KR960014932B1 - 1,1,1,2-테트라플루오르에탄을 이용한 윤활방법 - Google Patents

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카스트롤 리미티드
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Abstract

내용 없음.

Description

1,1,1,2-테트라플루오르에탄을 이용한 윤활방법
본 발명은 기계적인 증기 재압축형 열전달장치 윤활방법과 특히 작동유체로서 1,1,1,2-테트라플루오르에탄을 사용한 윤활방법에 관한 것이다.
대기오존을 파괴하는 것으로 믿어지는 클로로플루오르카본(프레온가스)과 히드로플루오르카본을 대체할 작동유체로서 1,1,1,2-테트라플루오르에탄이 발견되었다. 그러나 프레온과 히드로플루오르카본과 함께 열전달장치에 사용하기에 적절한 윤활제는 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과는 혼화도 문제 때문에 사용하기에 적합치 않다. 프레온이나 히드로플루오르카본을 작동유체로 사용하는 기계적인 증기 재압축형 열전달장치에서 사용되며 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과는 잘 혼화되지 않는 대표적인 윤활유로는 알킬벤젠 및 광물성 오일이 있다.
예컨대, 폴리옥시알킬렌과 이들의 모노-및 디-에테르 같은 여러가지 대체 윤활제를 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 사용하는 것도 제안되었다. 윤활제로서 에스테르류를 작동유체인 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 함께 사용하는 것도 제안되었다.
1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 함게 사용하기 위해 여러 윤활제가 제안될지라도 대다수의 것은 프레온 및 히드로플루오르카본과는 혼합되지 않는다. 최초장치의 제작자는 속이 비어 있는 장치가 충진될 것이므로 문제가 없다. 그러나 새로운 윤활제 및/또는 작동유체를 채운 기계적인 증기 재압축형 열전달장치를 재충진시킬 필요가 있으며 비혼화성으로 인한 문제, 예컨대 윤활제 및/또는 프레온과 히드로플루오르카본 작동유체에 의한 장치부품의 허용할 수 없는 마모현상을 피하기 위해서는 모든 잔여물질을 제거하여야 한다. 그러므로 이러한 소위 "재충진"상황에서 이 장치가 완전히 비워지거나 또는 초기의 또는 유사한 프레온 혹은 히드로플루오르카본/윤활제 혼합물이 사용되어야 할 것이다.
본 발명은 1,1,1,2-테트라플루오르에탄 및 분자량 250 이상의 에스테르 혼합물의 기계적인 증기 재압축 열전달장치용 재충진 작동유체/윤활제 혼합물로서 용도에 관계한다.
본 발명의 기준은 윤활제가 예컨대 알킬벤젠이나 광물성 오일인 "재충진"상황에서 특히 유용하다. 대체로 이러한 윤활제와 함께 사용되는 작동유체는 냉매 R12, R22, R502 또는 R511이다.
적어도 부분적으로 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 섞이지 않는 윤활제 잔여물이 있음에도 불구하고 과잉 마모현상 같은 비혼화성으로 인한 예측된 문제점들이 발견되지 않았으며 특히 최초 윤활제의 양이 "재충진"에 따른 윤활제의 5%를 넘지 않는 경우가 그러하다.
본 발명에 따르면 분자량이 250 이상인 에스테르류(영국특허출원 제2,216,541호) 예컨대, 디-(2-에틸헥실)아디페이트, 테트라-부틸 피로멜리테이트, 디-(메톡시에톡시에틸)아디페이트, 디-(메톡시에틸)프탈레이트, 디-(메톡시에톡시에틸)아디페이트, 디-(부톡시에톡시에틸)프탈레이트, 테트라-(부톡시에틸)프로멜리테이트 또는 디프로필렌글리콜 벤조에이트가 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 함께 윤활제로 사용될 수 있으나, 지방족 모노-카르복실산과 히드록시기가 3개 이상 있는 알코올의 에스테르를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 바람직한 에스테르 종류물은 광범위한 작업온도와 작동유체/윤활제 비율에서 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 특히 우수한 혼화성을 보여준다. 또한 더 특별하게는 "재충진"상황에서 우수한 혼화성 및 저마모율을 보여준다. 더욱이 구리도금에 대한 저항성 및 내식성도 우수하다.
바람직한 에스테르 윤활제와 1,1,1,2-테트라플루오르에탄 사이의 혼화작용은 최초윤활제의 적어도 일부가 섞이지 않고 남아 있을지라도 광범위한 윤활제/작동유체 비율에 걸쳐 이루어질 수 있다. 더욱이 이 혼화성은 1,1,1,2-테트라플루오르에탄의 비점(-28℃) 이하의 온도에서도 빈번히 관측된다. 덧붙여서, 에스테르와 1,1,1,2-테트라플루오르에탄의 혼합물의 경우 40℃에서 25cSt 이상의 점도를 얻을 수 있다.
바람직한 에스테르 윤활제로 유도할 수 있는 알코올은 예컨대 글리세롤이나 트리메틸올 프로판 같은 3가물이나 혹은 펜타에리트리톨이나 디-펜타에리트리톨 같은 4가나 다가물질이다. 펜타에리트리톨은 상승된 온도에서 점도가 우수하고 특히 저온에서도 혼화작용을 보여주는 에스테르를 제공하기 때문에 특히 선호된다.
바람직한 에스테르를 유도할 수 있는 지방족 모노-카르복실산은 포화된 것이 선호된다. 덧붙여서 이들은 예컨대 4 내지 12탄소원자가 들어있는 비교적 짧은 탄소사슬을 가진다. 탄소사슬의 길이와 분지 정도는 에스터의 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과의 혼화성에 영향을 줄수 있다. 일반적으로 무분지(unbranched) 탄소사슬을 갖는 산은 4 내지 8탄소원자를 함유하여야 하며 반면에 분지형 탄소사슬을 갖는 산은 4 내지 12 또는 그 이상의 탄소원자를 함유하여야 한다. 산의 분지는 에스테르와 1,1,1,2-테트라플루오르에탄의 혼화작용에 영향을 준다.
특히 바람직한 본 발명의 구체예에서, 무분지 지방족 카르복실산에서 유도된 에스테르가 분지형 지방족 카르복실산에서 유도된 에스테르와 혼합물로 사용되는 에스테르 혼합물이 사용된 n-펜탄산과 이소-노난산에서 유도된 에스테르 혼합물이 선호되며 이러한 산과 펜타에리트리톨의 에스테르 혼합물이 더욱 선호된다. 이러한 에스테르는 여러 비율로 사용할 수 있으며 혼합물의 물성은 혼합물내의 에스테르의 상대적 양에 따라 달라진다.
본 발명에서 사용하는 에스테르 및 그 혼합물은 40℃의 온도에서 10 내지 200cSt 특히 15 내지 120cSt 범위의 점도를 갖고 있다. 본 발명에 있어서 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 완전 혼합하는 에스테르 및 그 혼합물의 최저용액 온도는 0℃ 이하이며 -28℃ 이하인 경우도 있다. 에스테르 및 그 혼합물의 융점은 -21℃ 이하인 것이 바람직하며 어떤 경우는 -40℃ 이하이다. 에스테르와 그 혼합물의 점도는 대개 50 이상이며 75 내지 140범위가 될 수도 있다.
바람직한 에스테르는 공지방법에 따라 제조한다. 예컨대 원하는 알코올 성분이 함유된 하나 이상의 알코올과 역시 원하는 산성분이 함유된 산과 반응시켜서 제조된다. 그러므로 에스테르 혼합물은 하나 이상의 알코올과 하나 이상의 산을 반응시켜서 제조할 수 있다. 그러나 에스테르 혼합물은 미리 제조한 각각의 에스테르를 혼합하여 제조할 수도 있다.
본 발명에 따라 이용된 윤활제/작동유체 혼합물은 공지방법, 특히 에스테르를 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 단순혼합하여 제조될 수 있으며, 혼합은 에스테르와 1,1,1,2-테트라플루오르에탄을 기계적인 증기 재압축형 열전달장치 속에 따라 충전하거나 혼합물로 채워서 편리하게 이루어진다. 특히 초기의 윤활제/작동 유체 혼합물이 대략 제거된 장치에 이 혼합물을 충전하는 것이 좋다. 그러나 에스테르 함유 혼합물이 프레온 또는 히드로플루오르카본/윤활제 혼합물에 첨가할 수도 있다. 따라서 본 발명은 "재충진"상황에서 널리 이용될 수 있을 것이다.
다음의 실시예는 참고하기 위한 것이며 모든 비율은 별도의 언급이 없는 한 중량 백분율이다.
[실시예 1]
펜탄산 및 헵탄산(C5 : C7 성분비 34 : 66)과 펜타에리트리톨의 에스테르 혼합물은 먼저 폴리올을 활성산 혼합물과 반응시켜서 공지방법에 따라 제조하였다. 그 결과로 나온 에스테르와(40℃에서의 점도 VI 130, 융점인 -60℃에서의 점도 20.5)1,1,1,2-테트라플루오르에탄의 혼합물을 500시간동안 유럽 냉동장치 제조협회의 표준 검사방법(CECED 500시험)에 따라 시험한다.
검사후 압축기는 구리 도금현상, 부식현상 또는 큰 마모현상의 흔적을 보이지 않는다.
[실시예 2]
실시예 1에서 사용하는 에스테르 혼합물을 CECED 500 시험에서 1000ppm의 1,1,1-트리클로로에탄 함유 냉매 R12와 함께 윤활제로 사용하였다.
시험후에 압축기는 구리도금 흔적 1부씩 또는 마모현상이 없었다.
[실시예 3]
압축기에 대해 CECED 500 시험을 실시하고 시험초기 150시간동안은 광물성 오일과 R12 혼합물을 사용하여 실행하고 윤활제/작동유체 혼합물을 제거한 후 남은 350시간동안은 실시예 1의 윤활제/작동유체 혼합물을 사용하여 실행한다. 시험이 끝난후 압축기는 구리도금 흔적, 부식현상이나 마모현상의 흔적을 보이지 않는다.
[실시예 4]
압축기에 대해 CECED 500 시험을 실시하고, 실시예 1에서 제조한 윤활제 혼합물을 R12와 R134a가 50 : 50 혼합 중량비율로 된 작동유체용 윤활제로서 사용한다. 시험후 압축기는 구리도금 현상, 부식현상 또는 마모현상의 흔적을 나타내지 않는다.

Claims (13)

  1. 재충진 이전에 알킬벤젠이나 광물성 오일과 같은 윤활제/작동유체가 이전에 사용되었으며 이전의 윤활제가 모두 제거되지는 않는 기계적인 증기 재압축 열전달장치용 재충진 작동유체/윤활제 조합으로서 분자량이 250 이상인 1,1,1,2-테트라플루오르에탄과 에스테르의 혼합물의 용도.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에스테르가 지방족 모노-카르복실산과 3개의 히드록시기를 함유한 알코올 에스터임을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  3. 제2항에 있어서, 알코올이 펜타에리트리톨임을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  4. 제2항에 있어서, 산이 포화 지방족 모노카르복실산임을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  5. 제2항에 있어서, 산이 포화 지방족 모노카르복실산임을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  6. 제2항 또는 5항에 있어서, 산이 4 내지 12탄소원자를 함유함을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  7. 제2항 또는 5항에 있어서, 산이 무분지(unbranched) 탄소사슬을 가짐을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  8. 제7항에 있어서, 산이 4 내지 8탄소원자를 함유함을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  9. 제2항 또는 5항에 있어서, 산이 분지형 탄소사슬을 가짐을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  10. 제9항에 있어서, 산이 5 내지 9탄소원자를 가짐을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  11. 제6항에 있어서, 상기 혼합물이 두개 이상의 에스테르를 포함함을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  12. 제1항에 있어서, 에스테르가 디-(2-에틸헥실)아디페이트, 테트라-부틸 피로멜리테이트, 디-(메톡시-에톡시에틸)아디페이트, 디-(메톡시에틸)프탈레이트, 디-(부톡시옥시에틸)프탈레이트, 디-(부톡시에톡시에틸)프탈레이트, 테트라-(부톡시에틸)피로멜리테이트 또는 디프로필렌 글리콜 벤조에이트를 포함함을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
  13. 제1항에 있어서, 기계적 증기 재압축 열전달장치가 윤활제로서 알킬벤젠이나 광물성 오일로 구성된 윤활제/작동유체 조합으로 이전에 채워졌음을 특징으로 하는 혼합물의 용도.
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