DE69902401T3

DE69902401T3 - Mischester von pentaerythritol für kältemaschinenöle

Info

Publication number: DE69902401T3
Application number: DE69902401T
Authority: DE
Inventors: Yuji Shimomura; Hiroyuki Hirano
Original assignee: Nippon Mitsubishi Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: TW460573B; CA2342876C; MXPA01002214A; KR100632727B1; KR20010088794A; CA2342876A1; BR9913368B1; DE69902401T2; JP4564111B2; WO2000014189A1; CN1315993A; US6410492B1; DE69902401D1; CN1205321C; MY121437A; EP1129158A1; BR9913368A; ATE221567T1; AU5447799A; AU743629B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmieröl für Wärmeübertragungsvorrichtungen (dieses Öl wird im Folgenden als ”Kältemaschinenöl” bezeichnet) und insbesondere ein Kältemaschinenöl, das sich durch eine Vielzahl von hervorragenden Eigenschaften, wie z. B. durch gute Schmiereigenschaften, eine gute Hydrolysebeständigkeit, eine gute Wärmebeständigkeit, eine gute Mischbarkeit mit Kältemitteln und gute elektrische Isolationseigenschaften, die in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, auszeichnet.
Stand der Technik
Erst kürzlich wurde die Verwendung von Fluorkohlenstoffverbindungen, die die Ozonschicht zerstören, beschränkt, und es wurde versucht, Kältemittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen, die Chlor enthalten, wie z. B. CFC-11, CFC-12, HCFC-22 oder dgl., die in Kältemaschinen und Klimaanlagen verwendet werden, durch Kältemittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen, die kein Chlor enthalten, wie z. B. HFC-32, HFC-125, HFC-134a oder dgl., zu ersetzen. Da naphthenische Öle oder paraffinische Öle, die gewöhnlich als Kältemaschinenöle verwendet werden, mit Kältemitteln nicht ausreichend mischbar sind (die Mischbarkeit mit Kältemitteln ist eine wesentliche Anforderung, die Kältemaschinenöle erfüllen müssen), wenn Kältemittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen, die kein Chlor enthalten, verwendet werden, wurde nach Esterölen gesucht, die die naphthenischen oder paraffinischen Öle ersetzen können. Solche Kältemaschinenöle, die Esteröle enthalten (im Folgenden als ”Esterkältemaschinenöle” bezeichnet), werden z. B. in der nationalen Veröffentlichung Nr. Hei 3-505602 ( JP-A 3-505602 ) der internationalen Veröffentlichung der Patentanmeldung und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Veröffentlichung Nr. 3-128992 ( JP-A 3-128992 ) beschrieben.
Zusätzlich zu einer guten Mischbarkeit mit Kältemitteln müssen sich Kältemaschinenöle durch weitere Eigenschaften, wie z. B. durch gute Schmiereigenschaften, eine gute Hydrolysebeständigkeit, eine gute Wärmebeständigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften, auszeichnen. Ein Esterkältemaschinenöl, das sich durch die zuvor genannten Eigenschaften, die in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, auszeichnet, wurde bisher jedoch noch nicht entwickelt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen technischen Probleme zu lösen und ein hervorragendes Esterkältemaschinenöl bereitzustellen, das sich durch alle erforderlichen Eigenschaften, wie z. B. durch eine gute Mischbarkeit mit Kältemitteln, gute Schmiereigenschaften, eine gute Hydrolysebeständigkeit, eine gute Wärmebeständigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften, auszeichnet. Genauer gesagt, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kältemaschinenöl bereitzustellen, das sich durch die zuvor genannten Eigenschaften, die in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, auszeichnet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel durch, diese Aufgabe zu lösen, und fanden heraus, dass ein hervorragendes Kältemaschinenöl mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften erhalten werden kann, wenn ein spezifisches Esteröl als Grundöl verwendet wird.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst einen Ester, erhalten aus:
Pentaerythrit und
einem Gemisch aus Carbonsäuren, umfassend n-Pentansäure in einer Menge im Bereich von 30 bis 50 Gew.%, n-Heptansäure in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.% und 3,5,5-Trimethylhexansäure in einer Menge im Bereich von 5 bis 30 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Die Mengen an n-Pentansäure, n-Heptansäure und 3,5,5-Trimethylhexansäure in dem Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung liegen jeweils bevorzugt im Bereich von 30 bis 45 Gew.%, 25 bis 45 Gew.% und 10 bis 30 Gew.%.
Es ist bevorzugt, dass das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Epoxyverbindung und/oder eine Phosphorverbindung umfasst. Die Epoxyverbindung ist bevorzugt mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phenylglycidyletherepoxyverbindungen, Glycidylesterepoxyverbindungen, alicyclischen Epoxyverbindungen und Monoestern von epoxidierten aliphatischen Säuren, wobei Phenylglycidyletherepoxyverbindungen und/oder Glycidylesterepoxyverbindungen besonders bevorzugt verwendet werden.
Die Fluidzusammensetzung für Kältemaschinen entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst das zuvor beschriebene Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung und eine Fluorkohlenstoffverbindung, die kein Chlor enthält.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst einen Ester (im Folgenden als ”spezifischer Ester” bezeichnet), erhalten aus Pentaerythrit und einem Gemisch aus Carbonsäuren, umfassend n-Pentansäure in einer Menge im Bereich von 30 bis 50 Gew.%, n-Heptansäure in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.% und 3,5,5-Trimethylhexansäure in einer Menge im Bereich von 5 bis 30 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Im Hinblick auf die Mischbarkeit mit Kältemitteln liegt die Menge an n-Pentansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 30 Gew.% oder darüber, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren. Im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit liegt die Menge an n-Pentansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 50 Gew.% oder darunter, bevorzugt bei 45 Gew.% oder darunter, besonders bevorzugt bei 40 Gew.% oder darunter und ganz besonders bevorzugt bei 35 Gew.% oder darunter, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Im Hinblick auf die Schmiereigenschaften liegt die Menge an n-Heptansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 20 Gew.% oder darüber, bevorzugt bei 25 Gew.% oder darüber und besonders bevorzugt bei 30 Gew.% oder darüber, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren. Im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit liegt die Menge an n-Heptansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 50 Gew.% oder darunter, bevorzugt bei 45 Gew.% oder darunter, besonders bevorzugt bei 40 Gew.% oder darunter und ganz besonders bevorzugt bei 35 Gew.% oder darunter, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit liegt die Menge an 3,5,5-Trimethylhexansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 5 Gew.% oder darüber, bevorzugt bei 10 Gew.% oder darüber und besonders bevorzugt bei 15 Gew.% oder darüber, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren. Im Hinblick auf die Mischbarkeit mit Kältemitteln und die Schmiereigenschaften liegt die Menge an 3,5,5-Trimethylhexansäure in dem Gemisch aus Carbonsäuren bei 30 Gew.% oder darunter, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Der spezifische Ester entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein partiell verestertes Produkt sein, in dem ein Teil der Hydroxygruppen des Pentaerythrits nicht verestert sind, aber es ist bevorzugt, dass der spezifische Ester ein vollständig verestertes Produkt ist, in dem alle Hydroxygruppen des Pentaerythrits verestert sind. Der spezifische Ester entsprechend der vorliegenden Erfindung kann auch ein Gemisch aus einem partiell veresterten Produkt und einem vollständig veresterten Produkt umfassen.
Der Gehalt an spezifischem Ester in dem Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht auf bestimmte Gehalte beschränkt; der Gehalt an spezifischem Ester liegt jedoch bevorzugt bei 50 Gew.% oder darüber, besonders bevorzugt bei 70 Gew.% oder darüber, ganz besonders bevorzugt bei 80 Gew.% oder darüber und insbesondere bevorzugt unterhalb von 90 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge des Kältemaschinenöls, so dass ein Kältemaschinenöl erhalten wird, das sich durch alle erforderlichen Eigenschaften, wie z. B. durch eine gute Mischbarkeit mit Kältemitteln, gute Schmiereigenschaften, eine gute Hydrolysebeständigkeit, eine gute Wärmebeständigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften, die in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, auszeichnet.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung, das den zuvor beschriebenen spezifischen Ester umfasst, kann in Kombination mit Kohlenwasserstoffölen, wie z. B. Mineralölen, Olefinpolymeren, Naphthalinverbindungen oder Alkylbenzolen, oder in Kombination mit synthetischen Ölen, die Sauerstoff enthalten, wie z. B. Polyglycolen, Polyvinylethern, Ketonen, Polyphenylethern, Silikonen, Polysiloxanen, Perfluorethern oder anderen Estern, verwendet werden. Bevorzugte synthetische Öle, die Sauerstoff enthaften, sind Polyglycole, Polyvinylether und Ketone.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung, das den zuvor beschriebenen spezifischen Ester und gegebenenfalls ein Kohlenwasserstofföl und/oder ein synthetisches Öl, das Sauerstoff enthält, umfasst, wird gewöhnlich als Grundöl verwendet. Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann als Grundöl, das keine weiteren Additive umfasst, oder in Kombination mit verschiedensten Arten von Additiven, abhängig vom beabsichtigten Verwendungszweck, verwendet werden.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann weiterhin mindestens eine Phosphorverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäureestern, sauren Phosphorsäureestern, Aminsalzen von sauren Phosphorsäureestern, chlorierten Phosphorsäureestern und Phosphorigsäureestern, enthalten, um die Abriebeigenschaften und die Leistungsfähigkeit weiterhin zu verbessern. Diese Phosphorverbindungen sind Ester aus Phosphorsäure oder Phosphorigsäure und einem Alkanol oder einem Alkohol vom Polyether-Typ, oder Derivate davon.
Beispiele für Phosphorsäureester umfassen Tributylphosphat, Tripentylphosphat, Trihexylphosphat, Triheptylphosphat, Trioctylphosphat, Trinonylphosphat, Tridecylphosphat, Triundecylphosphat, Tridodecylphosphat, Tritridecylphosphat, Tritetradecylphosphat, Tripentadecylphosphat, Trihexadecylphosphat, Triheptadecylphosphat, Trioctadecylphosphat, Trioleylphosphat, Triphenylphosphat, Trikresylphosphat, Trixylylphosphat, Kresyldiphenylphosphat, Xylyldiphenylphosphat und dgl. Beispiele für saure Phosphorsäureester umfassen saures Monobutylphosphat, saures Monopentylphosphat, saures Monohexylphosphat, saures Monoheptylphosphat, saures Monooctylphosphat, saures Monononylphosphat, saures Monodecylphosphat, saures Monoundecylphosphat, saures Monododecylphosphat, saures Monotridecylphosphat, saures Monotetradecylphosphat, saures Monopentadecylphosphat, saures Monohexadecylphosphat, saures Monoheptadecylphosphat, saures Monooctadecylphosphat, saures Monooleylphosphat, saures Dibutylphosphat, saures Dipentylphosphat, saures Dihexylphosphat, saures Diheptylphosphat, saures Dioctylphosphat, saures Dinonylphosphat, saures Didecylphosphat, saures Diundecylphosphat, saures Didodecylphosphat, saures Ditridecylphosphat, saures Ditetradecylphosphat, saures Dipentadecylphosphat, saures Dihexadecylphosphat, saures Diheptadecylphosphat, saures Dioctadecylphosphat, saures Dioleylphosphat und dgl. Beispiele für Aminsalze von sauren Phosphorsäureestern umfassen Salze aus den zuvor beschriebenen sauren Phosphorsäureestern und Aminen, wie z. B. Methylamin, Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, Dipentylamin, Dihexylamin, Diheptylamin, Dioctylamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Tripentylamin, Trihexylamin, Triheptylamin und Trioctylamin. Beispiele für die chlorierten Phosphorsäureester umfassen Trisdichlorpropylphosphat, Trischlorethylphosphat, Trischlorphenylphosphat, Polyoxyalkylenbis[di(chloralkyl)]phosphat und dgl. Beispiele für Phosphorigsäureester umfassen Dibutylphosphit, Dipentylphosphit, Dihexylphosphit, Diheptylphosphit, Dioctylphosphit, Dinonylphosphit, Didecylphosphit, Diundecylphosphit, Didodecylphosphit, Dioleylphosphit, Diphenylphosphit, Dikresylphosphit, Tributylphosphit, Triphenylphosphit, Trihexylphosphit, Triheptylphosphit, Trioctylphosphit, Trinonylphosphit, Tridecylphosphit, Triundecylphosphit, Tridodecylphosphit, Trioleylphosphit, Triphenylphosphit und Trikresylphosphit. Die zuvor genannten Verbindungen können in Kombination miteinander verwendet werden.
Die Menge an Phosphorverbindungen, die gegebenenfalls in das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung eingebracht werden, ist nicht auf bestimmte Mengen beschränkt; die Menge an eingebrachten Phosphorverbindungen liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 5,0 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 3,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kältemaschinenöls (d. h. bezogen auf die Gesamtmenge des Grundöls und aller eingebrachten Additive).
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann, damit die Hydrolysebeständigkeit weiterhin verbessert wird, weiterhin mindestens eine Epoxyverbindung enthalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus:

(1) Phenylglycidyletherepoxyverbindungen,
(2) Alkylglycidyletherepoxyverbindungen,
(3) Glycidylesterepoxyverbindungen,
(4) Allyloxiranverbindungen,
(5) Alkyloxiranverbindungen,
(6) alicyclischen Epoxyverbindungen,
(7) Monoestern von epoxidierten Fettsäuren und
(8) epoxidierten pflanzlichen Öfen.
(1) Phenylglycidyletherepoxyverbindungen umfassen Phenylglycidyl- und Alkylphenylglycidylether. Die Alkylphenylglycidylether umfassen z. B. Verbindungen mit 1 bis 3 Alkylgruppen mit jeweils 1 bis 13 Kohlenstoffatomen, wobei Verbindungen mit einer Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z. B. n-Butylphenylglycidylether, i-Butylphenylglycidylether, sek-Butylphenylglycidylether, tert-Butylphenylglycidylether, Pentylphenylglycidylether, Hexylphenylglycidylether, Heptylphenylglycidylether, Octylphenylglycidylether, Nonylphenylglycidylether oder Decylphenylglycidylether, bevorzugt sind.
(2) Alkylglycidyletherepoxyverbindungen umfassen Decylglycidylether, Undecylglycidylether, Dodecylglycidylether, Tridecylglycidylether, Tetradecylglycidylether, 2-Ethylhexylglycidylether, Neopentylglycoldiglycidylether, Trimethylolpropantriglycidylether, Pentaerythrittetraglycidylether, 1,6-Hexandioldiglycidylether, Sorbitpolyglycidylether, Polyalkylenglycolmonoglycidylether und Polyalkylenglycoldiglycidylether.
(3) Glycidylesterepoxyverbindungen umfassen Phenylglycidylester, Alkylglycidylester, Alkenylglycidylester und dgl., wobei Beispiele für bevorzugte Verbindungen Glycidyl-2,2-dimethyloctanoat, Glycidylbenzoat, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat und dgl. umfassen.
(4) Allyloxiranverbindungen umfassen 1,2-Epoxystyrol und Alkyl-1,2-epoxystyrol.
(5) Alkyloxiranverbindungen umfassen 1,2-Epoxybutan, 1,2-Epoxypentan, 1,2-Epoxyhexan, 1,2-Epoxyheptan, 1,2-Epoxyoctan, 1,2-Epoxynonan, 1,2-Epoxydecan, 1,2-Epoxyundecan, 1,2-Epoxydodecan, 1,2-Epoxytridecan, 1,2-Epoxytetradecan, 1,2-Epoxypentadecan, 1,2-Epoxyhexadecan, 1,2-Epoxyheptadecan, 1,2-Epoxyoctadecan, 1,2-Epoxynonadecan und 1 ‚2-Epoxyicosan.
(6) Alicyclische Epoxyverbindungen umfassen 1,2-Epoxycyclohexan, 1,2-Epoxycyclopentan, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, Bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipat, Exo-2,3-epoxynorbornan, Bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipat, 2-(7-Oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)-spiro(1,3-dioxan-5,3'-[7]oxabicyclo[4.1.0])heptan, 4-(1'-Methylepoxyethyl)-1,2-epoxy-2-methylcyclohexan und 4-Epoxyethyl-1,2-epoxycyclohexan,
(7) Monoester von epoxidierten Fettsäuren umfassen Ester aus epoxidierten Fettsäuren mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen und einem Phenol, einem Alkylphenol oder einem Alkohol mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Butyl-, Hexyl-, Benzyl-, Cyclohexyl-, Methoxyethyl-, Octyl-, Phenyl- und Butylphenylester von epoxidierter Stearinsäure werden bevorzugt verwendet.
(8) Epoxidierte pflanzliche Öle umfassen Epoxyverbindungen von pflanzlichen Ölen, wie z. B. Sojaöl, Leinöl oder Baumwollsamenöl.

Bevorzugte Epoxyverbindungen sind Phenylglycidyletherepoxyverbindungen, Glycidylesterepoxyverbindungen, alicyclische Epoxyverbindungen und Monoester von epoxidierten Fettsäuren, wobei Phenylglycidyletherepoxyverbindungen und Glycidylesterepoxyverbindungen bevorzugt verwendet werden, und Phenylglycidylether, Butylphenylglycidylether, Alkylglycidylester oder Gemische davon werden besonders bevorzugt verwendet.
Die Menge an Epoxyverbindungen, die gegebenenfalls in das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung eingebracht werden, ist nicht auf bestimmte Mengen beschränkt; die Menge an eingebrachten Epoxyverbindungen liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kältemaschinenöls (d. h. bezogen auf die Gesamtmenge des Grundöls und alter eingebrachten Additive).
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit den zuvor beschriebenen Phosphorverbindungen und Epoxyverbindungen verwendet werden, aber in manchen Fällen ist es nicht vorteilhaft, sowohl eine Phosphorverbindung als auch eine Epoxyverbindung in das Kältemaschinenöl einzubringen, da dann die Gefahr besteht, dass ein Schlamm gebildet wird.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann, damit die Leistungsfähigkeit weiterhin verbessert wird, bekannte Additive für Kältemaschinenöle enthalten, wie z. B. Antioxidantien vom Phenol-Typ, wie z. B. Di-tert-butyl-p-kresol oder Bisphenol A; Antioxidantien vom Amin-Typ, wie z. B. Phenyl-α-naphthylamin oder N,N-Di(2-naphthyl)-p-phenylendiamin; Mittel, die einen Abrieb verhindern, wie z. B. Zinkdithiophosphat; Mittel, die die Verwendung unter extremem Druck ermöglichen, wie z. B. chloriertes Paraffin oder Schwefelverbindungen; Mittel, die die Öligkeit verbessern, wie z. B. Fettsäuren; Antischaummittel, wie z. B. Antischaummittel vom Silikon-Typ; Metalldeaktivatoren, wie z. B. Benzotriazol; Mittel, die den Viskositätsindex verbessern; Stoffe, die den Pourpoint herabsetzen; Dispergiermittel für Additive usw. Diese Additive können in Kombination miteinander in das Kältemaschinenöl eingebracht werden. Die Menge an Additiven, die gegebenenfalls in das Kältemaschinenöl eingebracht werden, ist nicht auf bestimmte Mengen beschränkt; die Menge an eingebrachten Additiven liegt jedoch bevorzugt bei 10 Gew.% oder darunter und besonders bevorzugt bei 5 Gew.% oder darunter, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kältemaschinenöls (d. h. bezogen auf die Gesamtmenge des Grundöls und aller eingebrachten Additive).
Die kinematische Viskosität des Kältemaschinenöls entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht auf bestimmte Viskositäten beschränkt; die kinematische Viskosität des Kältemaschinenöls bei 40°C liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 3 bis 100 mm²/s, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 50 mm²/s und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 40 mm²/s. Die kinematische Viskosität des Kältemaschinenöls bei 100°C liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 mm²/s und besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 mm²/s.
Der spezifische Durchgangswiderstand des Kältemaschinenöls entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht auf bestimmte Werte beschränkt; er liegt jedoch bevorzugt bei 1,0 × 10¹² Ω·cm oder darüber, besonders bevorzugt bei 1,0 × 10¹³ Ω·cm oder darüber und ganz besonders bevorzugt bei 1,0 × 10¹⁴ Ω·cm oder darüber. Insbesondere dann, wenn das Kältemaschinenöl in einer geschlossenen Kältemaschine verwendet wird, muss sich das Kältemaschinenöl durch gute elektrische Isolationseigenschaften auszeichnen. Der spezifische Durchgangswiderstand, auf den hier Bezug genommen wird, ist der Wert, der bei 25°C entsprechend der Messvorschrift JIS C 2101 gemessen wird.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt in Kombination mit einem Fluorkohlenstoff-Kältemittel, das kein Chlor enthält, verwendet. Die Fluorkohlenstoffverbindung, die kein Chlor enthält, kann ein Fluorkohlenwasserstoff (HFC) mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und bevorzugt mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen sein, wie z. B. Difluormethan (HFG-32), Trifluormethan (HFC-23), Pentafluorethan (HFC-125), 1,1,2,2-Tetrafluorethan (HFC-134), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1-Difluorethan (HFC-152a) oder ein Gemisch dieser Fluorkohlenwasserstoffe.
Das Kältemittel wird in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Verwendungszweck ausgewählt. Beispiele für bevorzugte Kältemittel umfassen HFC-32; HFC-23; HFC-134; HFC-125; ein Gemisch aus HFC-1344/HFC-32 = 60–80 Gew.%/40–20 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125 = 40–70 Gew.%/60–30 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-125/HFC-143a = 40–60 Gew.%/60–40 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-1344/HFC-32/HFC-125 = 60 Gew.%/30 Gew.%/10 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-1344/HFC-32/HFC-125 = 40–70 Gew.%/15–35 Gew.%/15–40 Gew.%; und ein Gemisch aus HFC-125/HFC-134a/HFC-143a = 35–55 Gew.%/1–15 Gew.%/40–60 Gew.%. Weitere Beispiele umfassen ein Gemisch aus HFC-134a/HFC-32 = 70/30 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125 = 60/40 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125 = 50/50 Gew.% (R410A); ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125 = 45/55 Gew.% (R410B); ein Gemisch aus HFC-125/HFC-143a = 50/50 Gew.% (R507C); ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125/HFC-134a = 30/10/60 Gew.%; ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125/HFC-134a = 23/25/52 Gew.% (R407C); ein Gemisch aus HFC-32/HFC-125/HFC-134a = 25/15/60 Gew.% (R407E); und ein Gemisch aus HFC-125/HFC-134a/HFC-143a = 44/4/52 Gew.% (R404A).
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in Kombination mit einem Kohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet werden. Das Kohlenwasserstoff-Kältemittel ist bevorzugt ein Gas (bei 25°C und 1 atm), wie z. B. ein Alkan, ein Cycloalkan oder ein Alken mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder ein Gemisch davon. Beispiele für die Kohlenwasserstoff-Kältemittel umfassen Methan, Ethylen, Ethan, Propylen, Propan, Cyclopropan, Butan, Isobutan, Cyclobutan, Methylcyclopropan und Gemische dieser Verbindungen, wobei Propan, Butan, Isobutan und Gemische davon bevorzugt sind.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in Kombination mit einem Kältemittel verwendet werden, das Fluorkohlenstoffverbindungen, die kein Chlor enthalten, und Kohlenwasserstoffe umfasst. Das Mischungsverhältnis von Fluorkohlenstoffverbindungen, die kein Chlor enthalten, und Kohlenwasserstoffen ist nicht auf bestimmte Verhältnisse beschränkt, aber wenn das Kältemittel flammenbeständig sein soll, liegt das Verhältnis von HFC/Kohlenwasserstoff bevorzugt im Bereich von 50–97 Gew.%/50–3 Gew.%, besonders bevorzugt im Bereich von 70–95 Gew.%/30–5 Gew.% und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 80–90 Gew.%/20–10 Gew.%. Eine besonders bevorzugte Kombination ist HFC-32/Propan, Butan und/oder Isobutan 80–90 Gew.%/20–10 Gew.%, wenn die Flammenbeständigkeit und die thermodynamischen Eigenschaften ausschlaggebend sind.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in Kombination mit Kohlendioxid als Kältemittel verwendet werden.
Das Kältemaschinenöl entsprechend der vorliegenden Erfindung liegt gewöhnlich in Form einer Fluidzusammensetzung, die eines der zuvor beschriebenen Kältemittel enthält, vor, wenn es in einer Kältemaschine verwendet wird. Das Verhältnis von Kältemaschinenöl zu Kältemittel ist nicht auf bestimmte Verhältnisse beschränkt; die Menge an Kältemaschinenöl liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 1 bis 500 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 400 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Kältemittels.
Die Kältemaschinenöle entsprechend der vorliegenden Erfindung können als Schmieröle für Kältemittelkompressoren in Kältemaschinen aller Art verwendet werden, da sich die erfindungsgemäßen Kältemaschinenöle durch hervorragende elektrische Eigenschaften auszeichnen und nicht hygroskopisch sind. Kältemaschinen, in denen die erfindungsgemäßen Kältemaschinenöle verwendet werden können, umfassen Klimaanlagen für Wohnräume, komplexe Klimaanlagen, Kühlschränke für den Haushalt, Klimaanlagen für Fahrzeuge, Luftentfeuchter, Gefrierschränke für den Haushalt, Gefrier- und Kühlschränke für Lagerhallen, Kühlvorrichtungen für automatische Warenautomaten, Klimaanlagen für Vitrinen, Kühlvorrichtungen für chemische Anlagen usw. Die Kältemaschinenöle entsprechend der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt in Kältemaschinen mit einem geschlossenen Kompressor verwendet. Die Kältemaschinenöle entsprechend der vorliegenden Erfindung können in Kompressoren aller Art verwendet werden, umfassend Kolbenkompressoren, Rotationskompressoren und Turbokompressoren.
[Beispiele]
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen genau beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiele 1–3 und Vergleichsbeispiele 1–3

Die folgenden Grundöle und Additive wurden in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen miteinander vermischt, um jeweils Probeöle der Beispiele 1–3 und der Vergleichsbeispiele 1–3 herzustellen. Die Eigenschaften jedes erhaltenen Probeöls sind in Tabelle 1 angegeben (kinematische Viskosität bei 40°C und 100°C, Gesamtsäurewert und Hydroxywert).

Grundöl 1:	ein Tetraester aus Pentaerythrit und einem Gemisch aus Carbonsäuren, bestehend aus n-Pentansäure (40 Gew.%), n-Heptansäure (40 Gew.%) und 3,5,5-Trimethylhexansäure (20 Gew.%)
Grundöl 2:	ein Tetraester aus Pentaerythrit und n-Pentansäure
Grundöl 3:	ein Tetraester aus Pentaerythrit und n-Heptansäure
Grundöl 4:	ein Tetraester aus Pentaerythrit und 3,5,5-Trimethylhexansäure
Additiv 1:	Glycidyl-2,2-dimethyloctanoat
Additiv 2:	Trikresylphosphat

Jedes der zuvor beschriebenen Probeöle wurde den folgenden Tests unterworfen.
(Mischbarkeit mit Kältemitteln)
5 g eines jeden Probeöls wurden mit 25 g des Kältemittels (R407C) vermischt, und die obere kritische Temperatur (die niedrigste Temperatur, bei der sich das Kältemittel und das Probeöl ineinander lösten) wurde entsprechend ”Refrigerant Miscibility Testing Method” der Messvorschrift JIS-K-2211 ”Refrigerator Oil” gemessen. Die Ergebnisse (obere kritische Temperatur) sind in Tabelle 1 angegeben.
(elektrische Isolationseigenschaften)
Der spezifische Durchgangswiderstand (bei 25°C) eines jeden Probeöls wurde entsprechend der Messvorschrift JIS-C-2101 ”Electric Insulating Oil Testing Method” gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
(Wärmebeständigkeitstest)
90 g eines jeden Probeöls, 30 g des Kältemittels (R407C) und Katalysatoren (Eisen-, Kupfer- und Aluminiumdrähte) wurden in einen Druckbehälter eingebracht und danach auf 175°C erwärmt. Nach zwei Wochen wurden das Aussehen der Probeöle und das Aussehen der Katalysatoren beurteilt und der spezifische Durchgangswiderstand der Probeöle sowie der Gesamtsäurewert der Probeöle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
(Schmiereigenschaften)
Jedes der Probeöle wurde auf eine Gleittestvorrichtung zur Bestimmung des Abriebs der Gleittestvorrichtung (Stifte) aufgebracht und die Testmaschine wurde dann 1 Minute lang bei einer Testöltemperatur von 100°C unter einer Last von 150 lb und danach 2 Stunden lang unter einer Last von 250 lb entsprechend der Messvorschrift ASTM D 2670 ”FALEX WEHR TEST” betrieben. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 angegeben.
(Hydrolysebeständigkeit)
90 g eines jeden Probeöls, 0,09 g Wasser und 30 g des Kältemittels (R407C) wurden in ein Testglasrohr mit einem Volumen von 300 ml eingebracht, und dann wurden ein Kupferdraht, ein Eisendraht und ein Aluminiumdraht als Zersetzungskatalysatoren in das Testglasrohr eingebracht. Dann wurde das Rohr 168 Stunden lang in einem Druckbehälter aus Edelstahl auf 175°C erwärmt, um das Probeöl zu zersetzen. Der Gesamtsäurewert jedes Probeöls nach dem Test wurde gemessen; die Ergebnisse sind zusammen mit dem Gesamtsäurewert vor dem Test in Tabelle 1 angegeben.
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass die Probeöle der Beispiele 1 bis 3, die den erfindungsgemäßen Kältemaschinenölen entsprechen, gut mit Fluorkohlenstoff-Kältemitteln, die kein Chlor enthalten, mischbar sind und sich durch hervorragende Schmiereigenschaften, eine hervorragende Hydrolysebeständigkeit, eine hervorragende Wärmebeständigkeit, hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und eine hervorragende kinematische Viskosität auszeichnen, wobei die zuvor genannten Eigenschaften in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen.
Andererseits zeichnet sich das Probeöl des Vergleichsbeispiels 1, das einen Tetraester aus Pentaerythrit und n-Pentansäure umfasst, durch unzureichende Schmiereigenschaften und durch eine unzureichende Hydrolysebeständigkeit aus. Das Probeöl des Vergleichsbeispiels 2, das einen Tetraester aus Pentaerythrit und n-Heptansäure umfasst, zeichnet sich durch eine unzureichende Mischbarkeit mit Kältemitteln und durch eine unzureichende Hydrolysebeständigkeit aus. Das Probeöl des Vergleichsbeispiels 3, das einen Tetraester aus Pentaerythrit und 3,5,5-Trimethylhexansäure umfasst, zeichnet sich durch eine unzureichende Mischbarkeit mit Kältemitteln und durch unzureichende Schmiereigenschaften aus.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie zuvor beschrieben wurde, sind die Kältemaschinenöle entsprechend der vorliegenden Erfindung gut mit Fluorkohlenstoff-Kältemitteln, die kein Chlor enthalten, mischbar und zeichnen sich durch hervorragende Schmiereigenschaften, eine hervorragende Hydrolysebeständigkeit, eine hervorragende Wärmebeständigkeit, hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und dgl. aus, wobei die zuvor genannten Eigenschaften in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen.

Claims

Kältemaschinenöl, umfassend einen Ester, erhalten aus: Pentaerythrit und einem Gemisch aus Carbonsäuren, umfassend n-Pentansäure in einer Menge im Bereich von 30 bis 50 Gew.%, n-Heptansäure in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.% und 3,5,5-Trimethylhexansäure in einer Menge im Bereich von 5 bis 30 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Carbonsäuren.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 1, wobei die Menge an n-Pentansäure im Bereich von 30 bis 45 Gew.% liegt.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge an n-Heptansäure im Bereich von 25 bis 45 Gew.% liegt.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 1, wobei die Menge an 3,5,5-Trimethylhexansäure im Bereich von 10 bis 30 Gew.% liegt.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Epoxyverbindung.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 5, wobei die Epoxyverbindung mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phenylglycidyletherepoxyverbindungen, Glycidylesterepoxyverbindungen, alicyclischen Epoxyverbindungen und Monoestern von epoxidierten aliphatischen Säuren.
Kältemaschinenöl nach Anspruch 5, wobei die Epoxyverbindung mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phenylglycidyletherepoxyverbindungen und Glycidylesterepoxyverbindungen.
Kältemaschinenöl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend eine Phosphorverbindung.
Fluidzusammensetzung für Kältemaschinen, umfassend das Kältemaschinenöl nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine Fluorkohlenstoffverbindung, die kein Chlor enthält.