TWI664284B

TWI664284B - 奈米顆粒咖啡潤滑油

Info

Publication number: TWI664284B
Application number: TW107143258A
Authority: TW
Inventors: 洪政豪; 魏進忠; 陳新郁; 彭廣宣; 陳暘元; 余佳峻
Original assignee: National Formosa University; 國立虎尾科技大學
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2019-07-01
Also published as: TW202022099A

Abstract

本發明係包括一重量百分比36~40wt%之甘油、重量百分比1~7wt%之阿拉伯膠；重量百分比0.3~1.3wt%之奈米顆粒；及其餘為咖啡生質油。本案達到兼具有效降低機械摩擦係數及運轉溫度，並可取代礦物油等優點。

Description

奈米顆粒咖啡潤滑油

本發明係有關一種奈米顆粒咖啡潤滑油，尤指一種兼具有效降低機械摩擦係數及運轉溫度，並可取代礦物油之奈米顆粒咖啡潤滑油。

傳統潤滑油係包含基礎油及添加劑，其中基礎油係以礦物油為大宗，而添加劑則可包含防泡劑、擴散劑、抗氧化劑、清洗劑或防鏽劑等，傳統潤滑油主要係用以潤滑汽、機車引擎及各式機械，減少機件的磨擦，以降低機件更換之頻率。

礦物油係原油提煉而成，而現今石化能源因地球人口逐日增加，在過度的開採之下，原油正逐漸邁向枯竭，且提煉原油之過程必然排放大量的二氧化碳，促使地球溫室效應之惡化，而影響地球的生態環境及氣候。

礦物油係原油透過蒸餾與精煉所獲得的衍生物，主要成分為碳氫化合物，具有相當的黏度，可使機件的運動界面於運轉時產生一油膜厚度，以保護機件不受磨損，但也由於礦物油之黏度，反而提升了傳統潤滑油的摩擦係數，進而造成機件長時間的運轉摩擦下，運作溫度過高。當機件長期處於高溫的環境之下，伴隨而來的是機件之磨損與使用壽命之降低。

亦即，傳統礦物油產生「較高的摩擦係數」及「破壞環境」的問題。

有鑑於此，必須研發出可解決上述習用缺點之技術。

本發明之目的，在於提供一種奈米顆粒咖啡潤滑油，其兼具有效降低機械摩擦係數及運轉溫度，並可取代礦物油等優點。特別是，本發明所欲解決之問題係在於然而，傳統之礦物油具有「較高的摩擦係數」及「破壞環境」的問題。

解決上述問題之技術手段係提供一種奈米顆粒咖啡潤滑油，其包括：重量百分比36~40wt%之甘油；重量百分比1~7wt%之阿拉伯膠；重量百分比0.3~1.3wt%之奈米顆粒；及其餘為咖啡生質油；其中，該奈米顆粒係為氧化銅(CuO)；該咖啡生質油於40℃之黏度係為60~70cSt。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

L0‧‧‧礦物油曲線

L1‧‧‧第一種配方奈米顆粒咖啡潤滑油曲線

L2‧‧‧第二種配方奈米顆粒咖啡潤滑油曲線

L3‧‧‧第三種配方奈米顆粒咖啡潤滑油曲線

第1圖係本發明之時間與磨擦係數之對應關係之曲線圖

本發明係為一奈米顆粒咖啡潤滑油，其包括：重量百分比36~40wt%之甘油；重量百分比1~7wt%之阿拉伯膠；重量百分比0.3~1.3wt%之奈米顆粒，例如：氧化銅(CuO)奈米顆粒；及其餘為咖啡生質油。

該咖啡生質油於40℃之黏度係為60~70cSt。

實務上，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為58.6wt%、39.0wt%、2.0wt%、0.4wt%。

或是，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為58.1wt%、38.8wt%、1.9wt%、1.2wt%。

亦可為，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為55.7wt%、37.1wt%、6.1wt%、1.1wt%。

請參閱下表1，此為本案之奈米顆粒咖啡潤滑油(或簡稱咖啡油)的六種實施例之詳細成份。

表1經換算後，可以轉換成重量百分比之詳細成份，如下表2所示。

關於本案之調配方法：

(1)將室溫控制在攝氏25度，取出咖啡渣油(即本案之咖啡生質油)進行過濾，達到所需克重數。

(2)加入界面活性劑到咖啡渣油內攪拌。

(3)再加入甘油至界面活性劑(即本案之阿拉伯膠)與咖啡渣油內攪拌。

(4)最後將生質咖啡潤滑油加熱至攝氏80度攪拌。

(5)冷卻後，在量測攝氏40度時黏度是否到達所需黏度(例如可以維持於60~70cSt)。

(6)沒到達所需黏度回步驟(4)，直到到達所需黏度。

本案之實驗方法為，以磨耗試驗機利用環與塊(Ring on Disk)線接觸運動進行試驗，在運轉過程中根據特定負荷(例如60N)與特定轉速(例如80rpm)下紀錄不同操作條件的各種參數，例如摩擦係數、試件溫度等。

請參閱第1圖，此顯示傳統礦物油與本案之三種不同比例之奈米顆粒咖啡潤滑油之磨擦係數的實測數據。

其中，第1圖之橫軸為時間，縱軸為磨擦係數。而L0代表傳統礦物油之數據曲線，而L1至L3分別代表本案之咖啡油比例(1)至(3)之數據曲線。

由第1圖可證明，在大約20分鐘後，本案之咖啡油比例(1)至(3)之摩擦係數是低於傳統礦物油，特別是，咖啡油比例(1)最優。

在此要特別說明的部分是，「奈米科技」在近十年來成為各國極力發展之重點科學項目，奈米科技應用於磨潤方面已有許多相關文獻證明其減摩效用。以單缸直噴式柴油引擎實驗結果顯示加入奈米添加劑之潤滑油較原廠引擎用機油於單缸柴油引擎試驗方面，可改善燃料消耗率大約1.34%，以及降低煙粒(Smoke)濃度值大約21.08%、氮氧化物(NOx)濃度值大約2.78%及碳氫化合物(HC)濃度值大約7.65%，並使排氣溫度降低大約1.47%。實車測試結果顯示可提高測試車輛之油耗里程最多大約8.58%和最低大約3.46%。

縱上所述，本發明奈米顆粒咖啡潤滑油，係可以有效改降低運轉時之摩擦係數，且可降低機件因摩擦所產生之熱，進而可延緩機件的使用壽命。

再者，本發明奈米顆粒咖啡潤滑油，係可取代礦物油，進而減緩原油過度的開採且減少原油的提煉，達到取代礦物油及減輕空氣汙染之功效。

本發明之優點及功效係如下所述：

[1]奈米顆粒有效降低機械摩擦係數及運轉溫度。本發明奈米顆粒咖啡潤滑油，係可以有效改降低運轉時之摩擦係數，且可降低機件因摩擦所產生之熱，進而可延緩機件的使用壽命。

[2]可取代礦物油。奈米顆粒咖啡潤滑油，係可取代礦物油，進而減緩原油過度的開採且減少原油的提煉，達到取代礦物油及減輕空氣汙染之功效。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

Claims

一種奈米顆粒咖啡潤滑油，係包括：重量百分比36~40wt%之甘油；重量百分比1~7wt%之阿拉伯膠；重量百分比0.3~1.3wt%之奈米顆粒；及其餘為咖啡生質油；其中，該奈米顆粒係為氧化銅(CuO)；該咖啡生質油於40℃之黏度係為60~70cSt。
如申請專利範圍第1項所述之奈米顆粒咖啡潤滑油，其中，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為58.6wt%、39.0wt%、2.0wt%、0.4wt%。
如申請專利範圍第1項所述之奈米顆粒咖啡潤滑油，其中，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為58.1wt%、38.8wt%、1.9wt%、1.2wt%。
如申請專利範圍第1項所述之奈米顆粒咖啡潤滑油，其中，該咖啡生質油、甘油、阿拉伯膠及奈米顆粒之重量百分比分別為55.7wt%、37.1wt%、6.1wt%、1.1wt%。