JP5678115B2 - わらのバイオ油を用いたバイオ潤滑油 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油に関するもので、特にわらのバイオ油を混合させたバイオ潤滑油に係るものである。
本発明の説明において、特に指定しない限り、「％」の値は「体積百分率」の値である。

従来の潤滑油の成分の例としては、中華民国公告第３６６３６０号に開示されているように、鉱油の中に防沫剤、拡散剤、抗酸化剤、洗浄剤、防食剤などの添加物を混合させてなるもので、上記潤滑油を自動車、自動二輪車のエンジンおよび各種の機械に応用することにより、機械の摩擦による摩耗を減らし、かつ機械の使用寿命を延ばすという目的を達成することができる。

中華民国公告第３６６３６０号

しかしながら、従来の潤滑油の主な成分は鉱油であり、かつ鉱油は多くは原油から蒸留または精錬の過程を経て得られた石油の派生物であって相当な粘度を保有するものである。そのため、上記鉱油によって運動する界面において回転時に相当な油膜を有してぶつかるのを避けることができるが、上記鉱油が相当な粘度を有するため、従来の潤滑油ではその摩擦係数は明らかに高過ぎることにより、機材は長時間での作動において過度な摩擦によって熱が生じてしまうため、自動車、自動二輪車のエンジンまたは各種の機械の作動温度が高くなってしまうという欠点を有するものであった。

このように、従来の潤滑油における摩擦係数が高過ぎるために機材の摩耗が生じ易く、かつ燃料消費量が増えてしまうという問題点が生じるだけではなく、さらには機材が長期にわたって高温の環境下で作動するために上記機材の使用寿命が短くなるという問題点があった。

その他に、従来の潤滑油が廃棄されたとき、上記潤滑油の中に含まれる鉱油成分は直ちに溶け出してしまうことにより、土壌や水源に対して環境汚染の問題が生じ易く、植物、魚やえび等に対してその成長に著しく悪影響を及ぼすだけではなく、さらには死亡してしまうこともあった。それに加え、従来の潤滑油に余分に添加される各種の添加物は多くは化学的組成物であり、上記添加物は全て相当な毒性を有するため、従来の潤滑油を使用する時に有毒物質が空気中に漂うようになり易いという問題点があった。

このように、使用者が長時間にわたって有毒の空気中に曝されると、体の調子が悪くなったり、人体に対して関係のある病変をもたらしてしまうという問題点があった。さらには、近年、原油の消費量が大幅に高まり、そして原油を燃焼して精錬する過程において大量の二酸化炭素を排出するため、地球の温暖化に悪影響を及ぼしてしまうだけではなく、原油などの各種の燃料が過度に採掘されることにより、世界の各地において既にエネルギーの災害による恐慌を起こしているという問題点があった。

上述のような実情に鑑みて、摩擦係数を低く抑え、かつ環境汚染を減らすことができるバイオ潤滑油を確実に開発することにより、従来の潤滑油を機材に使用する際に回転時に生じる各種の問題を解決し、さらに代替的なエネルギーとして利用することができるバイオ潤滑油を提供しなければならない。

本発明の主な目的は、上述したような問題点を改善し、摩擦係数を低く抑えることにより、機材の燃油の消費量を減らし、さらに環境汚染を減らすことができるバイオ潤滑油を提供することにある。

本発明の第二の目的は、機材の摩擦で生じる摩擦熱を低く抑えることにより、機材の使用上の寿命を延ばすことができるバイオ潤滑油を提供することにある。

本発明の第三の目的は、接触抵抗を高めることにより、油膜の厚さを増やすとともに、機材の摩耗を減らすことができるバイオ潤滑油を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるバイオ潤滑油は、体積百分率で、７０％から８０％の鉱油、６％から１１％のエタノールを主成分とするわらのバイオ油および１４％から２０％の活性剤からなり、上記わらのバイオ油の中には飽和脂肪族炭化水素および不飽和脂肪族炭化水素の成分を含まず、上記活性剤はソルビトール（Sorbitol）であり、上記わらのバイオ油はわらから抽出してなるか或いは一個の分解設備を通じてわらに対して分解を行なうことによって生成される燃料である。

また、本発明によるバイオ潤滑油は、体積百分率で、７４％の上記鉱油、８％の上記わらのバイオ油で、かつ上記活性剤が１８％であるように組成することもできる。また、上記活性剤はソルビトールを用いることもできる。また、上記わらのバイオ油はわらから抽出してなるものも使用できる。また、上記わらのバイオ油は一個の分解設備を通じてわらに対して分解を行なうことによって生成される燃料であってもよい。また、上記鉱油は鉱物油、機械油、ホワイト油またはペトロラタムであってもよい。

本発明のわらのバイオ油を用いたバイオ潤滑油によれば、摩擦係数を低く抑えることにより、機材の燃油の消費量を減らし、さらに環境汚染を減らすことができるという利点がある。

また、本発明のバイオ潤滑油によれば、機材の摩擦で生じる摩擦の熱を低く抑えることにより、機材の使用上の寿命を延ばすことができるという利点がある。

さらに、本発明のバイオ潤滑油によれば、接触抵抗を高めることにより、油膜の厚さを増やすとともに、機材の摩耗を減らすことができるという利点がある。

図１は、本発明のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の接触抵抗を比較した図である。 図２は、本発明のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の摩擦係数を比較した図である。 図３は、本発明のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の試料温度を比較した図である。 図４は、異なる回転速度で本発明のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の接触抵抗、摩擦係数と試料温度を比較した図である。 図５は、本発明の異なる組成配分のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の接触抵抗を比較した図である。 図６は、本発明の異なる組成配分のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の摩擦係数を比較した図である。 図７は、本発明の異なる組成配分のバイオ潤滑油と従来の潤滑油の試料温度を比較した図である。

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。

本発明の実施例によるバイオ潤滑油は、体積百分率で、７０％から８０％の鉱油、６％から１１％のわらのバイオ油および１４％から２０％の活性剤からなるものである。その中、上記鉱油は一般的によく見られる鉱物油、機械油、ホワイト油またはペトロラタムなどを使用することができる。上記わらのバイオ油は、わらから抽出してなるものである。特に、上記わらのバイオ油は一個の分解設備を通じてわらに対して分解を行なうことによって生成された燃料である。わらのバイオ油の取得方法は本発明の技術の重点ではないため、ここではその説明を割愛するが、本発明で用いられるわらのバイオ油は、わらを原料とする周知のバイオマス燃料であり、エタノールを主成分とするものである。

上記活性剤は溶解効果を増進できるいかなる添加物からなることができ、本実施例における上記活性剤は好ましくは選択的にソルビトール（Sorbitol）からなり、かつ上記わらのバイオ油と充分に結合するのに用いられることにより、上記わらのバイオ油と上記鉱油との間の混合作用を増強することができる。

また、本発明のバイオ潤滑油は、従来の鉱油の代わりに、その一部分にわらのバイオ油を用いるもので、上記わらのバイオ油の中には飽和脂肪族炭化水素および不飽和脂肪族炭化水素などの成分は含まれておらず、故に上記わらのバイオ油の粘度は、高温による作動中でも従来の鉱油より明らかに低くなる。

このように、純粋な鉱油を主とする従来の潤滑油と比較した結果、本発明のバイオ潤滑油ではわらのバイオ油を部分的に混合させるため、高温による作動中でもバイオ潤滑油の摩擦係数を有効に低く抑えることができ、さらに接触抵抗を高めることができるため、油膜の厚さを増やすというもう一つの特性を有することができるため、機材の長時間の使用による摩耗を減らすことができ、ひいては機材の出力パワーを高めることができる。

さらに、機材を本発明の低摩擦係数のバイオ潤滑油に浸すことにより、上記機材の摩擦によって生じる熱を低く抑えることができるため、自動車、自動二輪車のエンジンまたは各種の機械を長期間にわたって高温中で作動させることはなく、上記機材の使用寿命を有効に延ばすことができる。

その他に、本発明のバイオ潤滑油を自動車、自動二輪車のエンジンまたは各種の機械に応用すると、燃油の使用量を有効に減らすことができるため、燃油の使用量と燃油による汚染を大幅に減らすことができる。このように、破棄される潤滑油によって水源、土壌または空気などに対する環境汚染から生じる傷害を低く抑えることができるだけではなく、同時に原油の過度な採掘を減らすことができるため、環境保護およびエネルギーの節約に役立つことができる。

さらに、本発明のバイオ潤滑油は上述した効果を有することを証明べく、本発明の実施例は好ましくは選択的に７４％の鉱油の中に８％のわらのバイオ油と１８％のソルビトールを混合させることにより、本発明のバイオ潤滑油を獲得した。その粘度は表１に示す如くである。この結果から知ることができるように、本発明のバイオ潤滑油は、わらのバイオ油を添加することにより、混合された潤滑油の粘度を有効に改善することができ、そして低温環境下でも高温環境下でも全てより良好な潤滑効果を維持することができることが判明した。

ここで、本実施例においては、一個の並列式摩耗試験機（環と塊）を利用して摩耗試験を行なうことにより、同じ負荷と異なる回転速度による回転において、従来の潤滑油と本発明のバイオ潤滑油の摩擦係数、接触抵抗および試料温度の状態を観察した。

図１、２、３は、接触抵抗、摩擦係数と試料温度について本発明のバイオ潤滑油と従来の潤滑油を比較した図である。図１、２、３を参照すると、従来の潤滑油と本発明のバイオ潤滑油は負荷が６０Ｎと回転速度が８０rpm（０.１４m/s）で測定することにより得られた摩擦係数、接触抵抗と試料温度が示されている。

図１の結果から知ることができるように、負荷が６０Ｎまで増えると、本発明のバイオ潤滑油の接触抵抗値（図面の線ａ）は明らかに従来の潤滑油（図面の線ｂ）より高くなることが判る。すなわち、本発明のバイオ潤滑油によって生成される油膜の厚さは従来の潤滑油の油膜の厚さより大きくなることを表しており、機材の作動時による摩耗を有効に低く抑えることができることを意味している。

その他に、図２と図３の結果から知ることができるように、従来の鉱油の摩擦係数（図面の線ｂ）は時間の増加に従って減っており、しかも時間の長さを考えなくても、依然として本発明のバイオ潤滑油の摩擦係数（図面の線ａ）より高くなることが判明した。

故に、図３の結果と合わせて知ることができるように、摩擦係数が相対的に比較的小さい状況において、本発明のバイオ潤滑油を使用する機材の温度（図面の線ａ）は従来の潤滑油を使用する機材の温度（図面の線ｂ）より明らかに低くなる。これにより、本発明のバイオ潤滑油によって機材の摩擦時に生じる熱を有効に低く抑えるのを証明することができるため、上記機材の使用寿命を延ばすことができる。

続いて図４を参照すると、図４は、負荷が６０Ｎで回転速度が１６０rpm（０.２７m/s）で測定することにより得られた従来の潤滑油と本発明のバイオ潤滑油の摩擦係数、接触抵抗および試料温度に関する図である。図中、線ａ１は本発明のバイオ潤滑油の接触抵抗、線ｂ１は従来の潤滑油の接触抵抗である。また、線ａ２は本発明のバイオ潤滑油の摩擦係数、線ｂ２は従来の潤滑油の摩擦係数である。線ａ３は本発明のバイオ潤滑油の試料温度、線ｂ３は従来の潤滑油の試料温度である。

この結果から知ることができるように、図４に示された異なる回転速度における従来の鉱油と本発明のバイオ潤滑油の摩擦係数、接触抵抗および試料温度は全て上述した変化と同じ傾向を有することが判明した。

また、本発明においてはさらにその他の実施例をもって比較してみた。図５、６、７は、従来の潤滑油と本発明のバイオ潤滑油について負荷が６０Ｎで回転速度が８０rpm（０.１４m/s）でそれぞれ測定することにより得られた接触抵抗、試料温度および摩擦係数を示す図である。その中、本発明のバイオ潤滑油は異なる組成配分を有し、例えば試料Ａ１は７４％の鉱油、６％のわらのバイオ油および２０％の活性剤を含有するバイオ潤滑油の特性である。試料Ａ２は７４％の鉱油、８％のわらのバイオ油および１８％の活性剤を含有するバイオ潤滑油の特性である。試料Ａ３は７４％の鉱油、１０％のわらのバイオ油および１６％の活性剤を含有するバイオ潤滑油の特性である。試料Ｂは従来のわらのバイオ油を添加していない鉱油の特性である。

図５に示される接触抵抗について言えば、異なる組成配分における各種のバイオ潤滑油は従来の鉱油と比較して、全てにおいて明らかに高めることができる。また、他に図６、７を参照すると、１０％のわらのバイオ油を添加したバイオ潤滑油は比較的良好な接触抵抗値を有することになるが、相対的にその摩擦係数を増やしてしまうため、試料温度も高くなる。

すなわち、図５、６、７の試験結果を綜合すると、理論上として比較的多量のわらのバイオ油を添加した状態では、その接触抵抗値、摩擦係数および試料温度は従来のものより全てより良好な予期の効果を表すべきであるが、この結果から知ることができるように、１０％のわらのバイオ油を添加した場合と６％のわらのバイオ油を添加した場合に現れた結果は相似しており、８％のわらのバイオ油を添加した場合だけが卓越した効果を現すことができた。

そのため、わらのバイオ油の添加量が約８％（すなわち試料Ａ２の７４％の鉱油、８％のわらのバイオ油および１８％の活性剤を含有するバイオ潤滑油）である場合、その接触抵抗は相対的に従来の鉱油より高くなるだけではなく、かつ測定結果の摩擦係数は明らかに低くなる。これにより、摩擦係数が相対的に比較的小さい状況において、例えば図６で測定結果の試料温度は従来の潤滑油を使用する試料温度より明らかに低くなるため、機材の摩擦熱を低く抑え、さらに機材の使用寿命を延ばすことができる。

綜合すると、本発明のバイオ潤滑油によれば、摩擦係数を有効に低く抑えることができるため、機材の出力のパワーを高め、さらに機材の燃油の消費量を減らすことができる。また、本発明のバイオ潤滑油によれば、機材の摩擦によって生じられる摩擦熱を低く抑えることができるため、機材の使用寿命を延ばすことができる。さらに、本発明のバイオ潤滑油によれば、接触抵抗値を有効に高めることができるため、油膜の厚さを増やして機材の作動時による摩耗を減らすことができる。

本発明は、その精神および必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することもできる。従って、本明細書に記載した好ましい実施形態は例示的なものであり、限定を意図するものではない。

Claims (3)

1. 体積百分率で、７０％から８０％の鉱油、６％から１１％のエタノールを主成分とするわらのバイオ油および１４％から２０％の活性剤からなり、上記わらのバイオ油の中には飽和脂肪族炭化水素および不飽和脂肪族炭化水素の成分を含まず、上記活性剤はソルビトール（Sorbitol）であり、上記わらのバイオ油はわらから抽出してなるか或いは一個の分解設備を通じてわらに対して分解を行なうことによって生成される燃料であることを特徴とするバイオ潤滑油。
2. 体積百分率で、上記鉱油が７４％、上記わらのバイオ油が８％、かつ上記活性剤が１８％であることを特徴とする請求項１に記載のバイオ潤滑油。
3. 上記鉱油は鉱物油、機械油、ホワイト油またはペトロラタムであることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオ潤滑油。

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