TWI508756B - Method and System for Inhibiting Bacteria by Metalworking - Google Patents

Description

金屬加工液抑制細菌方法及系統

本發明係關於一種抑制細菌方法及系統，特別是一種金屬加工液抑制細菌方法及系統。

金屬加工液被活性微生物分解過程常伴隨質量損失、氧氣消耗、水及二氧化碳生成，以及出現游離酸與新物質等現象，動植物油雖為環境友好及具生物分解優勢的原料，然而其操作使用過程之低溫環境適用度、耐氧化性及抗菌性等尚有改善空間。

通常金屬加工液(例如潤滑油)的微生物分解涉及酯之水解、長鏈碳水化合物之氧化及酶分解後芳香環開環等三步驟歷程；不同的金屬加工液的微生物分解難易程度不同，即使是相同類型，因為分子結構差異，其分解反應的活化能亦不同，其雖與多種參數有關，但先決條件為大量細菌群、充足的氧氣及合宜的系統環境溫度。

由於細菌數超過管制值10⁵ 易導致金屬加工液腐敗，造成加工液品質特性異常，易發生酸鹼值變動，使得分散乳化系統走樣或影響乳液粒徑(EPS)與分佈及油析出性能，而引起磨潤性能不均或不足的問題，其均可能致使潤滑軋延或金屬加工品質產生缺陷。

在習知技術中，藉由監測觀察加工乳液系統菌數狀況、酸鹼值、塑性加工品質及塑性加工件表面品質等，若發現有異常則須添加殺菌劑、酸鹼值緩衝劑等添加劑，甚至停俥排放槽內加工乳液，並調配及追補新加工液以調降系統菌數至目標值以下，若系統狀況嚴重，可能停俥並排空槽內加工乳液，並調配新加工液。其中，須經常定期檢測或停俥追查確認及改善系統狀況，易造成生產壓力及工安潛在危機。

先前參考技術文獻1(US 5,198,440)：作法：金屬加工液內添加複合配方殺菌劑，以發揮加成效果並調控黴菌及細菌數量於管制值內。

缺點：所用複合配方殺菌劑為2-(thiocyanomethylthio)-benzothiazole與hexahydro-1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-s-triazine化合物，其或多或少存在於油霧水氣內，對操作環境與人員身體造成危害及負擔。

先前參考技術文獻2(US 7,115,461)：

作法：金屬加工液內添加不含甲醛之殺菌劑配方，劑量低於0.1 wt%，可發揮調控黴菌及細菌數量於管制值之效果。

缺點：所用配方殺菌劑為oxazolidine/iodopropynyl-butyl carbamate化合物，其或多或少存在於油霧水氣內，對操作環境與人員身體造成危害及負擔。

先前參考技術文獻3(US 5,681,851)：

作法：金屬加工乳化液內添加殺菌劑1,4-bis(bromoacetoxy)-2-butene化合物，可發揮調控黴菌及細菌數量於管制值之效果，並達防腐敗目的。

缺點：所用配方殺菌劑為1,4-bis(bromoacetoxy)-2-butene化合物，其或多或少存在於油霧水氣內，對操作環境與人員身體造成危害及負擔。

先前參考技術文獻4(US 7,455,851)：

作法：金屬加工乳化液內添加殺菌劑Pyrithione化合物，可發揮調控黴菌及細菌數量於管制值之效果，若有銀、銅、鋅等離子時則效果增強。

缺點：所用配方殺菌劑為Pyrithione化合物，其或多或少存在於油霧水氣內，對操作環境與人員身體造成危害及負擔。

先前參考技術文獻5(JP 2003-012413)：

作法：冷卻水循環槽、紙漿場、金屬加工液等領域利用添加殺菌劑maleic anhydride-based化合物、thiophene-based化合物及/或halogenated amide-based化合物，可發揮調控黴菌、酵母菌及細菌數量於管制值之效果。

缺點：所用配方殺菌劑為maleic anhydride-based化合物、thiophene-based化合物及/或halogenated amide-based化合物，其或多或少存在於油霧水氣內，對操作環境與人員身體造成危害及負擔。

因此，有必要提供一創新且具進步性的金屬加工液抑制細菌方法及系統，以解決上述問題。

本發明提供一種金屬加工液抑制細菌方法，其係在一加工系統進行加工作業之前或之後，以65℃以上之溫度加熱一金屬加工液至少1分鐘。

本發明另提供一種金屬加工液抑制細菌系統，包括：一金屬加工液供應單元、一菌數檢測單元及一數據處理及控制單元。該金屬加工液供應單元連接一加工系統且提供金屬加工液至該加工系統，該金屬加工液供應單元在加工系統進行加工作業之前或之後，以65℃以上之溫度加熱該金屬加工液至少1分鐘。該菌數檢測單元用以檢測該金屬加工液所含之菌數。該數據處理及控制單元連接該菌數檢測單元及該金屬加工液供應單元，用以記錄菌數以及調控加熱溫度及加熱時間。

本發明之金屬加工液抑制細菌方法及系統可使金屬加工液之菌數低於管制值，並且依需求設置該殺菌裝置之位置，於全產能生產時不需線上額外添加殺菌劑或停俥加熱升溫殺菌，即可穩定金屬加工液之菌數控管要求，且不會影響金屬加工液之品質特性。

參考圖1，其顯示本發明金屬加工液抑制細菌系統應用於一加工系統之方塊示意圖。本發明之金屬加工液抑制細菌系統1包括：一金屬加工液供應單元11、一菌數檢測單元12及一數據處理及控制單元13。該金屬加工液供應單元11連接一加工系統2且提供金屬加工液至該加工系統2。該金屬加工液供應單元11在加工系統2進行加工作業之前或之後，以65℃以上之溫度加熱該金屬加工液至少1分鐘。

在本實施例中，該金屬加工液供應單元11包括一加工液槽111、一中間槽112、一收納槽113、一殺菌裝置114及一清潔裝置115。該加工液槽111連接該加工系統2，該中間槽112設置於該加工液槽111與該收納槽113之間。該金屬加工液供應至該加工系統2，加工後之金屬加工液另經過淨化以移除其中之雜質，接著該金屬加工液再進入該金屬加工液供應單元11。

在本實施例中，該殺菌裝置114係連接該加工液槽111，在其他實施例中，該殺菌裝置114可連接該收納槽113(如圖2所示)。該殺菌裝置114包括一加熱裝置1141及一溫控裝置1142，該加熱裝置1141用以容納並加熱該金屬加工液，該溫控裝置1142用以調控該加熱裝置1141加熱該金屬加工液之溫度及時間。

要說明的是，若無產量壓力狀況時，該殺菌裝置114可選擇連接該加工液槽111，如此，可停俥於該加工液槽114完成加熱殺菌；若有產量壓力狀況時，該殺菌裝置114可連接該收納槽113，於該收納槽113完成加熱殺菌，不須停俥，如此可連續操作使用。其中，加工後之金屬加工液具有較高之溫度，因此於加工後對金屬加工液進行加熱殺菌所需之能源較少，故可降低能源消耗。

在圖2所示之實施例中，該殺菌裝置114對淨化後之金屬加工液進行加熱殺菌，殺菌後之金屬加工液再由該收納槽113收納。該金屬加工液經該收納槽113及該中間槽112後進入該加工液槽111。其中，該收納槽113及該中間槽112對於該金屬加工液可具有進一步之淨化作用。

該清潔裝置115用以清潔該金屬加工液之傳輸路徑。該清潔裝置115可為高壓水設備。舉例說明，該殺菌裝置114連接該收納槽113，加工後之金屬加工液經淨化後，經由該殺菌裝置114進行加熱殺菌再至該收納槽113中。淨化後之金屬加工液至該收納槽113間之傳輸路徑(例如：槽體內壁或/及管線)，其中之雜質可能會殘留於傳輸路徑上，此時即可利用該清潔裝置115(例如：高壓水設備)，進行傳輸路徑上之沖洗，以確保該金屬加工液供應單元操作運轉順暢。

在圖1所示之金屬加工液抑制細菌系統1中，該菌數檢測單元12用以檢測該加工液槽111之金屬加工液所含之菌數，該數據處理及控制單元13連接該菌數檢測單元12及該加工液槽111，用以記錄菌數以及調控加熱溫度及加熱時間。在圖2所示之金屬加工液抑制細菌系統1'中，該菌數檢測單元12用以檢測淨化後進入該殺菌裝置114之金屬加工液所含之菌數，該數據處理及控制單元13連接該菌數檢測單元12及該殺菌裝置114，用以記錄菌數以及調控加熱溫度及加熱時間。

其中，該數據處理及控制單元13具有一菌數管制值，若該菌數檢測單元12檢測該金屬加工液所含之菌數大於該菌數管制值，該殺菌裝置114加熱該金屬加工液以進行殺菌，使該金屬加工液所含之菌數小於該菌數管制值。由於菌數之值超過10⁵ 易導致金屬加工液腐敗，因此該菌數管制值較佳係設定為10⁵ 。

在應用上，本發明之金屬加工液抑制細菌系統1可用以調控鋼鐵加工或非鋼鐵加工之熱、溫、冷塑性加工液之菌數。冷塑性加工液例如是：鋼鐵加工或非鋼鐵加工之熱、溫、冷塑性加工所使用之水性加工潤滑液，或合金之軋延或塑性加工所使用之潤滑液。鋼鐵或非鋼鐵例如係包含鋼、鐵、鎂、鋁、銅、鈦等，但不以此為限。

本發明金屬加工液抑制細菌方法係在一加工系統進行加工作業之前或之後，以65℃以上之溫度加熱一金屬加工液至少1分鐘。

圖3顯示本發明金屬加工液抑制細菌方法之應用之第一實施例流程圖。配合參考圖1及圖3，在本實施例中，本發明之金屬加工液抑制細菌方法包括以下步驟：首先參考步驟S31，在該加工系統2進行加工作業之前，利用該菌數檢測單元12先對一加工液槽111內之金屬加工液進行一菌數檢測步驟。要說明的是，在步驟S31中，加熱前之該加工液槽111內之金屬加工液係保持50~55℃之溫度。

參考步驟S32，若該菌數檢測單元12檢測該金屬加工液所含之菌數大於一菌數管制值(較佳係設定為10⁵ )，該數據處理及控制單元13控制該殺菌裝置114加熱該金屬加工液以進行殺菌，使該金屬加工液所含之菌數小於該菌數管制值。

在本發明之一實施例中，在該加工系統2進行加工作業之前，加熱儲存於一加工液槽中之該金屬加工液，以65℃以上之溫度加熱該金屬加工液至少1分鐘。較佳地，加熱該金屬加工液之條件為65~70℃加熱至少120分鐘、70~80℃加熱1~10分鐘或80℃以上加熱至少1分鐘。

參考步驟S33，傳輸殺菌後之金屬加工液至該加工系統2進行加工作業。

參考步驟S34，淨化加工後之金屬加工液，以移除其中之雜質。淨化後之金屬加工液另通過一收納槽113及一中間槽112。該收納槽113及該中間槽112對該金屬加工液可具有進一步之淨化作用。

較佳地，本發明之方法在加熱殺菌之前更包括一清潔該金屬加工液傳輸路徑之步驟，例如利用一清潔裝置115(例如：高壓水設備)，進行傳輸路徑(例如：槽體內壁或/及管線)上雜質之沖洗，以確保該金屬加工液供應單元操作運轉順暢。

參考步驟S35，傳輸淨化後之金屬加工液至該加工液槽111，如此完成金屬加工液抑制細菌之一個循環。

圖4顯示本發明金屬加工液抑制細菌方法之應用之第二實施例流程圖。配合參考圖2及圖4，在本實施例中，本發明之金屬加工液抑制細菌方法包括以下步驟：首先參考步驟S41，在該加工系統2進行加工作業之前，使儲存於一加工液槽111中之該金屬加工液保持50~55℃之溫度。

參考步驟S42，傳輸該金屬加工液至該加工系統2進行加工作業。參考步驟S43，淨化加工後之金屬加工液，以移除其中之雜質。淨化後之金屬加工液另通過一收納槽113及一中間槽112。該收納槽113及該中間槽112對該金屬加工液可具有進一步之淨化作用。

較佳地，本發明之方法在加熱殺菌之前更包括一清潔該金屬加工液傳輸路徑之步驟，例如利用一清潔裝置115(例如：高壓水設備)，進行傳輸路徑(例如：槽體內壁或/及管線)上雜質之沖洗，以確保該金屬加工液供應單元操作運轉順暢。

參考步驟S44，利用該菌數檢測單元12對金屬加工液進行菌數檢測，若檢測該金屬加工液所含之菌數大於一菌數管制值(較佳係設定為10⁵ )，該數據處理及控制單元13控制該殺菌裝置114加熱該金屬加工液以進行殺菌，使該金屬加工液所含之菌數小於該菌數管制值。在本實施例中，係利用該殺菌裝置114以65℃以上之溫度加熱淨化後之金屬加工液至少1分鐘，以進行金屬加工液之殺菌。在步驟S44中，可另包括一補充水量至該金屬加工液之步驟，以補充不足之水分且降溫加熱殺菌後之金屬加工液。

在本實施例中，該殺菌裝置114係連接該收納槽113，於該收納槽113完成加熱殺菌，如此可連續操作使用，不須停俥。其中，加工後之金屬加工液具有較高之溫度，因此於加工後對金屬加工液進行加熱殺菌所需之能源較少，故可降低能源消耗。

參考步驟S45，傳輸加熱後之金屬加工液至該加工液槽111，如此完成金屬加工液抑制細菌之一個循環。

茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

實例：

習知金屬加工液(如市售金屬加工液)於室溫靜置狀態之酸鹼值及細菌數隨靜置時間增長而有惡化趨勢，但黴菌數則無影響，其追蹤檢測結果如表1所示。

取樣室溫靜置3天後市售金屬加工液經不同殺菌方法處理之細菌菌數追蹤檢測結果如表2所示。

投入殺菌劑之效果不錯，但添加殺菌劑劑量不易掌握管控，可能會造成現場操作環境或人員危害及負擔。溫度低於60℃時，幾乎無殺菌效果，無法達到菌數管制值低於10⁵ 之目標。溫度為65℃時，已有殺菌成效，且時間增長效果較佳。溫度為70℃以上時，菌數皆小於10³ ，甚至幾乎無菌，效果更佳。更高之溫度(如大於80℃)雖亦有殺菌效果，然而會造成能源之浪費，甚至影響到金屬加工液之品質特性，因此較佳之殺菌溫度範圍為65~80℃。

在實際應用上，更確認將金屬加工液在高溫80℃且持續6天以上之加熱攪拌操作環境狀態下，金屬加工液之品質特性並無變異，如表3所示，其中◎表示符合標準。

因此，在溫度65℃以上，加熱殺菌僅需持溫1分鐘以上即可達成完全殺菌之狀態條件，且並不造成金屬加工液有負面影響，如表4所示，其中○表示菌數≦10⁵ ，×表示菌數>10⁵ 。

本發明之金屬加工液抑制細菌方法及系統可使金屬加工液之菌數低於管制值，並且依需求設置該殺菌裝置之位置，於全產能生產時不需線上額外添加殺菌劑或停俥加熱升溫殺菌，即可穩定金屬加工液之菌數控管要求，且不會影響金屬加工液之品質特性。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1、1'．．．本發明之金屬加工液抑制細菌系統

2．．．加工系統

11．．．金屬加工液供應單元

12．．．菌數檢測單元

13．．．數據處理及控制單元

111．．．加工液槽

112．．．中間槽

113．．．收納槽

114．．．殺菌裝置

115．．．清潔裝置

1141．．．加熱裝置

1142．．．溫控裝置

圖1顯示本發明金屬加工液抑制細菌系統應用於一加工系統之方塊示意圖；

圖2顯示本發明另一實施例之金屬加工液抑制細菌系統應用於一加工系統之方塊示意圖；

圖3顯示本發明金屬加工液抑制細菌方法之應用之第一實施例流程圖；及

圖4顯示本發明金屬加工液抑制細菌方法之應用之第二實施例流程圖。

1．．．本發明之金屬加工液抑制細菌系統

2．．．加工系統

11．．．金屬加工液供應單元

12．．．菌數檢測單元

13．．．數據處理及控制單元

111．．．加工液槽

112．．．中間槽

113．．．收納槽

114．．．殺菌裝置

115．．．清潔裝置

1141．．．加熱裝置

1142．．．溫控裝置

Claims (13)

1. 一種金屬加工液抑制細菌方法，係在一加工系統進行加工作業之前或之後，以65~80℃之溫度加熱一金屬加工液至少1分鐘，其包括以下步驟：(a)在該加工系統進行加工作業之前，加熱儲存於一加工液槽中之該金屬加工液以進行殺菌，而加熱前之該金屬加工液係保持50~55℃之溫度；(b)傳輸該金屬加工液至該加工系統進行加工作業；(c)淨化加工後之金屬加工液，以移除其中之雜質；及(d)傳輸淨化後之金屬加工液至該加工液槽。
2. 如請求項1之金屬加工液抑制細菌方法，其中加熱該金屬加工液之條件為65~70℃加熱至少120分鐘或70~80℃加熱1~10分鐘。
3. 如請求項1之金屬加工液抑制細菌方法，其中在該加工系統進行加工作業之前，另包括一菌數檢測步驟。
4. 如請求項3之金屬加工液抑制細菌方法，其中若檢測該金屬加工液所含之菌數大於一菌數管制值，加熱該金屬加工液以進行殺菌，使該金屬加工液所含之菌數小於該菌數管制值。
5. 如請求項4之金屬加工液抑制細菌方法，其中該菌數管制值係為10⁵ 。
6. 如請求項1之金屬加工液抑制細菌方法，其中在步驟(c)之後，淨化後之金屬加工液另通過一收納槽及一中間槽。
7. 如請求項1之金屬加工液抑制細菌方法，其係用以調控鋼鐵加工或非鋼鐵加工之熱、溫、冷塑性加工液之菌數。
8. 一種金屬加工液抑制細菌系統，包括：一金屬加工液供應單元，連接一加工系統且提供金屬加工液至該加工系統，該金屬加工液供應單元在加工系統進行加工作業之前或之後，以65~80℃之溫度加熱該金屬加工液至少1分鐘，而加熱前之該金屬加工液係保持50~55℃之溫度；一菌數檢測單元，用以檢測該金屬加工液所含之菌數；及一數據處理及控制單元，連接該菌數檢測單元及該金屬加工液供應單元，用以記錄菌數以及調控加熱溫度及加熱時間。
9. 如請求項8之金屬加工液抑制細菌系統，其中該金屬加工液供應單元另包括一殺菌裝置，該殺菌裝置包括一加熱裝置及一溫控裝置，該加熱裝置用以容納該金屬加工液，該溫控裝置用以調控加熱溫度及加熱時間。
10. 如請求項9之金屬加工液抑制細菌系統，其中該數據處理及控制單元具有一菌數管制值，若該菌數檢測單元檢測該金屬加工液所含之菌數大於該菌數管制值，該殺菌裝置加熱該金屬加工液以進行殺菌，使該金屬加工液所含之菌數小於該菌數管制值。
11. 如請求項10之金屬加工液抑制細菌系統，其中該菌數管 制值係為10⁵ 。
12. 如請求項8之金屬加工液抑制細菌系統，其中該金屬加工液供應單元另包括一清潔裝置，用以清潔該金屬加工液之傳輸路徑。
13. 如請求項8之金屬加工液抑制細菌系統，其係用以調控鋼鐵加工或非鋼鐵加工之熱、溫、冷塑性加工液之菌數。