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KR100632727B1 - 냉각 기재 오일용 펜타에리트리톨의 혼합 에스테르 - Google Patents

냉각 기재 오일용 펜타에리트리톨의 혼합 에스테르 Download PDF

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KR100632727B1
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히라노히로유키
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신닛뽄세키유 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 펜타에리트리톨 및, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, n-펜탄산 20 내지 50중량%, n-헵탄산 20 내지 50중량% 및 3,5,5-트리메틸헥산산 5 내지 60중량%를 포함하는 카복실산 혼합물로부터 수득되는 에스테르를 포함하는 냉각기 오일에 관한 것이다.
펜타에리트리톨, n-펜탄산, n-헵탄산, 3,5,5-트리메틸헥산산, 냉각기 오일, 기재 오일, 냉각기용 유체 조성물.

Description

냉각 기재 오일용 펜타에리트리톨의 혼합 에스테르{Mixed esters of pentaerythritol for refrigeration base oils}
본 발명은 열전달 장치용 윤활유[이후, 이 오일을 "냉각기 오일(refrigerator oil)"로 칭함], 보다 상세하게는 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성, 냉매 혼화성 및 전기 절연능 등을 포함하는 다수의 만족스럽고 잘 균형잡힌 성능을 갖는 냉각기 오일에 관한 것이다.
오존 층 파괴를 방지하기 위한 플루오로카본의 제한으로 인하여, 냉동 및 에어 컨디셔닝기에 사용되는 염소 함유 플루오로카본 냉매(예: CFC-11, CFC-12 또는 HCFC-22 등)를 염소 비함유 플루오로카본 냉매(예: HFC-32, HFC-125 또는 HFC-134a 등)로 대체하려는 노력이 진행되고 있다. 통상적으로 냉각기 오일로서 사용되어온 나프텐계 오일 또는 파라핀계 오일은 냉각기 오일의 필수 성능 중 하나인 만족스러운 냉매 혼화성을 갖지 못하므로, 염소 비함유 플루오로카본 냉매가 사용되는 경우, 당업자들은 나프텐계 또는 파라핀계 오일 대신에 에스테르 오일을 사용하여 수행하였다. 이러한 에스테르 오일 함유 냉각기 오일(이후, "에스테르 냉각기 오일"로 칭함)이, 예를 들면, 국제 특허공개공보의 일본 공개특허공보 제(평)3-505602호(JP-A 제(평)3-505602호) 및 일본 공개특허공보 제(평)3-128992호(JP-A 제(평)3-128992호)에 기술되어 있다.
냉각기 오일은 냉매 혼화성 이외에, 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성 및 전기 절연능 등을 포함한 다수의 성능을 필요로 한다. 그러나, 상기 언급한 모든 성능이 만족스럽고 잘 균형잡힌 에스테르 냉각기 오일은 지금까지 개발되지 않았다.
본 발명은 상기 언급한 기술적 문제점을 해결하기 위하여, 즉 냉매 혼화성, 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성 및 전기 절연능 등을 포함하는 모든 필수 성능을 갖는 우수한 에스테르 냉각기 오일을 개발하기 위하여 수행되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급한 모든 성능이 잘 균형잡힌 냉각기 오일을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 성취하기 위하여 본 발명자가 집중적으로 연구한 결과, 상기 언급한 다양한 성능들을 갖는 우수한 냉각기 오일이 기재 오일로서 특정 에스테르 오일을 사용하여 수득될 수 있음을 발견하였다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 펜타에리트리톨 및, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, n-펜탄산 20 내지 50중량%, n-헵탄산 20 내지 50중량% 및 3,5,5-트리메틸헥산산 5 내지 60중량%를 포함하는 카복실산 혼합물로부터 수득되는 에스테르를 포함한다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일에 있어서, n-펜탄산, n-헵탄산 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 함량은 바람직하게는 각각 25 내지 45중량%, 25 내지 45중량% 및 10 내지 50중량%의 범위이다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 바람직하게는 에폭시 화합물 및/또는 인 화합물을 추가로 포함한다. 에폭시 화합물은 바람직하게는 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물, 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물, 지환족 에폭시 화합물 및 에폭시화 지방족 산 모노에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이며, 이들 중 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물 및/또는 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르는 냉각기용 유체 조성물은 본 발명에 따르는 상기한 냉각기 오일 및 염소 비함유 플루오로카본을 포함한다.
본 발명의 최상의 수행방법
본 발명을 수행하기 위한 최상의 양태는 이후에 상세히 설명할 것이다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 펜타에리트리톨 및, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, n-펜탄산 20 내지 50중량%, n-헵탄산 20 내지 50중량% 및 3,5,5-트리메틸헥산산 5 내지 60중량%를 포함하는 카복실산 혼합물로부터 수득되는 에스테르(이후, "특정 에스테르"라 칭함)를 포함한다.
냉매와의 혼화성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 n-펜탄산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 20중량% 이상, 보다 바람직하게는 25중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 30중량% 이상이다. 한편, 내가수분해성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 n-펜탄산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 50중량% 이하, 바람직하게는 45중량% 이하, 보다 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 35중량% 이하이다.
또한, 윤활성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 n-헵탄산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 20중량% 이상, 바람직하게는 25중량% 이상, 보다 바람직하게는 30중량% 이상이다. 한편, 내가수분해성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 n-헵탄산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 50중량% 이하, 바람직하게는 45중량% 이하, 보다 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 35중량% 이하이다.
또한, 내가수분해성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 3,5,5-트리메틸헥산산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 5중량% 이상, 바람직하게는 10중량% 이상, 보다 바람직하게는 15중량% 이상이다. 한편, 냉매와의 혼화성 및 윤활성을 특별히 고려할 때, 카복실산 혼합물 중 3,5,5-트리메틸헥산산의 함량은, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 60중량% 이하, 바람직하게는 50중량% 이하, 보다 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 30중량% 이하이다.
본 발명에 따르는 특정 에스테르는 펜타에리트리톨의 하이드록실 그룹의 일부가 에스테르화되지 않은 채로 있는 부분 에스테르일 수 있지만, 펜타에리트리톨의 모든 하이드록실 그룹이 에스테르화된 완전 에스테르가 바람직하다. 또한, 본 발명에 따르는 특정 에스테르는 부분 에스테르와 완전 에스테르의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일 중 특정 에스테르의 함량에 대한 특별한 제한은 없지만, 냉매 혼화성, 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성 및 전기 절연능 등을 포함하는 잘 균형잡힌 필수 성능을 성취하기 위하여, 특정 에스테르의 함량은, 냉각기 오일의 총량을 기준으로 하여, 바람직하게는 50중량% 이상, 보다 바람직하게는 70중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 80중량% 이상이고, 가장 바람직하게는 90중량% 미만이다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 상기한 특정 에스테르를 포함하는 오일이지만, 상기한 특정 에스테르 이외에, 탄화수소 오일(예: 광유, 올레핀 중합체, 나프탈렌 화합물 또는 알킬벤젠) 또는 산소 함유 합성 오일(예: 폴리글리콜, 폴리비닐 에테르, 케톤, 폴리페닐 에테르, 실리콘, 폴리실록산, 퍼플루오로 에테르 또는 에스테르)과 함께 배합되어 사용될 수 있다. 상기한 산소 함유 합성 오일 중 바람직한 것은 폴리글리콜, 폴리비닐 에테르 및 케톤이다.
특정 에스테르 및, 경우에 따라, 탄화수소 오일 및/또는 산소 함유 합성 오일을 포함하는 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 주로 기재 오일로서 사용된다. 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 적합하게는 부가제 없이 기재 오일의 형태로 사용되거나, 필요에 따라 다양한 종류의 부가제와 함께 배합되어 사용될 수 있다.
내마모성 및 하중 용량을 추가로 개선하기 위하여, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 인산 에스테르, 산성 인산 에스테르, 산성 인산 에스테르의 아민 염, 염소화 인산 에스테르 및 아인산 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 인 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이들 인 화합물은 인산 또는 아인산 에스테르, 및 알칸올 또는 폴리에테르 형 알콜의 에스테르 또는 이의 유도체이다.
특히, 인산 에스테르에는, 예를 들면, 트리부틸 포스페이트, 트리펜틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리헵틸 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 트리노닐 포스페이트, 트리데실 포스페이트, 트리운데실 포스페이트, 트리도데실 포스페이트, 트리트리데실 포스페이트, 트리테트라데실 포스페이트, 트리펜타데실 포스페이트, 트리헥사데실 포스페이트, 트리헵타데실 포스페이트, 트리옥타데실 포스페이트, 트리올레일 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 크레실 디페닐 포스페이트 및 크실릴 디페닐 포스페이트 등이 포함된다. 산성 인산 에스테르에는, 예를 들면, 모노부틸 산 포스페이트, 모노펜틸 산 포스페이트, 모노헥실 산 포스페이트, 모노헵틸 산 포스페이트, 모노옥틸 산 포스페이트, 모노노닐 산 포스페이트, 모노데실 산 포스페이트, 모노운데실 산 포스페이트, 모노도데실 산 포스페이트, 모노트리데실 산 포스페이트, 모노테트라데실 산 포스페이트, 모노펜타데실 산 포스페이트, 모노헥사데실 산 포스페이트, 모노헵타데실 산 포스페이트, 모노옥타데실 산 포스페이트, 모노올레일 산 포스페이트, 디부틸 산 포스페이트, 디펜틸 산 포스페이트, 디헥실 산 포스페이트, 디헵틸 산 포스페이트, 디옥틸 산 포스페이트, 디노닐 산 포스페이트, 디데실 산 포스페이트, 디운데실 산 포스페이트, 디도데실 산 포스페이트, 디트리데실 산 포스페이트, 디테트라데실 산 포스페이트, 디펜타데실 산 포스페이트, 디헥사데실 산 포스페이트, 디헵타데실 산 포스페이트, 디옥타데실 산 포스페이트 및 디올레일 산 포스페이트 등이 포함된다. 산성 인산 에스테르의 아민 염에는, 예를 들면, 상기 산성 인산 에스테르의 염, 및 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리헵틸아민 및 트리옥틸아민 등의 아민이 포함된다. 염소화 인산 에스테르에는, 예를 들면, 트리스 디클로로프로필 포스페이트, 트리스 클로로에틸 포스페이트, 트리스 클로로페닐 포스페이트 및 폴리옥시알킬렌 비스[디(클로로알킬)]포스페이트 등이 포함된다. 아인산 에스테르에는, 예를 들면, 디부틸 포스파이트, 디펜틸 포스파이트, 디헥실 포스파이트, 디헵틸 포스파이트, 디옥틸 포스파이트, 디노닐 포스파이트, 디데실 포스파이트, 디운데실 포스파이트, 디도데실 포스파이트, 디올레일 포스파이트, 디페닐 포스파이트, 디크레실 포스파이트, 트리부틸 포스파이트, 트리펜틸 포스파이트, 트리헥실 포스파이트, 트리헵틸 포스파이트, 트리옥틸 포스파이트, 트리노닐 포스파이트, 트리데실 포스파이트, 트리운데실 포스파이트, 트리도데실 포스파이트, 트리올레일 포스파이트, 트리페닐 포스파이트 및 트리크레실 포스파이트 등이 포함된다. 상기 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다.
이들 인 화합물이 본 발명에 따르는 냉각기 오일에 혼입되는 경우에, 혼입되는 인 화합물의 양은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 혼입되는 인 화합물의 함량은, 냉각기 오일의 총량(즉, 기재 오일 및 모든 혼입되는 부가제의 총량)을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.01 내지 5.0중량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 3.0중량%의 범위이다.
또한, 내가수분해성을 개선시키기 위하여, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 (1) 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물, (2) 알킬글리시딜 에테르 에폭시 화합물, (3) 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물, (4) 알릴 옥시란 화합물, (5) 알킬 옥시란 화합물, (6) 지환족 에폭시 화합물, (7) 에폭시화 지방산 모노에스테르 및 (8) 에폭시화 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 에폭시 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
(1) 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물은 구체적으로 페닐글리시딜 에테르 또는 알킬페닐글리시딜 에테르를 예로 들 수 있다. 언급한 알킬페닐글리시딜 에테르에는, 예를 들면, 각각 탄소수가 1 내지 13인 1 내지 3개의 알킬 그룹을 갖는 화합물이 포함되며, 이들 중 탄소수가 4 내지 10인 1개의 알킬 그룹을 갖는 화합물, 예를 들면, n-부틸페닐글리시딜 에테르, i-부틸페닐글리시딜 에테르, 2급-부틸페닐글리시딜 에테르, 3급-부틸페닐글리시딜 에테르, 펜틸페닐글리시딜 에테르, 헥실페닐글리시딜 에테르, 헵틸페닐글리시딜 에테르, 옥틸페닐글리시딜 에테르, 노닐페닐글리시딜 에테르 및 데실페닐글리시딜 에테르 등이 바람직하다.
(2) 알킬글리시딜 에테르 에폭시 화합물은 구체적으로 데실글리시딜 에테르, 운데실글리시딜 에테르, 도데실글리시딜 에테르, 트리데실글리시딜 에테르, 테트라데실글리시딜 에테르, 2-에틸헥실글리시딜 에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜 에테르, 펜타에리트리톨테트라글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜 에테르, 소르비톨폴리글리시딜 에테르, 폴리알킬렌글리콜모노글리시딜 에테르 및 폴리알킬렌글리콜디글리시딜 에테르 등을 예로 들 수 있다.
(3) 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물은 구체적으로 페닐글리시딜 에스테르, 알킬글리시딜 에스테르 및 알케닐글리시딜 에스테르 등을 예로 들 수 있고, 이들 중 바람직한 예는 글리시딜-2,2-디메틸옥타노에이트, 글리시딜 벤조에이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트 등을 포함한다.
(4) 알릴 옥시란 화합물은 구체적으로 1,2-에폭시 스티렌, 알킬-1,2-에폭시 스티렌을 예로 들 수 있다.
(5) 알킬 옥시란 화합물은 구체적으로 1,2-에폭시부탄, 1,2-에폭시펜탄, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시헵탄, 1,2-에폭시옥탄, 1,2-에폭시노난, 1,2-에폭시데칸, 1,2-에폭시운데칸, 1,2-에폭시도데칸, 1,2-에폭시트리데칸, 1,2-에폭시테트라데칸, 1,2-에폭시펜타데칸, 1,2-에폭시헥사데칸, 1,2-에폭시헵타데칸, 1,2-에폭시옥타데칸, 1,2-에폭시노나데칸 및 1,2-에폭시이코산 등을 예로 들 수 있다.
(6) 지환족 에폭시 화합물은 구체적으로 1,2-에폭시사이클로헥산, 1,2-에폭시사이클로펜탄, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)아디페이트, 엑소-2,3-에폭시노르보난, 비스(3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸)아디페이트, 2-(7-옥사비사이클로[4.1.0]헵트-3-일)-스피로(1,3-디옥산-5,3'-[7]-옥사비사이클로[4.1.0])헵탄, 4-(1'-메틸에폭시에틸)-1,2-에폭시-2-메틸사이클로헥산 및 4-에폭시에틸-1,2-에폭시사이클로헥산 등을 예로 들 수 있다.
(7) 에폭시화 지방산 모노에스테르는 구체적으로 탄소수가 12 내지 20인 에폭시화 지방산 및 페놀, 알킬페놀 또는 탄소수가 1 내지 8인 알콜의 에스테르를 예로 들 수 있다. 특히, 에폭시화 스테아르산의 부틸, 헥실, 벤질, 사이클로헥실, 메톡시에틸, 옥틸, 페닐 및 부틸페닐 에스테르가 바람직하게 사용된다.
(8) 에폭시화 식물성 오일은 구체적으로 대두유, 아마인유 및 목화씨유 등의 식물성 오일의 에폭시 화합물을 예로 들 수 있다.
상기한 에폭시 화합물 중 바람직한 화합물은 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물, 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물, 지환족 에폭시 화합물 및 에폭시화 지방산 모노에스테르이며, 이들 중 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물 및 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물이 보다 바람직하고, 페닐글리시딜 에테르, 부틸페닐글리시딜 에테르, 알킬글리시딜 에스테르 또는 이들의 혼합물이 특히 바람직하다.
이들 에폭시 화합물을 본 발명에 따르는 냉각기 오일에 혼입시키는 경우, 혼입되는 에폭시 화합물의 양은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 혼입되는 에폭시 화합물의 함량은, 냉각기 오일의 총량(즉, 기재 오일 및 모든 혼입되는 부가제의 총량)을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.1 내지 5.0중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2.0중량%의 범위이다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 상기한 인 화합물 및 에폭시 화합물과 배합하여 사용될 수 있지만, 어떤 경우, 이들 두 종류의 화합물의 배합 사용이 슬러지 생성을 유발할 가능성으로 인하여 바람직하지 못하다.
또한, 성능을 개선시키기 위하여, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은, 경우에 따라, 지금까지 공지된 냉각기 오일용 부가제, 예를 들면, 페놀형 산화 방지제(예: 디-3급-부틸-p-크레졸 및 비스페놀 A), 아민형 산화 방지제(예: 페닐-α-나프틸아민 및 N,N-디(2-나프틸)-p-페닐렌디아민), 마모 억제제(예: 아연 디티오포스페이트), 극압 제제(예: 염소화 파라핀 및 황 화합물), 유성 개선제(예: 지방산), 소포제(예: 실리콘형 화합물), 금속 비활성화제(예: 벤조트리아졸), 점도 지수 개선제, 유동점 억제제 및 세제 분산제 등이 혼입될 수 있다. 이들 부가제는 냉각기 오일에 단독으로 또는 혼합되어 혼입될 수 있다. 냉각기 오일에 부가되는 부가제의 총량은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 냉각기 오일의 총량(즉, 기재 오일 및 모든 혼입되는 부가제의 총량)을 기준으로 하여, 바람직하게는 10중량% 이하, 보다 바람직하게는 5중량% 이하이다.
본 발명의 냉각기 오일의 동적 점도는 특별히 제한되지 않지만, 40℃에서 동적 점도는 바람직하게는 3 내지 100㎟/s, 보다 바람직하게는 4 내지 50㎟/s, 가장 바람직하게는 5 내지 40㎟/s의 범위일 수 있다. 또한, 100℃에서 동적 점도는 바람직하게는 1 내지 20㎟/s, 보다 바람직하게는 2 내지 10㎟/s의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 냉각기 오일의 용적 저항률은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1.0 x 1012Ω·㎝ 이상, 보다 바람직하게는 1.0 x 1013Ω·㎝ 이상, 가장 바람직하게는 1.0 x 1014Ω·㎝ 이상이다. 특히, 냉각기 오일이 밀폐형 냉각기에 사용되는 경우에, 높은 전기 절연능이 필수적이다. 본 발명에 있어서, 용적 저항률은 JIS C 2101에 따라 25℃에서 측정한 값으로 나타낸다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 염소 비함유 플루오로카본이 냉매로서 사용되는 경우에 특히 유용하다. 염소 비함유 플루오로카본은 탄소수가 1 내지 3, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 2인 하이드로플루오로카본(HFC), 예를 들면, 디플루오로메탄(HFC-32), 트리플루오로메탄(HFC-23), 펜타플루오로메탄(HFC-125), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a) 또는 이들 HFC 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
냉매는 용도 및 필수 성능에 따라 선택된다. 예를 들면, 단일 HFC-32, 단일 HFC-23, 단일 HFC-134, 단일 HFC-125, HFC-134a/HFC-32(= 60 내지 80중량%/40 내지 20중량%)의 혼합물, HFC-32/HFC-125(= 40 내지 70중량%/60 내지 30중량%)의 혼합물, HFC-125/HFC-143a(= 40 내지 60중량%/60 내지 40중량%)의 혼합물, HFC-134a/HFC-32/HFC-125(= 60중량%/30중량%/10중량%)의 혼합물, HFC-134a/HFC-32/HFC-125(= 40 내지 70중량%/15 내지 35중량%/5 내지 40중량%)의 혼합물 및 HFC-125/HFC-134a/HFC-143a(= 35 내지 55중량%/1 내지 15중량%/40 내지 60중량%)의 혼합물이 바람직하다. 보다 특별한 예로는 HFC-134a/HFC-32(= 70/30중량%)의 혼합물, HFC-32/HFC-125(= 60/40중량%)의 혼합물, HFC-32/HFC-125(= 50/50중량%)의 혼합물(R410A), HFC-32/HFC-125(= 45/55중량%)의 혼합물(R410B), HFC-125/HFC-143a(= 50/50중량%)의 혼합물(R507C), HFC-32/HFC-125/HFC-134a(= 30/10/60중량%)의 혼합물, HFC-32/HFC-125/HFC-134a(= 23/25/52중량%)의 혼합물(R407C), HFC-32/HFC-125/HFC-134a(= 25/15/60중량%)의 혼합물(R407E) 및 HFC-125/HFC-134a/HFC-143a(= 44/4/52중량%)의 혼합물(R404A)이 포함된다.
본 발명의 냉각기 오일은 또한 탄화수소가 냉매로서 사용되는 경우에 유용하다. 탄화수소 냉매는 바람직하게는 1 atm하에 25℃에서 기체이며, 그 예로는 탄소수가 1 내지 5, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 4인 알칸, 사이클로알칸 또는 알켄, 또는 이들의 혼합물이 있다. 탄화수소 냉매의 예로는 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판, 사이클로프로판, 부탄, 이소부탄, 사이클로부탄, 메틸사이클로프로판 및 이들 화합물 둘 이상의 혼합물이 포함되며, 이들 중 프로판, 부탄, 이소부탄 및 이들의 혼합물이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 염소 비함유 플루오로카본 및 탄화수소 냉매의 혼합물이 냉매로서 사용되는 경우에 유용하다. 염소 비함유 플루오로카본 및 탄화수소의 혼합비는 특별히 제한되지 않지만, 난염성 냉매를 원한다면, HFC/탄화수소의 비는 바람직하게는 50 내지 97중량%/50 내지 3중량%, 보다 바람직하게는 70 내지 95중량%/30 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 80 내지 90중량%/20 내지 10중량%이다. 또한, 가장 바람직한 배합물은 난염성 및 열역학적 특성을 고려할 때, HFC-32/프로판, 부탄 및/또는 이소부탄(= 80 내지 90중량%/20 내지 10중량%)이다.
또한, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 이산화탄소가 냉매로서 사용되는 경우에 또한 유용하다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 통상적으로 냉각기에 사용되는 경우에 상기한 바와 같은 냉매와 냉각기용 유체 조성물의 혼합된 형태로 존재한다. 냉각기 오일 대 냉매의 비는 특별히 제한되지 않지만, 냉각기 오일의 양은 바람직하게는 냉매 100중량부당 1 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 400중량부의 범위이다.
본 발명에 따르는 냉각기 오일은 모든 형태의 냉각기에서 냉매 압축기용 윤활유용으로 사용될 수 있는데, 이는 본 발명의 냉각기 오일의 전기적 특성이 우수하고, 흡습성이 낮기 때문이다. 본 발명의 냉각기 오일이 사용되는 이러한 냉각기는 구체적으로 실내용 에어 컨디셔너, 패키지 에어 컨디셔너, 냉저장 용기(냉장고), 차량용 에어 컨디셔너, 탈습기, 냉동기, 냉장 및 냉동고, 자동 판매기, 진열장 및 화학 공장내 냉각 장치 등을 예로 들 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 밀폐 압축기를 갖는 냉각기에 사용되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에 따르는 냉각기 오일은 왕복형 압축기, 회전형 압축기 및 원심분리형 압축기를 포함한 모든 형태의 압축기에 사용될 수 있다.
실시예
본 발명은 다음의 실시예 및 비교 실시예에 의해 상세히 기술되지만, 본 발명은 이들 실시예로 제한되지 않는다.
실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1 내지 3
다음의 기재 오일 및 부가제를 표 1에 제시된 비로 블렌딩하여 실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1 내지 3의 샘플 오일을 각각 제조한다. 수득된 샘플 오일 각각의 특성(40℃ 및 100℃에서의 동적 점도, 전체 산 가 및 하이드록실 가)은 표 1에 제시되어 있다.
기재 오일 1: 펜타에리트리톨, 및 n-펜탄산(40중량%), n-헵탄산(40중량%) 및 3,5,5-트리메틸헥산산(20중량%)으로 이루어진 카복실산 혼합물의 테트라에스테르;
기재 오일 2: 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산의 테트라에스테르;
기재 오일 3: 펜타에리트리톨 및 n-헵탄산의 테트라에스테르;
기재 오일 4: 펜타에리트리톨 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 테트라에스테르;
부가제 1: 글리시딜-2,2-디메틸옥타노에이트;
부가제 2: 트리크레실 포스페이트.
이어서, 다음 시험을 상기한 샘플 오일 각각에 대해 수행한다.
(냉매 혼화성 시험)
각 샘플 오일 5g을 냉매(R407C) 25g과 블렌딩하고, 임계 온도 상한치(냉매 및 샘플 오일이 상호 용해되는 최저 온도)를 JIS-K-2211 "냉각기 오일"의 "냉매 혼화성 시험 방법"에 따라 측정한다. 결과(임계 온도 상한치)는 표 1에 제시되어 있다.
(전기 절연능 시험)
각 샘플 오일의 용적 저항률(25℃에서)은 JIS-C-2101 "전기 절연성 오일 시험 방법"에 따라 측정한다. 결과는 표 1에 제시되어 있다.
(열 안정성 시험)
각 샘플 오일 90g, 냉매(R407C) 30g 및 촉매(철, 구리 및 알루미늄선)를 오토클레이브에 밀폐시키고, 이어서 175℃에서 가열한다. 2주 후에, 샘플 오일의 외관, 촉매의 외관, 샘플 오일의 용적 저항률 및 샘플 오일의 전체 산 가를 측정한다. 결과는 표 1에 제시되어 있다.
(윤활성 시험)
샘플 오일은 각각 ASTM D 2670 "(팔렉스)FALEX 마모 시험"에 따라 100℃의 시험 오일 온도에서 150 lb의 하중하에 1분 동안 시험기를 작동시킨 다음, 250 lb의 하중하에 2시간 동안 작동시켜 마모시킨 시험 저널(핀)의 양을 측정하기 위하여 시험 저널에 적용시킨다. 측정 결과는 표 1에 제시되어 있다.
(내가수분해성 시험)
각 샘플 오일 90g, 물 0.09g 및 냉매(R407C) 30g을 용적이 300ml인 유리 시험관으로 도입시킨 다음, 구리선, 철선 및 알루미늄선을 열화 가속화 촉매로서 그 안에 넣는다. 이어서, 관은 175℃에서 168시간 동안 스테인레스 스틸로 만든 오토클레이브에서 가열하여 샘플 오일을 열화시킨다. 시험후 각 샘플 오일의 전체 산 가를 측정하며, 결과는 시험전 전체 산 가와 함께 표 1에 제시되어 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교 실시예 1 비교 실시예 2 비교 실시예 3
기재 오일 1 1 1 2 3 4
(중량%) 100 95.5 99 100 100 100
부가제 - 1 2 - - -
(중량%) 0.5 1
동적 점도 40℃(mm2/s) 28.5 28.5 28.5 15.8 21.6 115
100℃(mm2/s) 5.50 5.50 5.50 3.67 4.50 11.5
전체 산 가 (mgKOH/g) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
하이드록실 가 (mgKOH/g) 0.9 2.5 2.9 0.8 1.0 1.8
임계 온도 상한치 (℃) -35 -34 -33 -50 미만 -5 13
용적 저항률 (Ω·cm) 8.7 x 1014 9.3 x 1014 4.9 x 1014 2.3 x 1014 4.8 x 1014 1.8 x 1014
열 안정성 시험 샘플 오일의 외관 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
촉매의 외관 변화없음 변화없음 변화없음 광택감소 광택감소 변화없음
용적 저항률 (Ω·cm) 5.4 x 1014 7.4 x 1014 2.0 x 1014 1.8 x 1014 3.6 x 1014 1.0 x 1014
전체 산 가 (mgKOH/g) 0.02 0.01 0.01 0.03 0.03 0.02
팔렉스 시험 저널 마모량 (mg) 13 14 6 18 15 26
내가수분해성 전체 산 가 (mgKOH/g) 0.05 0.01 0.21 0.87 0.62 0.06

표 1의 결과로부터, 본 발명에 따르는 냉각기 오일의 실시예 1 내지 3의 샘플 오일은 염소 비함유 플루오로카본 냉매와의 냉매 혼화성 뿐만 아니라, 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성, 전기 절연능 및 동적 점도를 포함하는 우수하고 잘 균형잡힌 성능을 가짐을 확실히 알 수 있다.
대조적으로, 펜타에리트리톨 및 n-펜탄산의 테트라에스테르를 사용하는 비교 실시예 1의 샘플 오일은 윤활성 및 내가수분해성이 열등하다. 또한, 펜타에리트리톨 및 n-헵탄산의 테트라에스테르를 사용하는 비교 실시예 2의 샘플 오일은 냉매 혼화성 및 내가수분해성이 열등하다. 또한, 펜타에리트리톨 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 테트라에스테르를 사용하는 비교 실시예 3의 샘플 오일은 냉매 혼화성 및 윤활성이 열등하다.
삭제
상기한 바와 같이, 본 발명의 냉각기 오일에 따라, 염소 비함유 플루오로카본 냉매와의 냉매 혼화성 뿐만 아니라, 윤활성, 내가수분해성, 열 안정성 및 전기 절연능 등을 포함하는 우수하고 잘 균형잡힌 필수 성능이 성취될 수 있다.

Claims (10)

  1. 펜타에리트리톨 및, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, n-펜탄산 20 내지 50중량%, n-헵탄산 20 내지 50중량% 및 3,5,5-트리메틸헥산산 5 내지 60중량%를 포함하는 카복실산 혼합물로부터 수득되는 에스테르를 포함하는 냉각기 오일.
  2. 제1항에 있어서, n-펜탄산의 함량이 25 내지 45중량%인 냉각기 오일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, n-헵탄산의 함량이 25 내지 45중량%인 냉각기 오일.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 3,5,5-트리메틸헥산산의 함량이 10 내지 50중량%인 냉각기 오일.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에폭시 화합물을 추가로 포함하는 냉각기 오일.
  6. 제5항에 있어서, 에폭시 화합물이 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물, 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물, 지환족 에폭시 화합물 및 에폭시화 지방족 산 모노에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물인 냉각기 오일.
  7. 제5항에 있어서, 에폭시 화합물이 페닐글리시딜 에테르 에폭시 화합물 및 글리시딜 에스테르 에폭시 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물인 냉각기 오일.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인 화합물을 추가로 포함하는 냉각기 오일.
  9. 제1항에 따르는 냉각기 오일 및 염소 비함유 플루오로카본을 포함하는 냉각기용 유체 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 카복실산 혼합물이, 카복실산 혼합물의 총량을 기준으로 하여, n-펜탄산 25 내지 50중량%, n-헵탄산 25 내지 50중량% 및 3,5,5-트리메틸헥산산 5 내지 50중량%를 포함하는 냉각기 오일.
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