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KR101593716B1 - 냉매 조성물 - Google Patents

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KR101593716B1
KR101593716B1 KR1020107024668A KR20107024668A KR101593716B1 KR 101593716 B1 KR101593716 B1 KR 101593716B1 KR 1020107024668 A KR1020107024668 A KR 1020107024668A KR 20107024668 A KR20107024668 A KR 20107024668A KR 101593716 B1 KR101593716 B1 KR 101593716B1
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lubricant
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polyalkylene glycol
refrigerant composition
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존 더블유 세르만
오스카 디 레드와인
애론 더블유 샌더스
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 개선된 냉매 조성물, 또는 상기 개선된 냉매 조성물을 에어콘에 사용하기 위한 키트에 관한 것으로서, 상기 냉매 조성물은 약 10 미만의 GWP 및 약 0의 ODP를 갖고, 상기 냉매 조성물의 중량을 기준으로 약 50중량% 이상의 농도로 존재하는 하이드로플루오로카본; 극성이고 산소화된 윤활제인 윤활제; 및 실록산, 활성화 방향족 화합물 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함하는 산 소거제를 포함한다.

Description

냉매 조성물{REFRIGERANT COMPOSITION}
본 발명은 냉각 또는 냉장을 제공하는 장치에 사용하기 위한 개선된 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 미국 가출원 제 61/042,392 호(2008년 4월 4일자로 세라노(Serrano) 등에 의해 출원되고 그 제목을 "냉매 조성물"로 함)의 출원일의 이점을 주장하며, 상기 특허의 내용을 전체로 본원에 참고로 인용한다.
냉장 및 에어콘 산업에서 사용되는 냉매 조성물에 대한 새로운 법규 및 환경적 문제로 인해, 신규한 냉매 조성물이 개발되고 있다. 냉매의 환경 친화성은 종종 "지구 온난화 지수(global warming potential; GWP)로 공지된 표준 또는 오존 파괴 지수(ozone depletion potential; ODP)로 공지된 표준 중 하나 또는 둘다에 의해 특징화된다.
GWP 값은, 물질에 의해 야기되는 지구 온난화의 양을 지칭하는 것으로, 기후 변화에 관한 정부 협의체(the Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)에 의해 승인된 값이다. ODP 값은, 본원에 참고로 인용하는, 42 U.S.C. 7671, "(10) 오존 파괴 지수"에서 나타낸 바와 같이, 클로로플루오로카본-11(CFC0911, 트라이클로로플루오로메탄으로 화학적으로 공지됨)에 비해, 물질에 의해 야기되는 오존 파괴의 양을 지칭하는 것으로, 미국 환경 보호국(United States Environmental Protection Agency)에 의해 정의된 값이다.
지금까지의 진척 사항을 설명하면, 약 1600의 GWP 및 1의 ODP를 갖는 R-12(다이클로로다이플루오로메탄)와 같은 냉매로 인한 대기 오존의 파괴에 관한 이론에 대한 일부 반응으로, 1980년대 초에 보다 환경 친화적인 냉매에 대한 문제가 제기되었다. 1990년대에, 낮은 오존 파괴 지수를 갖는 냉매, 예를 들어 R-134a(1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 소위 테트라플루오로에탄)가 도입되었다. R-134a는 0의 ODP를 갖지만, 여전히 약 1200의 GWP를 갖는다.
많은 경우, 환경에 대한 낮은 영향 이외에도 신규한 냉매 물질은, 다수의 현존하는 냉각 시스템(refrigerant system)에서의 작동 가능성, 비교적 낮은 가연성, 비교적 낮은 독성, 175℃ 미만의 온도에서의 알루미늄, 구리 및 철과의 최소 또는 전혀 반응하지 않는(예를 들어, 부식하지 않는) 특성, 또는 ANSI ASHRAE 97를 사용하여 시험하는 경우 우수한 열 안정성 중 하나 이상을 가져야만 한다.
렉(Leck) 등의 국제특허 공개공보 제 WO 2007/126760 호는 요오도트라이플루오로메탄 냉매-함유 조성물에서의 실란-포함 안정화제의 사용을 교시하고 있다. 모울리(Mouli) 등은 국제특허 공개공보 제 WO 2008/027595 호에서, 플루오로올레핀-함유 냉매 조성물에서 안정화제로서의 알킬 실란의 사용에 대해 교시하고 있다. 포스페이트, 포스파이트, 에폭사이드 및 페놀계 첨가제도 특정 냉매 조성물에서 사용되어 오고 있다. 이들은 예를 들어, 가네코의 미국특허원 제 11/575256 호(공개번호 제 20070290164 호) 및 사인(Singh) 등의 미국특허원 제 11/250219 호(공개번호 제 20060116310 호)에 기술되어 있다. 이러한 전술한 특허원들은 모두 본원에 참고로 인용한다.
낮은 오존 파괴 지수 및 낮은 GWP를 갖는 특정 조성물(예를 들어, 렉 등의 미국 특허원 제 11/653,125 호(공개번호 제 2007/0187639 호의 제 10 단락, 본원에 참고로 인용함)가 냉매 조성물에서의 사용을 위해 제안되어 왔다.
중합체 물질, 예를 들어 플루오로알킬 폴리실록산(예를 들어, 가와구치(Kawaguchi) 등의 미국특허 제 6,475,405 호의 제9컬럼, 제 13 행 참조)이 냉매 조성물에서 안티-로드(anti-load) 첨가제로서 제안되거나 사용되어 왔다.
폴리실록산 폴리옥시알킬렌 블록 공중합체는, 플루오로카본/계면활성제 조성물을 사용하는 중합체의 발포화를 교시하는, 사인 등(국제특허 공개공보 제 WO 2006/069362 호)에 의해 플루오로카본 발포 취입제와 함께 계면활성제로서 사용되어 왔다.
비교적 낮은 환경 영향, 비교적 우수한 상용성, 비교적 낮은 금속에 대한 부식성, 비교적 낮은 비용, 비교적 낮은 산가(acid number), 이들의 임의의 조합 등과 같은 개선된 특성을 갖는 개선된 냉매 조성물을 개발하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 냉매 조성물의 하나 이상의 특성의 개선은 전형적으로 하나 이상의 상이한 특성들에 부정적인 영향을 미친다.
따라서, 하나, 2개, 3개 또는 그 이상의 개선된 특성들을, 경제적이면서 효과적으로 제공할 수 있는 것으로서, 냉매 조성물에서 사용하기 위한 매우 강한(robust) 산 소거제에 대한 요구가 있어 왔다. 특히, 낮은 지구 온난화 지수, 낮은 오존 파괴 지수 또는 둘다를 갖는 냉매 조성물에서의 개선된 산 소거제에 대한 요구가 계속 현존하였다.
발명의 요약
이들의 다양한 양태 전반에 걸쳐, 본 발명은, 하나의 넓은 양태에서 에어콘에 사용하기 위한 개선된 냉매 조성물을 제공함으로써 전술한 요구의 일부 또는 전부를 충족시키는데, 상기 냉매 조성물은, 냉매 조성물의 중량을 기준으로 약 50% 이상의 농도로 존재하는 플루오로카본-포함 냉매; 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키는 윤활제; 및 실록산, 활성화 방향족 화합물 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함하는 산 소거제를 포함한다.
본 발명의 양태는, 약 10 미만의 GWP 및 약 0의 ODP를 갖는 플루오로카본-포함 냉매 성분; 및 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키기 위한 윤활제 성분을 포함하는 냉매 조성물용 키트에 관한 것이다. 상기 키트는 추가로 산 소거제를 포함하는데, 상기 산 소거제는 실록산, 활성화 방향족 화합물 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함한다. 상기 냉매 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 윤활제 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 키트가 추가로 산 소거제를 포함하는 산 소거제 성분을 포함하거나; 또는 이들의 임의의 조합이다.
전술한 조성물이 사용될 수 있는 많은 적용례로는, 교통 수단용, 건물용, 및 유체 냉각용 냉각 적용례를 들 수 있다.
결과물인 전체 냉매 조성물은 유리하게는 비교적 낮은 부식성을 갖는다(예를 들어, 냉각 시스템에서 상기 조성물과 접촉하고 있는 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리, 또는 철)은 비교적 낮은 부식을 경험한다). 냉매 조성물의 비교적 낮은 부식성으로 인해, 상기 냉매 조성물은, 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, ASTM D664-01에 따라 측정시 3.3mg KOH/g 미만의 에이징 후 총 산가; 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 이온 크로마토그래피에 의해 측정시, 약 240ppm 미만의 총 할라이드의 농도(예를 들어, 불소 이온 농도); 또는 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립을 갖고, 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 이온 크로마토그래피에 의해 측정시, 약 600ppm 미만의 총 유기 산 농도 중 하나 또는 임의의 조합을 발휘한다.
본 발명은 냉각 및/또는 냉장을 위한 개선된 조성물, 방법 및 시스템을 포함한다. 상기 조성물 및 방법은 냉각을 유발하기 위한 고정식 또는 이동식 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 방법은 상업용, 공업용 또는 거주용 건물을 위한 에어콘 시스템에서 사용될 수도 있다. 상기 조성물 및 방법은, 산업용, 공업용, 또는 거주용인 (고정식 및 이동식) 냉장고 또는 냉동고에서도 사용될 수 있다. 본 발명은 자동차(예를 들어, 차량 에어콘 시스템) 또는 기타 휴대용 냉각 시스템에서의 이들의 바람직한 적용례를 발견하였다.
본 발명은, 냉각 장치(refregeration device)를 통해, 하나 이상의 냉매 및 하나 이상의 윤활제를 포함하는 냉매 조성물을 순환시킴을 포함한다. 냉각 장치는 주로 압축기, 응축기 및 증발기를 들 수 있고, 상기 액체 냉매 라인은 예를 들어 응축기와 증발기 사이의 모세관, 오리피스 또는 열 팽창 밸브와 같은 팽창 장치를 포함한다. 공정 중, 상기 압축기는 냉매 증기를 압축하고, 이는 그다음 응축기에서 액상으로 응결되어 상기 액체 라인 및 팽창 장치를 통과하여 증발기에 도달한다. 상기 냉매는 증발기에서 증발하여, 이로서 주변 환경으로부터의 증발 잠열을 흡수하여, 주변 환경을 냉각시킨다.
본 발명은 실록산, 활성화 방향족 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 안정화제(예를 들어, 산 소거제)를 포함하는 냉매 조성물의 예상치 못한 성능에 기초한다. 상기 산 소거제는, 비교적 양호한 안정성, 비교적 낮은 오존 파괴 지수, 비교적 낮은 지구 온난화 지수, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 개선된 냉매 조성물에서 유리하게 사용될 수 있다.
본원의 적합한 냉매는, 유체가 액체로부터 기체로 상변화하고 다시 반대로 상변화하는 사이클에서 열 전달 유체로서 작용하는 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. 본 발명의 바람직한 냉매는 탄소 원자, 불소 원자 및 선택적으로 수소 원자를 포함하는 플루오로카본이다. 본 발명의 하나의 양태에서, 상기 플루오로카본은 단지 탄소, 불소 및 선택적으로 수소 원자를 함유할 수 있고, 바람직하게는 약 3 내지 약 12의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 약 3 내지 약 7의 탄소 원자를 함유한다. 바람직한 플루오로카본은 플루오로알칸, 플루오로올레핀, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 하나의 바람직한 양태에서, 플루오로카본은 요오드 원자가 필수적으로 없거나 심지어 전체적으로 요오드 원자가 없는 것이 바람직할 수 있다.
렉 등(본원에서 그 전체를 참고로 인용하는 미국특허 공개공보 제 2007/0187639 호, 제 10 단락)은, 본 발명에서 플루오로올레핀으로서 사용될 수 있는 불포화 플루오로카본 냉매의 예를 추가로 나열하고 있다.
렉 등의 문헌의 제 10 단락에서 언급한 바와 같이, 대표적인 불포화 플루오로카본 냉매 또는 열 저장 유체는, 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 2,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 3,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,1,2-트라이플루오로-1-프로펜, 1,1,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,2,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,1,1,2,3,414,4-옥타플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐, 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐, 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐, 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-프로펜, 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 3,3,3-트라이플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-프로펜, 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐, 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐, 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,2,3,3,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜, 2-(다이플루오로메틸)-3,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐, 1,1,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜, 2-(다이플루오로메틸)-3,3-다이플루오로-1-프로펜, 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐, 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,3,4,4,5,5, 5-노나플루오로-2-펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐, 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐, 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐, 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 3-(트라이플루오로메틸)-4,4,4-트라이플루오로-2-부텐, 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐, 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐, 4,4,4-트라이플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-트라이플루오로메틸-2-펜텐, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,1,1,4,5,5,5-헵타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센, 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센, 4,4,4-트라이플루오로-3,3-비스(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-메틸-2-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐, 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센, 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-2-헥센, 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-3-헵텐, 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-3-헵텐, 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센, 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센, 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센, 4,5,5,5-테트라플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐, 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로사이클로부텐, 3,3,4,4-테트라플루오로사이클로부텐, 3,3,4,4,5,5-헥사플루오로사이클로펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로사이클로펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로사이클로헥센, 1,1,1,2,3,4,5,5, 5-노나플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 펜타플루오로에틸 트라이플루오로비닐 에터, 트라이플루오로메틸 트라이플루오로비닐 에터; 또는 이들의 임의의 조합을 들 수 있다.
미너(Minor) 등(미국특허원 공개공보 제 2007/0289317 호, 본원에 참고로 인용함)은 추가로 본 발명에서 플루오로알칸으로서 사용될 수 있는 포화 및 불포화 플루오로카본 냉매의 예를 나열한다. 미너 등의 문헌의 제 81 컬럼에서 설명한 바와 같이, 대표적인 하이드로플루오로카본은 화학식 CxH2x+2-yFy 또는 CxH2x-yFy(여기서, x는 3 내지 8이고, y는 1 내지 17일 수 있다)로 표현될 수 있다. 상기 하이드로플루오로카본은 직쇄, 분지쇄 또는 환형이며, 약 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 화합물이다. 한정하고자 하는 것은 아니지만, 미너 등의 문헌 제 47 단락 내지 제 74 단락에 설명된 바와 같이, 사용될 수 있는 예시적인 플루오로알칸은, 1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판; 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판; 1,1,3-트라이플루오로프로판; 1,1,3-트라이플루오로프로판; 1,3-다이플루오로프로판; 2-(다이플루오로메틸)-1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판; 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로부탄; 1,1,1,2,2,4-헥사플루오로부탄; 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄; 1,1-다이플루오로부탄; 1,3-다이플루오로-2-메틸프로판; 1,2-다이플루오로-2-메틸프로판; 1,2-다이플루오로부탄; 1,3-다이플루오로부탄; 1,4-다이플루오로부탄; 2,3-다이플루오로부탄; 1,1,1,2,3,3,4,4-옥타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)부탄; 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-운데카플루오로펜탄; 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄; 1,1,1,2,2,3,3,5,5,5-데카플루오로펜탄; 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트라이플루오로메틸)부탄; 1,1,1-트라이플루오로펜탄; 1,1,1-트라이플루오로-3-메틸부탄; 1,1-다이플루오로펜탄; 1,2-다이플루오로펜탄; 2,2-다이플루오로펜탄; 1,1,1-트라이플루오로헥산; 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-트라이데카플루오로헥산; 1,1,1,2,2,5,5,5-옥타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)펜탄; 1,1,2,2-테트라플루오로사이클로부탄; 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센; 및 이들의 임의의 조합을 들 수 있다.
냉매는 바람직하게는 약 150 미만, 바람직하게는 약 100 미만, 보다 바람직하게는 약 10 미만, 가장 바람직하게는 약 6 미만의 낮은 GWP를 갖는다. 냉매는 바람직하게는 ASTM E-582에 의해 측정된 200 mJ 이상의 최소 점화 에너지(MIE)를 갖는다. 플루오로올레핀의 21℃에서의 낮은 가연 한계치는 ASTM E-681에 의해 측정시 약 5체적% 이상일 수 있다.
냉매는 전술한 개별적인 냉매들의 하나 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
냉매 조성물은 냉각 시스템의 작업 부품의 마모를 줄일 수 있는 임의의 윤활제를 함유한다. 윤활제는, 바람직하게는 상기 윤활제가 증발기로부터 압축기로 되돌아가는 것이 보장되도록 냉매에 대한 충분한 용해도를 갖는다. 추가로, 상기 윤활제는 저온에서 바람직하게는 비교적 낮은 점도를 가져서, 상기 윤활제가 찬 증발기를 통과할 수 있다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 냉매 및 윤활제는 넓은 범위의 온도에서 혼화성이다.
바람직한 윤활제는 하나 이상의 극성 산소화(oxygerated) 화합물일 수 있다. 바람직한 극성 산소화 화합물은 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 및 폴리올 에스터(POE)로서 공지된 폴리알킬렌 옥사이드를 포함한다.
본원에서 사용된 폴리알킬렌 글리콜은, 하나 초과의 알킬렌 옥사이드를 함유하는 화합물을 포함하며, 여기서, 하나 이상의 말단은 활성 수소 원자를 함유하지 않는 잔기(기)를 가진 채로 개방되어 있다. 윤활 작용(lubrication)을 용이하게 하는 임의의 알킬렌 옥사이드가 사용될 수 있고, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드가 바람직하고, 프로필렌 옥사이드가 더욱 바람직하다. 말단 캡핑 잔기는 윤활 작용 또는 냉장을 방해하지 않는 임의의 잔기를 포함한다. 바람직한 말단 캡핑 잔기는 저급 알킬기를 포함하며, C1-4 저급 알킬기가 보다 바람직하다. 바람직한 PAG 윤활제는 알킬 에터 캡핑 화합물, 에스터 캡핑 화합물, 또는 적어도 단일 하이드록실 기를 갖는 모노올 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 바람직한 알킬렌 글리콜은 단일 말단 캡핑되거나 이중 말단 캡핑되어 있다. 바람직한 알킬 에터 캡핑 화합물은 메틸 에터, 에틸 에터, 프로필 에터, 및 부틸 에터 캡핑 화합물이다. 다이올 및 트라이올도 적합할 수 있다.
폴리알킬렌 글리콜(예를 들어, 제 1 폴리알킬렌 글리콜)의 예로는 폴리알킬렌 글리콜 모노올, 폴리알킬렌 글리콜 다이올, 및 폴리알킬렌 트라이올, 예를 들어 메탄올-개시된(initiated) 폴리알킬렌 글리콜 및 부탄올-개시된 폴리알킬렌 글리콜을 들 수 있다. 폴리알킬렌 글리콜은 단독중합체(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜) 또는 공중합체일 수 있다. 바람직한 단독중합체는 일가 및 다가 알콜에 의해 개시된 프로필렌 옥사이드로부터 제조된 프로필렉 옥사이드(PO)의 중합체이고, 바람직한 알콜 개시제는 메탄올, 부탄올, 및 글리세린을 포함한다. 폴리알킬렌 글리콜 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 2종 이상의 폴리알킬렌 글리콜의 블렌드도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 윤활제는 폴리알킬렌 글리콜 단독중합체(예를 들어, 메탄올 또는 부탄올 개시된 폴리프로필렌 글리콜) 및 폴리알킬렌 글리콜 공중합체(예를 들어, 모노올 또는 다이올일 수 있는, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 랜덤 공중합체)의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 윤활제는 2종 이상의 폴리알킬렌 글리콜의 블렌드, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜과 폴리프로필렌 글리콜의 블렌드, 또는 2종의 상이한 폴리프로필렌 글리콜의 블렌드일 수 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 상기 윤활제는 하기 화학식 1에 따른 프로필렌 옥사이드 단독중합체 또는 폴리에틸렌 옥사이드 단독중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 이루어진다:
Figure 112010071501593-pct00001
상기 식에서,
p는 1 내지 약 8의 정수이고,
n의 평균 값은 약 15 내지 약 100이고,
R1은 H 또는 CH3이고,
R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고,
Z는 p개의 활성 수소를 갖는 화합물의 잔기이다.
본 발명의 하나의 양태에서, 제 1 폴리알킬렌 글리콜은 (화학식 1에 따른 프로필렌 옥사이드 단독 중합체 이외에), 모노올-개시된 폴리에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드의 모노올-개시된 랜덤 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
POE 윤활제는, 다가 알콜(예를 들어, 다이올, 트라이올 및 폴리올) 및/또는 다가 폴리에터와 지방산의 에스터이다. 지방산은, 탄소수 2 내지 20의 직쇄 및 분지쇄 지방산 및 탄소수 4 내지 36의 다가(예를 들어 이가) 지방산을 포함한다. 폴리올 에스터 윤활제는, 하나 이상의 지방산으로 다가 알콜 또는 다가 폴리에터를 에스터함으로써 유도될 수 있다.
상기 윤활제는 40℃에서 약 10 내지 약 460cSt, 바람직하게는 약 22 내지 약 220cSt, 가장 바람직하게는 약 40 내지 약 150cSt의 점도를 갖도록 선택될 수 있다.
다른 가능한 윤활제는 알킬벤젠 및 폴리비닐 에터를 포함한다. 예를 들어, 상기 윤활제는 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리올 에스터, 알킬벤젠 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명의 또다른 양태에서, 냉매에 대한 윤활제의 용해도는 온도 의존적인데, 이는 압축기 내부 온도가 일반적으로 증발기 내부 온도에 비해 상당히 높기 때문이다. 바람직하게, 압축기에서, 상기 윤활제 및 냉매는 서로 개별적으로 존재하고, 불용성이며; 상기 윤활제는 액체이고, 냉매는 압축되는 가스이다. 대조적으로, 증발기에서, 바람직하게는 윤활제 및 냉매가 서로 가용성이다. 하나의 특히 바람직한 상황은, 냉매에 의해 최소한으로 희석되어 압축기 내의 윤활제의 점도가 최소한으로 감소되는 것이다. 이는 또다시 보다 양호한 윤활성과 압축기로부터의 감소된 윤활제의 배출을 유도한다. 동시에, 저온 용해도는, 압축기로부터 배출되는 임의의 윤활제가 되돌아가는 것을 보장하는 것을 돕는다. 따라서, 하나의 실시양태에서, 저온 용해도 및 고온 불용성을 나타내는 윤활제가 바람직하다. 바람직한 실시양태에서, 상기 윤활제는 약 -40℃ 내지 약 100℃의 범위, 보다 바람직하게는 약 -40℃ 내지 약 40℃의 범위의 온도에서 냉매에 대해 가용성이다. 다른 실시양태에서, 압축기 내에 윤활제를 유지하기 위한 시도는 우선 사항이 아니며, 따라서 고온 불용성은 바람직하지 않다. 이러한 실시양태에서, 상기 윤활제는 약 80℃ 초과, 보다 바람직하게는 약 9O℃ 초과, 가장 바람직하게는 약 100℃ 초과의 온도에서 가용성이다.
상기 윤활제는 약 5cSt 초과, 바람직하게는 약 10cSt 초과, 가장 바람직하게는 20cSt 초과의 동점도(ASTM D445-06에 따라 40℃에서 측정함)를 가질 수 있다. 상기 윤활제는 약 600cSt 미만, 보다 바람직하게는 약 320cSt 미만, 가장 바람직하게는 약 210cSt 미만의 동점도(ASTM D445-06에 따라 40℃에서 측정함)를 가질 수 있다. 상기 윤활제는, 약 1000 내지 4000의 범위, 보다 바람직하게는 약 1500 내지 3500의 범위의 분자량(겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography; GPC) 또는 고속 질량 분석기(Time of Flight Mass Spectrometry; TOF-MS)에 의해 측정됨)을 갖는다. 이러한 범위의 분자량을 갖는 윤활제는 이러한 범위 밖의 분자량을 갖는 윤활제에 비해 보다 바람직한 팔렉스(Falex) 마모 시험 결과를 제공한다.
상기 조성물의 윤활제 및 냉매의 부는, 압축기를 냉각시키기 위해서 충분한 냉매가 존재하도록 하는 양으로 결정된다. 전형적으로, 상기 윤활제는 상기 조성물이 시스템으로 충전될 때, 총 냉매 조성물의 약 1중량% 초과, 바람직하게는 2중량% 초과, 보다 바람직하게는 5중량% 초과이다. 상기 윤활제는, 상기 조성물이 시스템에 충전될 때, 총 냉매 조성물의 약 50중량% 미만, 바람직하게는 30중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 20중량% 미만일 수 있다. 윤활제의 중량%는 전형적으로 냉매 및 윤활제의 상호 용해도 및 냉매 장치에 유용한 작동 온도에 영향을 미칠 것이다. 전형적으로, 상기 냉매는, 상기 조성물이 시스템에 충전될 때, 총 냉매 조성물의 약 50중량%("wt %") 초과, 바람직하게는 70중량% 초과, 보다 바람직하게는 80중량% 초과를 구성한다. 상기 냉매는, 상기 조성물이 시스템에 충전될 때, 총 냉매 조성물의 약 99중량% 미만, 바람직하게는 98중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 95중량%의 미만일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 냉매 조성물은 추가로, 산 소거제로서 작용할 수 있는 안정화제를 포함한다. 적합한 안정화제는 실록산, 활성화 방향족 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
상기 실록산은 실록실 작용기를 갖은 임의의 분자일 수 있다. 상기 실록산은 알킬 실록산, 아릴 실록산 또는 아릴 및 알킬 치환체의 혼합물을 함유하는 실록산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 실록산은 다이알킬실록산 또는 폴리알킬다이실록산을 포함하는 알킬실록산일 수 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 실록산은 탄소수 1 내지 12의 알킬실록산, 예를 들어 헥사메틸다이실록산이다. 상기 실록산은 또한 폴리다이알킬실록산(여기서, 상기 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 이들의 임의의 조합이다)과 같은 중합체일 수 있다. 적합한 폴리다이알킬실록산의 분자량은 약 100 내지 약 10,000이다. 매우 바람직한 실록산은 헥사메틸다이실록산, 폴리다이메틸실록산, 및 이들의 임의의 조합이다. 상기 실록산은 필수적으로 폴리다이메틸실록산, 헥사메틸다이옥솔란 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 바람직한 실록산은 또한 실록산 캡핑 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어 제 2 폴리알킬렌 글리콜과 실록산의 부가물을 포함한다.
실록실 함유 안정화제는, 부가물이 하나 이상의 실록시 기를 포함하도록 하는, 제 2 폴리알킬렌 글리콜과, 실록산 또는 실릴클로라이드의 반응 생성물인 부가물일 수 있다. 제 2 폴리알킬렌 글리콜은 윤활제에서 사용될 수 있는 제 1 폴리알킬렌 글리콜에 대해 기술한 것을 포함하는 임의의 당분야에 공지된 폴리알킬렌 글리콜일 수 있다. 실록실 함유 부가물의 하나의 예는 제 2 폴리알킬렌 글리콜과 실릴클로라이드의 반응 생성물이다. 상기 실릴클로라이드는 하기 화학식 2에 의해 제공된 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다:
Figure 112010071501593-pct00002
상기 식에서,
R3, R4, R5는 알킬 기, 방향족 기, 알릴 기 또는 수소이다(바람직하게, R3, R4, R5는 알킬 기, 방향족 기, 또는 알릴 기이다).
상기 실릴클로라이드는, R3, R4, R5가 알킬 기 또는 수소이며 각각의 탄소수가 약 0 내지 4인(바람직하게는 1 내지 4인) 화학식 2의 구조를 가질 수 있다. 상기 실릴클로라이드의 예는 트라이알킬실릴클로라이드(예를 들어, 트라이메틸실릴클로라이드)이다.
산 소거제는 바람직하게는 가와구치 등(2002년 11월 5일자로 허여된 미국특허 제 6,475,405 호, 제 8 컬럼 제 63 행 내지 제 9 컬럼 제 18 행 참조)에 의해 기술된 안티-로드(anti-load) 첨가제와 같은, 플루오로알킬 폴리실록산은 아니다. 이와 같이, 적합한 산 소거제는 불소 원자, Si-O-Si 기 또는 둘다를 포함하지 않는다.
실록실-함유 안정화제는 또한 하기 화학식 3의 구조를 갖는 부가물일 수 있다:
Figure 112010071501593-pct00003
상기 식에서,
p는 약 1 내지 약 8의 정수이고,
n의 평균 값은 약 15 내지 약 100이고,
R9는 H 또는 CH3이고,
R6, R7, R8는 각각 탄소수 약 1 내지 약 100의 알킬기, 탄소수 약 1 내지 약 100의 아릴기, 또는 이들의 임의의 조합이고,
Z는 p개의 활성 수소를 갖는 화합물의 잔기이다.
상기 활성화 방향족 화합물은 프리델-크라프츠 첨가 반응(Friedel-Crafts addition reaction)에 대해 활성화된 임의의 방향족 분자 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 프리델-크라프츠 첨가 반응에 대해 활성화된 방향족 분자는, 무기 산(mineral acid)과 첨가 반응할 수 있는 임의의 방향족 분자로 정의된다. 특히, 방향족 분자는, 적용 환경(AC 시스템)에서, 또는 ASHRAE 표준 97-199 열 안정화 시험 동안, 무기 산과 첨가 반응할 수 있다. 이러한 분자 또는 화합물들은, 방향족 고리의 수소 원자를, -NH2, -NHR, -NR2, -OH, -O-, -NHCOCH3, -NHCOR, -OCH3, -OR, -CH3, -C2H5, -R, 또는 -C6H5(여기서, R은 탄화수소(바람직하게는, 탄소수 약 1 내지 약 100의 탄화수소)이다) 중 하나로 치환시킴으로써, 전형적으로 활성화된다. 프리델 크라프트 첨가 반응에 대해 활성화된 매우 바람직한 방향족 분자는 다이페닐 옥사이드이다.
산 소거제(예를 들어, 활성화 방향족 화합물, 실록산 또는 둘다)는, 비교적 낮은 총 산가, 비교적 낮은 총 할라이드 농도, 비교적 낮은 총 유기 산 농도, 또는 이들의 임의의 조합을 유발하는 임의의 농도로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 상기 산 소거제는, 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.0050중량% 초과, 보다 바람직하게는 약 0.05중량% 초과, 보다 바람직하게는 약 0.1중량% 초과(예를 들어, 약 0.5중량% 초과)의 농도로 존재한다. 상기 산 소거제는, 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 약 3중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 2.5중량% 미만, 가장 바람직하게는 약 2중량% 미만(예를 들어, 약 1.8중량% 미만)의 농도로 존재한다.
냉매 조성물에 포함될 수 있으면서 바람직하게는 냉매 조성물로부터 제외될 수 있는 산 소거제의 부가적인 예는, 가네코에 의해 기술된 것(미국특허원 제 11/575256 호, 공개번호 제 20070290164 호, 제 42 단락, 본원에 참고로 인용함), 예를 들어, 페닐 글리디실 에터, 알킬 글리디실 에터, 알킬렌글리콜글리시딜에터, 사이클로헥센옥사이드, α-올레핀옥사이드, 또는 에폭시 화합물, 예를 들어 에폭시화 대두유, 및 사인 등에 의해 기술된 것(미국특허원 제 11/250219 호, 공개공보 제 20060116310 호, 제 34 단락 내지 제 42 단락, 본원에 참고로 인용함) 중 하나 이상을 포함한다.
냉매 조성물의 동점도(ASTM D445-06에 따라, 40℃에서 측정함)는 약 3cSt 초과, 바람직하게는 약 5cSt 초과, 가장 바람직하게는 10cSt 초과일 수 있다. 상기 냉매 조성물의 동점도(ASTM D445-06에 따라 40℃에서 측정함)는 약 400cSt 미만, 보다 바람직하게는 약 220cSt 미만, 가장 바람직하게는 약 160cSt 미만이다.
결과물인 전체 냉매 조성물은, 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, ASTM D664-01에 따라 측정시, 비교적 낮은 총 산가, 바람직하게는 약 3.3 mg KOH/g 미만(보다 바람직하게는 약 2 mg KOH/g 미만)의 총 산가를 나타낼 수 있다. 이렇게 측정된, 산 소거제를 포함하는 냉매 조성물의 에이징 후 총 산가는, 바람직하게는, 산 소거제를 함유하지 않은 것을 제외하면 동일한 조성을 갖는 냉매 조성물이 에이징된 후의 총 산가보다 작고, 보다 바람직하게는 20% 이상 작고, 더욱 보다 바람직하게는 40% 이상 작고, 가장 바람직하게는 60% 이상 작다.
결과물인 전체 냉매 조성물은, 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 이온 크로마토그래피에 의해 측정시, 약 240ppm 미만, 바람직하게는 약 40ppm 미만, 보다 바람직하게는 약 10ppm 미만, 가장 바람직하게는 약 5ppm 미만의 비교적 낮은 총 할라이드 농도(보다 구체적으로는, 비교적 낮은 불소 이온 농도)를 나타낼 수 있다. 상기 냉매 조성물은 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 이온 크로마토그래피에 의해 측정시, 약 600ppm 미만, 바람직하게는 약 200ppm 미만, 보다 바람직하게는 약 100ppm 미만의 비교적 낮은 총 유기 산 농도를 가질 수 있다.
결과물인, 본 발명의 전체 냉매 조성물은, 극압제, 내마모제, 산화방지제, 고온 안정화제, 윤활제, 점도 지수 개선제, 금속 탈활성화제, 부식 억제제, 세제, 분산제 또는 소포제 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 첨가제 또는 첨가제 팩키지를 포함할 수 있다. 극압제는 냉매 조성물의 윤활성 및 적재 하중(load bearing) 특성을 개선시킨다. 바람직한 첨가제는 본원에 참고로 인용하는 미국특허 제5,152,926 호; 제 4,755,316 호를 포함한다. 특히, 바람직한 극압제는, (A) 톨릴트라이아졸 또는 이들의 치환된 유도체; (B) 아민(예를 들어, 제파민(Jeffamine) M-600); 및 (C) (i) 에톡시화 포스페이트 에스터(예를 들어, 안타라(Antara) LP-700 타입) 또는 (ii) 포스페이트 알콜(예를 들어, 제렉(ZELEC) 3337 타입) 또는 (iii) 아연 다이알킬다이티오포스페이트(예를 들어, 루브리졸(Lubrizol) 5139, 5604, 5178, 또는 5186 타입) 또는 (iv) 머캅토벤조티아졸 또는 (v) 2,5-다이머캅토-1,3,4-트라이다이아졸 유도체(예를 들어, 쿠반(Curvan) 826) 또는 이들의 유도체인 제 3 성분의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 첨가제의 부가적인 예는 미국특허 제 5,976,399 호(슈너(Schnur), 5:12-6:51, 본원에 참고로 인용함)으로 제공된다.
냉매 조성물은 키트로서 공급될 수 있다. 예를 들어, 냉매 조성물은 냉매 성분(이는 대부분 또는 모든 냉매를 포함할 수 있음) 및 윤활제 성분(이는 대부분 또는 모든 윤활제를 포함할 수 있음)을 포함하는 키트로서 공급될 수 있으며, 각각의 첨가제는 냉매 성분, 윤활제 성분 또는 둘다에 첨가될 수 있다. 하나의 예에서는, 모든 첨가제가 냉매 성분 또는 윤활제 성분에 첨가된다. 예를 들어, 본질적으로 모든 첨가제는 윤활제 성분에 존재할 수 있고, 냉매 성분은 본질적으로 냉매만으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또다른 양태는, 본 발명에서 기술한 바와 같이, 냉매, 윤활제, 및 실록산을 포함하는 냉매 조성물을 제공하는 단계를 포함하고, 추가로 냉각용으로 사용되도록 상기 냉매로 상기 장치를 충전하는 단계를 추가로 포함하는, 냉각 장치의 충전 방법이다.
산가는 ASTM D664-01에 따라 측정되며, 단위는 mg KOH/g이다. 총 할라이드 농도, 불소 이온 농도, 및 총 유기 산 농도는, 이온 크로마토그래피에 의해 측정된다. 냉장 시스템의 화학물질 안정성은, 문헌[American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) Standard 97-199 (RA 2003)]에 따라 측정한다. 상기 윤활제의 점도는 ASTM D-7042를 따라 40℃에서 시험하였다.
본원에서 언급된 모든 수치 값은, 임의의 최소값과 임의의 최대값 사이가 2개 이상의 단위값으로 분리되어 있다면, 최소값으로부터 최대값까지 하나의 단위값씩 증가하는 모든 값을 포함한다. 예를 들어, 성분 또는 공정 변수의 값, 예를 들어 온도, 압력, 시간 등이 예를 들어 1 내지 90, 바람직하게는 20 내지 80, 보다 바람직하게는 30 내지 70으로 언급된 경우, 예를 들어 15 내지 85, 22 내지 68, 43 내지 51, 30 내지 32 등의 값이 본 명세서에서 명백히 열거되어 있는 것을 의도한 것이다. 1보다 작은 값의 경우, 하나의 단위는 적합하게 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1로 고려된다. 이는 단지 구체적으로 의도하는 것의 예일 뿐이며, 열거된 최소값과 최대값 사이의 수치값의 가능한 모든 조합이 유사한 방식으로 본 발명에 구체적으로 기재된 것으로 고려된다. 언급한 바와 같이, 본 발명에서 "중량부"로 표현된 양의 교시내용은 또한 중량부로 표현된 동일한 범위로 고려된다. 따라서, "결과물인 중합체 블렌드 조성물의 x 중량부"라는 본 발명의 상세한 설명 중 표현도, 결과물인 중합체 브렌드 조성물의 중량을 기준으로 "x"중량%"로 언급된 동일한 양을 교시한 것으로 여겨진다.
다른 언급이 없는 한, 모든 범위는 종결점과 상기 종결점 사이의 모든 수치를 포함한다. 범위와 관련하여 "약" 또는 "대략"의 사용은 상기 범위의 두 개의 종결점을 적용한다. 따라서, "약 20 내지 30"은 적어도 언급된 종결점을 포함하는 "약 20 내지 약 30"를 포함하고자 한다.
특허원 및 공개공보를 비롯한 모든 문헌 및 참고자료의 개시내용은 모든 목적을 위해 참고로 인용된다. 조합을 기술하는 "필수적으로 이루어진"이란 용어는 상기 조합의 신규한 기본 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는, 언급된 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 포함함을 포함한다. 본원의 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 "포함하는" 또는 "함유하는"이라는 용어의 사용은 요소들, 성분들, 구성성분들 또는 단계들로 필수적으로 이루어진 실시양태를 고려한다.
단수형으로 통합된 요소, 성분, 구성요소 또는 단계는, 복수개의 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 제공할 수 있다. 다르게는, 단수형으로 통합된 요소, 성분, 구성요소 또는 단계는 개별적인 복수개의 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들로 나눠질 수 있다. 요소, 성분, 구성요소 또는 단계를 기술하는 단수형 또는 "하나"라는 기재는 부가적인 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 배제하고자 하는 것은 아니다. 특정 족에 속하는 원소들 또는 금속에 대한 본원에서의 모든 기준은 1989년에 CRC 프레스 인코포레이티드(CRC Press, Inc.)가 출판하고 판권을 갖는 원소의 주기율표에 따른다. 족 또는 족들에 대한 임의의 기준은 기에 번호를 부여하기 위한 IUPAC 시스템을 사용하는 원소 주기율표에서와 같은 족 또는 족들일 수 있다.
본원에서 사용된 "중합체" 및 "중합"은 총칭이며, 각각 "단독중합체"와 "공중합체" 및 "단독 중합"과 "공중합"인, 보다 구체적인 경우 중 하나 또는 둘다를 포함할 수 있다.
전술한 설명은 설명하기 위한 것이지 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 전술한 설명을 읽음으로써, 당업계의 숙련자에게 본원에서 제공된 실시예 외에 많은 적용례 및 많은 실시양태가 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 전술한 설명을 기준으로 할 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위와 이러한 특허청구범위와 균등한 전 범위를 기준으로 결정되어야만 한다. 특허원 및 특허 공개공보를 비롯한 모든 문헌 및 참고문헌의 기재내용은 모든 목적을 위해 참고로서 인용된다. 본 발명에는 기재되어 있으나 하기 특허청구범위에서는 누락되어 있는 임의의 양태의 청구 대상과 관련하여, 이는 이러한 청구 대상을 포기하려는 것도 아니고, 발명자가 이러한 청구 대상을 개시된 발명의 청구 대상의 일부로서 고려하지 않은 것으로 여겨져서도 안된다.

Claims (20)

  1. (i) 냉매 조성물의 중량을 기준으로 50% 이상의 농도로 존재하는 플루오로카본-포함 냉매;
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키는 윤활제; 및
    (iii) 실록산을 포함하는 산 소거제
    를 포함하되, 이때
    상기 플루오로카본이 하이드로플루오로카본을 포함하고, 상기 실록산이 헥사메틸다이실록산을 포함하는,
    에어콘에 사용하기 위한 냉매 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실록산이 상기 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0050 중량% 내지 10 중량%의 농도로 존재하는, 냉매 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (i) 상기 냉매 조성물이, 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 하나의 액상을 갖거나;
    (ii) 상기 냉매 조성물이, 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 3.3 mg KOH/g 미만의 총 산가(acid number)를 갖거나;
    (iii) 상기 (i) 및 (ii) 둘 다를 갖고,
    상기 플루오로카본이 하이드로플루오로카본이고, 상기 윤활제 및 상기 하이드로플루오로카본이 0℃ 내지 40℃에서 혼화성인, 냉매 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 분자당 탄소 원자 3 내지 12개 및 불소 원자 3개 이상을 함유하는 하이드로플루오로카본을 포함하고, 상기 하이드로플루오로카본이 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖는, 냉매 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활제가 제 1 폴리알킬렌 글리콜을 포함하고, 상기 제 1 폴리알킬렌 글리콜이 제 1 폴리알킬렌 글리콜 모노올, 폴리알킬렌 다이올 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 냉매 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리알킬렌 글리콜이 하기 화학식 1에 따른 폴리프로필렌 옥사이드 단독중합체 또는 폴리에틸렌 옥사이드 단독중합체를 포함하는, 냉매 조성물:
    화학식 1
    Z-[-(CH2-CH(R1)-O-)n-R2]p
    상기 식에서,
    p는 1 내지 8의 정수이고,
    n의 평균값은 15 내지 100이고,
    R1은 H 또는 CH3이고,
    R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고,
    Z는 p개의 활성 수소를 갖는 화합물의 잔기이다.
  7. (i) 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP) 및 0의 오존 파괴 지수(ODP)를 갖는 하이드로플루오로카본-포함 냉매 성분; 및
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키기 위한 윤활제를 포함하는 윤활제 성분
    을 포함하는, 제 1 항의 냉매 조성물을 위한 키트로서,
    상기 키트가 추가로 산 소거제를 포함하고, 상기 산 소거제가 헥사메틸다이실록산을 포함하고,
    상기 냉매 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 윤활제 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 키트가, 산 소거제를 포함하는 산 소거제 성분을 포함하거나; 또는 이들의 임의의 조합인, 키트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 화학식 C3H6-yFy(여기서, y는 1 내지 6임)을 갖는 직쇄 불포화 하이드로플루오로카본을 포함하는, 냉매 조성물.
  9. (i) 냉매 조성물의 중량을 기준으로 50% 이상의 농도로 존재하는 플루오로카본-포함 냉매;
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키는 윤활제; 및
    (iii) 산 소거제
    를 포함하되, 이때
    상기 윤활제가 제 1 폴리알킬렌 글리콜을 포함하고,
    상기 산 소거제가 부가물을 포함하고, 상기 부가물은, 상기 부가물이 하나 이상의 실록시 기를 포함하도록 하는, 제 2 폴리알킬렌 글리콜과 실록산 또는 트라이알킬실릴클로라이드의 반응 생성물인,
    에어콘에 사용하기 위한 냉매 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부가물이 제 2 폴리알킬렌 글리콜과 실릴클로라이드의 반응 생성물을 포함하는, 냉매 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실릴클로라이드가 하기 화학식 2의 구조를 갖는, 냉매 조성물:
    화학식 2
    Figure 112015071130710-pct00006

    상기 식에서,
    R3, R4, R5는 알킬 기, 방향족 기, 알릴 기 또는 수소이고, 각각 0 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실릴클로라이드가 트라이메틸실릴클로라이드를 포함하는, 냉매 조성물.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP) 및 0의 오존 파괴 지수(ODP)를 갖는 하이드로플루오로카본을 포함하고,
    상기 제 1 폴리알킬렌 글리콜과 상기 하이드로플루오로카본이 -40℃ 내지 60℃에서 혼화성이고,
    상기 냉매 조성물이,
    (i) 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 하나의 액상을 갖거나;
    (ii) 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립으로 175℃에서 14일 동안 ANSI ASHRAE 97에 따라 에이징된 후, 3.3 mg KOH/g 미만의 총 산가를 갖거나;
    상기 (i) 및 (ii) 둘 다를 갖는,
    냉매 조성물.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 분자당 탄소 원자 3 내지 12개 및 불소 원자 3개 이상을 함유하는 하이드로플루오로카본을 포함하고, 상기 하이드로플루오로카본이 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖고,
    상기 하이드로플루오로카본이 상기 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로 70 중량% 이상의 농도로 존재하며,
    상기 윤활제가 제 1 폴리알킬렌 글리콜을 포함하고, 상기 제 1 폴리알킬렌 글리콜이 제 1 폴리알킬렌 글리콜 모노올, 폴리알킬렌 다이올 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 냉매 조성물.
  15. (i) 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP) 및 0의 오존 파괴 지수(ODP)를 갖는 하이드로플루오로카본-포함 냉매 성분; 및
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키기 위한 윤활제를 포함하는 윤활제 성분
    을 포함하는, 제 9 항의 냉매 조성물을 위한 키트로서,
    상기 키트가 추가로 산 소거제를 포함하고, 상기 산 소거제가 부가물을 포함하고, 상기 부가물은, 상기 부가물이 하나 이상의 실록시 기를 포함하도록 하는, 폴리알킬렌 글리콜과 실록산 또는 트라이알킬실릴클로라이드의 반응 생성물이고,
    상기 냉매 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 윤활제 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 키트가, 산 소거제를 포함하는 산 소거제 성분을 포함하거나; 또는 이들의 임의의 조합인, 키트.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 화학식 C3H6-yFy(여기서, y는 1 내지 6임)을 갖는 직쇄 불포화 하이드로플루오로카본을 포함하는, 냉매 조성물.
  17. (i) 냉매 조성물의 중량을 기준으로 50% 이상의 농도로 존재하는 플루오로카본-포함 냉매;
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키는 윤활제; 및
    (iii) 산 소거제
    를 포함하되, 이때
    상기 산 소거제가, 하기 화학식 3의 구조를 갖는 실록산을 포함하는,
    에어콘에 사용하기 위한 냉매 조성물:
    화학식 3
    Figure 112015071130710-pct00005

    상기 식에서,
    p는 1 내지 8의 정수이고,
    n의 평균값은 15 내지 100이고,
    R9는 H 또는 CH3이고,
    R6, R7, R8는 각각 탄소수 1 내지 100의 알킬기, 탄소수 1 내지 100의 아릴기, 또는 이들의 임의의 조합이고,
    Z는 p개의 활성 수소를 갖는 화합물의 잔기이다.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 분자당 탄소 원자 3 내지 12개 및 불소 원자 3개 이상을 함유하는 하이드로플루오로카본을 포함하고, 상기 하이드로플루오로카본이 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖고,
    상기 하이드로플루오로카본이 상기 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로 70 중량% 이상의 농도로 존재하며,
    상기 윤활제가 제 1 폴리알킬렌 글리콜을 포함하고, 상기 제 1 폴리알킬렌 글리콜이 제 1 폴리알킬렌 글리콜 모노올, 폴리알킬렌 다이올 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 냉매 조성물.
  19. (i) 10 미만의 지구 온난화 지수(GWP) 및 0의 오존 파괴 지수(ODP)를 갖는 하이드로플루오로카본-포함 냉매 성분; 및
    (ii) 냉각 시스템 내 하나 이상의 작업 부품의 마모를 감소시키기 위한 윤활제를 포함하는 윤활제 성분
    을 포함하는, 제 17 항의 냉매 조성물을 위한 키트로서,
    상기 키트가 추가로 산 소거제를 포함하고, 상기 산 소거제가, 하기 화학식 3의 구조를 갖는 실록산을 포함하며,
    상기 냉매 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 윤활제 성분이 산 소거제를 포함하거나; 상기 키트가, 산 소거제를 포함하는 산 소거제 성분을 포함하거나; 또는 이들의 임의의 조합인, 키트:
    화학식 3
    Figure 112015071130710-pct00007

    상기 식에서,
    p는 1 내지 8의 정수이고,
    n의 평균값은 15 내지 100이고,
    R9는 H 또는 CH3이고,
    R6, R7, R8는 각각 탄소수 1 내지 100의 알킬기, 탄소수 1 내지 100의 아릴기, 또는 이들의 임의의 조합이고,
    Z는 p개의 활성 수소를 갖는 화합물의 잔기이다.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 플루오로카본이, 화학식 C3H6-yFy(여기서, y는 1 내지 6임)을 갖는 직쇄 불포화 하이드로플루오로카본을 포함하는, 냉매 조성물.
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