MXPA98003732A - Aceite para refrigerador, fluido de trabajo pararefrigerador y metodo para lubricar sistema de refrigeracion - Google Patents

Abstract

Esta invención provee un aceite para refrigerador, un fluido de trabajo para un refrigerador, y un método para lubricar un sistema de refrigeración que puede inhibir la creación de depósitos atribuibles a aceites de trabajo de metalque permanecen dentro de un sistema de refrigeración. Un aceite para refrigerador que comprende un compuesto deéster de alcohol polihídrico como un aceite de base lubricante, y 0.5 a 4.5%en peso de por lo menos un compuesto de polioxialquileno. Un fluido de trabajo para un refrigerador, que comprende:el aceite para refrigerador anterior, y un refrigerante de hidrofluorocarburo. Un método para lubricar un sistema de refrigeración contaminando con aceites de trabajo de metal, que contienen un componente escasamente soluble en el compuesto deéster de alcohol polihídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo o aceites de trabajo de metal, que contienen un componente altamente reactivo con el compuesto deéster de alcohol polihídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo, que permanece en el mismo, en donde se usa el fluido de trabajo anterior como un fluido de trabajo. De conformidad con la presente invención, puede prevenirse la ocurrencia de depósitos en el sistema, especialmente en un capilar en el sistema.

Description

ACEITE PARA REFRIGERADOR, FLUIDO DE TRABAJO PARA REFRIGERADOR. Y MÉTODO PARA LUBRICAR SISTEMA DE REFRIGERACIÓN CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un aceite para refrigerado para usarse en un compresor refrigerante para un refrigerador doméstico o similar, y en particular a un aceite para refrigerador útil para un compresor refrigerante que usa un refrigerante de hidrofluorocarburo, un fluido de trabajo para un refrigerador y un método de lubricación que usa el mismo TÉCNICA DE ANTECEDENTES Los compresores que utilizan un refrigerante se usan en sistemas de refrigeración, tales como refrigeradores, acondicionadores de aire de veh ículo, refrigeradores industriales, y acondicionadores de aire para habitaciones, y refrigerantes de hidrofluorocarburo (compuestos sin cloro, es decir, hidrocarburos que contienen hidrógeno y flúor, libres de cloro, con por lo menos una parte de átomos de hidrógeno substituida con flúor; en lo sucesivo referidos como "refrigerantes de H FC") han prestado atención como refrigerantes para estos sistemas de refrigeración . R 134a, R 125, R32, R143a y R152a, cada uno que consiste en una mezcla de aquellos compuestos, han sido propuestos como el refrigerante de HFC. Con respecto a un aceite de base, para un aceite de refrigerador, usado en combinación con el refrigerante de hidrofluorocarburo, se conoce un éster de alcohol polihídrico por tener propiedades excelentes. Un sistema de refrigeración comprende un compresor refrigerante, un condensador, un mecanismo de expansión (por ejemplo, válvula de expansión, tubo capilar y similar), un evaporador, etc., conectado a otro en serie. Se usan varios aceites de trabajo de metal para la producción de componentes para estos equipos y para ensamblar el sistema, y estos aceites de trabajo de metal permanecen el sistema de refrigeración ensamblado. Los aceites de trabajo de metal contienen aditivos, por ejemplo, un agente de presión extremo de azufre, tal como disulfuro, y un agente de presión extremo de fósforo, tal como un éster fosfórico.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El aceite de trabajo de metal que contiene un agente de presión extremo de azufre o fósforo tiene menos probabilidad de disolverse en un refrigerante de hidrofluorocarburo. Además, este aceite de trabajo de metal, en algunos casos, contiene un componente altamente reactivo con un compuesto de éster de alcohol polihídrico o un refrigerante de hidrofluorocarburo. Por esta razón, un componente(s) de aditivo escasamente soluble en un aceite de trabajo de metal, tal como un agente de presión extremo de azufre o un agente de presión extremo de fósforo, y un producto(s) de reacción con un aceite para refrigerador o similar, en algunos casos, se deposita localmente dentro del sistema de refrigeración. La operación del sistema de refrigeración ocasiona que este depósito se acumule dentro de un tubo extremamente estrecho, tal como un tubo capilar, en el sistema, dando como resultado velocidad de flujo reducida del refrigerante y una presión diferencial aumentada para deteriorar la eficiencia, lo que a menudo hace imposible que el sistema de refrigeración exhiba funcionamiento satisfactorio. La presente invención intenta resolver los problemas anteriores, y un objeto de la presente invención es proveer un aceite para refrigerador, un fluido de trabajo para un refrigerador, y un método para lubricar un sistema de refrigeración, que cuando se usa un compuesto de éster de alcohol polihídrico como un aceite de base para un aceite para refrigerador, puede inhibir la creación de depósitos, que se puede atribuir al aceite de trabajo de metal residual, en el sistema, en particular en una sección capilar. La presente invención ha hecho estudios extensos e intensivos con una vista para resolver los problemas anteriores y, como resultado, ha descubierto que la adición de un compuesto de polioxialquileno particular en un compuesto de éster de alcohol polihídrico como el aceite de base puede prevenir la creación de depósitos en el sistema, lo que ha conducido a completar la presente invención. De esta manera, el aceite para refrigerador de conformidad con la presente invención comprende: un compuesto de éster de alcohol polihídrico como un aceite de base lubricante, y 0.5 a 4.5% en peso de por lo menos un compuesto de polioxialquileno representado por la siguiente fórmula (1 ): R?-O-(R2-O-)n-R3 (1 ) en donde R-¡ representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, R2 representa un grupo alquileno que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R3 representa hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono y n es un número que representa el grado de polimerización. El fluido de trabajo para un refrigerador de conformidad con la presente invención comprende el aceite para refrigerador anterior y un refrigerante de hidrofluorocarburo. Además , el método para lubricar un sistema de refrigeración contaminado con aceites de trabajo de metal , que contienen un componente escasamente soluble en el compuesto de éster de alcohol polihídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo, o aceites de trabajo de metal , q ue contienen un componente altamente reactivo con el compuesto de éster de alcohol polihídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo , que permanecen en el mismo, de conformidad con la presente invención , comprende usar el fluido de trabajo anterior para un refrigerador BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La figura 1 es un diagrama que muestra los resultados de medida de una propiedad aislante eléctrica con la cantidad de PAG (compuesto de polialquileno) agregada al aceite de base siendo variado.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN [Compuesto de éster de alcohol polihídrico] Compuestos de éster de alcohol polihídrico que se pueden usar en la presente invención incluyen esteres de alcohol polihídrico preparados de alcoholes polihídricos con el número de grupos hidroxilo siendo de 2 a 6 ácidos grasos. Composiciones que tienen excelente estabilidad al calor, y estabilidad hidrolítica y resistencia a la corrosión de metal pueden seleccionarse adecuadamente a partir de estos esteres de alcohol polihídrico. Entre estos, se prefiere en particular un éster neutral preparado al hacer reaccionar un alcohol polihídrico, que tiene un esqueleto de tipo neo con cinco átomos de carbono, con un ácido graso saturado monovalente o una mezcla del ácido graso saturado monovalente y un ácido graso saturado divalente. El valor del ácido del éster de preferencia no es más de 0.1 mg KOH/g, en particular de preferencia no más de 0 02 mg KOH/g.

Los alcoholes polihídricos que se pueden usar en la presente incluyen neopentil glicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, y dipentaeritritol con alcoholes dihídricos o tetrahídricos siendo preferidos. En particular, se prefiere una mezcla de éster de neopentil glicol con un éster de pentaeritrítol ya que la mezcla tiene una solubilidad buena en el refrigerante de HFC y la viscosidad puede ajustarse apropiadamente. Los ácidos grasos saturados monovalentes que se pueden usar en la presente incluyen ácidos grasos saturados monovalentes de cadena recta que tienen de 5 a 8 átomos de carbono y ácidos grasos saturados monovalentes de cadena ramificada del tipo no neo que tienen de 5 a 9 átomos de carbono y una mezcla del ácido(s) graso saturado monovalente de cadena ramificada del tipo no neo que tiene de 5 a 9 átomos de carbono con el ácido(s) graso saturado monovalente de cadena recta que tiene de 5 a 8 átomos de carbono. El ácido graso saturado monovalente de cadena ramificada es de preferencia un ácido graso saturado monovalente con u n grupo metilo o etilo fijado como una ramificación al átomo de carbono en la posición a o ß . En esta conexión, debe señalarse que un éster de alcohol polihídrico preparado de un ácido graso que tiene de 1 a 4 átomos de carbono tiene problemas de lubricación, resistencia hidrolítica y resistencia a la corrosión de metal . Ejemplos específicos de los ácidos grasos saturados monovalentes de cadena ramificada que se pueden usar en la presente incluyen ácido 2-metilpentanoico , ácido 2-etilpentanoico, ácido 2-metilhexanoico , ácido 2- etilhexanoico, ácido 2-metilheptanoico, ácido 2-etilheptanoico, y ácido 3,5,5-trimetilhexanoico, y ejemplos de los ácidos grasos saturados monovalentes de cadena recta que se pueden usar en la presente incluyen ácido n-pentanoico, ácido n-hexanoico, ácido n-heptanoico y ácido n-octanoico. Además, el ácido(s) graso saturado monovalente puede usarse también en combinación con un ácido(s) graso saturado divalente, tal como ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, etc. , para preparar un aceite de base lubricante de un éster complejo que tiene viscosidad relativamente alta. [Compuesto de polioxialquileno] El compuesto de polioxialquileno usado en la presente invención tiene una estructura representada por la fórmula (1 ) . R?-O-(R2-O-)n-R3 (1 ) en donde R1 representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono con un grupo metilo, etilo o butilo siendo preferido. R2 representa un grupo alquileno que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, y, más específicamente, se pueden mencionar grupos metileno, etileno, propileno y butileno. Por lo tanto, como el -R2-0- en la fórmula (1 ) , se pueden mencionar grupos oxialquileno de grupo oximetileno, grupo oxietileno, grupo oxipropileno y grupo oxibutileno y el -(R2-O-)n- puede ser un homopol ímero de un solo grupo oxialquileno seleccionado a partir de estos oxialquileno o un copolímero formado mediante polimerización de dos o más grupos oxialquileno. Cuando el -(R2-O-)n- es un copolímero, puede ser un copolímero de bloque o un copolímero aleatorio. La parte de polímero, -(R2-O-)n-, es de preferencia un homopolímero de un grupo oxipropileno o un copolímero que contiene un grupo oxipropileno, especialmente de preferencia, un copolímero de un grupo oxietileno y un grupo oxipropileno. Aunque este copolímero puede ser un copolímero de bloque o un copolímero aleatorio, se prefiere en particular el copolímero de bloque. La proporción del grupo oxipropileno es de preferencia no menos de 50% , en particular de preferencia no menos de 70%. R3 representa hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono. De preferencia es hidrógeno. Es decir, se prefiere que la terminal sea un grupo hidroxilo. n es un número que representa el grado de polimerización . Cuando el compuesto de polioxialquileno anterior tiene un peso molecular excesivamente alto, la solubilidad probablemente se reducirá, aunque un peso molecular excesivamente bajo resulta en evaporación alta. Por esta razón , n es de preferencia un número que corresponde a un peso molecular de 300 a 3,000. Todavía se prefiere de 300 a 1 ,000, aún más preferible de 300 a 1 ,200. El compuesto de polioxialquileno se agrega en una cantidad de 0.5 a 4.5% en peso con base en el peso del aceite para refrigerador. Cuando la adición no es suficiente, la ocurrencia de depósitos atribuible a aditivos o similares, usados en aceites de trabajo de metal, en el sistema no puede prevenirse de manera satisfactoria . Por lo tanto, el compuesto de polioxialquileno se agrega de preferencia en una cantidad de por lo menos 1 % en peso. Por otro lado, aún si este compuesto se agrega en una cantidad que excede el 4.5% en peso, cualquier efecto ventajoso adicional que refleje dicha adición en exceso no se obtendrá para reducir los depósitos y por lo tanto la adición que excede el 4.5% en peso no es económica. Más de preferencia, el compuesto de polioxialquileno se agrega en una cantidad de no más de 3.5% en peso. Además, ya que en refrigeradores de tipo cerrado (por ejemplo, un refrigerador doméstico), se incorporan integralmente un compresor y un motor, se desea que el aceite para refrigerador tenga una propiedad aislante eléctrica alta. La adición del compuesto de polioxialquileno reduce la propiedad aislante eléctrica. Especialmente, cuando el compuesto de polioxialquileno está compuesto de un copolímero, la reducción de la propiedad aislante eléctrica probablemente ocurrirá con un aumento en la proporción de un grupo oxietileno en los grupos oxialquileno. Además, esta tendencia mejora además con una reducción en el peso molecular del compuesto de polialquileno. Considerando también este punto, la adición del compuesto polioxialquileno de preferencia no es más que 4.5% en peso. Todavía, se desea que la adición se ajuste de modo que el aceite para refrigerador pueda tener una resistencia de volumen de por lo menos 1012 Ocm a 1013 acm, de preferencia por lo menos 1013 Ocm. [Refrigerante de hidrofluorocarburo] Los refrigerantes de hidrofluorocarburo que se pueden usar en la presente invención incluyen aquellos, en donde uno o más hidrógenos en una hidrocarburo que tiene de 1 a 2 átomos de carbono se ha substituido con flúor, tal como 1 , 1 ,2 ,2-tetrafluoroetano (R 134a), pentafluoroetano (R125), difluorometano (R32) , 1 , 1 , 1 -trifluoroetano (R 143a) y 1 , 1 -difiuoroetano (R152a). También se pueden usar refrigerantes mixtos, tales como R407C y R410a. [Aceite para refrigerador] La viscosidad del aceite para refrigerador de conformidad con la presente invención puede modificarse de manera adecuada. Por lo general es de 5 a 500 cSt a 40°C. En particular, la viscosidad es de 8 a 32 cSt a 40°C para refrigeradores, 25 a 100 cSt a 40°C para acondicionadores de aire para habitaciones y aplicaciones industríales, y 8 a 30 cSt a 100°C para acondicionadores de aire para automóviles. Se pueden incorporar aditivos convencionales, por ejemplo, compuestos de fosfato como agentes anti-abrasión , tales como fosfatos de triarilo y fosfato de tríalquilo; desactivadores de metal, tales como derivados de benzotriazol y esteres alquenilsuccínicos, tales como DBPC (2,6-di-ter-butil-p-cresol) y p, p'-dioctildifenilamina; compuestos de epoxi como estabilizadores para refrigerantes de HFC, tales como éter 2-etilhexii glicidílico, éter sec-butil fenil glicídílico y éteres monoglicidílicos que contienen un grupo acilo que tiene de 5 a 10 átomos de carbono. [Fluido de trabajo para refrigerador] El fluido de trabajo para un refrigerador de conformidad con la presente invención comprende una mezcla del aceite para refrigerador anterior con un refrigerante. La relación en peso de mezcla del aceite para refrigerador al refrigerante es generalmente de preferencia (10 : 90) a (90 : 10) , particularmente de preferencia (20 : 80) a (80 : 20). El refrigerante es de preferencia un refrigerante H FC sin cloro.

Sin embargo, también es posible usar clorofluorocarburos (hidrocarburos con cloro y flúor substituido), hidroclorofluorocarburos (hidrocarburos que contienen cloro y flúor), refrigerante de amoníaco, refrigerantes de hidrocarburo y similares. La presente invención será descrita en más detalle con referencia a los siguientes ejemplos , aunque no se limita a estos ejemplos solamente. En los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos, se preparan aceites de muestra para pruebas y se evalúan . Para estos aceites de muestra, se usó como un aceite de base lubricante, un éster, que ha sido preparado al hacer reaccionar pentaeritritol con un ácido graso saturado de cadena ramificada que tiene de 8 a 9 átomos de carbono y tiene una viscosidad a 40°C de 68 cSt. Los siguientes PAGs 1 a 4, compuestos de polioxialquileno, se agregaron , en proporciones respectivas especificadas en el cuadro 1 , o no agregadas, al aceite de base, preparando así los aceites de muestra 1 a 6. PAG 1 fue un compuesto que tiene una estructura representada por la fórmula CH3-O-(PO)m(EO)n-H en donde PO representa un g rupo oxipropileno, EO representa un grupo oxietileno, m y n representan el grado de polimerización con m : n = 8 : 2. Este compuesto tuvo un peso molecular de aproximadamente 1 ,000. PAG 2 fue un compuesto que tiene una estructura representada por la fórmula C4H9-O-(PO)m(EO)n-H en donde PO representa un grupo oxipropileno, EO representa un grupo oxietileno y m y n representan el grado de polimerización con m : n = 5 : 5. Este compuesto tuvo un peso molecular de aproximadamente 500. PAG 3 es un compuesto que tiene una estructura representada por la fórmula CH3-O-(PO)m(EO)n-CH3 en donde PO representa un grupo oxipropileno, EO representa un grupo oxietileno y m y n representan el grado de polimerización con m : n = 8 : 2. Este compuesto tuvo un peso molecular de aproximadamente 1 , 000. PAG 4 es un compuesto que tiene una estructura representada por la fórmula CH3-0-(BO)m(PO)n-CH3 en donde BO representa un grupo oxibutileno, PO representa un grupo oxipropileno y m y n representan el grado de polimerización con m : n = 5 : 5. Este compuesto tuvo un peso molecular de aproximadamente 1 ,000. La combinación en el interior del sistema de refrigeración atribuible a la deposición del aceite de trabajo se evaluó al usar una máquina real. El siguiente sistema de refrigeración para un refrigerador se usó para la evaluación. Se comprimió una mezcla del refrigerante con el aceite para refrigerador por medio de un compresor, enfriada en un condensador para preparar una mezcla líquida. Después, el líquido fue conducido a través de un tubo capilar (que tiene un diámetro interno de 0.6 mm y una longitud de 1 m y hecho de cobre) a un evaporador en donde la presión se redujo para vaporización, así llevando a cabo intercambio de calor a través del evaporador. El refrigerante vaporizado y el aceite para refrigerador regresaron al compresor. 65 g de un refrigerante (R407C, es decir, una mezcla de R32 , R 125, y R 134a en una relación en peso de 23 : 25 : 52) , 250 m l del aceite de muestra (un aceite para refrigerador) , y 2% en peso, con base en el aceite de m uestra , de una mezcla de una pluralidad de refrigeradores se llenaron en un compresor refrigerante 200-W, y el compresor operó a una temperatura de vaporización de -20°C a -25°C du rante 200 horas . Después , se evaluó la cantidad de los depósitos producidos dentro del capilar. El aceite de muestra fue calificado como 5 cuando se creó un depósito espeso en toda la su perficie . La calificación bajó con una reducción en la cantidad de los depósitos , y el aceite de muestra fue calificado como cero (0) cuando no se observó ningún depósito . Las calificaciones 1 a 4 son las siguientes : Calificación 1 : Depósitos de tipo punto esparcidos dentro del capilar. Ca l ificación 2 : Algunos de los depósitos de tipo pu nto esparcidos dentro del capilar fijados entre sí. Calificación 3: Casi todos los depósitos de ti po p u nto esparcidos dentro del capilar fijados entre s í. - Calificación 4: Los depósitos cubrieron delgadamente toda la superficie. Los res ultados se resumen en el cu adro 1 .

CUADRO 1 Muestra Muestra Muestra Muestra Muestra Muestra Aceite 1 Aceite 2 Aceite 3 Aceite 4 Aceite 5 Aceite 6 Aditivo PAG 1 PAG 1 PAG 2 PAG 3 PAG 4 Cantidad 4 2 2 4 4 N inguna agregada (% oeso) Califica0 0 0 1 1 5 ción sobre deposición Se evaluaron las propiedades aislantes eléctricas con la cantidad de PAGs 1 a 3 agregados al aceite de base variando, y los resultados se muestran en la figura 1 . Como se puede observar a partir de la figura 1 , las propiedades aislantes eléctricas bajaron con un aumento en la cantidad de PAGs agregados. Se notará que la propiedad aislante eléctrica para uso práctico (resistencia de volumen de no menos de 1013 Ocm) puede proveerse mediante la adición de PAG 1 o PAG 3 en una cantidad que no excede 4.5% en peso. En el caso de PAG 1 que tiene una proporción alta (m : n = 50 50) de grupos oxietileno y un peso molecular pequeño (aproximadamente 500) , la adición que no excede aproximadamente 1 % en peso provee una propiedad aislante eléctrica satisfactoria para uso práctico (resistencia de volumen de no menos de 1013 Ocm) .

APLICABILIDAP INDUSTRIAL De conformidad con la presente invención, se usa un compuesto de éster de alcohol polihídrico como un aceite de base lubricante, y se incorpora al mismo una cantidad predeterminada de un compuesto de polioxialquileno particular. Esto puede inhibir la creación de un depósito dentro de un sistema de refrigeración atribuible a un aceite de trabajo que permanece en el sistema, eliminando un problema de un deterioro en eficiencia del sistema de refrigeración. La presente invención es adecuada en particular para usarse en un compresor que utiliza un refrigerante tal como un hidrofluorocarburo.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1 .- Un aceite para refrigerador que comprende: un compuesto de éster de alcohol polihídrico como un aceite de base lubricante, y 0.5 a 4.5% en peso de por lo menos un compuesto representado por la siguiente fórmula (1 ): R1-O-(R2-O-)n-R3 (1 ) en donde Ri representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, R2 representa un grupo alquileno que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, R representa hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono y n es un número que representa el grado de polimerización.

2.- Un fluido de trabajo para un refrigerador, que comprende: el aceite para refrigerador de conformidad con la reivindicación 1 , y un refrigerante de hidrofluorocarburo.

3.- Un método para lubricar un sistema de refrigeración contaminado con aceites de trabajo de metal, que contienen un componente escasamente soluble en el compuesto de éster de alcohol polihídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo, o aceites de trabajo de metal , que contienen un componente altamente reactivo con el compuesto de éster de alcohol polih ídrico o el refrigerante de hidrofluorocarburo, que permanecen en el mismo , en donde se usa el fluido de trabajo para un refrigerador de conformidad con la reivindicación 2.