킬벤젠은, 동점도가 상기 범위에 들어가면 1종류 단독의 것도, 또는 2종 이상을 혼합한 것도 좋다.

본 발명의 조성물의 (b)성분인 파라핀계 광유는, 다음과 같은 성상을 갖는 것이다.

즉, 이 파라핀계 광유는 40℃에서의 동점도가 20-500cSt, 바람직하게는 30-450cSt, 특히 70-400cSt의 것이며, 또한 점도지수가 60이상, 바람직하게는 70이상의 것이다. 여기서 동점도가 20cSt 미만이면 윤활성,특히 내소부성, 내마모성등이 현저히 저하하며, 냉동기의 운전이 불가능하게 되며, 또한 500cSt를 넘으면 점성저항에 의한 에너지 손실이 크게되기 때문에 바람직하지 않다.

한편, 점도지수가 60미만이면 안정성이 나쁘게 되는 등의 불리한점이 발생한다.

또한, 이(b) 성분으로서의 파라핀계 광유는, 유동점이 -30℃이하, 바람직하게는-40℃이하이며, 또한 황성분이 100ppm이하, 바람직하게는 50ppm이하인 것이다.

여기서 유동점이 -35℃보다 높으면 극히 저온하에서 냉동기유가 원활히 작동하기 어려우며, 또한 황성분이 100ppm을 넘으면 프론 분위기 하에서의 안정성이 악화하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 (b)성분을 상기와 같은 파라핀계 광유이며, 파라핀계 원유를 증류하여 얻어진 유출유(상압환산으로 비점250-450℃)을, 통상적인 방법에 따라 정제한후, 심탈랍(deep dewaxing)처리 (제올라이트 촉매를 사용한 수소화 탈랍처리)를 하여 얻어질수 있다.

또한, 여기서 유출유란, 상압증류 하거나 또는 상압증류의 잔유물을 감압증류하여 얻어진 것을 의미한다.

정제법은 특별한 제한은 없으나, 다음의 (1)-(5)의 어떤처리를 하여 얻을 수 있다.(1)유출유를 수소화처리하거나, 또는 수소화 처리한 다음, 알칼리 증류 또는 황산세정을 한다.

(2)유출유를 용매를 정제 처리하거나, 또는 용매 정제처리한후, 알칼리 증류 또는 황산 세정을 한다.

(3)유출유를 수소화 처리한 다음, 계속해서 제2단계의 수소화 처리를 한다.

(4)유출유를 수소화 처리한 다음, 제2단계의 수소화 처리를 하고, 다시 제3단계의 수소화 처리를 한다.

(5)유츌유를 수소화 처리한 다음, 제2단계의 수소화 처리를 하고, 다시 알칼리 증류 또는 황산세정을 한다.

또한, 구체적인 처리조작으로서는, 일본국 특개소 62-295995호 공보에 기재되어 있는 바와같다.

상기와 같은 처리에 의해, 전기한 성상을 갖는 파라핀계 광유를 얻을 수 있으나, 다시 이것을 벡토 처리한 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물은, 상술한 (a)성분 및 (b)성분에 , 다시 (c)성분으로서 나프텐계 광유를 배합한 것이다.

본 발명의 (c)성분인 나프텐계 광유는, 다음과 같은 성상의 것이다. 즉, 40℃에서의 동점도가 5-500cSt, 바람직하게는 5-300cSt이며, 유동점 -30℃이하, 바람직하게 -40℃이하이며, 더구나 황성분 0.05-1중량%,바람직하게는 0.1-0.6중량%인 나프텐계 광유이다.

여기서 40℃에서의 동점도가 5cSt 미만이면 내소부성이 저하하게 되는 문제가 있으며, 또한 500cSt를 넘으면, 점도저항에 의한 에너지 손실이 크게되는 문제가 생긴다.

또한, 유동점이 -30℃를 넘으면 저온하에서의 냉동기유의 원활한 작동이 곤란하게 된다.

황성분에 대하여는 0.05 중량% 미만이면 목적으로 하는 성상을 갖는 냉동기유 조성물이 얻어지지 않고,1중량%를 넘으면 프론냉매하에서의 안정성이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 성사의 나프텐계 광유의 제조방법에 대하여는 특별한 제한은 없으나. 일반적으로는 나프텐기계 원유를 상압증류, 감압증류하여 얻어진 유분을 통상의 방법으로 용매추출한 후, 수소첨가처리, 백토처리 등을 하는 것 바람직하다.

본 발명의 냉동유기 조성물은, 상기 (a)성분 58-30 중량%, 바람직하게는 80-35 중량%, (b)성분 5-70 중량%, 바람직하게는 10-60 중량% 및 (c)성분 1-30 중량%, 바람직하게는 3-20 중량% 배합하여 된 것이다.

(a)성분의 85 중량%를 넘으면 얻어진 조성물의 내마모성이 저하하고, 또한 30 중량% 미만이며 안정성 및 냉매와의 상용성이 악화되어 바람직하지 않다. (b)성분에 대하여는 70 중량%를 넘으면 냉매와의 상용성이 저하하고, 5 중량 % 미만이며 얻어진 조성물의 윤활성능이 불충분 하게 된다.

또한(c) 성분에 관하여는 배합비율이 30 중량%를 넘으면 안정성이 저하하며, 1 중량%미만이면 얻어진 조성물의 윤활성과 냉매와의 상용성이 악화하는 문제가 있다.

본 발명의 조성물은, 전술한 (a),(b) 및(c)성분을 상기 범위로 배합하여 얻어지는 것이나, 이 조성물 전체의 황성분이 0.01-0.10중량%, 바람직하게는 0.02-0.06중량%가 되도록 조절한다.

상기 3성분을 소정량 배합한 조성물의 이어도, 황성분이 이 범위의 것이 아니면 본 발명의 목적을 달성할 수 없으므로, 황성분 0.01-0.10중량%의 범위는 불가결한 조건이다.

황성분이 0.01중량%미만이면 윤활성이 감소하게 되며 0.10중량%를 넘으면 안정성이 악화여 실용적이지 못하다. 본 발명의 조성물의 성상은, 상술한 황성분의 범위를 만족시키면 다른 성상에 대하여는 특별히 필수적인 것은 없으나, 40℃에서의 동점도는 15cSt이상, 바람직하게는 15-40cSt의 것이 좋다.

본 발명의 냉동기유 조성물은, 상기 3성분을 주성분으로 한 것이나, 필요에 따라 통상 사용되고 있는 각종 첨가제를 적당량 배합할 수 있다.

구체적으로, 트리크레실 포스페이트, 디옥틸아디페이트, 불화실리콘 등의 극압제 또는 유성체, 글리시딜에테르형에 폭시화합물 같은 염소포집제, α-나프틸아민, 2.6-디- t-부틸 파라크레솔(DBPC)등의 산화방지제, 벤조트리아졸 등의 금속불활실성화제,실리콘유 등의 소포제 등을 들수 있다. 이상과 같이, 본 발명의 냉동유기 조성물은, 프론냉매하에서 안정성, 윤활성을 양호하게 유지하고, 더구나 비교적 고점도하에서도 냉매와의 상용성, 저온성등이 양호한 것이다. 따라서, 본 발명의 조성물은 룸에어콘, 카에어콘, 냉장고 등을 비롯한 냉동기의 윤활유로서 유효하게 사용할 수 있다.

이제, 본 발명을 실시예로 좀더 상세히 설명하겠다.

실시예1-6 및 비교예1-10

제1표에 나타낸 알킬벤젠, 파라핀계 광유 및 나프텐계 광류를 소정의 비율로 배합하여, 냉동기유 조성물을 제조하고, 이것을 시료유로 하여 하기의 방법에 따라 그 성능평가를 했다. 결과를 제1표에 나타낸다.

(내소부성 시험)

ASTM D 3233에 준하여 오일온도 30℃, 하중 150 파운드로 5분간 운전후의 소부하중(파운드)를 측정했다.

(내마모성 시험)

ASTM D 2670에 준하여 하중 150파운드로 1시간, 냉매로서 모노클로로 디플루오로메탄(프론-22)을 사용하여 부는량 101/사건의 조건으로 평가했다.

(시일드 튜부시험)

시료유와 프론냉매의 2:1(중량)혼합물을 철,동, 알루미늄의 촉매와 함께 유리관에 넣고 175℃에서 720시간 가열후, 그 외관의 앰푸울내의 발생염산량(mg.Hc1/4ml)를 측정했다.

(2층 분리온도)

시료유와 프론-22를 85:15(중량)의 비율로 혼합한 혼합물 4g을, 시일드 튜브(sealed tube)용 앰푸울에 봉입하고, 약 80℃로부터 순차적으로 온도를 내리고, 양층으로 분리하는 온도를 측정했다.

(고무팽창)

오오토클레이브에 시료유 100g을 넣고, 고무(재질NBR, 형상 JIS K 6301의 담벨(Dumbbel)을 넣은 다음, 디클로로 디플루오로메탄(프론-12)를 봉입한후, 150℃에서 10일후의 고무의 팽창량을 측정했다.

평가기준: A : 팽창 %5% 미만의 것.

B : 팽창% 5-10% 미만의 것.

C : 팽창% 10%를 넘은 것.

(시일드 플록점)

내용량 10ml의 유리제 내압 앰푸울에 오일을 0.4g 채우고, 앰푸울 내를 감압하여 액체질소로 냉각하면서 냉매를 3.6g넣은 다음, 버너로 밀봉했다.

밀봉된 앰푸울을 상온에서 저온욕조로 옮기고, 단계적인 온도로 냉각하여, 각 온도에서의 앰푸울 내부를 관찰했다.

이 관찰로 플록이 일어나는 온도를 플록점으로 했다.

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*1 : 알킬벤젠(40℃ 에서의 동점도 83cSt).

*2 : 알킬벤젠(40℃ 에서의 동점도 56cSt).

*3 : 알킬벤젠(40℃ 에서의 동점도 14cSt).

*4 : 파라핀계 광유(40℃ 에서의 동점도 110cSt, 유동점-45℃, 점도지수 100,황성분 5ppm이하).

*5 : 파라핀계 광유(40℃ 에서의 동점도 36ppm, 유동점-45℃, 점도지수 100,황성분 5ppm이하).

*6 : 파라핀계 광유(40℃ 에서의 동점도 8cSt, 유동점-45℃, 점도지수 80,황성분 5ppm이하).

*7 : 파라핀계 광유(40℃ 에서의 동점도 105cSt, 유동점-15℃, 점도지수 95,황성분 0.5중량%).

*8 : 나프텐계 광유(40℃ 에서의 동점도 9cSt, 유동점-50℃,황성분 0.3중량%).

*9 : 극압제로서 트리크레실 포스페이트를 0.5중량% 첨가하여 실시했다.

*10 : 나프텐계 광유(40℃ 에서의 동점도 29cSt, 유동점-45℃, 황성분0.04중량%).

실시예 7

실시예 2에서 얻어진 냉동기유 조성물을 회전압축기(프론-12(디클로로 디프루오로메탄)사용)으로 2개월간 사용하여 시료유의 색상 측정을 했다.

색상을 JIS K-2580에 준하여 측정한 결과 0.5였다.

비교예 11

실시예 7에서, 실시예 2에서 얻는 냉동기유 조성물 대신에 비교예 10의 시료유를 사용한 이외는, 실시예 7과 같이 했다. 그 결과 색상은 0.2였다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 조성물(실시예1-6)은, 윤활성이 양호(소부하중 400파운드 이상, 마모량 10mg미만)하고 또한 안정성이 양호(외관양호, 염산발생량 0.5mg,Hcl/4ml 미만)함과 동시에, 2층분리 온도가 30℃미만, 고무팽창이 5%미만,시일드 플록점이 -40℃이하이며, 어떤 성능도 앵호했다. 또한, 실시예7은 외곽(색상)변화는 거의없고 안정성이 높았다.

한편,(a)성분을 함유하지 않으면 2층분리 온도가 매우 높게되며, 안정성도 불충분한 것으로 된다(비교예1,2 참조). 또한,(a)성분이 소량인 경우에도 같은 효과가 나타난다(비교예 4참조). 또한, (a)성분을 점도가 낮은 것으로 치환하면, 윤활성이 저하하고 고부팽창성도 악화한다(비교예 6참조).(a)성분이 과량이면 윤활성이 불충분(마모량 12mg)하게 된다(비교예 3참조).

또한, (a)성분이 저점도인 것은, 극압제를 가하여도 내마모성이 불충분하며 고무팽창성도 악화한다(비교예8참조).

(b)성분을 함유하지 않은 경우에는, 윤활성이 불충분(비교예9참조)하며, 또한, (b)성분이 저점도인 것에 대하여도 마찬가지로 윤활성이 불충분(비교예 7참조)하다.

(c) 성분에 관하여는, 그량이 너무 많으면 안정성이 불량(비교예5참조)하게 된다.

Claims (12)

1. (a)40℃에서의 동점도가 30cSt이상인 알킬벤젠 85-30중량%, (b)40℃에서의 동점도가 20-500cSt,유동점이 -35℃이하, 점도지수가 60이상이며 또한, 황성분이 100ppm 이하인 파라핀계 광유 5-70중량% 및 (c)40℃에서의 동점도가 5-500cSt,황성분이 0.05-1중량%이며, 또한 유동점이 -30℃이하인 나프텐계 광유 1-30중량%로 된 조성물이며, 이 조성물 중의 전체 황성분이 0.01-0.10중량%인 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물.
2. 제1항에 있어서, 알킨벤젠의 40℃에서의 동점도가 50-500cSt인 냉동기유 조성물.
3. 제1항에 있어서, 알킨벤젠의 40℃에서의 동점도가 70-400cSt인 냉동기유 조성물.
4. 제1항에 있어서,파라핀계 광유의 유동점이 -40℃이하인 냉동기유 조성물.
5. 제1항에 있어서,파라핀계 광유의 점도지수이 70이상인 냉동기유 조성물.
6. 제1항에 있어서,파라핀계 광유의 황성분이 50ppm이하인 냉동기유 조성물.
7. 제1항에 있어서, 파라핀계 광유의 유동점이 -40℃이하, 점도지수가 70이상, 황성분이 50ppm이하인 냉동기유 조성물.
8. 제1항에 있어서, 나프텐계 광유의 유동점이 -40℃이하인 냉동기유 조성물.
9. 제1항에 있어서, 나프텐계 광유의 황성분에 0.1-0.6중량%인 냉동기유 조성물.
10. 제1항에 있어서, 나프텐계 광유의 유동점이 -40℃이하,황성분이 0.1-0.6중량%인 냉동기유 조성물.
11. 제1항에 있어서, 알킬벤젠 80-35중량%, 파라핀계 광유 10-60중량% 및 나프텐계 광유 3-20중량%로된 냉동기유 조성물.
12. 제1항에 있어서, 전체 황성분이 0.02-0.06중량%인 냉동기유 조성물.